本文關(guān)鍵詞：城市地下供水管線滲漏探地雷達正演模擬與解釋方法應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：摘要：供水管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,也是城市居民生活和經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。近年來,城市供水管線由于老化、腐蝕等問題,常常引起了管道破壞漏水。供水管線的漏水不僅浪費了大量的水資源,而且嚴重影響人們的正常生產(chǎn)和生活。探地雷達作為一種無損、高效、精確的地下介質(zhì)探測工具,在城市管線的病害探查中已經(jīng)被廣泛的采用。探地雷達的探測圖像雖然能夠很好的表達地下病害的特征,但是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)解釋只是基于反射特征的主觀判斷,更多的依靠于解釋人員的技術(shù)和經(jīng)驗。針對探地雷達在市政管線方面的研究不足,提高供水管線滲漏病害的識別率,本文對探地雷達的管線滲漏病害進行了一系列的研究,開展了以下研究工作：(1)采用Geo-Studio滲流模塊研究了供水管線的滲漏特點及滲漏區(qū)的分布規(guī)律；(2)利用Topp模型計算分析了滲漏區(qū)的電磁參數(shù)；(3)結(jié)合滲漏區(qū)滲流規(guī)律和滲漏區(qū)電磁參數(shù)特征,采用GprMax探地雷達正演模擬開源程序編寫了模型參數(shù),對系列的滲漏病害進行二維正演模擬,得到不同工況下的管線滲漏病害雷達圖譜,總結(jié)了探地雷達圖像判識過程中滲漏區(qū)圖譜的典型特征；(4)借助分頻技術(shù)以及道積分技術(shù)對部分雷達病害數(shù)據(jù)做了進一步的屬性分析,凸顯了滲漏區(qū)信號,提高了探地雷達數(shù)據(jù)的識別率。(5)最后,通過現(xiàn)場試驗,驗證了正演模擬以及探地雷達屬性分析技術(shù)的有效性。通過以上研究,得到了以下結(jié)論：(1)當管道發(fā)生滲漏病害時,滲漏點周圍將會形成一定范圍的滲漏區(qū)域；滲漏區(qū)形態(tài)特征隨著時間推移范圍不斷增大,且表現(xiàn)為的圓狀形區(qū)域；滲漏區(qū)的中部為飽和的土,邊緣部分屬于一系列帶狀分布的非飽和土區(qū)域：提出了不同的土壤特性、管線直徑、滲漏部位以及滲漏點的管線滲漏區(qū)的形態(tài)特征與含水量分布規(guī)律。(2)當土質(zhì)為砂質(zhì)土壤時,土壤介電常數(shù)和電導率與土壤的含水量的分布具有較強的相關(guān)性,本文結(jié)合相關(guān)研究,采用了Topp模型提出了土壤含水量與介電常數(shù)呈三次函數(shù)關(guān)系,并且土壤的電導率與土壤的含水量具有指數(shù)相關(guān)性。(3)從管線滲漏病害的正演模擬來看,探地雷達能夠有效地反映地下管線的病害位置和泄漏程度；建立了管線滲漏病害的探地雷達標準電磁波反射模式。通過不同的模式識別,可以直觀的判斷管線的漏水位置,但對管線與滲漏區(qū)的刻畫仍存在不足,也不能有效評價滲漏區(qū)發(fā)育程度。(4)道積分技術(shù)能夠可以提高數(shù)據(jù)的整體分辨率,凸顯出滲漏部位波阻抗的變化,能實現(xiàn)滲漏程度差異的評價；S變換的分頻技術(shù)消除了其它噪音的干擾,能刻畫不同頻帶對滲漏程度：綜合兩種屬性分析方法可以實現(xiàn)管線滲漏位置、大小程度綜合的刻畫和判斷；兩種屬性處理方法在正演分析和現(xiàn)場試驗中都得到了很好的驗證。綜上所述,采用探地雷達正演進行管線的滲漏病害模擬,并通過兩種屬性技術(shù)的綜合處理分析,能夠比較精確地識別管線的滲漏位置和程度。該研究為管線滲漏病害的探測提供了新的探測思路。
【關(guān)鍵詞】：探地雷達 管道滲漏 滲流模擬 正演模擬 Geo-Studio GprMax S變換的分頻技術(shù) 道積分技術(shù)
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU991.38;TN959
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-17
• 1 緒論17-35
• 1.1 研究背景與研究意義17-20
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-30
• 1.2.1 城市管網(wǎng)漏水原因分析20-24
• 1.2.2 探地雷達檢測供水管線泄漏技術(shù)24-28
• 1.2.3 探地雷達屬性技術(shù)28-30
• 1.3 研究不足30-31
• 1.4 本文創(chuàng)新點31
• 1.5 研究內(nèi)容及技術(shù)路線31-35
• 1.5.1 研究內(nèi)容及方法31-33
• 1.5.2 技術(shù)路線33-35
• 2 管線病害滲漏區(qū)形態(tài)特征與含水率分布規(guī)律研究35-53
• 2.1 管線周圍土體滲流規(guī)律研究35-40
• 2.1.1 非飽和土達西定律35-37
• 2.1.2 土壤的土水特征曲線37-39
• 2.1.3 土壤的滲透系數(shù)函數(shù)39-40
• 2.2 滲漏區(qū)形態(tài)特征與含水量分布規(guī)律40-51
• 2.2.1 土體為中等滲透性土41-49
• 2.2.2 土體為強滲透性土49-51
• 2.3 小結(jié)51-53
• 3 探地雷達探測管線滲漏區(qū)病害原理及電磁參數(shù)特性53-61
• 3.1 探地雷達探測管線滲漏原理53-57
• 3.1.1 工作原理53-55
• 3.1.2 探地雷達的工作方式55-56
• 3.1.3 探地雷達分辨率56-57
• 3.2 滲漏區(qū)的電磁屬性分析57-60
• 3.2.1 滲漏區(qū)的基本電磁參數(shù)57-59
• 3.2.2 滲漏區(qū)土壤含水量與電磁參數(shù)函數(shù)關(guān)系59-60
• 3.3 小結(jié)60-61
• 4 基于GPRMAX的管線滲漏病害正演模擬61-97
• 4.1 時域有限差分法(FDTD)基本理論61-67
• 4.1.1 FDTD基本方程62-64
• 4.1.2 解的穩(wěn)定性和數(shù)值色散64-65
• 4.1.3 激勵源65-66
• 4.1.4 吸收邊界條件66-67
• 4.2 管線滲漏病害的二維正演模擬67-69
• 4.2.1 GprMax的探地雷達正演模擬軟件67-68
• 4.2.2 正演模型建立68-69
• 4.3 正演模擬結(jié)果69-95
• 4.3.1 管線無滲漏情況下的正演模擬69-71
• 4.3.2 不同管線材質(zhì)對管線病害探測的影響71-72
• 4.3.3 DN=200mm小管線滲漏正演模擬72-82
• 4.3.4 DN=1000mm大管線滲漏正演模擬82-95
• 4.4 小結(jié)95-97
• 5 管線滲漏病害的電磁波屬性分析97-107
• 5.1 電磁波屬性分析方法與應(yīng)用97-100
• 5.1.1 道積分(相對波阻抗)的原理98
• 5.1.2 S變換的分頻技術(shù)理論98-100
• 5.2 管線滲漏病害的道積分屬性解釋100-103
• 5.2.1 PVC管線滲漏100-102
• 5.2.2 金屬管線滲漏102-103
• 5.3 管線滲漏病害的S變換分頻解釋103-106
• 5.3.1 PVC管線滲漏103-105
• 5.3.2 金屬管線滲漏105-106
• 5.4 小結(jié)106-107
• 6 探地雷達管線滲漏病害的試驗方法應(yīng)用研究107-123
• 6.1 工程條件107-108
• 6.2 試驗過程108-111
• 6.2.1 試驗設(shè)備108
• 6.2.2 管材選取及滲漏條件108-109
• 6.2.3 管線基礎(chǔ)開挖與回填109-110
• 6.2.4 測線布置110-111
• 6.3 探測結(jié)果分析111-115
• 6.3.1 PVC管111-113
• 6.3.2 鋼管113-115
• 6.4 電磁波屬性分析115-121
• 6.4.1 PVC管115-118
• 6.4.2 鋼管118-121
• 6.5 小結(jié)121-123
• 7 結(jié)論與展望123-127
• 7.1 結(jié)論123-124
• 7.2 展望124-127
• 參考文獻127-133
• 作者簡歷及攻讀碩士期間取得的研究成果133-137
• 學位論文數(shù)據(jù)集137

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 康學遠;林琳;劉義佳;史良勝;;土壤介電常數(shù)-含水量關(guān)系模型研究[J];中國農(nóng)村水利水電;2015年08期

2 馬世忠;何偉;王昭;;基于地震分頻技術(shù)的河道砂體精細刻畫[J];黑龍江科技大學學報;2015年04期

3 張成平;岳躍敬;王夢恕;;隧道施工擾動下管線滲漏水對地面塌陷的影響及控制[J];土木工程學報;2015年S1期

4 高懷波;張愛江;張鶴;盧開艷;;管線破壞機理研究及雷達圖譜分析[J];建筑技術(shù)開發(fā);2015年04期

5 王文濤;;地質(zhì)雷達技術(shù)在地下管線探測中的應(yīng)用[J];市政技術(shù);2015年01期

6 蘇兆鋒;陳昌彥;賈輝;肖敏;張輝;;探地雷達探測城市地下管線周邊病害的幾個要點分析[J];辦公自動化;2014年S1期

7 李雙喜;曾昭發(fā);李靜;宋世明;張景;張寶松;;探地雷達極化探測時域有限差分法模擬效果分析[J];工程地球物理學報;2014年04期

8 劉梁;劉亮;周棟良;廖聰;;探地雷達正演模擬方法研究[J];西部探礦工程;2014年02期

9 王長江;楊培杰;羅紅梅;徐希坤;;基于廣義S變換的時變分頻技術(shù)[J];石油物探;2013年05期

10 劉傳奇;明君;馬奎前;李賓;;地震資料極性判別與道積分技術(shù)在渤中M油田的應(yīng)用[J];石油物探;2013年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王勇;城市地下管線探測技術(shù)方法研究與應(yīng)用[D];吉林大學;2012年

2 胡瓊;在役管線泄漏檢測技術(shù)研究[D];武漢理工大學;2009年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 尹光輝;基于GprMax的道路空洞探地雷達圖像正演模擬[D];長安大學;2015年

2 袁鵬;水侵城市土質(zhì)路基地面塌陷機理的研究[D];中國礦業(yè)大學;2014年

3 岳躍敬;淺埋隧道施工中管線滲漏水對地層變形和破壞的影響[D];北京交通大學;2014年

4 李杰;城市地下管線探測技術(shù)及質(zhì)量控制研究[D];中國地質(zhì)大學（北京）;2013年

5 陳明輝;城市綜合管溝設(shè)計的相關(guān)問題研究[D];西安建筑科技大學;2013年

6 鄧曉婷;城市供水管網(wǎng)漏損因素分析及控制[D];太原理工大學;2012年

7 段超杰;地鐵施工中管線滲漏對隧道周圍地層變形的影響研究[D];北京交通大學;2011年

8 陳川;地下排水管道泄漏對地面塌陷的影響研究[D];首都經(jīng)濟貿(mào)易大學;2011年

9 劉麗娟;時頻分析技術(shù)及其應(yīng)用[D];成都理工大學;2008年

  本文關(guān)鍵詞：城市地下供水管線滲漏探地雷達正演模擬與解釋方法應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：256317