[发明专利]一种用于堰塞坝渗漏通道的抗干扰探测系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于堰塞坝渗漏通道的抗干扰探测系统及方法，属于测量、测试的技术领域。在探测时，将电极棒分别置于坝体两侧，利用伪随机电流发射机产生交变电流，在坝体内部产生交变电场；利用布置在坝体顶部的磁场测量系统测量空间磁场变化情况，利用相关计算得到坝体内部电场所产生的磁异常分布，进而推测渗流通道的位置。以坝体内部渗漏通道的电性差异为基础，通过观察坝体内磁场异常分布情况实现渗漏通道的高精度探测，灵敏度高，抗干扰能力强。

技术领域

本发明涉及地球物理探测领域，具体指一种用于堰塞坝渗漏通道的抗干扰探测系统及方法，属于测量、测试的技术领域。

背景技术

随着我国经济的快速发展，我国的水利工程建设项目日益增多，工程的安全问题愈发得到人们的关注。渗漏通道的存在一直是坝体工程的重大安全隐患，对渗漏通道的探测、治理也一直是人们重点研究的内容。而在现阶段的探测手段中，电磁勘探技术是进行渗漏通道探测的有效手段。

由于地下水的存在，渗漏通道处的电阻值与其它地方相比有明显不同，具体表现为低阻异常，因此，利用电磁勘探对渗漏通道进行探测具有明显的技术优势。现阶段对渗漏通道进行探测的电法勘探技术主要是高密度电法，该方法技术成熟，探测方便，一次布线多点测量，自动化率高，但由于电流随深度的增加会迅速衰减，灵敏度不高，探测深度及精度往往不能满足工程要求。

相比之下，磁法勘探利用对空间磁场进行测量，通过磁场的大小来推测地下电场分布，进而推断渗漏通道的位置。磁场对电场的变化极为敏感，因此，磁法勘探的灵敏度足够高，故其探测深度可满足实际的生产需求。但传统的磁法勘探所得的磁场强度极易受到外界噪声影响，抗干扰能力差，往往需要进行大量的降噪处理。

总而言之，传统的电磁勘探技术各有优势，可在一定程度上对渗漏通道进行探测，但各自存在的缺陷使之对使用条件较高，在堰塞坝这种复杂的地质条件中难以满足实际的生产需要。本发明旨在提出一种用于堰塞坝渗漏通道的抗干扰探测方法以提高探测深度及灵敏度。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种用于堰塞坝渗漏通道的抗干扰探测系统及方法，该方法可对空间范围内三个方向的磁场及其变化同时进行测量，利用相关辨识原理计算磁场分布，提高了勘探精度，解决了传统电法勘探灵敏度不高、探测精度和深度难以满足工程要求以及传统磁法勘探易受外界噪声影响、抗干扰能力差的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

本发明所设计的一种用于堰塞坝渗漏通道的抗干扰探测方法，使用伪随机电流发射机代替传统的电流发射系统，使用伪随机交变电流来代替传统的交变电流，使之能够进行所发射电流的自相关计算；并将传统磁通门磁力仪三个方向的线圈输出端与伪随机码接收机相连接，使之能够进行所测磁场与所发射电流的互相关计算，从而降低外部环境干扰，提高勘探精度。

测量时，将电极棒分别置于坝体两侧，并使用伪随机编码发生器产生的伪随机二进制序列驱动交流电源发射大小为±I的随机交变电流，在坝体内部形成交变电场，在空间范围内产生磁场；磁场测量系统布置在大坝顶部，其测线垂直于两电极棒的连线，两相邻测线的间隔取决于坝体的径向宽度及探测深度要求；磁场测量系统可测量三个方向的磁场强度大小及变化情况并在接收机内与伪随机电流发射机发射的随机交变电流进行互相关计算；测量完成后使用傅里叶变换及相关计算来得到坝体内部电场所产生的磁异常分布，从而进一步反演推测渗漏通道的位置。

一种利用上述装置的堰塞坝抗干扰渗漏通道探测方法，它包括如下步骤：

步骤1：将电场电极棒分别置于坝体两侧，下游电极放置在渗漏水域或其它下游水域，上游电极放置在远离大坝表面的水体中；

步骤2：接通电源，利用伪随机编码发生器驱动电源发射大小为±I、周期为T的随机交变电流，在坝体内部形成交变电场，伪随机编码发生器对发射的随机电流I进行自相关计算，具体可表示为：