[发明专利]基于电刺激的三维层析成像堤坝隐伏渗漏通道扫描方法

权利要求书

1.基于电刺激的三维层析成像堤坝隐伏渗漏通道扫描方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)选取所述探测区域，在探测区域钻取若干电势探井，若干电势探井呈网状分布；钻取所述电势探井时，采集到不同深度的土样，对土样进行室内的通电后的土体电阻率测量，并对土样的含水率、渗透系数进行测量；

2)每个所述电势探井内布设若干探测电极Ⅰ，若干探测电极Ⅰ沿电势探井的深度方向间隔布设；所述探测区域的地表布设若干探测电极Ⅱ，所有探测电极Ⅰ、探测电极Ⅱ与探测装置连接。

3)采用所述探测装置测量探测区域的自然电位，自然电位用于对以后测得的电信号数据进行修正；

4)所述探测装置与放电装置连接，并在探测装置内设计放电程序和接收程序；

5)启动所述探测装置，探测装置通过放电程序对若干探测电极Ⅰ和探测电极Ⅱ进行重复且有序的放电，通过接收程序对探测电极Ⅰ和探测电极Ⅱ的电刺激响应进行接收和存储；

6)根据所述电刺激响应的信息建立探测区域的三维地质正分析模型和反演分析模型，利用连续线性估计算法融合电刺激作用下获得的电势响应数据，进行探测区域地层三维结构反演；

7)利用电阻率在地层中的三维分布规律、渗透参数和电阻率的关系，分析堤坝的含水层、潜伏的渗透通道和预发展的渗透通道，将最终的成果绘制为精细的地层信息图。

2.根据权利要求1所述的基于电刺激的三维层析成像堤坝隐伏渗漏通道扫描方法，其特征在于：步骤6)包括以下步骤：

6.1)根据步骤1)测量的土样数据，得到地层电阻率的均值、方差和尺度参数；

6.2)将所述电阻率的均值赋予到探测区域内的每一个网格内，建立探测区域的三维电场正分析模型，结合边界条件，利用三维电场正分析模型计算每一次电刺激下每个探测位置在估计参数条件下的电压及电流值；

6.3)利用连续线性估计算法对探测区域内待估点的电阻率值进行估计，未知电阻率的迭代计算公式为：

式中，u_c为待估的探测区域电阻率参数向量，u_c^(r+1)为参数向量u_c在第r+1次的条件估计值，r＝0的参数来源于步骤6.2)正分析的结果以及先验资料；d^*为每次电刺激作用下电压电流的观测值，d^(r)为电压电流利用三维电场正分析模型的模拟值，T为转置，ω^(r)T是第r次估计权重系数矩阵的转置，权重系数矩阵ω计算公式为：

[ε_dd+λdiag(ε_dd)]ω＝ε_du (2)

其中ε_dd是观测数据之间的协方差矩阵，而ε_du是观测数据与参数之间的协方差矩阵；λ是Levenberg-Marquardt算法动态乘子，而diag()运算符代表取对角阵；协方差由敏感度得到：

式中，J_du是电压电流观测数据对探测区域电阻率变化的敏感度矩阵，参数协方差矩阵ε_uu在r＝0时由先验地质信息给出，随后每次迭代按照下式逐步更新：

6.4)重复式(1)的迭代过程，直至得到的参数估计值条件下得到的迭代结果较上一次迭代结果改进量较小，即相对误差小于等于个临界值时，停止迭代，这个临界值取0.1％或0.01％。