复杂条件下层析法与示踪法联合精准定位堤坝渗漏通道的方法技术

本发明专利技术的复杂条件下层析法与示踪法联合精准定位堤坝渗漏通道的方法，属于大坝渗漏的探测技术领域，包括以下步骤，S1：在试验场地区钻取若干个探井，测量各个探井电阻率拟断面图，获取电阻率实际值数据；S2：将电阻率实际值数据，导入到反演软件中进行连续线性反演，通过软件绘制三维含水层分布图像；S3：利用单孔示踪法求出深度方向上的渗透流速图；S4：利用多孔示踪法求出坝轴线方向上的渗透流速图，绘制出三维流速场图；S5：在三维流速场图中精确渗流漏通道发生区域。该方法规避了复杂地质条件下高密度电法二维电阻率无法完整地得到渗漏通道的缺陷，以及复杂工程条件下直观地对渗漏通道精准定位。漏通道精准定位。漏通道精准定位。

【技术实现步骤摘要】
复杂条件下层析法与示踪法联合精准定位堤坝渗漏通道的方法


[0001]本专利技术属于大坝渗漏的探测
，具体涉及复杂条件下层析法与示踪法联合精准定位堤坝渗漏通道的方法。

技术介绍

[0002]我国堤坝数量众多，在环境、地质、工程等复杂条件下易产生渗透破坏，堤坝隐患具有隐蔽性、时空随机性等特征，渗透破坏会造成堤坝深厚覆盖层颗粒流失，进而形成渗漏通道。水库大坝渗漏通道探测工作十分重要，具有很高的社会意义。
[0003]授权公告号CN114659734B公开了一种高密度电法与综合示踪法联合探测堤坝渗漏的方法，其通过对坝区进行高密度电法探测，确定可能存在渗漏通道的位置；在高密度电法探测得到的可能存在渗漏通道的位置进行钻孔；最后通过示踪法研究孔、库水、渗漏水之间的水力联系，同时定量计算出地下水的水平流速、垂向流速以及渗流量；最后将两种方法结合，对渗漏通道进行联合判定。
[0004]现有方法存在的缺点是：高密度电法只能通过二维电阻率图像的堆叠刻画地层低电阻异常区域，若地层中出现溶孔，图像在堆叠过程中会出现断层，无法完整得到渗漏通道，进而对后面的步骤产生影响，导致无法完整地探测出堤坝渗漏情况。
[0005]现有方法存在的缺点是：示踪法采用电导仪通过电导率变化刻画流速，耗费较多能源。采用连通法表示渗漏通道位置，不刻画三维流速场，较为复杂、不够直观。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术中的不足，本专利技术提出复杂条件下层析法与示踪法联合精准定位堤坝渗漏通道的方法，其为了解决如何规避高密度电法二维电阻率无法完整地得到渗漏通道的缺陷，以及如何直观地对渗漏通道精准定位的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的复杂条件下层析法与示踪法联合精准定位堤坝渗漏通道的方法，包括以下步骤，
[0008]S1：在坝区现场划定试验场地区域，在试验场地区钻取若干个探井，在各个探井中和地表中分别置入若干个地下电极和若干个地表电极，用以测量各个探井电阻率拟断面图，获取电阻率实际值数据；
[0009]S2：将S1中的电阻率实际值数据，导入到反演软件中进行连续线性反演，依据地层水电阻率计算公式，通过不断迭代，将软件的电阻率估计值与测量出来的电阻率实际值数据相吻合，从而得出水层位置和对应该位置电阻率的映射，进而通过软件绘制三维含水层分布图像；
[0010]S3：在三维含水层分布图像电阻率低的位置进行钻孔，钻孔数量为一个，利用单孔示踪法求出深度方向上的渗透流速图；
[0011]S4：在三维含水层分布图像电阻率低的位置，沿坝轴线方向钻孔数量为多个，利用
多孔示踪法求出坝轴线方向上的渗透流速图，依据S3中深度方向上的渗透流速图和坝轴线方向上的渗透流速图，绘制出三维流速场图；
[0012]S5：在三维流速场图中，深度方向和坝轴线方向上的流速线突出，对应该三维位置即为渗漏通道的精确发生区域。
[0013]进一步地，钻孔的内径尺寸大于等于60mm；在钻孔中放入滤水管，滤水管的下端处于地下水中；让滤水管中的水柱被氯化钠示踪剂标记，氯化钠示踪剂浓度稀释的速度与地下水渗透流速的关系：C＝C0e
‑
Bt
(1)式(1)中，C0——时间t＝0时氯化钠示踪剂浓度；C——时间t时氯化钠示踪剂浓度；B为系数，通过式(1)计算出B；再根据式(2)：B＝2V
w
/πr，式(2)中，V
w
为流经探井的流速；r为滤水管内半径；以及式(3)：V
w
＝αV
f
，式(3)中，α为因滤水管在含水层中的存在引起的流场畸变的校正系数；V
f
为深度方向上的渗透流速，计算出深度方向上的渗透流速V
f
。
[0014]进一步地，各个钻孔的内径尺寸大于等于60mm；在所有的钻孔中放入一个滤水管，滤水管的下端处于地下水中；在第一个滤水管中投入氯化钠示踪剂，记录第一个滤水管中投入氯化钠示踪剂后，到第一个滤水管中氯化钠示踪剂浓度达到最大值的时间T1；经过坝轴线上的渗流作用，记录氯化钠示踪剂浓度在第二个滤水管中浓度达到最大值的时间T2，以此类推；记录滤水管A和滤水管B之间的距离S1，以此类推；则坝轴线方向上第一个滤水管和第二个滤水管之间的渗透流速为V1＝S1/(T2
‑
T1)。
[0015]进一步地，步骤S2中，步骤S2中，利用VSAFT反演软件中进行连续线性反演；反演的连续线性公式为：
[0016][0017]式(4)中，为点x
m
处第r次迭代的估计值，上标r为迭代次数；表示在点x
j
处的观测电压，由当前估计值计算得出；为计算电压值；H(x
j
)为根据无条件平均值T计算得到的计算电压平均值；分别为计算电压和观测电压的扰动量；为点x
j
处观测值与估计值之间的差值对第r次迭代过程中点x
m
处f估计值的权重。
[0018]有益效果：
[0019]1.本方法获得各个探井的电阻率数据，导入到反演软件中进行连续线性反演，从而绘制出三维含水层分布图像；相比于现有专利公开的高密度电法探测确定可能存在渗漏
通道的位置，好处在于，避免了堆叠二维电阻率图像得到渗漏通道位置，直接获取含水层图像位置，更加直观，且不会被复杂地质条件干扰，导致二维图像堆叠因溶孔等因素无法实现渗漏通道连续的情况，可直接获取渗漏通道可能位置。反演软件可使得电阻率和地下水层直接对应，映射构建使得此后其余的大坝的测量可直接使用软件。
[0020]2.本方法分别获得钻孔的深度渗透流速，再获得各个钻孔之间的坝轴线方向上的渗透流速，从而绘制出三维含水层分布图像，利用三维含水层分布图像精准确定渗漏通道的发生区域，相比于现有专利公开的示踪法，好处在于，将深度方向和坝轴线方向上的流速结合，刻画三维流速场，反映渗漏通道的三维具体位置，精准定位。本示踪法采用单孔和多孔示踪结合直接得到三维流速场，不用采用电导率反映流速，节约能源，且不用采用连通试验，更加直观。此外，可以直接获取地下水流速等参量，从而获得更加全面的渗漏数据。
附图说明
[0021]图1是本专利技术探测方法的基于电刺激的层析法的地下含水层图像；
[0022]图2是本专利技术探测方法的单孔示踪法的深度方向上的流速图像；
[0023]图3是本专利技术探测方法的多孔示踪法的坝轴线方向上的流速图像；
[0024]图4是本专利技术探测方法的绘制出的三维流速场图像；
[0025]图5是渗漏通道的三维位置图像。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.复杂条件下层析法与示踪法联合精准定位堤坝渗漏通道的方法，其特征在于，包括以下步骤，S1：在坝区现场划定试验场地区域，在试验场地区钻取若干个探井，在各个探井中和地表中分别置入若干个地下电极和若干个地表电极，用以测量各个探井电阻率拟断面图，获取电阻率实际值数据；S2：将S1中的电阻率实际值数据，导入到反演软件中进行连续线性反演，依据地层水电阻率计算公式，通过不断迭代，将软件的电阻率估计值与测量出来的电阻率实际值数据相吻合，从而得出水层位置和对应该位置电阻率的映射，进而通过软件绘制三维含水层分布图像；S3：在三维含水层分布图像电阻率低的位置进行钻孔，钻孔数量为一个，利用单孔示踪法求出深度方向上的渗透流速图；S4：在三维含水层分布图像电阻率低的位置，沿坝轴线方向钻孔数量为多个，利用多孔示踪法求出坝轴线方向上的渗透流速图，依据S3中深度方向上的渗透流速图和坝轴线方向上的渗透流速图，绘制出三维流速场图；S5：在三维流速场图中，深度方向和坝轴线方向上的流速线突出，对应该三维位置即为渗漏通道的精确发生区域。2.根据权利要求1所述的复杂条件下层析法与示踪法联合精准定位堤坝渗漏通道的方法，其特征在于，步骤S3中，钻孔的内径尺寸大于等于60mm；在钻孔中放入滤水管，滤水管的下端处于地下水中；让滤水管中的水柱被氯化钠示踪剂标记，氯化钠示踪剂浓度稀释的速度与地下水渗透流速的关系：C＝C0e
‑
Bt
(1)式(1)中，C0——时间t＝0时氯化钠示踪剂浓度；C——时间t时氯化钠示踪剂浓度；B为系数，通过式(1)计算出B；再根据式(2)：B＝2V
w
/πr，式(2)中，V
w
为流经探井的流速；r为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘仡然，赵霖博，叶明骏，朱嘉烨，李晓甫，李旺，刘雨菲，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：