一种基于浅层瞬变电磁法的大坝时移监测方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于浅层瞬变电磁法的大坝时移监测方法及其系统，方法包括以下步骤：进行首次大坝瞬变电磁数据采集，获取全程视电阻率值，作为大坝的视电阻率初始值；获取不同时期大坝的瞬变电磁数据，分别对应获得不同时期的视电阻率值；根据视电阻率初始值与不同时期的视电阻率值获得视电阻率变化率断面图，根据视电阻率变化率曲线分布以及视电阻率变化率值小于1的情况来判断大坝的渗流隐患；系统包括：瞬变电磁主机、收发线圈和处理平台。本发明专利技术相对于当前时移监测方法，还具有操作方便，实现大坝全断面数据的有效采集，降低了现有技术采用大量冗余信息的弊端，也降低成本。也降低成本。也降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于浅层瞬变电磁法的大坝时移监测方法及其系统


[0001]本专利技术涉及地球物理监测
，更具体的说是涉及一种基于浅层瞬变电磁法的大坝时移监测方法及其系统。

技术介绍

[0002]高密度电法、地质雷达、自然电场法、磁视电阻率法、拟流场法等方法在土石坝渗漏探测中都有应用，并取得较好成果，但是以上方法在应用过程中工作效率较低，并且随着人为噪声的影响一些方法也存在技术本身的瓶颈，另外随着坝顶硬化情况的加固，高密度电法的采集埋设也成为一个重要问题。
[0003]当前，水库大坝探测主要采用一次性检测的模式，由于隐患的空间位置及分布不明，单次探测难以准确查明隐患信息，另一方面大坝内部的病患是逐渐恶化的过程，单次探测显然不能掌握大坝内部隐患的时变特征。专利技术专利(公告号为CN110632131A)公开了一种监测渠道堤防工程渗漏的方法，可在某一时间点同时获取整个被探测区域的地电场分布情况，并可随时间的推移对同一被探测区域进行多次“时移”探测，实现渗漏通道从无到有、从轻微到严重化的演变动态过程监测，进而提高渠道堤防工程渗漏探测的精度；专利技术专利(公告号为CN108267394A)提供了一种土石坝渗流场监控系统及其预警方法包括电法采集仪、数据传输装置、上位机、以及设于坝体内的多个电极，多个所述电极均与所述电法采集仪的输入端相连，所述电法采集仪的输出端通过数据传输装置将数据信息传输至所述上位机。一种土石坝渗流场监控系统的预警方法，包括现场监测、监控系统布置和终端预警，监测系统全断面展示大坝渗流特性的特点，有助于对大坝的健康状态进行全覆盖式综合评估，只需一次安装，测试时间段更加灵活，实时分析大坝内部渗流场的变化特征，实现长期监测，监测系统现场布设灵活，装置结构简单，安装方便。但是，现有监测方法主要依靠常规的视电阻率解译，在实际监测中容易漏掉坝肩区域的信息，导致监测范围不全面，进一步，现有监测方法需要永久性安放在大坝上，而非汛期或低水位时显然没必要实时监测，造成仪器设备不必要的浪费，从而增加维护成本。
[0004]因此，如何提供一种更加快速的大坝时移监测方法及系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于浅层瞬变电磁法的大坝时移监测方法及其系统，根据瞬变电磁法采用感应线圈测试的特点，通过不同时期监测大坝内部电磁场随时间的变化，实现对渗漏异常的快速追踪及超前预警，相对于当前时移监测方法，还具有操作方便，实现大坝全断面数据的有效采集，降低了现有技术采用大量冗余信息的弊端，也降低成本。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于浅层瞬变电磁法的大坝时移监测方法，包括以下步骤：
[0008]S1.进行首次大坝瞬变电磁数据采集，基于所采集到的瞬变电磁数据，获取全程视电阻率值，作为大坝的视电阻率初始值；
[0009]S2.保持与首次大坝瞬变电磁数据采集过程中的采集参数一致，获取不同时期大坝的瞬变电磁数据，分别对应获得不同时期的视电阻率值；
[0010]S3.根据视电阻率初始值与不同时期的视电阻率值获得视电阻率变化率断面图，根据视电阻率变化率曲线分布以及视电阻率变化率值小于1的情况来判断大坝的渗流隐患；当大坝的渗流隐患为局部渗漏隐患时，提取当前监测区域内局部渗漏隐患区域的中心点的视电阻率值，根据视电阻率值随时间的变化，判断需采取的防渗漏措施。
[0011]优选的，S1的具体内容包括：
[0012]当水库水位处于正常蓄水位时，根据水库大坝信息数据，规划瞬变电磁探测路线，采用点式测量方式进行首次大坝瞬变电磁数据采集，并标记每个测点的位置，获取每个测点对应的感应电动势值，并采用全程视电阻率计算方法得到全程视电阻率值，并将全程视电阻率数据作为水库大坝的视电阻率初始值进行存储，同时按照水平位置及垂直深度形成视电阻率云图。
[0013]优选的，S2的具体内容包括：
[0014]预设不同的监测时期，按照首次大坝瞬变电磁数据采集方式以及采集参数，获取不同时期大坝的感应电动势，分别对应获得不同时期的视电阻率值，将不同时期的视电阻率值进行存储并按照水平位置及垂直深度形成视电阻率云图。
[0015]优选的，不同的监测时期包括：汛期前、汛期中和汛期后三个时期；
[0016]汛期前的监测用于评估水库大坝的安全状况，保障水库大坝的安全度汛；
[0017]汛期中的监测用于查明隐患在丰水期的健康状况，并及时反馈管理单位，采取应急措施；
[0018]汛期后的监测用于调查历经高库水位后大坝渗流性态的变化特征，为除险加固提供技术支撑。
[0019]优选的，S3中判断大坝的渗流形态的具体内容包括：
[0020]把不同时期的视电阻率值与视电阻率初始值作比值计算，并采用克里格插值算法获取视电阻率变化率断面图；
[0021]当视电阻率变化率断面图上，视电阻率变化率曲线呈层状或均匀分布，且整体视电阻率变化率均小于1时，则判断大坝存在全局异常渗流隐患；
[0022]当视电阻率变化率曲线出现圈闭异常时，局部区域出现视电阻率变化率小于1时，则判断大坝存在局部渗漏隐患。
[0023]优选的，当大坝存在局部渗漏隐患时，提取当前区域内局部渗漏隐患区域的中心点的视电阻率值，根据视电阻率值随时间的变化，当视电阻率值在高低变化时，则判断进行后期监测；当视电阻率值持续降低，并且当不同时期视电阻率值与初始电阻率值之差除以初始电阻率值的绝对值超过10％，则判断为对该区域实施防渗处理。
[0024]优选的，通过瞬变电磁数据，获得视电阻率值的具体方法包括：
[0025]均匀半空间条件下的圆形发射线圈中心点二次场垂直分量B
z
为：
[0026][0027]对应的时间变化率为：
[0028][0029]式中，其中I为发射电流，ρ为半空间电阻率，a为发射线圈半径，μ为均匀半空间介质磁导率，t为衰减时间，定义为误差函数；
[0030]定义Z为瞬变场参数:
[0031][0032][0033]式中，ρ
s
为不同时期视电阻率值或全程视电阻率；
[0034][0035][0036]其中，为B
z
的核函数；
[0037]为的核函数；
[0038]Y(Z)、Y
′
(Z)通过Bz的观测值获得，进而求解获得Z值，最终获得全程视电阻率值。
[0039]优选的，视电阻率变化率η：
[0040][0041]式中，ρ
t
(x,z)是指不同时期监测的视电阻率值；ρ0(x,z)是指首次的视电阻率初始值，x是指记录点的横坐标，z是指记录点的深度坐标。
[0042]一种基于浅层瞬变电磁法的大坝时移监测系统，包括：瞬变电磁主机、收发线圈和处理平台；
[0043]瞬变电磁主机包括参数采集单元和命令采集单元；
[0044]参数采集单元用于获取采样参数，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于浅层瞬变电磁法的大坝时移监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.进行首次大坝瞬变电磁数据采集，基于所采集到的瞬变电磁数据，获取全程视电阻率值，作为大坝的视电阻率初始值；S2.保持与首次大坝瞬变电磁数据采集过程中的采集参数一致，获取不同时期大坝的瞬变电磁数据，分别对应获得不同时期的视电阻率值；S3.根据视电阻率初始值与不同时期的视电阻率值获得视电阻率变化率断面图，根据视电阻率变化率曲线分布以及视电阻率变化率值小于1的情况来判断大坝的渗流隐患；当大坝的渗流隐患为局部渗漏隐患时，提取当前监测区域内局部渗漏隐患区域的中心点的视电阻率值，根据视电阻率值随时间的变化，判断需采取的防渗漏措施。2.根据权利要求1所述的一种基于浅层瞬变电磁法的大坝时移监测方法，其特征在于，S1的具体内容包括：当水库水位处于正常蓄水位时，根据水库大坝信息数据，规划瞬变电磁探测路线，采用点式测量方式进行首次大坝瞬变电磁数据采集，并标记每个测点的位置，获取每个测点对应的感应电动势值，并采用全程视电阻率计算方法得到全程视电阻率值，并将全程视电阻率数据作为水库大坝的视电阻率初始值进行存储，同时按照水平位置及垂直深度形成视电阻率云图，通过云图初步判断出隐患区范围及分布。3.根据权利要求1所述的一种基于浅层瞬变电磁法的大坝时移监测方法，其特征在于，S2的具体内容包括：预设不同的监测时期，按照首次大坝瞬变电磁数据采集方式以及采集参数，获取不同时期大坝的感应电动势，分别对应获得不同时期的视电阻率值，将不同时期的视电阻率值进行存储并按照水平位置及垂直深度形成视电阻率云图。4.根据权利要求1所述的一种基于浅层瞬变电磁法的大坝时移监测方法，其特征在于，不同的监测时期包括：汛期前、汛期中和汛期后三个时期；汛期前的监测用于评估水库大坝的安全状况，保障水库大坝的安全度汛；汛期中的监测用于查明隐患在丰水期的健康状况，并及时反馈管理单位，采取应急措施；汛期后的监测用于调查历经高库水位后大坝渗流性态的变化特征，为除险加固提供技术支撑。5.根据权利要求1所述的一种基于浅层瞬变电磁法的大坝时移监测方法，其特征在于，S3中判断大坝的渗流形态的具体内容包括：把不同时期的视电阻率值与视电阻率初始值作比值计算，并采用克里格插值算法获取视电阻率变化率断面图；当视电阻率变化率断面图上，视电阻率变化率曲线呈层状或均匀分布，且整体视电阻率变化率均小于1时，则判断大坝存在全局...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭磊，江晓益，徐虎，胡晓明，江树海，梁东辉，刘福达，俞炯奇，
申请(专利权)人：浙江省水利河口研究院浙江省海洋规划设计研究院安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：