堤防管涌通道微弱磁场信号检测技术

渗流管涌是二元结构堤防最常见的破坏形式之一,高水位期准确查明堤防渗流通道对研究管涌演变规律和除险加固意义重大。基于此,提出堤防管涌通道微弱磁场信号检测技术,利用渗流水良导电性,向管涌口供人工电流,通过在堤防表面检测管涌通道导电回路产生的一次感应微弱磁场信号,快速判识管涌分布情况。采用数值计算分析管涌通道的弱磁场分布特征,针对微弱磁场信号检测难题,提出基于锁相放大法的弱磁信号提取方法和导线源同频干扰磁场校正方法,减少堤防起伏地形影响,增强微弱磁场信号能量。在鄱阳湖流域某堤防开展管涌探测现场试验,有效查明潜在管涌路径分布情况。该研究将有助于提高堤防管涌通道探测准确性,实现管涌险情的早发现早治理,为管涌险情应急处置提供技术支撑。

磁电法基本原理、发展现状及前景展望

磁电法作为一类特点明显的电磁勘探方法在外国(美国、加拿大、澳大利亚等)已经有了成熟的应用,但是该类方法在我国应用研究较少,甚至不为众人所知。本文从数据采集与分析、正反演技术以及应用现状3个方面详细介绍了国内外磁电法的技术原理和发展现状;总结了磁电法的优缺点及适用的条件,对于我国未来磁电法的发展提出了建议。综述表明:1)目前地面数据采集为中梯方式,可以借鉴其他应用成熟的电磁法观测方式;2)磁电法从静电场理论出发无法得到绝对电导率,可以尝试频率域理论;3)地面数据的深度分辨能力需要提高,可以通过多源多分量三维反演来提高反演的准确性;4)建议在国内将磁电法的应用范围扩展到井中、海洋以及环境和工程领域。

基于磁电阻率法的堤坝渗漏路径磁异常分布特征分析

首先,将磁电阻率法应用于堤坝渗漏隐患探测中,通过构建堤坝渗漏探测模型,分别在堤坝上游和下游布设电极,借助渗漏路径形成电流回路;其次,推导渗漏路径的磁异常分布表达式;计算不同渗漏位置、不同渗漏半径的磁异常三分量空间分布;最后,分析渗漏路径所产生的磁异常强度x方向水平分量B的空间分布特征,研究堤坝渗漏深度和渗漏半径对探测效果的影响。研究结果表明:B高于磁异常y方向的水平分量B和z方向的垂直分量B。B与渗漏深度成反比,与渗漏半径成正比,使用磁电阻率法探测堤坝渗漏方向时,应用B分量能够获取最优探测效果。

基于伪随机信号的磁电法渗漏模型试验

磁电法是近些年在国内兴起的一种电磁勘探方法,该方法在探测地下渗流等长走向的良导地质体方面具有技术优势,但是其抗干扰能力差,易受外部噪声影响,一直未能推广。近年来,伪随机信号在物探领域开始广泛应用,该技术通过对冲激响应及阶跃响应进行卷积运算来达到降噪目的,可极大地提升抗干扰能力,因此,本文结合磁电法的勘探原理及伪随机辨识系统的辨识原理,提出将伪随机信号应用于磁电法中来提高其抗干扰能力,并通过渗漏模型试验来对其抗干扰情况进行分析,结合模拟计算结果验证其可行性。试验结果表明该方法降噪能力显著,可基本消除外部磁场干扰,在渗漏通道上方峰值处其相对误差小于3%,具有极强的抗干扰能力,为今后相关探测仪器的开发奠定了基础。

用于磁电阻率探测的矢量线圈传感器设计与优化

磁电阻率(MMR)探测方法作为一种新型的堤坝渗漏探测方法,采集数据时主要依靠线圈传感器,针对MMR信号对要求灵敏度高,需要精准矢量采集的特点,本文设计了一款三分量MMR空心线圈传感器。通过对传感器灵敏度与线圈结构参数的分析,对线圈的结构、匝数进行了设计;通过对传感器噪声源分析,选定了适宜的放大器,进一步降低了系统的本底噪声;通过对三分量不正交角度的分析,对线圈的不正交角度进行了参数校正。最终研制了一款三分量MMR线圈传感器。其体积控制在0.027m3,X、Y、Z三分量本底噪声为5.030 435nV/(Hz)^(1/2)@380Hz,三通道的磁场探测灵敏度为0.189 95pT/(Hz)^(1/2)@380Hz,三通道一致性良好,三分量校正误差控制在0.2%以内。

二度地形的磁电阻率异常计算方法的研究

磁电阻率(MMR)法的地形影响,是一个急待解决的重要课题,而要对磁电阻率法进行地改,关键是要求出纯地形点源供电时地下传导电流所产生的磁场。本文着重研究了二度地形地下传导电流磁场的计算方法,详细分析了波数城磁场的特点,在此基础上,提出了用负指数函数逐段拟合的方法来进行反富氏变换从而计算空间域磁场的计算方案。最后利用解析解及模型试验结果论证了此算法的有效性。

磁电阻率法在水库渗漏探测中的应用

磁电阻率法是通过供电期间观测水库研究范围内总磁场或一次磁场的分布规律,以此研究水库渗漏目标的导电性能和导磁性能,实现探测渗漏通道的一种物探方法。为准确探测水库渗漏通道,首先根据水库现场地形地质条件、渗漏点分布、建筑物布置等,确定测量范围,布置测量点位;其次,按照预先设定的测量点位,采集测点磁场和测区背景磁场;然后,对比理想磁场与实际采集的磁场数据,反演电流分布模型,推得水库最为可能的渗漏通道的位置及高程。在国内某面板堆石坝坝基渗漏、某水库左岸山体渗漏探测中的应用成果表明,磁电阻率法具有不受探测深度限制、适用面广、准确度好等优点,可作为其他渗漏探测方法的有益补充。

磁电法仪器研制与方法应用中关键技术探讨

磁电法作为一类特点明显的电磁勘探方法,在资源探测中具有一定的应用优势与前景.本文结合磁电法勘探的特点,通过理论计算、硬件设计与野外试验分析,对磁电法仪器研制与方法应用中的若干关键技术进行探讨,包括:研制仪器需注重灵敏度、精度,方法技术应用中频率选择、测量装置方式、线缆布设方式等关键技术及其影响.研究结果可为磁电法仪器开发和方法应用提供一定的参考启示作用.