[發明專利]一種地下水曝氣修復二維模型試驗成像方法

有效

• 申請號: 201310497059.1
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103529087A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 劉志彬;方偉;劉松玉;杜延軍;陳志龍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N27/06
• 分類號: G01N27/06
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及利用高密度電阻率的成像方法，特別是涉及一種地下水曝氣修復二維模型試驗成像方法。

背景技術

地下水曝氣技術（AirSparging，AS）被認為是去除飽和土壤和地下水中可揮發有機化合物的最有效方法之一。AS是與土壤氣相抽提（SoilVapor?Extraction，SVE）互補的一種技術，其目的是去除在水位以下的地下水中的揮發/半揮發性有機污染物。AS技術將新鮮空氣注入地下水位以下飽和土中，通過氣液固相間傳質過程，污染物從土壤或地下水揮發到空氣中，含有污染物的空氣在浮力的作用下不斷上升，到達地下水位以上的非飽和區域，在SVE系統真空抽提作用下，含污染物的空氣被抽出地下，并在地表處理，從而達到場地修復的目的。同時，注入的空氣還能為飽和土壤中的好氧生物提供足夠的氧氣，促進污染物的生物降解。近年來，國內許多學者和科研機構對地下水曝氣技術進行了大量的理論研究和室內模型試驗。然而在進行模型試驗時，對于氣流形態、氣相飽和度和污染物濃度的監測往往不是很方便。對于氣流形態的監測，有的學者采用將實驗土樣換成不同粒徑的透明玻璃珠，然后使用照相機進行圖像采集后進行分析。對于污染物濃度的監測則需要取大量的液體和氣體樣品進行定量分析，不但費時費力，而且需要較多的測試費用。

高密度電阻率成像法（ElectricalResistivityTomography，簡稱ERT）是在傳統的電阻率法的基礎上發展起來的一項新技術，主要是通過布置大量的電極測定介質的電阻率差異，以達到對介質進行勘察的地球物理方法。近年來，ERT技術在研究水文過程及確定水文地質參數方面已經取得了一定的成果。與其它方法相比，高密度電阻率成像法具有測量設備簡單，操作方便，勘測過程中自動化程度高的優點。由于電阻率成像法在勘測中測點密度較高，得到的信息較豐富，該方法一經提出，就在很多領域得到了應用。目前，高密度電阻率成像法不僅可用于分析勘測體靜態導電性在空間上的差異，獲得介質物性狀態在空間上的分布，還可通過對介質電阻率在時間上的變化特征進行分析，探討介質中所發生的物理過程并確定相關的參數。由于該方法具有較強的實用性，因此在工程實踐中得到了廣泛應用。在國外，高密度電阻率成像法已經被廣泛應用于地下水水文研究中，例如確定滲流區中優勢流的路徑、監測非飽和帶水體的入滲過程、確定地下水的流動方向和速度、求解三維空間土壤含水量和圈定污染物的分布范圍。在室內實驗尺度上，樣品精細結構勘查的要求和數據采集技術的提高以及反演方法的改進，都促進了高密度電阻率成像法的進一步發展，使其電極布置方式更為靈活，可以沿陣列式多方向甚至弧形方向收集和采集數據。目前，高密度電阻率成像法動態監測巖土體中水分入滲過程、巖土樣內部微細結構描述、以及多孔介質中液相分布等多個方面測試研究中均有成功應用。

發明內容

技術問題：針對曝氣法室內模型試驗的需求，本發明提供一種地下水曝氣修復二維模型試驗過程地下水飽和帶內氣相運動規律、修復前后土體中污染物濃度分布的電阻率可視化成像方法，從而為曝氣法室內模型試驗提供一種更好的監測手段，更利于曝氣修復機理試驗研究。

技術方案：本發明中地下水曝氣修復二維模型試驗成像方法，包括如下步驟：

1）在曝氣修復二維模型試驗槽前面板上以正方形排列等間距布置測試電極，并將電極通過多芯電纜連接到電極轉換裝置，再將電極轉換裝置與電壓電流測量裝置相連接；

2）在曝氣修復二維模型試驗槽中按所需干密度分層填裝土樣后，注入污染物并對土體進行飽和處理，然后進行電阻率測試獲得模型槽內土體的電阻率分布初始值，測試模式基于溫納四電極法，測試過程分排進行，同一排電極沿水平方向每四個相鄰電極為一組，從左至右測試各組電極。當上一排電極測試完成后，對下一排電極按同樣方法進行測試；

3）曝氣修復試驗開始后，利用電阻率測試系統每隔5-10min采用溫納四電極法測量一次電阻率分布，直至曝氣修復工藝停止后，整個模型槽內土體的電阻率穩定為止；

4）在曝氣修復二維模型試驗槽土體所在的二維平面上，基于空間坐標將所有測點的電阻率進行線性插值，繪制出土體電阻率的等值線圖，即實現對地下水曝氣修復過程的可視化成像。

本發明方法的步驟2）和3）中采用高密度電法儀進行電阻率測試。

有益效果：本發明與現有技術相比，具有以下優點：