[發(fā)明專利]一種基于探地雷達(dá)-地震波振幅屬性的水體污染檢測方法

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• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113092702A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊布拉·伊克巴;熊彬;楊陽;彭三曦;陸裕國;劉頡;孫漢武
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01S13/88;G01V1/30;G06F30/20;G06F113/08
• 代理公司: 焦作加貝專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41182
• 代理人: 任昕

本發(fā)明涉及檢測方法，具體是一種基于探地雷達(dá)?地震波振幅屬性的水體污染檢測方法,從理論上證明了低導(dǎo)電性非水相液體對水的侵入是如何改變反射圖樣的；將此模型應(yīng)用于探地雷達(dá)?地震波振幅屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際測試；研究表明了非水相液體的性質(zhì)與相對介電常數(shù)或孔隙率之間的相關(guān)性，并根據(jù)所得結(jié)果提出了概念模型；使用了與探地雷達(dá)?地震波振幅屬性分析相關(guān)的不同技術(shù)；生成了一個概念模型，并提供了清晰的證據(jù)來證明所獲取的數(shù)據(jù)的反射模式是如何隨著非水相液體的入侵而突然改變的；反射模式與概念模型相比，隨著不同物質(zhì)的侵入，反射模式有相似的變化；確定了相對介電常數(shù)與深度和速度之間的趨勢關(guān)系，驗(yàn)證所得結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及檢測方法，具體是一種基于探地雷達(dá)-地震波振幅屬性的水體 污染檢測方法。

背景技術(shù)

水對人類生存至關(guān)重要。非水相液體(NAPL)是造成水污染的主要因素 之一。地球物理方法在確定含有污染水的區(qū)域和含水層方面發(fā)揮著重要作用。

理論建模是確定地球物理勘探可行性的工具。根據(jù)探地雷達(dá)-地震波振幅 屬性，對含濕砂的非水相液體污染場地進(jìn)行了理論建模。在模擬過程中，反 射率隨水和非水相液體含量的變化而顯著變化。模型中引入的濕沙和干沙產(chǎn) 生了兩個主要現(xiàn)象：一是波型的改變；二是振幅的改變。研究結(jié)果表明，探 地雷達(dá)-地震波振幅屬性分析可以有效地檢測非水相液體中的水分含量。

非水相液體有兩種類型：輕型，密度小于水，漂浮在水面之上；重型， 密度大于水，在地層中沿裂隙向下滲透，達(dá)到隔水層。非極性流體都是低介 電常數(shù)的。當(dāng)非水相液體的生物降解產(chǎn)生有機(jī)酸，然后溶解地層中的礦物顆 粒，導(dǎo)致溶解固體含量增加時，可能會出現(xiàn)高電導(dǎo)率的輕型非水相液體羽流。 自由相非水相液體保持低電導(dǎo)率和低介電常數(shù)。探地雷達(dá)波場是極化的，如 果以端對模式(類似于地震學(xué)中的SV波)獲得，則可以在平面上極化；如果 以寬邊模式(類似于SH波)獲得，則可以垂直于平面極化。取決于天線的設(shè) 計(jì)和極化，存在明顯的角度依賴性輻射，這可能是探地雷達(dá)-地震波振幅屬性 更具挑戰(zhàn)性的方面之一，因?yàn)樗€依賴于近場的電學(xué)特性。雷達(dá)振幅也會受 到其他一些因素的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于探地雷達(dá)-地震波振幅屬性的水體污染 檢測方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于探地雷達(dá)-地震波振幅屬性的水體污染檢測方法，包括如下步 驟：

步驟一，理論建模，通過激勵和輸出分別在模型中放置震源和輸出點(diǎn)， 概述模型的幾何結(jié)構(gòu)，在模型中模擬具有粗糙表面的異質(zhì)土壤、探地雷達(dá)天 線模型、模擬金屬目標(biāo)、以及巖石；

步驟二，物理模型建立，在理論研究中確認(rèn)近似結(jié)果，提出關(guān)于探地雷 達(dá)數(shù)據(jù)反射模式的理論；

步驟三，驅(qū)動影響地下水探測的因素，包括含水量，對給定的材料進(jìn)行 建模且計(jì)算輕型非水相液體的相對介電常數(shù)，并繪制這些值與深度和的關(guān)系， 分析介電常數(shù)隨深度的變化趨勢；

步驟四，反射模式與非水相液體異常的結(jié)合，采用獨(dú)立分量分析對探地 雷達(dá)信號進(jìn)行處理；通過對探地雷達(dá)-地震波振幅屬性數(shù)據(jù)的反射模式進(jìn)行三 分量分析，將ICA應(yīng)用于探地雷達(dá)模擬數(shù)據(jù)中；

步驟五，每種材料單獨(dú)反射，使用頻率來識別反射模式的差異；

步驟六，反射與地震波振幅屬性響應(yīng)，使用500MHZ頻率板發(fā)射天線，并 記錄了三個階段的數(shù)據(jù)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：理論模型建立是使用一個文件來定義模型參 數(shù)，模擬需要總共的模型來成像整個空間；在同一個模型中插入三種材料， 分別是水、沙和輕型非水相液體，并計(jì)算每個數(shù)據(jù)集的相對反射強(qiáng)度。