利用磁场水平分量垂向差值曲线确定金属管线空间位置的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用磁场水平分量垂向差值曲线确定金属管线空间位置的方法。该方法是通过初步判断管线的位置布置测点测出管线的磁场水平分量及其垂直差值和水平变化率，并与单根金属管线的理论曲线进行对比，利用实测磁场水平分量垂向差值曲线过零点对应的半弦长q

【技术实现步骤摘要】
利用磁场水平分量垂向差值曲线确定金属管线空间位置的方法


[0001]本专利技术属于探测地下金属管的方法，具体是提出一种利用实测磁场水平分量垂向差值曲线过零点对应的半弦长q
/0
直接确定单根金属管线的空间位置及利用实测磁场水平分量垂向差值曲线过零点对应的半弦长q
/0
同实测磁场水平分量H
X
曲线中q
0.8
弦长之间的关系联合确定地下平行钢管线空间位置的方法。
[0002]背景介绍
[0003]地下管线是城市的重要基础设施。近年来，随着城市建设的发展，大力发展交通系统，能源体系，通讯，信息网络等，如铁路、地铁、轻轨、供电、供热、供气等，各项工程的实施均离不开地下管线这一重要隐蔽基础设施，由于种种原因，管线资料不全，有的与现状不符，而且各种管线权属于不同的部门，对管线管理不够重视，这都增加了管线的管理难度，在工程施工中，常因管线位置不明挖断管线，造成停水、停电、通讯中断等事故，给人民生活带来极大不便，同时，城市车辆与电力、无线电并行管线，如电缆沟、热力管道、自来水管道并行的干扰，导致管道上的腐蚀、泄漏事故时有发生，为了避免这些状况发生，查明地下管线位置、走向已成为工程施工必不可少的前提，对于促进城市建设和谐发展具有重要意义。
[0004]现有技术针对深埋金属管线探测主要采用电磁法探测和电磁波法探测。其中，电磁法探测地下金属管线通常是先激发导电性良好的地下管线，在地面观测其响应(包括地下介质及管线与周围介质的相互作用的响应)。而后分析这些电磁异常来达到探测地下管线的目的。其前提必须满足以下物理模型：(1)周围介质与管线之间有明显的电性差异；(2)管线长度远大于其埋深，一般必须是长度大于埋深的5
‑
6倍。
[0005]电磁波法探测地下管线是在地面上放有发射机，它以交变电流直接给地下管线充电或供给发射线圈(T)，被充以交变电流的管线产生的交变磁场称为一次场；而发射线圈在其周围同样产生一次场，它激发地下管线产生感应电流(即二次电流)，由二次交变电流产生的交变磁场称为二次场。在离开发射线圈一定距离用接收机接收由管线产生的一次场或因感应而产生的二次场，通过分析所接收场的形态规律来达到探测地下管线的目的。
[0006]上述探测方法都只能针对单根管线的大致位置探测，并不能对单根管线的空间位置的具体参数进行探测，而且在地下管线探测过程中，地下并存多根金属管线的情况是最常见的。由于各根金属管线的埋深、间距不同，在运用电磁法探测过程中就能组合出许许多多的电磁异常曲线来。如何识别这些异常并减少其多解性，最终确定被测目标金属管线的赋存空间是管线探测者面临的最棘手的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术存在的缺陷提供了一种利用磁场水平分量垂向差值曲线确定金属管线空间位置的方法，该方法可以利用实测磁场水平分量垂向差值曲线过零点对应的半弦长q
/0
直接确定单根金属管线的空间位置参数，还可以利用实测磁场水平分量垂向差值曲线过零点对应的半弦长q
/0
同实测磁场水平分量q
0.75
弦长联合计算出地下平行金
属管线空间位置，为现有地下管线探测过程中无法确定地下两根平行金属管线埋深及平面位置的问题提供了一种新的解决方法。
[0008]为了达到上述技术目的，本专利技术提供了一种利用磁场水平分量垂向差值曲线确定金属管线空间位置的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
[0009](1)、利用金属管线露出地面的位置，使用充电法或感应法激发已知金属管线，在一定范围内用管线探测仪的接收机接收测量目标金属管线的磁场水平分量，初步判断金属管线的平面位置；
[0010](2)、根据步骤(1)初步判断的位置，在现场地面沿垂直于金属管线的方向布置测线，用管线探测仪发射机激发金属管线，沿测线用管线探测仪接收机第一次测量金属管线每个测点产生的不同高度的磁场水平分量H
xh1
及H
xh2
，按照公式
①
计算出每个测点的磁场水平分量垂向差值H
1xz
：
[0011]H
1xz
＝H
xh2
‑
H
xh1
ꢀꢀ①
[0012]其中：H
xh2
是离地面最近的接收线圈接收的磁场水平分量；
[0013]H
xh1
是将接收线圈提高h0高度时接收的同一测点的磁场水平分量；
[0014](3)、并根据步骤(2)中一次实测磁场水平分量H
xh2
和计算的一次实测磁场水平分量垂向差值H
1xz
分别绘制出金属管线的一次实测磁场水平分量H
xh2
曲线和一次实测磁场水平分量垂向差值H
1xz
曲线；根据金属管线的一次实测磁场水平分量H
xh2
，通过公式ΔH
xh2
＝H
h2x(i+1)
‑
H
h2xi
求相邻的i点一次实测磁场水平分量H
h2X
i与i+1点一次实测磁场水平分量之间的一次实测磁场水平分量差ΔH
xh2
,即一次实测磁场水平分量H
xh2
在水平方向上的变化率H
1XX
,并绘制变化率H
1XX
的曲线；
[0015](4)、将步骤(3)中得到的一次实测磁场水平分量H
xh2
曲线、一次实测磁场水平分量垂向差值H
1xz
曲线及一次实测磁场水平分量H
xh2
在水平方向上的变化率H
1XX
曲线与现有的单根金属管线的理论磁场水平分量H
X
曲线、理论磁场水平分量垂向梯度H
xz
曲线及理论磁场水平分量H
X
在水平方向上的变化率H
XX
曲线对比；并根据曲线对比结果或一次实测磁场水平分量垂向差值H
1xz
曲线过零点的半弦长q
//0
同单根金属管线理论磁场水平分量H
X
曲线中q
0.8
弦长之间的关系或两者的结合判断是一根还是两根管线；
[0016](5)、利用金属管线被电磁激发产生的磁场水平分量对其求垂直方向的导数，即得到公式
②
：步骤(4)中判断出地下管线为一根时，i＝0、a
i
＝0，x＝h，代入公式
②
计算出H
xz
＝0，此时一次实测磁场水平分量垂向差值H
1xz
曲线过零点位置对应的半弦长q
/0
即为单根金属管线的埋深，一次实测磁场水平分量垂向差值H
1xz
曲线过零点位置向磁场水平分量极大值方向平移x＝h即得到目标管线的水平位置；
[0017](6)、步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用磁场水平分量垂向差值曲线确定金属管线空间位置的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：(1)、利用金属管线露出地面的位置，使用充电法或感应法激发已知金属管线，在一定范围内用管线探测仪的接收机接收测量目标金属管线的磁场水平分量，初步判断金属管线的平面位置；(2)、根据步骤(1)初步判断的位置，在现场地面沿垂直于金属管线的方向布置测线，用管线探测仪发射机激发金属管线，沿测线用管线探测仪接收机第一次测量金属管线每个测点产生的不同高度的磁场水平分量H
xh1
及H
xh2
，按照公式
①
计算出每个测点的磁场水平分量垂向差值H
1xz
：H
1xz
＝H
xh2
‑
H
xh1
ꢀꢀꢀ①
其中：H
xh2
是离地面最近的接收线圈接收的磁场水平分量；H
xh1
是将接收线圈提高h0高度时接收的同一测点的磁场水平分量；(3)、并根据步骤(2)中一次实测磁场水平分量H
xh2
和计算的一次实测磁场水平分量垂向差值H
1xz
分别绘制出金属管线的一次实测磁场水平分量H
xh2
曲线和一次实测磁场水平分量垂向差值H
1xz
曲线；根据金属管线的一次实测磁场水平分量H
xh2
，通过公式ΔH
xh2
＝H
h2x(i+1)
‑
H
h2xi
求相邻的i点一次实测磁场水平分量H
h2X
i与i+1点一次实测磁场水平分量之间的一次实测磁场水平分量差ΔH
xh2
,即一次实测磁场水平分量H
xh2
在水平方向上的变化率H
1XX
,并绘制变化率H
1XX
的曲线；(4)、将步骤(3)中得到的一次实测磁场水平分量H
xh2
曲线、一次实测磁场水平分量垂向差值H
1xz
曲线及一次实测磁场水平分量H
xh2
在水平方向上的变化率H
1XX
曲线与现有的单根金属管线的理论磁场水平分量H
X
曲线、理论磁场水平分量垂向梯度H
xz
曲线及理论磁场水平分量H
X
在水平方向上的变化率H
XX
曲线对比；并根据曲线对比结果或一次实测磁场水平分量垂向差值H
1xz
曲线过零点的半弦长q
//0
同单根金属管线理论磁场水平分量H
X
曲线中弦长之间的关系或两者的结合判断是一根还是两根管线；(5)、利用金属管线被电磁激发产生的磁场水平分量对其求垂直方向的导数，即得到公式
②
：步骤(4)中判断出地下管线为一根时，i＝0、a
i
＝0，x＝h，代入公式
②
计算出H
xz
＝0，此时一次实测磁场水平分量垂向差值H
1xz
曲线过零点位置对应的半弦长q
/0
即为单根金属管线的埋深，一次实测磁场水平分量垂向差值H
1xz
曲线过零点位置向磁场水平分量极大值方向平移x＝h即得到目标管线的水平位置；(6)、步骤(4)中判断出地下管线为两根时，选择T位移法、隔离感应激发法、偏位感应法中的任意一种方法进行金属管线电磁激发，再次在步骤(2)中的原测线上二次测量地下两根平行金属管线在地面产生的磁场水平分量及同一测点磁场水平分量垂向差值分别绘制出二次实测磁场水平分量曲线和二次实测磁场水平分量垂向差值曲线；并按照公式ΔH
xh2
＝H
h2x(i+1)
‑
H
h2xi
计算出第i+1测点的二次实测磁场水平分量和i测点二次实测磁场水平分量之差ΔH
xh2
，找出ΔH
xh2
中的极大值
(7)、根据步骤(6)所确定的磁场水平分量之差的极大值找出极大值在二次实测磁场水平分量曲线的视对应的位置，并根据确定的二次实测磁场水平分量曲线的视对应的位置及步骤(3)中一次实测磁场水平分量垂向差值H
1xz
曲线过零点的半弦长q
//0
，利用公式
③
求出两根平行管线的埋深h，式
③
中：h为两根平行管线的视埋深，b为视与q
//0
对应的地面水平距离；并进一步确定两根平行管线的平面位置即半极值点对应的水平位置向极大值对应的水平位置方向移h的长度所对应的位置就是金属管线中心的水平位置。2.根据权利要求1一种利用磁场水平分量垂向差值曲线确定金属管线空间位置的方法，其特征在于所述步骤(4)中的管线数量具体判断过程如下：当则确定地下为两根管线；...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明堂，刘康，庄建林，黄晓航，李志强，黎明，詹秉烨，
申请(专利权)人：中冶集团武汉勘察研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：