浅地层剖面仪在水利清淤工程中应用解析
不同探测方法在水库淤积测量中的应用探讨
不同探测方法在水库淤积测量中的应用探讨为了探讨不同探测方法在水库淤积测量中的实际效果,分别采用了三种不同设备进行水下地形测量,通过不同设备测量数据对比,分析三种设备在水库淤积测量中的适用性和效果。
标签:水库;淤积;水下地形;库容曲线。
1、绪言水库库容和淤积量是水库调度的重要参数,其准确与否直接影响到水库的防洪安全与蓄水兴利。
大多数水库经过多年蓄水运用后,入库泥沙大部分甚至全部淤积在库内,建库时绘制的库容曲线在一定时间后会发生明显的变化,久而久之会对水库产生诸多影响,主要表现为:(1)水库防洪能力下降、发电和灌溉等综合效益降低,甚至导致水库不能正常运行;(2)淤积向上游扩展,造成上游地区淹没,带来生态环境问题;(3)坝前淤积会影响大坝等建筑物的安全运行;(4)水库下泄清水对下游河道冲刷的影响;(5)泥沙上附着的污染物对水库水质的影响等。
水库淤积测量的目的,是通对水下地形测绘,计算出各特征水位对应的库容与水库建成时各特征水位对应得库容进行比较,进而分析出各特征水位对应泥沙淤积的量,为水库清淤扩容提供数据支撑,减少淤积对水库安全运行的影响。
2、国内外应用发展情况国内外学者对对水库淤积的研究主要集中在泥沙丰富的流域以及库区植被较差地区的水库,如我国黄河流域小浪底工程,在水库入库口和重要支流进行含沙量监控,预测入库水流中的含沙量,同时在水库大坝底部开设底孔,每年定期进行调水调沙;另外,冯家山水库建立的水库泥沙跟踪测报系统,是一种无人值守的实时水文数据测报系统,它的建成实现了对入库泥沙运行、推移全过程的跟蹤监测,这种方式投资较大,比较适用于含沙量大的大型水库,而对于中小型水库和含沙量较少的河流则不具有性价比。
水库淤积测量的主要基础工作就是水下地形测量,就是利用测量仪器确定水底点的三维坐标。
水下地形测量的方法相对较多,常见测绘水下地形图的方法有:经纬仪测记法、SAR法、基于GPS及GIS+测深仪法等,此类方法工作量较大,效率较低;近年来国内外对水库水下地形的测量,主要集中在采用多波束等先进海洋测量设备进行全区域扫描,获得出水下地形图,但是多波束设备投资较大,且多为进口产品,设备使用维修成本以及对专业技术人员等方面要求较高。
SeaKingSBP浅层剖面仪在水域工程勘察中的应用
SeaKing SBP浅层剖面仪在水域工程勘察中的应用摘要:水下工程勘察通常需要探明以下几个方面:水下地质构造、水下地层分布、淤泥厚度及水下障碍物分布等。
由于水域条件复杂,常规地质勘察手段难以满足日益增长的工程地质勘查要求。
由此,各种水上物探设备和方法被逐渐引入到工程勘察中来。
浅地层剖面法作为一种新兴的勘察手段,在我国近年来逐渐被重视起来。
该方法的原理是向水下发射声波信号,并接收水底及水底下方地层的反射信号,从而确定水深及水下地层反射界面。
相对于其他水域勘察中常用的地震勘探方法,浅地层剖面法具有精度高,仪器便携,数据实时成像等优点。
本文主要介绍了SeaKing SBP浅地层剖面仪在水域工程勘察中的应用。
关键词:SeaKing SBP浅地层剖面仪;水域工程勘察港口、航道区域内水下浅点对于船舶的航行安全构成严重的威胁,浅点碍航水域的整治是港口航道维护的一项重要的工作,其中尤为重要的是获取浅点碍航区域海底底质资料,并对其进行判别和分析。
一、工作原理介绍目前,海底底质分类的主要方法有:一是浅地层剖面仪+ 测深仪法;二是侧扫法;三是多波束法。
其中,浅地层剖面仪探测是重要的海上勘探方法,这种方法通过发射声波来记录声波穿过不同介质面的地层时的反射波的信号,该方法对海底地层的构造、基岩的埋深、海底障碍物等地质情况的分析都很直观,在海洋工程中发挥重要作用。
采用的是第一种方法。
测深仪获取高精度的水深信息,浅地层剖面仪获取高精度的海底地层分层情况及各层底质特征数据信息。
水深测量采用单频测深仪,定位采用中海达H32 海星达三星型接收机定位。
软件同时记录GPS 定位数据以及中海达HD-310单频测深仪水深数据。
单频测深仪的工作原理:发射器向海底发射信号,信号在碰到海底后反射回来,接收器接收到信号后,通常在描述振幅较小,能量较低的声学现象时,忽略声波在流体中传播时振幅声波的强度关系。
而在声波的实际传播过程中,由于运动的非线性及介质的非线性,单频声波就会产生它的谐波、分频波、频波、差频波。
影响疏浚过程中水深测量的水下浮泥探测方法分析
影响疏浚过程中水深测量的水下浮泥探测方法分析摘要:河流疏浚主要指的就是通过采取一定的手段,清除河流中的淤泥,或开挖何超,让航道保持畅通。
在疏浚过程中,常规的设备无法穿透较厚的淤泥土层,导致开挖后的实际水深测量结果并不准确。
一般来说水下的浮泥具有一定的流动性,如果未能对其开挖深度进行精确测量,或是盲目进行开挖,会严重影响到的后续作业的顺利开展。
本文对水下浮泥探测中存在的问题进行了分析,并提出了相应的策略。
关键词:疏浚工程;水下浮泥;探测方法浮泥和淤泥不同,如果仅仅采用传统的挖泥船或其他施工方法,不仅无法得出准确的水深测量数据,还会造成大量资源的浪费,无法保证浚后测量图的真实准确。
为了避免在水下浮泥探测中出现各种问题,在实际作业中可利用浅地层剖面仪。
以某工程为例,主要施工内容为将滑道前沿港地进行浚深,整体工程量不大,但工期较为紧张,需要立刻采取相应的行动。
1浮泥层的发现及可能原因分析1.1浮泥层的发现本次工程在开展过程中使用到了挖泥船设备,为了保证测量结果的准确性,还使用到了SDE-28型单频声纳测探仪,结果显示,即便在疏浚之后,水深的变化也并不明显。
为了获取更精确的数据,有关人员又利用测深水坨对单频声纳测深仪的水深数据进行了比较,对比可以发现和实际情况出入比较大。
为了深入了解这一差异出现的原因,技术人员详细检查了设备是否存在故障,水位是否测量不准确,在排除了上述因素之后,最终查明了原因,为施工水域内无法沉淀的浮泥层,随着水的流动一直在发生变化。
1.2浮泥层存在的原因一是因为受到工程所处环境的影响。
该工程位于某一岛湾内部,此前岛湾附近采用了吹填施工方式,淤泥在设备的作用下,随着水流进入到水域中,最终形成浮泥。
二是工程位于航道附近,在船舶的来回通行下,会搅起密度较小的淤泥,随后慢慢形成区域内的浮泥层。
除了上述两点主要原因之外,经施工人员推测,细颗粒泥沙来源丰富、人工疏浚中泥沙扩散严重等,都是浮泥层存在的原因之一。
浅地层剖面仪在内陆浅水域淤积探测中的应用r—以河、湖为例
浅地层剖面仪在内陆浅水域淤积探测中的应用r—以河、湖为例张杰;张坤军;李京兵;陈尚州【摘要】随着浙江省"五水共治"工作进入全面开展河湖库塘清污(淤)阶段,有效实施淤积情况调查,科学指导制定清污(淤)工作计划显得至关重要.地球物理探测技术在海洋勘探中发挥着重要作用,其中浅地层剖面探测以效率高、成本低的优势在近岸工程中得到广泛应用,但其在河湖库塘等内陆浅水域应用较少.运用浅地层剖面仪进行淤积探测,并同步结合柱状样物理、化学和生物性质分析的技术手段在浅水区域的淤泥勘探实例,证明该技术在内陆浅水域淤积探测中的实用性.【期刊名称】《浙江水利科技》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】3页(P56-58)【关键词】浅地层剖面仪;五水共治;淤积探测;义南横河;莲泗荡湖【作者】张杰;张坤军;李京兵;陈尚州【作者单位】浙江省河海测绘院,浙江杭州 310008;浙江省河口海岸重点实验室,浙江杭州 310020;浙江省河海测绘院,浙江杭州 310008;浙江省河口海岸重点实验室,浙江杭州 310020;浙江省河海测绘院,浙江杭州 310008;浙江省河口海岸重点实验室,浙江杭州 310020;浙江省河海测绘院,浙江杭州 310008;浙江省河口海岸重点实验室,浙江杭州 310020【正文语种】中文【中图分类】P716+.71 问题的提出浅地层剖面探测是利用声波的传播和反射特性来探测底床浅部地层结构和构造[1]。
浅地层剖面仪的应用领域主要包括:近岸海域泥砂资源[2 - 3]和浅层气调查[4 - 5],地质环境调查,工程地质调查,海底管道检测等。
由此可知目前该技术手段主要应用于近海、航道以及河口区域,而在内陆浅水域(如河道、湖泊、水库与山塘等)鲜有较全面的工程应用。
近几年浙江省打响治污泥歼灭战,全面清除河湖库塘污泥,有效清除存量淤泥,恢复水域原有功能,实现河湖库塘淤疏动态平衡。
这其中首要工作就是开展河湖库塘淤积情况调查,在此基础上制定清污(淤)工作计划和方案,督促指导各地因地制宜开展清污(淤)和淤泥处置,建立健全平原河网淤积监测和轮疏工作机制。
浅地层剖面仪在水库及河道清淤测量中的运用分析
浅地层剖面仪在水库及河道清淤测量中的运用分析【摘要】水库及河道水下淤泥测量是工程测量领域的一项全新研究课题,水上工程项目的建设阻断了天然河道,导致河道流向发生改变,库底积累大量的泥沙,水库防洪蓄水能力下降。
本文将结合浅地层剖面仪在水库及河道清淤测量中的应用实际,重点研究运用浅地层剖面仪测量和计算水下淤泥的方法,以及为河道、水库疏浚、水环境治理、水资源和生态保护等提供基础资料。
【关键词】浅地层剖面仪;水库;河道;水下淤泥厚度测量技术随着水资源污染程度的加剧,我国水资源人均占有量持续减低,迫使有关部门逐渐加大水域治理力度。
水域治理的内涵比较广泛,包括水质保护、水域保护、河底清淤、景观建设、景观绿化等。
在水环境治理之前,首先需要收集治理水域的测绘资料,重点是淤泥厚度图,而淤泥厚度图则需要借助水下淤泥厚度测量技术来绘制,在诸多测量技术中,浅地层剖面仪是应用范围最广的一种仪器设备,可生成各种图件和表格,从而真实反映水下淤泥状况。
1 相关水下测量技术及水下淤泥厚度测量技术概述1.1 相关水下测量技术采用GPS-RTK配合单频测深仪和RS-QP0116浅地层剖面仪即可完成水下淤泥测量,其操作方法为:首先用GPS RTK定位,然后用单频测深仪测量浮泥至水面的距离(水深),最后用RS-QP0116浅地层剖面仪测量浮泥和淤泥的厚度。
在水下地形测量方面需配合使用RTK测深仪进行测量,具体操作方法为:将水下1:500地形线间隔定为10米(局部地方还需加密)、点间隔为3~5米,线间隔一般要垂直于等深线,以确保水下地形变换处不会漏测[1]。
在深水处首先对测深仪性能进行比对,对比过程中需注意换能器至水面深度,此外还要确保换能器安装垂直,按照规定进行测深仪稳定性试验,进行测前、测中、测后比对,水下地形根据规范要施测检查线,检查线应垂直于主测深线,检查线与主测深线的比例不得少于5%。
作业时注意人身及仪器安全,水上作业应穿救生衣。
浅地层剖面探测技术在水库淤泥厚度测量中的应用探讨
引用格式:王超,杨柳,戴永洪.浅地层剖面探测技术在水库淤泥厚度测量中的应用探讨[J ].水利水电快报,2021,42(5):15-18.1研究背景我国大江大河普遍含沙量较高,水库的建成阻断了天然河道,致使河道流态发生变化,大量泥沙淤积在库底,会产生一系列问题,如库容损失,降低了水库防洪和兴利效益;水位抬高,增加水库度汛风险;坝前淤积,影响水库的安全运行;清水下泄,引起下游河道的冲刷;污染物随着泥沙淤积沉淀,污染水环境等。
因此,水库淤积严重影响水库防洪安全、运行安全和生态安全,是水库运行管理中亟待解决的重要问题。
如今,水库作为现代城市饮用水的重要水源之一,使用功能发生了改变,对水环境质量提出了新的要求,水库清淤治理势在必行。
精准的水库淤积测量可为水库清淤提供基础数据支撑[1]。
2淤积测量常用方法分析当前水库淤积测量工程大多采用“事后测量”,即使用测深仪加GNSS 实时定位的方式进行水下地形测绘,通过对清淤前后的水底高程差计算得到淤泥的厚度分布值,进而推算出清淤工作的土方量。
这种方法适合于做结算统计,但不能达到对水库淤泥厚度及覆盖范围的实时动态监控,无助于水库清淤治理的前期工作。
目前,能事先测定淤泥厚度及范围的常用方法主要有钻孔取样法、测深杆法、Silas淤泥探测系统以及浅地层剖面探测技术等[2]。
2.1钻孔取样法钻孔取样使用钻机采集柱状淤泥样本,用环刀法测定柱状样本中各分层淤泥的天然密度,量取各分层淤泥的厚度,可以直观分析淤泥各层的厚度和成分。
钻孔取样投入人力多,耗时长,成本高,效率低,无法连续测量并详细探明淤泥范围。
2.2测深杆法使用RTK 结合测深杆,可在中小型河道中对淤泥方量进行测算。
测出河道的淤泥面高程和淤泥底高程,可以较为精确地计算出河道淤泥方量。
测深杆法属点状测量,无法连续测量淤泥剖面,不能准确探明淤泥范围,测量效率低、费用高,不适用于大范围水域作业。
2.3Silas 淤泥探测系统Silas 系统是利用双频测深仪发射低频声波信号,可以对密度梯度进行量化处理。
水下机器人与双频浅地层剖面仪结合在水利清淤工作中的应用
环球市场/理论探讨-80-水下机器人与双频浅地层剖面仪结合在水利清淤工作中的应用霍文龙华北水利水电大学摘要:淤泥淤积是影响水库库容的重要原因之一,大量泥沙沉积在库底,降低了水库防洪蓄 水能力和兴利功能。
本文将水下机器人(ROV)与双频浅地层剖面仪结合,采用淤泥密度探测法,对尖岗水库部分水域的淤泥厚度进行了实际应用,并对该测量系统的原理、测量水深范围、操作及图像判读方法进行详细阐述,其工作效率高、经济、测量结果准确度高的特点,为水库淤泥探测提供另一种参考方法。
关键字:双频浅地层剖面仪;水下机器人;表层淤泥探测;淤泥土方量1 研究背景水库淤泥淤积主要是暴雨携带山体泥沙流入河水中,河水挟带的泥沙在水库回水末端至拦河建筑物之间库区的堆积,经年累月,导致库底高程逐渐增高,死库容增大,兴利库容减少,严重削弱了水库防洪、发电、供水等功能[1]。
人工测量为点式作业,工作效率极低,成本高,当需要大面积调查时,人工测量工作量非常大。
浅地层剖面仪根据回声探测原理构成的一种连续走航式进行水下浅地层探测的仪器。
常规的淤泥测量方法船载测量法,测量船行驶路线即为浅层剖面仪所测量的断面,当测量船遇到狭窄复杂且水深很深的工况,不能对其测量致使测量结果存在较大误差。
水下机器人与浅地层剖面仪结合,可克服上述的局限,作为一种新技术、新方法,在我国水利工程水下淤泥探测工作已得到初步应用,并在郑州市尖岗水库水下淤泥测试工作中得到应用。
2 浅地层剖面仪基本原理浅地层剖面仪利用声波在不同介质中传播速度和反折射的特性不同,对水底地表以下一定深度的地层进行连续探测。
从声波的反射理论来看,换能器以等时间间隔垂直发出脉冲射到水底,如果两介质的声阻抗不一样, 则一部分声波会在介质交界面上发生反射, 声波携带测量的信息返回至换能器,另部分声波则继续在地层发生折射和反射,传播过程中能量减少。
地层厚度的测量, 即声波穿透地层传播时间的反映, 设ΔT 为上下两地层时间差,C 为该地层声速,则地层厚度ω可表示为ω=1/2C ΔT ;声波水底反射能量的大小反射由系数(R) 决定,表示为:,ρ2ν2和ρ1ν1分别表示一、二层介质的密度和声速,由反射系数R 的表达式可以得出,当相邻两地层密度差和速度差较大时,即|R|趋近于1时,两层相邻界面会产生较强的声强,反之,|R|趋近于0时,两层的相邻界面就会几乎无声强反射,通过剖面仪终端显示器以不同颜色显示剖面界面线,达到地层判别的效果。
浅地层剖面仪在水利清淤工程中应用解析
浅地层剖面仪在水利清淤工程中应用解析摘要:水利清淤工程是水利工程建设的一的个重要组成部分,通过测量淤泥弧度,可以有效、准确性的治理,以此保证水利工程建设的质量。
在水利清淤工程测量的时候,主要是利用浅地层剖面仪展开测量工作,其目的就是保证测量数据的准确性,为水利清淤工程处理给予了一定数据支持,提升处理工作的效率,实现良好的经济效益。
关键词:浅地层剖面仪;地面层剖面仪;经济效益;淤泥是影响水利清淤工程建设展开的效果,大量的淤泥沉底不仅降低水利工程防洪、蓄水等功能,因此在水利工程建设的时候,加强水利清淤治理工作是非常必要的。
在水利清淤工程治理的过程中,采取浅地层剖面仪进行淤泥测量,保证各项测量数据的准确性,提升水利清淤工程治理的效果。
因此,本文对浅地层剖面仪在水利清淤工程中的应用,展开了分析和阐述,其目的就是保证水利清淤工程治理的效果,实现良好的经济效益,促使其行业的发展进程。
1、浅地层剖面仪分析地层剖面仪作为淤泥厚度测量的重要设备,应用的目的就是保证测量数据的准确性,给相关治理工作的展开,提供了基础性的保证。
但是,浅地层剖面仪在应用之前,需要对其相关内容进行明确,保证其应用效果,具体的内容如下。
1.1概述浅地层剖面仪主要是通过声波对浅底地层剖面结构进行探测,并且该仪器根据超宽频海底剖面仪演变而来的,该项仪器在水利工程中有着广泛的应用,其应用效果也是非常好的。
同时,浅地层剖面仪不管是在地层穿透深度方面,还是在地层分辨上面,其应用效果非常好【1】。
另外,浅地层剖面仪在应用的时候,还可以随意选择相应的扫频信号组合,在施工现场实时进行工作参量的设计与调整,并且不仅测量淤泥的厚度,可以保证图像连续的性能,后期操作也相对较为方便,测量的效率也是非常高的,也为各项工作的展开,提供了便利的条件,为其相关行业的发展,以及经济效益的获取,提供了重要的技术支持。
1.2原理1.2.1浅地层剖面仪主要是以系统软件、水下单元与甲板单元等方面所构成的,并且主要是基于回声探测仪器所发展而来的一种探测测量设备,并且在浅地层剖面仪测量的时候,一般探测的深度几十米。
科技成果——深海、浅海浅地层剖面仪
科技成果——深海、浅海浅地层剖面仪技术开发单位中国船舶重工集团公司第七一五研究所技术简介浅地层剖面仪(sub-bottom profiler)是利用声波探测水底浅层剖面地质结构的仪器,能够对海洋、江河、湖泊底部地层进行剖面显示,结合地质解释,可以探测到水底以下地质构造情况。
该仪器在地层分辨率和地层穿透深度方面有较高的性能,并可以任意选择扫频信号组合,现场实时地设计调整工作参量,可以在航道勘测中测量河(海)底的浮泥厚度,也可以测量在海上油田钻井中的基岩深度和厚度。
因而是一种在海洋地质调查,地球物理勘探和海洋工程,海洋观测、海底资源勘探开发,航道港湾工程,海底管线铺设广泛应用的仪器。
技术指标(1)工作频率:1-16kHz;(2)频带划分:1-5.5kHz,5-16kHz两个子带和一个全频带;(3)地层分辨率:7.5cm;(4)地层穿透深度:≥50m(泥沙);(5)拖体航速:≤4kn;(6)拖体工作深度:≤300m。
技术特点该仪器在地层分辨率和地层穿透深度方面有较高的性能,并可以任意选择扫频信号组合,现场实时地设计调整工作参量,可以在航道勘测中测量河(海)底的浮泥厚度,也可以测量在海上油田钻井中的基岩深度和厚度。
因而是一种在海洋地质调查,地球物理勘探和海洋工程,海洋观测、海底资源勘探开发,航道港湾工程,海底管线铺设广泛应用的仪器。
技术水平国内领先可应用领域和范围海洋地质调查,地球物理勘探和海洋工程,海底资源勘探,水库、河道清淤,海底路由调查、管道铺设,河道、水库清淤。
专利状态已取得专利1项技术状态小批量生产、工程应用阶段合作方式合作开发、技术服务、融资需求投入需求500万元转化周期1年预期效益预期效益可观。
浅地层剖面仪在水上工程项目中的应用
本次地质观测仪 器选用 E gt h3 0 X 浅地层剖面仪 .其在 水 d e e 2 0 S e 底地质勘测方面应用较为广泛 定位设备采用中海达 V 0 G S 其 R K模式下标称平 面定位 3型 P. T 精度 ̄ O lmm, 高程精度 ̄ 0 m。 2r a 2 已有数据的收集 、 . 2 整理 为有利于测量工作的顺 利展开 . 在施测前需要对测 区内已有的数 据进行收集整理工作 。 包括对现有控制 网数据成果 、 测区地形图 、 区 测 内水深 、 礁石浅滩分布 、 已有 的地质钻探资料等 23 测线的布设 . 测线布设 以华润 电力海 丰电厂围填海场平工 程为例 .做简要说
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到强反射 , 相邻间 的介质 必须有大的密 度差 和大的声速差 。 从而得到 较强的反射声强 .其在 剖面 仪终端显示 器上会 以较强 的灰度表示 出 来, 反映出两 相邻 的界面线 。收到的反射信号携带了海底地层 的大量 地质结 构和构造信息 . 通过观测记录并分析海底沉积物对于声波 的反 射. 就可 以了解浅部地层 的地质情况 . 能分别显示两层 沉积物的性 并
【 bt c]rf noutnt t r c l o tesboo rir o saddt poe i , n esr etnt r—osutn A s at i t dco epi ie f h ubt m p f r n a r sn adm a e n i h pe cnt co r B eir i oh n p t ol w k e a c sg um e r i
p e rt n wok n l dn h e urd d t olcin o t g t. tr ed t olcin i o ltd, o ie t xsi gd t oitr rt rpaai r ,icu igt erq ie aa c l t ,s r n ,ec. e aac le t sc mpee c mbn d wi e itn aa t nep e o e o i Af o h
利用浅层剖面仪测定深圳茅洲河淤泥量研究
本科毕业设计 (论文)
利用浅层剖面仪测定深圳茅洲河淤泥量研
究
Study on The Determination of Shenzhen Maozhou River Silt with
Sub-bottom Profiler
学院:测绘工程学院
专业班级:测绘122
学生姓名:仲伟杰学号:2012122876
指导教师:史建青(副教授)
2016 年 5 月
淮海工学院本科生毕业设计(论文)诚信承诺书
1.本人郑重地承诺所呈交的毕业设计(论文),是在指导教师的指导下严格按照学校和学院有关规定完成的。
2.本人在毕业设计(论文)中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。
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毕业设计(论文)作者签名:
年月日。
浅地层剖面仪和多波束声呐系统在外秦淮河清淤工程中的应用
浅地层剖面仪和多波束声呐系统在外秦淮河清淤工程中的应用发布时间:2022-11-23T02:53:19.466Z 来源:《城镇建设》2022年7月第14期作者:张战阳吴海兵[导读] 河道清淤工程是保护城市河流环境的重要手段之一,张战阳吴海兵南京市水利规划与设计院股份有限贵公司,江苏省南京市 210001摘要:河道清淤工程是保护城市河流环境的重要手段之一,传统的淤泥测量方法通常采用人工巡查和逐点测量的方式,分辨率和测深精度较低。
本文提出了联合浅底层剖面仪和多波束测深系统协同应用的测量方法,能够快速、精准的获得河道水深、淤泥厚度数据及水下三维地形特征。
选取外秦淮河为研究对象,通过现场调查,分析了河道的淤泥分布规律和河床地形特征。
结果表明:沿水流方向,河道转弯处、入江口淤积方量最大;沿断面方向,河道深槽及与河岸滩地的连接段有显著淤积,并且多波束测深系统可以辅助识别出床面处的大石块及散落的障碍物,研究结果对外秦淮河清淤工程提供数据支持。
关键词:浅地层剖面仪多波束声呐水下三维地形外秦淮河清淤工程城市河道淤积是一个普遍存在的现象[1]。
河道淤积导致河床抬高,不仅严重阻碍洪水下泄,而且不利于船只通航;河底会有很多散落的大石块及废弃建筑物,给河道清淤工作带来了极大困扰[2]。
同时底泥所富集的氮磷污染物、重金属元素等会持续向水体释放,导致水环境恶化[3]。
因此,需定期开展疏浚清淤工程,掌握河道淤泥分布特征,对于科学指导疏浚清淤工程及保障河道水环境健康具有重要意义。
随着声学探测技术的进步,多波束声呐系统以及浅底层剖面仪等测量精度有很大的提高,操作难度大大降低,能够避免床面低流速、水下能见度差等环境影响,完全可以满足河道淤泥探测的要求[4]。
其中,通过浅地层剖面仪可获取河床淤泥的高分辨率二维平面图像,得到不同位置处淤泥的厚度[5];多波束声呐系统高精度水深数据可辅助浅地层剖面仪修正河床底高层,提高淤泥探测精度,此外其高分辨率的水下地形三维等值线图[6],可精确全面地反应河床上石块的分布特征。
浅地层剖面仪在葛洲坝下游河床组成勘测中的应用
文章 编 号 : 0 -0 1 2 1 )7 0 8 3 1 60 8 (0 2 0 - 2 - 0 0 0
水 利 水 电 快 报 E H WR I
第3 3卷第 7期
浅 地 层 剖 面仪 在 葛 洲 坝 下 游 河 床 组 成 勘 测 中 的应 用
杜 林 霞 全 小 龙 聂 金 华 张 黎 明
( 江水利 委 员会 长江 三 峡水文水 资 源勘测 局 , 长 湖北 宜 昌 4 30 ) 4 00
摘要 : 为探 究 浅地 层 剖 面仪 在 探 测 河床 地 质 结 构 、 积 物及 冲刷 特征 时 的作 用 , 绍 了该剖 面仪 的 工 作原 沉 介
理及 系统组成 , 对探测试验的典型剖面图进行 了解释和分析 。在 坝下游测 量中, 结合使 用剖面 图和常规测量 方法, 高了对河床组成分析和河床上工程监测的准确 度。此 外, 提 还探 讨 了浅地层剖面仪在 实际应用 中的制
传播的声能逐渐损失 , 直到声波能量损失耗尽为止。
测量 地层厚 度 , 际是 测 量 声 波穿 透地 层 传 播 的时 实 间, △ 如 表示 地层 上 下 两个 界 面 之 间 的时 间 差 , 即 声 波往 返 两 次 穿 过 该 地 层 上 下 两 个 界 面 的 时 间 ,
表示该 地层 的声 速 , 这样 就 可按 下 式 ( ) 出 该 地 1算 层厚 度 IJ 4:
两 侧 , 大 大 提 高 安 全 性 和 探 测 效 果 。改 装 后 的 能
直 向下发射 大 功率 低 频 声 脉 冲 , 脉 冲 穿过 水 体 触 声
收 稿 日期 :0 20 — 1 2 1 —6 0
作者简介 : 杜林 霞 , , 女 长江水利委 员会长 江三峡水文水 资源勘测局 , 工程师
侧扫声纳和浅地层剖面仪在表层淤泥探测中的应用
侧扫声纳和浅地层剖面仪在表层淤泥探测中的应用张惟河;梁思明;杨仁辉【摘要】Due to their high efficiency and low cost,side-scanning sonar and shallow stratum profiler will be widely applied to offshore engineering geophysical detection in future. The practical application of different surface silt detection methods is introduced in detail,the merits and faults of the above detection methods are also analyzed. The analysis results show that surface silt detection system combining side-scanning sonar with shallow stratum profiler being applied to the surface silt detection of Colombo offshore seabed is of high accuracy,high efficiency and low cost. The conclusion will provide references for similar coastal engineering geological survey in the future.%侧扫声纳和浅地层剖面仪因其高效和经济的优势,在近海工程物探领域具有广阔的应用前景。
本文通过介绍不同表层淤泥探测方法的实际应用,分析各种探测方法的应用优劣点,发现侧扫声纳和浅地层剖面仪相结合的表层淤泥探测系统在科伦坡近岸海底表层淤泥探测中的应用具高效、经济和准确度高的特点,为今后类似海岸工程地质勘察提供了一种参考方法。
水域工程勘察中地层剖面仪的实践运用研究
水域工程勘察中地层剖面仪的实践运用研究摘要:随着社会的发展,经济的不断进步,社会环境的变化,水域工程中选址的重要性越来越显现出来,而现代海湾等的河流中的沉积物进入也越来越多,人们在水域工程建设中发现,地层剖面仪在水域工程中的作用,其灵敏度和分辨率在目前的发展中不断进步, 在水域勘测中表现出来的连续性好等优点,可以快速地探测出水域中不同沉积层的特征及其分布,对于水域工程建设有着重大作用。
本文介绍了水域工程勘察中地层剖面仪的方法技术,并将在水域勘测中各种环境问题以及记录结果,通过地层剖面仪的实践对地质的研究,最后得出地层剖面仪的实践运用于水域工程勘察的美好前景。
关键词:水域工程; 勘测;地层剖面仪;实践应用;前景Abstract: with the development of the society, economic progress, the change of social environment, the waters of the importance of the project site appeared more and more, and the gulf of the modern river sediments into more and more, people in the waters found in engineering construction, the shallow seismic profile in the waters of the instrument engineering function, its sensitivity and resolution in the present developing progress, in waters survey shows the advantages of continuity, can be quickly detect different characteristics of the river water domain and its distribution, for water engineering construction plays a major role. This paper introduces the engineering investigation in waters stratigraphic profiles the method of instrument technology, and will be in waters of various environmental problems and survey record results, through the practice of stratigraphic profiles of the instrument geological research, finally come to the practice of stratigraphic profiles instrument used in waters of engineering investigation prospects.Keywords: water engineering; Survey; The shallow seismic profile apparatus; Practice application; prospects随着社会的发展,经济的不断进步,人们对水域要求也越来越高,而随着时间的沉淀,在水域工程中出现的各种地质情况也在逐年递增,时间的累积,无论是河道还是其他的水域,甚至是礁石区,如果采取河道清淤、河道改建、甚至炸礁措施,,这些都是极其大的工程,费用之大,工程量之大,甚至是所需要的工程周期之长都是人们所不愿意看见的,这些都是给港口等造成巨大的阻碍。
浅地层剖面仪在水利清淤工程中应用
浅地层剖面仪在水利清淤工程中应用浅地层剖面仪是一种用于监测水利清淤工程中底泥剖面的仪器。
在水利清淤工程中,底泥淤积是一个很常见的问题,会影响水深,减小水力条件,降低航道、港口等水域设施的使用效率,影响水资源的利用效果。
因此,及时清淤是水利工程维护的重要工作之一。
本文将介绍浅地层剖面仪在水利清淤工程中的应用。
一、浅地层剖面仪的原理和特点浅地层剖面仪是一种能够实时监测底泥剖面的高科技仪器。
它基于超声波回波原理,可以高精度地测量和记录水下底泥的深度、密度、厚度、质地等数据。
浅地层剖面仪具有以下特点:1. 非接触式测量,不需沉管,不影响原有环境。
2. 高精度、高精度的数据,可满足复杂地质环境的测量需求。
3. 可实时监测、记录底泥剖面,方便后续数据分析和处理。
4. 操作简单,易于携带和安装。
二、浅地层剖面仪在水利清淤工程中的应用浅地层剖面仪在水利清淤工程中的应用非常广泛,它可以帮助工程师们更好地了解水下底泥的情况,从而更科学地制定清淤方案。
下面将介绍浅地层剖面仪在水利清淤工程中的几个应用场景。
1. 清淤航道时,使用浅地层剖面仪对底泥进行实时监测,可以及时调整清淤方案,保证航道的水深和水力条件。
2. 在维护水利工程中,使用浅地层剖面仪可以对溢流河道、底排河道等进行监测,可以检查底泥淤积情况,及时进行清除,维护工程的正常运行。
3. 在新建水利工程中,使用浅地层剖面仪可以对施工区域的底泥情况进行详细了解,为后续的工程设计、建设提供依据。
三、使用浅地层剖面仪注意事项在使用浅地层剖面仪时,需要注意以下事项:1. 需要在水深较小的地方进行测量,以便保证最好的效果。
2. 需要对仪器操作人员进行严格的培训和考核,确保数据的准确性和可靠性。
3. 需要对仪器进行定期的维护和检修,以保障其正常的工作。
四、结语浅地层剖面仪是水利清淤工程中的重要监测工具,可以帮助工程师准确地了解水下底泥的情况,制定科学的清淤方案,保证水利工程的正常运行。
Chirp浅地层剖面仪在福建海域工程中的应用
DOI:10 3969/j issn 1008 ̄1305 2021 01 009Chirp浅地层剖面仪在福建海域工程中的应用蒋云魁(福建省水利水电勘测设计研究院ꎬ福建福州350001)摘要:文章阐述Chirp声呐脉冲㊁浅地层剖面仪工作原理ꎬ介绍3200XS型浅地层剖面仪技术特点ꎬ以其在福建海域航道㊁供引水㊁海上风电等工程及打捞作业中的应用为例ꎬ分析相应的底质㊁地质地层及目标物灰度图像反射特征ꎬ给海域工程中地勘相关人员解译浅地层剖面灰度图像提供参考ꎮ关键词:Chirp声呐脉冲ꎻ浅地层剖面仪ꎻ反射特征中图分类号:P751㊀㊀㊀㊀文献标识码:B㊀㊀㊀㊀文章编号:1008 ̄1305(2021)01 ̄0026 ̄05㊀㊀收稿日期:2020 ̄08 ̄11㊀作者简介:蒋云魁(1985年 )ꎬ男ꎬ工程师ꎮ㊀㊀我国拥有18400km的大陆海岸线和近300万km2的海洋国土面积ꎬ随着我国经济发展水平的不断提高ꎬ涉海工程建设越来越多ꎬ相应地海域地质调查的工作也随之增加ꎮ浅地层剖面仪能便捷㊁快速㊁直观㊁有效地揭示海底浅层沉积结构和构造特征ꎬ是海域浅层地质调查的重要手段ꎮ浅地层剖面探测是一种基于声学反射原理的连续走航式地球物理探测方法ꎮ自20世纪80年代引入我国后ꎬ技术逐渐成熟并广泛应用于海域工程勘察㊁海底管线路由勘察等诸多领域ꎬ如李一保等将浅地层剖面仪应用于海洋工程ꎬ张金城等将浅地层剖面仪应用于海岸工程ꎬ柴冠军等将浅地层剖面仪应用于航道工程ꎬ周兴华等将浅地层剖面仪应用于杭州湾海底管线检测ꎬ魏志强等将浅地层剖面仪应用于大亚湾海底管道检测ꎬ笔者工程实践中将浅地层剖面仪成功应用于各种打捞作业中ꎮ大量工程实践证明ꎬ浅地层剖面仪在海域浅地层调查中拥有广阔的应用前景ꎮ1㊀Chirp声呐脉冲Chirp信号也称线性调频信号ꎬ是一种瞬时频率随时间线性增加或减小的信号ꎬ相对于早期连续波CW信号有着良好的自相关特性ꎬ20世纪80年代后期A DERoos等提出利用其进行海底沉积物探测和识别的设想ꎮ3200XS浅地层剖面仪正是利用线性调频技术(LFM)输出FM扫频脉冲穿透地层ꎬ结合DSP匹配滤波信号处理技术ꎬ地层穿透能力和地层分辨率都得以优化ꎮChirp声呐脉冲理论表达式见式(1)ꎬ频率/时间函数关系见式(2)ꎬ脉冲在宽频带保证穿透能力的同时为了突出主频分辨率ꎬChirp声呐脉冲常和包络函数如SIN函数一起使用ꎬ以MATLAB软件绘制示意图如图1所示ꎮS(t)=Asin2πf1+f2-f12Ttꎬ0ɤt<Tæèçöø÷(1)f(t)=f1+kt(2)式中ꎬA 振幅ꎻf1 开始频率ꎻf2 结束频率ꎻt=t2-t1 脉冲时长ꎻk=f2-f1t频率随时间变化的斜率ꎻT 延迟时间ꎮ图1㊀SIN函数包络的Chirp声呐脉冲示意图2㊀浅地层剖面仪工作原理地震学中把密度与波速的乘积称为波阻抗ꎮ纵波垂直或近垂直入射时ꎬ反射波振幅A反与入射波振幅A入的比值叫做波从介质1入射到分界面时的界面反射系数Rꎮ浅地层剖面仪工作原理如图2所示ꎮ62R=A反A入=ρ2V2-ρ1V1ρ2V2+ρ1V1=Z2-Z1Z2+Z1(3)式中ꎬR 反射系数ꎻA反 反射波振幅ꎻA入 入射波振幅ꎻρ1㊁V1 上覆介质1的密度㊁纵波波速ꎻρ2㊁V2 下伏介质2的密度㊁纵波波速ꎮ图2㊀浅地层剖面仪工作原理示意图当下伏介质2波阻抗远大于上覆介质1波阻抗时ꎬ式(3)中反射系数R越靠近1ꎬ即下伏介质波阻抗越大于上覆介质波阻抗ꎬ反射系数R越大ꎬ反射波振幅A反也越大ꎬ浅地层剖面探测正基于此ꎬ通过对波阻抗差异界面(反射界面)的拾取划分地层ꎮ3㊀3200XS型浅地层剖面仪3 1㊀设备3200XS型浅地层剖面仪由FS-SB全频谱处理器㊁拖鱼㊁Kevlar缆组成ꎬ如图3所示ꎮ作业时ꎬ在港口㊁河道及近海岸常采用厘米级精度的GPS_RTK天线接入HYPACK软件进行导航ꎬ在保证平面定位的同时ꎬ高程数据与水(潮)位观测数据进行校验ꎻ在近海岸㊁近海㊁外海GPS_RTK天线无法锁定时ꎬ采用信标机接入HYPACK软件进行导航ꎬ平面精度小于0 5mꎬ高程采用观潮数据校正ꎮ图3㊀3200XS型浅地层剖面仪3 2㊀技术特点(1)作业便捷ꎮ设备组件少ꎬ三个主要组件中最重的SB ̄216S型拖鱼仅70kgꎬ无需悬吊臂等机械协助ꎬ出海作业小渔船㊁快艇皆可安装探测ꎮ(2)作业高效ꎮ得益于高发射速率ꎬ每秒最高可达10次ꎮ在不影响数据采集质量前提下ꎬ0~1级海况ꎬ作业时速可达5kontꎻ2~3级海况ꎬ作业时速常控制在3kontꎮ选择较好海况通常一天扫测量轻易可达50kmꎮ(3)成果直观ꎮ采集作业中每次发射㊁接收经DPS滤波匹配后为一振幅不一的反射波形线ꎬ浅地层剖面图便由一条条的反射波形线根据振幅大小以灰度图像呈现(反射波振幅越大ꎬ灰度图像越暗(黑)ꎬ反之ꎬ图像越亮(白))ꎬ根据灰度图像可直观㊁实时地判别水深㊁海底底质㊁目标物㊁礁石及基岩埋深变化ꎮ(4)定位精度高ꎮ目前主流的电火花式单道地震或多道地震勘探设备ꎬ为避免船螺旋桨搅动的气泡干扰ꎬ往往远离船尾ꎬ且设备发射㊁接收分体ꎬ定位精度实难保证ꎬ尤其在小型目标物打捞作业中ꎮ实践经验中将浅地层剖面仪拖鱼挂于船中部外侧ꎬ避开气泡干扰的同时船稳定的中部可减弱拖鱼的摆动幅度ꎬ导航设备置于拖鱼上方ꎬ平面定位精度高ꎮ(5)浅层分辨率高ꎮ地层分辨率不仅包含垂直分辨率ꎬ也包含水平分辨率ꎮ垂直分辨率的推导及影响因素详见王琪等人浅剖仪垂直地层分辨率分析ꎬ3200XS型浅地层剖面仪采集作业中ꎬChirp声呐脉冲选择主频为2~15kHz㊁脉冲宽度为10ms的脉冲ꎬ理论薄层分辨可达6cmꎮ水平分辨率主要通过调节脉冲发射频率㊁作业船只航速满足ꎬ后文实例中30cm供水管道㊁船锚等在4kont航速下依旧可探明ꎬ可见采集数据水平向密度大㊁水平分辨率高ꎮ4㊀工程应用实例4 1㊀实例介绍与分析实例1:湄洲湾航道二期工程ꎬ根据航道设计高程ꎬ对设计高程以上的礁石方量进行估算ꎮ为准确估算航道设计高程以上的礁石量ꎬ对航道区域进行网状布置测线ꎮ航道区域地层主要为淤泥㊁泥质细砂㊁礁石ꎬ区域礁石埋深整体较浅ꎬ礁石岩面可连续追踪ꎬ最终利用SonarWiz后处理软件及Surfer地质绘图软件准确形成岩面图ꎬ并计算出设计高程以上的礁石方量ꎮ礁石浅地层剖面图如图4所示ꎬ礁石为波阻抗极大的介质ꎬChirp声呐脉冲到达其表面时以反射为主ꎬ淤泥-礁石界面为72波阻抗明显的差异界面ꎬ反射系数大ꎬ经DPS滤波匹配后的反射波振幅大ꎬ采集灰度图像中淤泥-礁石界面白-黑分明ꎮ图4㊀礁石浅地层剖面图(1)实例2:莆田湄洲岛供水工程ꎬ根据供水管道设计比较方案ꎬ查明管线比较线路的底质㊁地层情况ꎬ并提供三条比较线路在设计高程以上的礁石跨度ꎮ三条比较线路区域表层以砾砂为主ꎬ砾砂为波阻抗较大的介质ꎬChirp声呐脉冲常难以穿透ꎬ由于供水管道设计埋深较浅ꎬ浅地层剖面探测仍能发挥其长处ꎮ探测中浅埋礁石岩面可连续追踪ꎬ最深可达7mꎮ最终探测成果结合少量钻孔精细㊁准确地完成了三条设计线路的地质剖面图ꎬ礁石浅地层剖面图如图5 6所示ꎬ浅埋于砾砂之下礁石岩面比上覆淤泥时稍模糊ꎬ正是由于淤泥-礁石波阻抗差异比砾砂-礁石波阻抗差异大㊁反射系数大所致ꎬ出露的礁石岩面起伏不平ꎬ海底表面即为海水与礁石的强反射界面ꎬ灰度显示较暗ꎮ图5㊀礁石浅地层剖面图(2)应用实例3:福鼎沙埕引水工程ꎬ除对新设计引水线路进行底质㊁地层探测外ꎬ对资料缺失的旧管道进行平面及高程定位ꎮ设计引水线路区域浅部地层主要为淤泥㊁中细砂ꎬ局部礁石出露ꎬ旧管道为直径30cm耐腐蚀耐压不锈钢管ꎮ本实例以分析旧管道探测为主ꎬ由于旧管管径小ꎬ为能精准定位及在采集灰度图像中分辨管道ꎬ作业时控制航速不超过3kontꎬ对最先探明的管线位置连线延伸ꎬ拖鱼间隔横切延伸线ꎬ管线拐点处多方向加密测线进行精确定位ꎬ管道浅地层剖面图如图7所示ꎬ管道处于淤泥层中ꎬ埋深1~2mꎬ淤泥-管道为波阻抗差异界面且管道为圆形ꎬ因而采集灰度图像中管道呈暗色圆弧ꎮ图6礁石浅地层剖面图(3)图7㊀管道浅地层剖面图82㊀㊀实例4:莆田大麦屿海上风电场工程ꎬ除对风电场区域的地层进行划分外ꎬ在平面圈定出浅埋礁石的范围ꎮ本项目可研阶段进行了浅地层剖面探测ꎬ仅对风机机位连线进行粗略探查ꎬ整个风电场区域表层主要为淤泥㊁泥质细砂㊁中粗砂ꎬ基岩整体埋深较浅ꎬ礁石多处出露海底ꎮ该地质条件正好适合浅地层剖面探测ꎬ最终成果基本摸清了地层分布㊁基岩埋深ꎮ典型的浅埋礁石浅地层剖面如图8所示ꎬ 上软下硬 的地层结构容易追踪二者界面ꎬ该明显的波阻抗差异界面正好为地层界面ꎮ淤泥㊁泥质细砂浅地层剖面如图9所示ꎬ淤泥浅地层剖面灰度图像常呈含夹大量 水平向细薄层 的特征ꎻ泥质细砂浅地层剖面灰度图像放大后常呈砂类 均匀㊁散乱的点状 特征ꎬ中粗砂亦如此ꎬ但灰度图像偏暗ꎮ图8㊀浅埋礁石浅地层剖面图图9㊀淤泥、泥质细砂浅地层剖面图实例5:福清核电厂5km限制发展区海上风电工程路由项目ꎬ探测要求对路由区域底质划分ꎬ且平面圈定路由区域礁石或不均匀风化岩体范围ꎮ海上风电路由项目海缆埋设深度一般不超过5mꎬ此次探测难度在于滩涂区域水深较浅ꎬ为避免二次㊁多次反射覆盖真实反射波选择在高潮位作业ꎬ但靠岸大部分区域水深仍不到5mꎮ探测发现淤泥中多处出现波阻抗突变的孤石ꎬ后期钻探岩芯揭露为硅质岩块ꎬ如图10所示ꎮ图10中水深不到2mꎬ二次㊁多次反射之所以没影响声呐脉冲的继续穿透ꎬ笔者认为Chirp声呐脉冲在波阻抗极小的淤泥㊁含砂淤泥中以入射为主ꎬ且脉冲的声强在淤泥等软土中衰减较慢ꎮ推知ꎬ当海底表层为波阻抗较大的砾砂㊁碎石等地层时ꎬChirp声呐脉冲以反射为主ꎬ且脉冲的声强衰减极快ꎬ这时二次㊁多次反射明显ꎬ且深部采集灰度图像偏亮ꎬ即使下伏再有 上软下硬 地层ꎬ浅地层剖面仪探测仍旧失效ꎮ图10㊀硅质岩块浅地层剖面图实例6:某风机吊装主钩及船锚打捞探测项目ꎬ受台风影响ꎬ风机吊装船1个风机吊装主钩掉入海中㊁8个船锚拉断ꎮ该海域表层10m内皆为淤泥ꎬ多波束㊁侧扫声呐扫测无果后ꎬ推测风机吊装主钩已没入海底ꎮ根据吊装船事发前停靠的大概坐标ꎬ对该区域扩大范围以5m的测线间距进行扫测ꎬ无异常反射后加密扫测ꎮ最终首轮扫测便顺利找到风机吊装主钩及5个船锚(风机吊装主钩造价昂贵ꎬ重造延误工期ꎬ为首要找回目标)ꎮ主钩上表面淤泥为明显的波阻抗差异界面ꎬ且根据采集灰度图像海底二次反射下的主钩二次㊁层间多次反射较大把握地判断为主钩ꎬ事实正是吊装主钩ꎮ船锚表面积小ꎬ在海中接近直立姿态ꎬ拖鱼扫测难以切到ꎬ找回难度较大ꎮ主钩浅地层剖面图及打捞实物如图11所示ꎬ船锚浅地层剖面图如图12所示ꎮ其中船锚上方区域灰度图像偏白ꎬ推测船锚受力扰动原沉积淤泥后ꎬ被波阻抗更小的软塑或流塑态淤泥填充所致ꎮ4 2㊀浅地层剖面灰度图像解译总结浅地层探测中ꎬ目标物的识别㊁地层的划分基于反射波勘探原理利用不同介质(或地层)之间的波阻抗差异区分ꎬ波阻抗差异不明显时利用浅地层剖面仪高分辨率的特点通过采集灰度图像的宏观表征判别ꎮ通过以上6个应用实例可看出:①当波阻抗差异明显时ꎬ下伏介质(礁石㊁孤石㊁管道㊁吊装92图11㊀主钩浅地层剖面图及打捞实物图12㊀船锚浅地层剖面图主钩)波阻抗与上覆介质波阻抗差异越大ꎬ反射系数越大ꎬ反射波振幅越大(对应反射波能量越强)ꎬ在采集灰度图像中下伏介质显示越暗ꎻ②波阻抗差异不明显时ꎬ软土层或覆盖层之间的类别判断(如含砂淤泥与淤泥㊁淤泥与泥质细砂)主要利用浅地层剖面仪高分辨率的优点ꎬ通过软土微观结构在采集灰度图像上的宏观表征判别ꎮ5㊀结语实践证明ꎬ在适宜地质条件下浅地层剖面仪应用于航道㊁供引水㊁海上风电工程和打捞作业时ꎬ可清晰㊁直观地揭示海底底质㊁地层以及目标物ꎮ其中ꎬ在解译浅地层剖面灰度图像时应结合探测原理以及设备技术参数进行分析ꎬ方能准确地识别海底底质㊁划分地层和定位目标物ꎮ浅地层剖面仪也存在不足ꎬ受发射脉冲主频限制其穿透深度有限ꎬ需查明区域岩面时应以海域单道或多道地震勘探设备为主ꎻ为验证海底底质判别和校正基岩埋深ꎬ需结合一定数量钻孔ꎻ在管道㊁光缆㊁电缆㊁铁质异物排查中效率较慢ꎬ还应结合侧扫声呐㊁海洋磁力仪等技术手段ꎮ参考文献[1]王方旗.浅地层剖面仪的应用及资料解译研究[D].国家海洋局第一海洋研究所ꎬ2010.[2]李平ꎬ杜军.浅地层剖面探测综述[J].海洋通报ꎬ2011ꎬ30(3):344 ̄350.[3]刘保华ꎬ丁继胜ꎬ裴彦良ꎬ等.海洋地球物理探测技术及其在近海工程中的应用[J].海洋科学进展ꎬ2005(3):374 ̄384.[4]王方旗ꎬ吕京福ꎬ申宏ꎬ等.浅地层剖面资料解释中的陷阱问题分析[J].物探与化探ꎬ2013ꎬ37(6):1061 ̄1066.[5]夏美永ꎬ米晓利.浅海剖面仪在海洋工程中的应用[J].物探装备ꎬ2002(1):52 ̄54ꎬ76.[6]李一保ꎬ张玉芬ꎬ刘玉兰ꎬ等.浅地层剖面仪在海洋工程中的应用[J].工程地球物理学报ꎬ2007(1):4 ̄8.[7]张金城ꎬ蔡爱智ꎬ郭一飞ꎬ等.浅地层剖面仪在海岸工程上的应用[J].海洋工程ꎬ1995(2):71 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[剖面,地层,水利]浅地层剖面仪在水利清淤工程中应用
浅地层剖面仪在水利清淤工程中应用摘要:淤泥测量在水利清淤工程中是一重要环节,通过淤泥厚度的测量可获得更为准确且合理的水底淤泥土方量,清淤工程的设计以及施工奠定基础。
本文就浅地层剖面仪在水利清淤工程中的应用进行研究和分析,通过浅层剖面仪的定义与工作原理的简述,结合具体的案例,该仪器设备在水利清淤工程的应用进行详细地论述,希望通过本文内容的阐述可推动我国水利清淤工程的实施,提高清淤的成效与水平。
关键词:浅层剖面仪;水利;清淤工程;淤泥;应用1 浅地层剖面仪的概述1.1 定义浅层剖面仪是通过声波来对浅底地层剖面结构进行探测的一种仪器,该仪器是基于超宽频海底剖面仪的改进,用于显示湖泊、海洋以及江河底部地层剖面的一种设备,借助于地质解释方面的内容,可探测到水底以下的地质构造情况。
这种仪器不管是在地层穿透深度上,还是在地层分辨上,其性能均比较高。
除此之外,还可随意选择相应的扫频信号组合,在施工现场实时进行工作参量的设计与调整,不仅可测量航道浮泥的厚度,该仪器具有图像连续、便于操作且探测速度快等特点。
浅地层剖面仪是由系统软件、水下单元与甲板单元所构成的,该仪器是基于回声测探仪器所发展成为的一种仪器,通常情况下其探测的深度是几十米。
在测量过程中,通过声波在水底以及水中沉积物中的反射、传播特点,连续探测水底沉积物自身的分层结构,以此获得更为直观和合理的浅地层剖面。
浅地层剖面仪的工作方式和测探仪大致相似,只是所采用的发射功率与频率不同,但测探仪只可对换能器至水底水深进行测量,其工作的频率比较低。
相对于测探仪而言,浅地层剖面仪除了可对换能器至水底水深进行测量以外,同时还可探测出换能器的垂直下方所对应的水底深度,可将水底地层的具体分层状况及各层的地质特征反映出来。
在浅地层剖面仪中,其换能器根据相应的时间间隔来垂直向下进行声脉冲的发射,当声脉冲通过水触及到了水底后,其中有部分的声能可反射返回至换能器,而另外一部分则又会继续朝地层的深层进行传播,且其回波又会逐步返回,一直到声波所传播的这些声能损失全部耗尽为止。
基于浅地层剖面仪技术的水库库容及淤积量探测方法
基于浅地层剖面仪技术的水库库容及淤积量探测方法摘要:本文分析了浅地层剖面仪探测水深及淤泥层分布的原理,从探测区域研究、现场探测方法、实测数据处理、水库库容和淤积量计算、信息查询和再现等方面分析了技术实施过程中的关键点,形成了一套完整的工作方法。
最后给出的应用实例表明了该技术具有连续、快速、高精度的探测特点。
关键词:浅地层剖面仪;库容;淤积量;工作方法Method of Survey of Storage and Silt Distribution in Reservoir Basing on Sub-bottom Profiler SystemWANG Miao,JIA Lianjie,HUANG Xu,ZHAO Zhengguo,SUN Zhenwei (Shandong Survey and Design Institute of Water Conservancy,Jinan,Shandong 250013)Abstract:This paper analyses the theory of sub-bottom profiler system in the survery of water depth and distribution of silt,construes the pivotal technology points in aspects of investigation of survey area,spot survey method,survey data processing,calculation of reservoir cubage and silt volume,information query and exhibit.Besides,it forms an integrated working method.Finally the present applying example indicates the continuous,fast,accurate characteristic of this technology. Keywords:sub-bottom profiler system;reservoir storage;silt volume;working method1 前言水库库容是水库调度运行的基础数据,一般通过水深测量,结合水面高程计算所得。
浅层剖面仪在河道淤泥测量中的运用
浅层剖面仪在河道淤泥测量中的运用发表时间:2020-05-08T02:05:52.254Z 来源:《中国科技人才》2020年第2期作者:刘子铭李一婷王文[导读] 大面积的混杂堆积,风蚀基面上还有厚层混杂堆积,通过拉绳缓缓地将采样抓斗放入河中,当淤泥采样器到河底时,轻松一下拉绳,支杆和搭钩在弹簧的作用下会自动松开。
广东孛特勘测设计有限公司广东广州 510610摘要:目前,国内清淤工程大多采用单双频测深仪对清淤前后的水底高程进行数据采集,通过计算两次数据差值来得到淤泥厚度,从而计算出清淤工作量。
这种方法主要应用在清淤工作完成后工作量的统计,并不能对工程施工前的清淤量进行预估。
而直接测量淤泥厚度的常用方法有钻孔取样法、放射线探测法、淤泥采样器法等。
钻孔取样法对淤泥有扰动,原状样不易采到。
淤泥采样器法要想取得高精度的测量值,对采样操作要求很高,不利于密集使用。
这两种方法属于点状作业,在大面积水域不适用。
放射线探测法安全性差,易造成二次污染,实际工作中也不宜采用。
这些方法都是随机点状取点法,不能对河底地质情况准确判断,因此工程量均为估算值,有时会相差很大。
关键词:浅层剖面仪;河道淤泥测量;应用外国浅层剖面仪的研制使用比较早。
大约在70 年代初期我国开始研制浅地层剖面仪,并制成了第一批产品,进人80 年代以来,又逐渐引进了国外的新产品用于中国水域的勘察工作,如水利部珠江水利委员会勘测设计研究院地质队1982年引进了美国MEO 305系列水下物探仪器浅层剖面仪,配合摩托罗拉微波定位仪MRS-III对珠江出海口水域进行测量。
利用这种勘察仪器,曾对钱塘江河口水域进行了数据采集,以及在珠江河口围垦造田中发回来极大的作用,浅地层剖面仪的水下地质资料得到了很好的利用。
一、浅地层岩性结构漫长的风蚀界基面:在大量的测量数据影像中可以看出,大多数记录图谱上具有明显的风蚀基面,这种可进行长距离追踪的、起伏不平的、连绵不断的侵蚀面是风蚀作用的结果。
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浅地层剖面仪在水利清淤工程中应用解析
发表时间:2019-04-11T09:21:45.673Z 来源:《建筑模拟》2019年第4期作者:史鹏飞
[导读] 水利清淤工程是水利工程建设的一的个重要组成部分,通过测量淤泥弧度,可以有效、准确性的治理,以此保证水利工程建设的质量。
史鹏飞
中交第二航务工程局有限公司第六工程分公司湖北武汉 430014
摘要:水利清淤工程是水利工程建设的一的个重要组成部分,通过测量淤泥弧度,可以有效、准确性的治理,以此保证水利工程建设的质量。
在水利清淤工程测量的时候,主要是利用浅地层剖面仪展开测量工作,其目的就是保证测量数据的准确性,为水利清淤工程处理给予了一定数据支持,提升处理工作的效率,实现良好的经济效益。
关键词:浅地层剖面仪;地面层剖面仪;经济效益;
淤泥是影响水利清淤工程建设展开的效果,大量的淤泥沉底不仅降低水利工程防洪、蓄水等功能,因此在水利工程建设的时候,加强水利清淤治理工作是非常必要的。
在水利清淤工程治理的过程中,采取浅地层剖面仪进行淤泥测量,保证各项测量数据的准确性,提升水利清淤工程治理的效果。
因此,本文对浅地层剖面仪在水利清淤工程中的应用,展开了分析和阐述,其目的就是保证水利清淤工程治理的效果,实现良好的经济效益,促使其行业的发展进程。
1、浅地层剖面仪分析
地层剖面仪作为淤泥厚度测量的重要设备,应用的目的就是保证测量数据的准确性,给相关治理工作的展开,提供了基础性的保证。
但是,浅地层剖面仪在应用之前,需要对其相关内容进行明确,保证其应用效果,具体的内容如下。
1.1概述
浅地层剖面仪主要是通过声波对浅底地层剖面结构进行探测,并且该仪器根据超宽频海底剖面仪演变而来的,该项仪器在水利工程中有着广泛的应用,其应用效果也是非常好的。
同时,浅地层剖面仪不管是在地层穿透深度方面,还是在地层分辨上面,其应用效果非常好【1】。
另外,浅地层剖面仪在应用的时候,还可以随意选择相应的扫频信号组合,在施工现场实时进行工作参量的设计与调整,并且不仅测量淤泥的厚度,可以保证图像连续的性能,后期操作也相对较为方便,测量的效率也是非常高的,也为各项工作的展开,提供了便利的条件,为其相关行业的发展,以及经济效益的获取,提供了重要的技术支持。
1.2原理
1.2.1浅地层剖面仪主要是以系统软件、水下单元与甲板单元等方面所构成的,并且主要是基于回声探测仪器所发展而来的一种探测测量设备,并且在浅地层剖面仪测量的时候,一般探测的深度几十米。
同时,在测量的过程中,通过利用声波在水底以及水中沉积物中反射、传播等特点,对水底沉积物自身的结构进行连续的探测和测量,这样可以更加直观的进行地层剖面,保证各项数据的准确性。
1.2.2其实,浅地层剖面仪与探测设备在很大程度上有着相似之处,只是在发射功率和频率等方面有着一定的不同。
同时,在浅地层剖面仪应用的时候,其利用声波在水底反射能量的大小由反射系数决定,若是反射系数为R的话,其原理为:
表示一、二层介质的密度和声速【2】。
另外,由于该项公式可以知道,要想得到强反射,相邻之间的介质需要有较强的密度差和声速差,并且在浅地层剖面仪中,可以准确的反映探测和测量的参数,进而为相关的一些工作展开,提供了重要的数据和信息支持。
2、水利淤泥产生的原因
近几年,为了实现最大的经济效益,在水利工程范围内经常出现采石、取土、挖沙等一些工作,这样很容易发生泥石流、崩塌以及滑坡等现象,严重增加了水利工程的淤泥问题。
一旦水利工程淤泥问题增加,水利工程自身的很多功能都无法得以发挥,例如:防洪、蓄水等功能,这样严重影响水利工程建设的效果。
同时,从客观的角度来说,水利工程建设完成以后,淤泥若是没有及时的治理,会不断释放出各种营养盐,以此造成水利工程富营养化的问题,并且水体就会逐渐变绿,增加了水植物生长速度,影响水利工程使用性能仅仅是一个方面,对人们的饮水安全也会造成一定的威胁,对该行业的发展也是不利的。
3、应用分析
为更好的体现浅地层剖面仪应用的效果,本段内容就以某水利清淤工程为例,对浅地层剖面仪的应用进行了分析和阐述。
其实,在该项工程中,主要是利用较为先进的浅地层剖面仪,并且其重量相对较轻、运输和携带也相对较为方面。
同时,利用传统的测量技术和设备,经常会受到一些因素的影响,导致数据和信息产生较大误差,不利于水利清淤工程各项工作环节展开【3】。
然而,该项工程利用浅地层剖面仪,可以利用传统的探测设备,并且将其放置于测船尾的方式改变为固定于船舷的两侧,以此保证探测数据的准确性,提升其应用的效果。
下面就对具体的应用,展开了分析和阐述。
2.1数据和信息采集
数据和信息采集是浅地层剖面仪应用的重点,主要是从以下几个方面展开。
2.1.1在应用之前,需要对数据和信息等相关方面进行采集和处理,并且根据数据和信息设计一条断面测线,这样可以方便后期工作的展开。
同时,利用GPS平面定位将浅地层剖面仪放置于水下实施探测和测量,准确的获取各项数据和信息,并且将这些数据和图形利用通讯线路接口传输到导航计算机的硬盘中,作为基础资料和信息,将这些数据和资料进行保存,为后期工作环节的展开,提供了重要的支持。
2.1.2在浅地层剖面仪架设的时候,一定要保证浅地层剖面仪、GPS天线与测深仪的探测头处于的同一个位置,这样主要是保证各个探测点与平面位置处于对应的的状态【4】。
同时,在根据断面线法进行实时测图,需要对测线间隔进行控制,一般情况下对测线间隔应当控制在10m,测点之间的距离应当控制在3m~5m之前,这样才能保证数据和信息采集的准确性。
2.1.3在数据和信息采集完成以后,需要进行相应的处理工作,需要根据地质结构与断水面深度的实际情况,对仪器自动增益、发射间
隔、时变增益、延迟时间等方面进行相应的调整,确保分辨率和穿透深度等方面的合理性和准确性,提升水底剖面结构图像数据和资料的清晰度。
2.2声图判断
在浅地层剖面仪应用的过程中,声图判断是其中不可缺少的一项环节,并且该项工作具有一定的复杂性,任何一点影响因素都会导致地层名称或者地层分界线错定、错划等现象发生。
因此,为了避免该现象发生,在探测的时候,相关的工作人员需要对工作模式、周围环境、转换器的水深波、探测前后的水深比、水深位的移植以及量程范围、收发换能器基阵之间的距离等方面进行明确,这样可以为图像资料准确性的判断给予了一定的支持【5】。
另外,在声图判断的过程中,需要根据干扰特点,对声图中的影响因素进行清除,并且在根据地质结构沉积的规律进行分析和判断,以此确保声图判断的准确性。
2.3淤泥厚度计算
淤泥厚度主要是利用不同颜色,表示淤泥的密度与厚度,并且浮泥一般是位于水底表面,声波反射状态相对较弱。
同时,在探测的过程中,若是受到某些因素的影响,产生剧烈的摇晃,需要对该方面进行详细的说明和标注。
同时,在该方面完成以后,需要展开相应的计算工作,取波浪状的地层线的幅度的平均值,并且根据相应的规范,对淤泥的厚度进行计算,进而为相关治理工作的展开,提供了相对便利的条件。
另外,为了保证淤泥厚度计算的准确性,需要将各项数据和信息,进行处理并且形成规范文件,这样才能更好的应用于淤泥厚度计算中【6】。
同时,通过浅地层剖面仪具体实践应用,可以对地层地质构造的情况准确的呈现,及时获取水利淤泥的厚度,以此保证水利清淤工程治理的效果,实现良好的经济效益,为其行业得到更好的发展,给予一定的支持。
结束语:
根据以上的综合论述,得出了以下几个结论。
1、本文对浅地层剖面仪,以及水利工程淤泥产生的原因,进行了分析和明确,只有这样才能保证浅地层剖面仪应用的效果。
2、从数据和信息采集、声图判断、淤泥厚度计算等方面,对浅地层剖面仪在水利清淤工程的应用,进行了明确和研究,其目的就是体现浅地层剖面仪应用的效果,准确的判断水利工程淤泥的厚度,提升后期治理的效果,保证水利工程的自身功能不受影响,实现良好的经济效益,促使其行业得到更好的发展。
参考文献:
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