摘要：在一些复杂条件下，由于地球物理探测技术的局限性以及地球物理异常的多解性，使得物探异常的推断解释比较困难，例如：近间距并行管线的探测、各类非金属管线的探测、各种干扰因素的识别与消除等等。在城市地下管线探测中，上述探测难题均不同程度的存在，如果解决不好，不但影响整个探测工程的质量，还会严重影响信息管理系统的建设和正常运转。本文对这些复杂条件下物探技术的应用进行了归纳和探讨，以供业内人士在今后的城市地下管线探测中参考使用。
关键词：城市地下管线；复杂条件；探测技术；应用
1、地下管线探测的基本原理
电条磁法是探查地下管线的主要方法，它是利用地下管线与周围介质的导电性及导磁性差异为主要物性基础，根据电磁感应原理观测和研究电磁场空间与时间分布规律，从而达到寻找地下管线的目的。地下管线探测时，依靠主动或被动的场源激发，在管线中形成电流，管线中的电流就会在其周围空间产生同频率的交变电磁场，利用物探仪器在地面观测电磁场的空间分布，根据电磁场的分布特征，确定管线空间位置。因此，要取得理想的地下管线探测效果，必须满足下列条件：（1）在地下管线上形成的电磁场，其分布规律或分布特征能够被探测和计算；（2）场源在目标管线上能激发出一定强度的电流，并使电流尽可能少的在非目标管线、干扰物和介质中通过，以压制或消除干扰因素；（3）使用的探测仪器必须先进，尽可能丰富的提供物理场的真实信息，保证探测精度。探地雷达是利用地下管线与周围介质之间的物性（介电性、导电性和导磁性）差异来探测地下管线的，它是一种使用高频电磁波探测地下介质分布的非破坏性探测仪器，通过剖面扫描的方式获得地下剖面的扫描图像。雷达通过在地面上移动的发射天线向地下发射高频电磁波，在地下旅行的电磁波遇到不同的电性界面时，就会发生反射、透射和折射。电介质间的电性差异越大，反射回波能量也越大。反射到地面的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后，通过雷达主机精确地记录下反射回波到达的时间、相位、振幅、波长等特征，再通过信号叠加放大、滤波降噪、图像合成等数据加工处理手段，形成地下剖面的扫描图像，通过对雷达图像的判读，便可得到地下管线的分布位置和状态。
2、复杂条件下管线探测技术应用
2.1电探测法
地下管线电探测法是地下管线探测的地球物理探测方法之一，一般情况下，存在着两种使用方法：第一种是使用直流电探测法来进行地球物理探测，具体来说，在进行探测的过程之中，主要使用两个供电的电极进行相应的直流电供电，并在地下形成一个供电的循环，通过循环式的供电来保证对地下的电流密度的测定，进而可以有效判断出埋藏在地下的金属管线的具体位置。一般情况下，使用这种方法进行探测主要是依据地下管线与周围介质的物性存在差异的基础上进行的，也就是根据电流密度在高阻体（非金属管线）和低阻体（金属管线）的不同分布规律，达到对地下管线的探测。一般地说，对低阻体管线探测较为有效。该技术最多用到的就是高密度电阻率法进行相应的测定。例如，在某市的地下管线的测定过程之中，使用直流电探测法来进行地球物理探测，有效发现了在混凝土材质之中的金属管线的位置；第二种方法是使用交流电探测法来进行地球物理探测，在进行探测的过程中，主要利用交流电在进行磁场变换过程之中，产生相应的导电性和相应的磁性的变换，在进行检测的过程中，通过交流电形成的磁场来进行对目标地下管线的探测，进而有效保证地下管线探测的准确性。通过使用交流电探测法来进行地球物理探测，可以发现地下介质之间差异，并通过对这些差异的分析，找寻出引发这些差异的具体的问题和来源。具体来说，这些方法具有可用常规电法仪器、探测深度大的特点，在具备接地条件时，可用于探测规模较大的金属和非金属管线，是进行地下管线探测的有效手段之一。
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2.2瞬变电磁法
瞬变电磁法主要适用于雨、污水管道以及自来水管道的探测，瞬变电磁法主要是向地下发送脉冲电磁场，激发地层介质产生二次电磁场，然后利用线圈对二次电磁场进行接收，并对所接收的信息进行分析，从而达到探测地下管线目标的目的。使用该方法进行地下管线的探测与探地雷达进行地下管线目标探测相似，由于金属管道或者是管道中含有导电物质的反应的是低电阻，而周围介质是高阻体，从而便能有效推断出地下管道的具体位置和埋设的深度。瞬变电磁法反应灵敏，不仅能够适用于含水管线和自来水管线的探测，同时对其他类型的管线的地下测量也有一定的效果。
2.3电磁感应法
由于导电的金属周围存在一定的磁场，因此可以通过接收该磁场来判断地下管线的具体深度与埋设的具体位置，电磁感应法具有轻便、快捷、经济、效率高等特点。能够有效对金属地下管线进行探测，包括线缆类和金属管道类。为了能够更好地确定地下管线的深度与位置，提高电磁感应法进行地下管线探测的效率与准确性，管线中的电流最好使用人工激发的方式，并且还应该根据目标管线类型的差异，使用不同的人工激发的方法。
2.4探地雷达电磁波法
探地雷达电磁波法是管线探测的一种辅助手段，主要适用于非金属地下管线的探测，该方法是在地面进行布置测线，然后利用探地雷达的发射天线进行电磁波的发射，接收天线主要负责对管线所反射的电磁波进行接收，根据电磁波影像来确定地下管线埋设的深度与位置。探地雷达电磁波法主要适用于对非金属管线的探测，该方法探测的地下管线的位置明显，但是使用该方法进行地下管线位置的探测的工作效率较低。
2.5弹性波法
弹性波法主要用于道路路面下的非金属管线的探测，道路路面下的非金属管线使用探地雷达进行探测的效果较差，但是使用弹性波法进行测量，能够有效解决探地雷达探测中存在的问题。由于道路路面材料一般使用的是沥青或者是水泥，因此具有非常良好的弹性波激振条件。当震源激振后，便会引起激发点质点的振动，然后以应力波的方式向地下进行传播，当传播遇到波阻抗发生变化时，应力波会被反射到地面上，并被布置在地面上的传感器进行接收，通过对接收到的反射波信号特征分析解释，识别由管道产生的反射波，进而确定地下管线埋设的深度与位置，弹性波法根据接收方式的不同，又可以分为反射共偏移观测系统和自激自收两种。
2.6压制干扰的常用方法
复杂条件下，各类管线的电磁信号相互干扰，很容易让探测者得到错误的结论。对最常用的电磁感应法来说，首先要分析干扰源的来源和性质，来源是地面上还是地面下，性质是规则的还是随机的，是发射机产生的一次场干扰，还是旁侧高导体管线产生的二次场信号。找到干扰的基本规律，才能找出压制干扰场、突出管线信号的技术方法。一般来说，直连法是提高信噪比的最佳探测方式；在主动源感应条件下，采用最佳激发频率与最佳感应位置能大幅降低一次场干扰；采用偏移感应法能让旁侧管线所产生的感应信号达到最小。
任何一种物探方法都有相应的应用条件，分析其适应性和有效性，采取相应的技术措施，规范操作，可以解决复杂条件下的管线探测。而在管线探测过程中，单一的仪器或物探方法，不能解决复杂条件的地下管线探测，很多情况下需要综合运用多种仪器和方法，因此，需要我们不断总结经验，提高技术和应用水平，推进管线探测技术发展，展示物探技术的优势。
参考文献：
[1]蔡克俭，孙应，徐建江.多条相邻平行地下管线的探测方法研究[J].地下管线管理，2010（05）.
[2]龚慧斌.城市复杂条件下地下管线探测中地质雷达的应用[J].地下管线管理，2010（06）.
论文作者:许浩
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/21
标签：管线论文; 地下论文; 电磁波论文; 电磁场论文; 方法论文; 条件下论文; 干扰论文; 《基层建设》2017年第23期论文;