关键词：地质雷达；地下暗渠；探测；
引言
城市地下暗渠探查是城市规划、建设、管理的一项重要基础工作。目前对地下暗渠探测方法主要有两种，一种是采用管线仪探测，另一种则是采用地质雷达探测，而相比管线仪，地质雷达具有无损、高效、分辨率高、图像直观和更为可靠等优点。本文简单介绍地质雷达的工作原理及其图像特征，并在此基础上介绍了应用地质雷达探测地下排水暗渠的位置情况。
1地质雷达的工作原理及地下暗渠的图像特征
1.1 地质雷达的工作原理
探地雷达如图1,它通过发射天线向被检测体内部发射高频电磁波脉冲,此脉冲在向被检测体内部传播过程中遇到介质的介电常数变化的界面时会产生反射。接收天线接收到返回被检测体表面的反射波,将其传入仪器进行显示和记录,再经过资料后处理便可得到被检测体内部不同介质的分布情况及介电常数变化面的位置等参数。 由此可根据反射波的旅行时间（双程走时）、幅度、波形特点及介质电磁波速度等资料，推测地下管线的平面位置和埋深[1，2]。
2 地下暗渠的图像特征
地下暗渠的截面几何形状一般为矩形，当地质雷达沿测探测到达暗渠正上方时，在此范围内由于每一道电磁波到达暗渠上侧表面的距离均相等，故其在地质雷达反射波图谱上的特征应为双曲线的顶面会出现一段平整的直线，若地下暗渠中有水存在时，电磁波在其中会出现多次反射，则此 时地下暗渠在地质雷达中的图像便会出现多重反射的图像特征。采用在时域有限差分法对地质雷达探测进行数值模拟和实际探测，对地下暗渠在地质雷达中的图像进行了验证分析。
3技术方法
地质雷达是一种使用高频电磁波探测地下媒质的非开挖性探测方法，由发射天线向地下发射高频电磁波，遇到不同的媒质，部分电磁波发生反射现象返回，为接收天线所接收，其工作原理见图 2。地质雷达在地下暗渠探测中的应用前提是，暗渠与周围媒质的电磁性参数存在明显差异。暗渠除了上面盖板材质与周围介质存在一定差异外，更主要的是暗渠内部媒质如水、空气等与周围媒质电磁性差异更大。电磁波在媒质中的传播特性反映了地下媒质的物性差异。根据地质雷达仪器接收到反射波的双程旅行时间、信号幅度与波形等资料确定地下暗渠的位置。
地下暗渠的平面位置可根据雷达剖面图中暗渠异常在测线上的位置确定，而到测线的垂直距离为: d = 〔VT2 〕2 － 〔X2 槡 〕2 ( 1) 式中: d 为目标体到测线的垂直距离，m; V 为 电磁波在介质中的传播速度，m /ns; T 为记录的反 射电磁波双程走时，ns; X 为发射天线与接收天线 之间的距离，m。 V = C槡εr ( 2) 其中: C 为光速 ( 0. 3m /ns) ; εr 为介质相对 介电常数，其取值可参照表 1［3］。
4工程应用
图4为地质雷达在市政道路下暗渠探测中的应用。根据场地环境和探测目的选用100MHz 天线进行探测。仪器的采集参数如下: 时窗长度 160ns，天线间距 1. 0m，步距 0. 1m，叠加次数 16 次，里 程计触发。 图3 中异常区域图像中间表现出一个近似直线的反射信号，两端各为半支下开口的抛物线，与图 3 中探地雷达模拟图中地下暗渠的图像特征一致，所以图4 中异常区域为目标物地下暗渠。从图 4中可知，地下暗渠位于测线3. 5m 至 6. 4m，暗渠盖板电磁波反射双程走时约为34ns，而天线间距为1. 0m，根据表1并结合场地经验假定电磁波传播速度为 0. 087 m/ns ( 相对介电常数取12) ，代入公式 ( 1) ，可知盖板埋深约为1. 4m，与现场开挖情况基本符合。
5、结语
随着中国城市现代化进程的不断推进，城市中地下暗渠的建设也越来越多，地下排水暗渠对城市的防洪排涝功能有着举足轻重的影响，然而由于历史和管理等各方面的原因， 中国城市中地下暗渠的详细资料较为缺乏。因此，探明地下暗渠的位置情况并判断其走向对城市的防洪和规划建设有着极为重要的意义［4］。实际探测中，应仔细分析现场的实际情况，结合开挖验证，减少失误，提高精度。
参考文献
[1]张进华，马广玲，姚成虎.探地雷达在地下管线探测中的应用[J].城市勘测,2004,26(3):8-10.
[2]代启林，化得钧，李娟.探地雷达在含水地下管线探测中的研究[J].工程勘察,2014,42(9):94-98
研究及应用［J］. 城市勘测，2010( 2) : 172 － 176.
［3］ 张顺东，方成，黄圣棕． 地质雷达在桩底岩溶探测中的应用［J］． 地震地磁观测与研究，2005，26 ( 4) : 103 － 106
［4］苏万敏 . 小流域洪水预报方法研究及应用［D］. 大连: 大连理工
大学，2016.
论文作者:陈小剑
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年19期
论文发表时间:2019/12/5
标签：暗渠论文; 地下论文; 地质论文; 电磁波论文; 媒质论文; 反射论文; 天线论文; 《工程管理前沿》2019年19期论文;