[发明专利]一种基于电磁场的新型示踪方法及装置

权利要求书

1.一种基于电磁场的新型示踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)确定要进行探测的上游点和下游点，将上游点作为发射端，下游点作为接收端；

(2)在上游点的发射端向水中布置发射天线，且在发射端布置电磁发射系统，所述的电磁发射系统可向水中发射电磁信号；

(3)在下游点布置两对正交的电极和接收机，以下游点为中心，并引导下游的水形成围堰，使不极化电极处在水中；

(4)开启接收机，采集不极化电极中的电信号，在采集一段时间之后在接收机不停机的情况下，开启发射系统；

(5)发射系统开机后，按照设计的波形完成多次发射，发射系统工作达到设定的时间后，关闭发射系统；

(6)在发射系统完全关闭后，采集系统仍然继续工作设定的时间，即可停止探测；通过是否能监测到电磁信号判断出水点与钻孔处含水层是否连通，通过电磁信号频率、振幅、相位、水的电导率和观测时间推断地下含水通道连通性强弱。

2.如权利要求1所述的一种基于电磁场的新型示踪方法，其特征在于，所述的发射天线是具有多种发射频率的天线，其天线长度可根据探测参数和探测需求进行设计选择，其发射频率种类可满足探测需求；将发射天线穿过岩溶塌陷或钻孔，深入至已探测到的含水层，在多个出水点设置不极化电极和接收机。

3.如权利要求2所述的一种基于电磁场的新型示踪方法，其特征在于，利用工业电和电容器的电路装置实现电磁信号发射；电容器上设有开关，控制电容器充放电过程，电容器正极板上设有与工业电接通的充电线缆，和与发射天线连接的放电电缆，其中充电开关控制充电线缆与电容器间的电路连通，放电开关控制放电线缆与电容器间的电路连通。

4.如权利要求3所述的一种基于电磁场的新型示踪方法，其特征在于，电路工作前，所有开关均闭合，充电时，打开充电开关，通过接通工业电的充电线缆为电容器充电，电流方向为流入电容器正极板，当电容器两端电压达到工业电的电源电压时充电结束，充电开关闭合；放电时，打开放电开关，通过与发射天线连接的放电线缆与电容器连通并放电，电流方向为从电容器正极板流出，放电时通过埋入钻孔中的发射天线向接触的地下含水层发射特殊设计的多种频率电磁场。

5.如权利要求1所述的一种基于电磁场的新型示踪方法，其特征在于，在发射端运用等离子发电或者人工触发雷电的方式，通过发射天线向地下含水层发射特殊设计的多种频率电磁场。

6.如权利要求1所述的一种基于电磁场的新型示踪方法，其特征在于，含水通道的路径长短利用趋肤深度确定，公式如下：

式中：δ——趋肤深度；σ——介质电导率；ω——角频率；f——频率，μ——磁导率。

7.如权利要求1所述的一种基于电磁场的新型示踪方法，其特征在于，含水通道的路径长短利用电磁信号的振幅衰减程度确定；在发射端发射固定频率的电磁信号，记录其振幅A₁和相位φ₁，接收端接收到电磁信号后记录其振幅A₂和相位φ₂，对发射和接收信号的振幅作比，如下式所示：

式中：k——振幅衰减比；A₁——发射端信号振幅；A₂——接收端信号振幅；

根据k值的大小判定发射端与接收端之间含水通道的路径长短或连通性好坏，k≥x％说明连通性好，路径较短，kx％说明连通性差，路径较长；其中，x％作为一临界点。