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肥东县供水管网普查项目地质雷达大规模应用现场纪实
2023-09-18 11:15:25    浏览次数:
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作者:苑宗方、李文华

1、工程概况
 
肥东县,隶属于安徽省合肥市,地处安徽省中部,总面积2181.6平方千米。截至2022年10月,肥东县下辖13个镇、6个乡,另设有2个功能区。肥东有“吴楚要冲、包公故里”之誉,境内有中国五大淡水湖之一的巢湖,古庐阳八景之一的“四顶朝霞”,“北九华”之称的浮槎山。
 
近年来,城市建设发展迅猛,地下给水管线敷设也越来越多,为了避免由于管线资料不全或与现状不符等因素而造成挖断或损坏给水管线的事故发生,采用科学的手段查清给水管线的敷设现状,成为了城市给水行业管理者的当务之急。经公开招投标,银河galaxy娱乐官网承担了肥东县供水管网普查项目。
 
普查范围为肥东县县城及乡镇区域DN100及以上供水管网,预计1000km。分支管线测至机关、单位、工厂、院校庭院、封闭小区内部的贸易结算水表(总表),若分支管线无总表,则探测至该院落的管线总阀门,若没有总阀门则探测至该区域临街道路红线或第一排建筑物。涉及的管材材质包括球墨铸铁管、钢管等金属管材和水泥管、PE管、PVC管等非金属管材。
 
肥东县供水管网普查项目组于6月初进入施工现场,经过三个多月奋力拼搏,在一年中最热的月份,项目组克服种种困难,目前已基本完成外业工作,正在进行甲方审图工作。
 
2、测区概况及地球物理特征
 
2.1、测区概况

普查范围为肥东县县城及乡镇区域,测区为东部低山丘陵区,北部丘陵岗丘区,中部波状平原区,南部滨湖平原区,地形起伏较大,主要道路人流、车流量较大,给探测工作带来不利的影响;地下给水管线敷设的管材多样,有球墨铸铁、钢、砼、PE等,地下管线与周围介质存在明显的地球物理差异,具备了采用物探方法确定地下管线空间位置的客观条件。

测区内非金属管线占比极高,其次为球墨铸铁、砼、钢、PVC等。为保证工程探测质量,圆满完成项目工作,项目组决定开设两个雷达探测组。

2.2、测区地球物理特征

本区道路路面材料主要为沥青或水泥,便道以水泥方砖为主,其下浅部土层主要为粘土,同时伴有大量建筑垃圾和碎石,地下介质极不均匀。供水管线材质主要为PE。部分路段路为球墨铸铁、砼、钢、PVC管等,由电磁波反射原理可知,电磁波反射主要发生在介电常数存在差异的界面上。通常,空气的介电常数为1,水为81,混凝土为5,土层大约为7~24,与周围土质间存在明显的差异,为地质雷达探测提供了理论依据。然而,由于部分道路铺层层状界面的反射及回填土中介质不均匀导致目标管线反射信号被干扰,有效异常识别困难,从而影响地质雷达的探测效果。

3、地质雷达工作原理

地质雷达是利用电磁波在地下介质电磁性差异界面产生反射来确定地下目标体的一种探测技术。它利用发射天线向地下发射高频宽频短脉冲电磁波,电磁波在介质中传播时,遇到与周围介质电磁性差异较大地下管线将产生反射,通过接收天线可接收来自地下介质界面的反射波。来自地下界面的反射波其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电磁性质及几何形态而变化,由此可根据反射波的旅行时间(双程走时)、幅度、波形及介质电磁波速度等资料,推测地下管线的空间位置和埋深。(见图3.1)已知管顶处反射波旅行时间、介质电磁波速,则地下管线管顶埋深可由下式计算得到:
            d0=v·t0/2
式中: d0------地下管线管顶埋深;
            v ----为地下介质电磁波速;
            t0----管顶处反射波旅行时间。
图3.1   地质雷达工作原理示意图

4、仪器设备

4.1、设备简介
本次探查采用了意大利IDS公司生产的DetectorDUO管线雷达,天线为700MHz 和 250MHz 天线组成的一体式天线阵。该天线的使用,可同时获取两种不同频率的采集数据,以便了解地下不同深度的管线埋设状况,既提高了管线探测精度,同时提高了雷达探测的工作效率。           
  
4.2、主要采集参数
 扫描速度: 850扫/秒
 脉冲重复频率:400KHz 
 250MHz+700MHz 组合天线
 时窗: 9999 nsec
 采样点数: 128-8192
 叠加数: 1-32768
 分辨率: 5psec
 信噪比〉160dB
 工作温度: -10~50℃
 A/D转换 : 16bit   

5、雷达工作场景及部分成果



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