試論電（磁）法技術(shù)在地下管線探測中的運用

趙鑫（遼寧省地理信息院，遼寧沈陽 110034）

試論電（磁）法技術(shù)在地下管線探測中的運用

趙鑫
（遼寧省地理信息院，遼寧沈陽 110034）

隨著城市化進程的不斷加快，城市地下管線的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，為充分發(fā)揮地下管線在傳輸信息、能量和排放廢液等方面的功能，地下管線結(jié)構(gòu)優(yōu)化勢在必行，但受歷史原因影響，我國部分地下管線的分布數(shù)據(jù)、圖紙等資料缺失嚴重，使地下管線結(jié)構(gòu)優(yōu)化和有效維護工作難以開展，所以地下管線探測技術(shù)出現(xiàn)并在發(fā)展的過程中受到社會廣泛關(guān)注，本文針對各類電（磁）法技術(shù)在地下管線探測中的運用的原理和應(yīng)用案例進行研究，為提升我國地下管線探測水平作出努力。

電（磁）法技術(shù) 地下管線 探測

充電法、高密度電法、甚低頻法、電磁感應(yīng)法、電磁波法等都屬于電（磁）法技術(shù)，由于地下管線具有規(guī)模大、隱蔽、分布復(fù)雜等特點，人工開挖不僅在人力和設(shè)備方面難以實現(xiàn)，而且對地下管線構(gòu)成破壞的可能性非常大，所以現(xiàn)階段嘗試利用電（磁）法對地下管線進行探測。

1 充電法的原理及應(yīng)用

充電法其直接將供電電極的一端與金屬管線相連，一端垂直管線遠接地，然后將測量電極安裝于垂直管線的剖面上，對探測過程中的電位提度變化進行觀察，實現(xiàn)地下管線定位的方法，在應(yīng)用的過程中應(yīng)使直流電源正極和負極所構(gòu)成的直線與管線的走向垂直，而且所構(gòu)成的直線長度要超過垂直管線剖面與充點電之間距離的5倍，在易燃易爆的地下環(huán)境中要對充電法的應(yīng)用范圍進行合理選擇［1］。例如英國雷迪公司生產(chǎn)的管道電流測繪系統(tǒng)PCM+，將24伏蓄電池、充電機、GPS定位儀以及磁力儀、接收機等進行有效組合，利用充電法將埋地管道的腐蝕情況通過測繪電流用直觀的數(shù)字和圖形等形式進行展現(xiàn)，使傳統(tǒng)埋地管道測繪方面的局限性得到有效的客服，使管道狀況評價具有科學(xué)、全面的測繪技術(shù)支持，在國內(nèi)外油田、燃氣公司等領(lǐng)域此技術(shù)已經(jīng)得到證明。

2 高密度電法的原理及應(yīng)用

此方法的原理與直流充電法基本一致，其是利用電極排列形式的差異對電位差和供電電流進行測量，從而獲取相關(guān)的視電阻率，結(jié)合視電阻率的變化規(guī)律可對地下的電性變化產(chǎn)生較全面的認知，進而確定地下管線的分布。此技術(shù)在應(yīng)用的過程中，可通過一次電極布設(shè)完成，使探測的干擾因素較少，對野外等相對探測環(huán)境較惡劣的區(qū)域比較適用，而且其除可獲取地下管線的定位信息外，也可得到地電斷面結(jié)構(gòu)特征相關(guān)信息，這種自動化或半自動化的采集技術(shù)，有效的控制了出現(xiàn)操作失誤的概率，而且其自動繪制和打印探測圖件的性能，使探測的效率和實用性大幅提升［2］。例如某醫(yī)院在改擴建工程中，利用高密度電法對其擴建范圍內(nèi)的埋地管線的分布進行了勘測，并在獲取埋地管線分不具體信息的基礎(chǔ)上，對其進行了自動測繪，為施工提供了直接的參考依據(jù)，避免了擴建工程對地下管道造成不必要的損壞，實踐證明測繪的準確性非常高，測繪數(shù)據(jù)中具有高阻特性的非金屬管道的相關(guān)數(shù)據(jù)偏差也在合理的范圍內(nèi)，并不會對施工造成影響。

3 甚低頻法的原理及應(yīng)用

利用發(fā)射頻率為15～25kHz的強功率長波電臺為發(fā)射場源進行探測的電（磁）法就是甚低頻電磁法，現(xiàn)階段我國可利用電臺呈多樣化趨勢發(fā)展，例如莫斯科UMS電臺、美國NAA電臺等，其通常具有電磁波傳播距離長、發(fā)射功率較大的共性，所以雖埋藏深度較大的地下管線探測效果也較理想，次探測方法其利用管線和周圍介質(zhì)極化會生成二次場，而且在相關(guān)物性的作用下二次場也會發(fā)生一定的變化，通過對變化進行測量就可以定位地下管線的原理實現(xiàn)探測，在實踐中發(fā)現(xiàn)此方法具有成本少，頻率高的優(yōu)勢，但精度相對較低。

3.1 電磁感應(yīng)法的原理及應(yīng)用

此方法現(xiàn)階段的應(yīng)用最為普遍，其物性基礎(chǔ)是地下管線和其周圍介質(zhì)的導(dǎo)電和導(dǎo)磁性能存在差異，進而結(jié)合電磁感應(yīng)原理對電磁場的時空分布規(guī)律進行判斷，確定地下管線定位，在應(yīng)用的古城中發(fā)射極會在發(fā)射線圈內(nèi)生成諧波電流，使地下一定范圍內(nèi)形成諧變磁場，地下管線在諧波磁場中會生成新的電流，地上的接收機對新生成的電流進行收集、分析，就會對地下管線的空間位置進行準確的判定［3］。可見此方式草組簡單、而且準確性和速度可以得到保證。專用的地下管線探測儀器現(xiàn)階段也呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展的趨勢，而且各類管線探測儀的平面位置限差和埋深限差都可以滿足管道探測精度的要求。例如在某廠擴建的過程中，為對改造范圍內(nèi)地下管線的分布狀況產(chǎn)生全面準確的了解，其應(yīng)用電磁感應(yīng)法對所需要的地下管線的準確位置數(shù)據(jù)進行了成功獲取，為安全施工提供重要的數(shù)據(jù)支持。

3.2 電磁波法的原理及應(yīng)用

此方法又被稱為探地雷達法，其主要利用超高頻電磁波探查地下的金屬和非金屬目標，實踐證明其可精確實現(xiàn)地下10-1尺介質(zhì)定位，現(xiàn)階段雷達脈沖波的中心頻率可高達數(shù)千兆赫，其利用發(fā)射天線向地下發(fā)射頻率電波，而不同物理特性的地下介質(zhì)對電磁波會產(chǎn)生不同的波阻抗，電磁波在介質(zhì)的界面上產(chǎn)生反射和折射，在此過程中電磁波的傳播路徑、強度與波形等都會發(fā)生一定的變化，當雷達對反射波進行接收并分析時，就可以對地下管線定位。此方法主要適用于非金屬管道探測工作中，對某直徑為60厘米的砼制給水管道利用管線儀探測不能確定其實際位置，后采用電磁波法利用中心工作頻率250MHz天線和雷達對其進行定位，不僅位置準確確定，而且對管道的狀態(tài)也更加全面的掌握。

4 結(jié)語

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，電（磁）法運用于地下管線探測工作中具有可行性，使地下管線探測的速度、效率、準確性等方面更加有保證，所以應(yīng)在地下管線探測工作中積極推廣。

［1］王勇.城市地下管線探測技術(shù)方法研究與應(yīng)用［D］.長春:吉林大學(xué)，2012.

［2］李杰.城市地下管線探測技術(shù)及質(zhì)量控制研究［D］.北京:中國地質(zhì)大學(xué)，2013.

［3］馬長合.電磁法管線探測技術(shù)在地下儲氣庫群中的應(yīng)用［J］.工程勘察，2009（S2）:453-461.