[发明专利]一种基于磁场测量的堤坝渗漏连通性检测方法及其装置

说明书

本发明公开了一种基于磁场测量的堤坝渗漏连通性检测方法及其装置，该方法包括：在堤坝的两侧布设发射电极A和B，AB之间连接信号发射机，发射电极A位于管涌通道的出水口，发射电极B位于堤坝迎水坡一侧；获取信号发射机不供电时每个磁观测点上的背景磁感应强度矢量及供电时的总磁感应强度矢量，并分别计算每个磁观测点上的总磁感应强度矢量与背景磁感应强度矢量的差值得到磁异常矢量；其磁异常矢量的极大值对应的测点位置为管涌通道的渗漏入水口；测量每个磁观测点上的磁场旋度再根据传导电流密度汇聚方向得到流向渗漏通道的水流方向。本发明提供了一种全新的手段来实现渗漏连通性检测，尤其是可以检测出渗漏入水口。

技术领域

本发明属于勘探地球物理技术领域，具体涉及一种基于磁场测量的堤坝渗漏连通性检测方法及其装置。

背景技术

目前，我国有各类防洪大堤26.5万公里，近9万座水库，其中大约有30％的土石坝和大堤存在各种不同程度的病险隐患，其表现形式为管涌和渗漏。堤坝隐患包括堤坝裂缝、堤坝滑坡、软土夹层、动物洞穴、堤(坝)基长期散浸渗漏、岩溶裂隙漏水等，其中管涌渗漏是造成堤坝溃口的主要原因。尤其在汛期，由于洪水的浸泡和高水头渗透作用，一些平时极难察觉的细小隐患很有可能发展成为重大险情，如不及时发现和处理这些险情，则可能造成严重的后果。因此，堤坝隐患探测一度成为研究热点。

目前我国虽然在堤坝隐患探测和汛期管涌等险情检测方面已进行了某些有益的技术探索，在上世纪90年代，中南大学基于流场法理论率先研制出了堤坝管涌渗漏检测仪，并生产出定型产品推广应用，取得了良好的效果。目前所使用的堤坝管涌渗漏仪均是在管涌通道出口至堤坝前水域间建立交流电场，利用局部电流密度或电场强度奇异变大的位置确定堤坝渗漏入口位置，现有的方法大部分是测量水中电流密度或电场强度来寻找堤坝渗漏入口的位置。但由于我国堤坝类型众多、结构多样、渗漏情况复杂，当前技术水平的探测精度和速度不能全面满足要求。由于磁场测量快速、操作方便、成本低，因此利用磁场测量来确定堤坝渗漏连通性十分有意义，可以为堤坝的管涌通道的快速检测提供一种新的手段，值得进一步深入研究。

而现有技术中利用磁场测量堤坝渗漏的技术也仅涉及堤坝管涌通道的位置确定，且是通过磁异常矢量来反演堤坝上的电流密度分布，其反演过程复杂；因此有必要提供一种更加简单，快捷的另一方式来确定渗漏入口以及水流方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磁场测量的堤坝渗漏连通性检测方法及其装置，其可以利用磁场测量的方式来确定管涌通道的渗漏入口以及流向渗漏入口的水流方向，其中，首次利用磁场测量的方式来确定渗漏入口的位置，以及通过理论推理获知的磁感应强度矢量与电流密度的关系，进而通过测量磁场的旋度来得到水中电流密度，进而推导出流向渗漏通道的水流方向，其方式更加简单，便捷。

一种基于磁场测量的堤坝渗漏连通性检测方法，包括如下步骤：

获取信号发射机不供电时堤坝上每个磁观测点上的背景磁感应强度矢量以及供电时每个磁观测点上的总磁感应强度矢量，并分别计算每个磁观测点上的总磁感应强度矢量与背景磁感应强度矢量的差值得到每个磁观测点的磁异常矢量；

其中，在堤坝的两侧布设发射电极A和B，所述发射电极A位于管涌通道的出水口，所述发射电极B位于堤坝迎水坡一侧；

基于每个磁观测点的磁异常矢量获取管涌通道的渗漏入水口，磁异常矢量的极大值对应的测点位置为管涌通道的渗漏入水口；

测量每个磁观测点上的磁场旋度，再基于磁场旋度计算出每个磁观测点上的传导电流密度，再根据传导电流密度汇聚方向得到流向渗漏通道的水流方向，所述汇聚方向与所述水流方向相对应。

其中，本发明的连通性检测主要是包含两个方面：管涌通道的渗漏入水口位置以及流向渗漏通道的水流方向。