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        城市三維地下管線定位及埋深探測(cè)技術(shù)探微

        2016-05-28 20:39:33劉福紅
        科技與創(chuàng)新 2016年9期
        關(guān)鍵詞:極小值探測(cè)儀測(cè)量法

        劉福紅

        摘 要:隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展以及地下空間技術(shù)的逐步成熟,城市三維地下管線的定位和埋深探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用得到了人們更深層次的關(guān)注。因此,分析了管線探測(cè)的研究背景,介紹了直接測(cè)量法、感應(yīng)測(cè)量法、示蹤電磁法三種常用的地下管線定位探測(cè)技術(shù),并闡述了采用電磁法進(jìn)行相關(guān)管線定位和探測(cè)的基本原理。

        關(guān)鍵詞:地下管線;探測(cè)儀器;管線探測(cè);發(fā)射機(jī)

        中圖分類號(hào):TU990.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.157

        城市地下管線是城市的生命線,在城市建設(shè)中有著不可替代的作用。城市地下管線的管理是三維地下管理中的核心問題,也是相關(guān)管理部門對(duì)地下管線的分布和正常使用進(jìn)行研究的必備資料。當(dāng)前階段,各式各樣的地下管線的三維定位技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于城市地下建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。

        1 管線探測(cè)的研究背景

        金屬材質(zhì)和非金屬材質(zhì)是當(dāng)前常用的地下管線材料。目前,我國(guó)地下管線探測(cè)領(lǐng)域普遍使用的探知管線在土壤中的分布的方法有預(yù)埋檢測(cè)帶法、示蹤電磁法、探地雷達(dá)和面波法等。一般情況下,技術(shù)人員會(huì)采用一定的方法和儀器設(shè)備測(cè)量,以獲得地下管線的位置信息。由于非金屬管線自身的導(dǎo)電性能相對(duì)較弱,因此,采用常規(guī)的地下管線探測(cè)儀難以精確探測(cè)非金屬管線。地質(zhì)雷達(dá)和金屬管線探測(cè)儀是國(guó)內(nèi)地下管線探測(cè)領(lǐng)域進(jìn)行探測(cè)工作的主要設(shè)備。

        2 地下管線定位探測(cè)技術(shù)的常用方法

        2.1 直接測(cè)量法

        直接測(cè)量法的工作原理較為簡(jiǎn)單,具體流程為:將發(fā)射機(jī)的一端與待測(cè)的金屬管線相連,另一端接地或連接到金屬管線的觸點(diǎn)上,主要用于接收地下金屬管線的信號(hào),從而探測(cè)相關(guān)通信交接箱電力變電箱等設(shè)備在金屬管線周圍產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)。該方法的優(yōu)點(diǎn)為發(fā)射信號(hào)較強(qiáng)、定位準(zhǔn)確、深度測(cè)試精度高、受周圍相鄰管線的干擾較小等,缺點(diǎn)為在裸露點(diǎn)較少的區(qū)域無法直接測(cè)量。

        2.2 示蹤電磁法

        該方法的探測(cè)原理為:將用于發(fā)射電磁信號(hào)的探頭或?qū)Ь€送入非金屬管道內(nèi)部,從而通過導(dǎo)線或探頭發(fā)出的電磁感應(yīng)信號(hào)確定地線管線的位置。由于管線會(huì)受到埋深、信號(hào)衰竭等因素的影響,導(dǎo)致測(cè)量精度較低。因此,該方法具有較大的局限性,不適合廣泛應(yīng)用。

        2.3 感應(yīng)測(cè)量法

        該方法的探測(cè)原理為:地下金屬管線在磁場(chǎng)的作用下,其周圍會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,進(jìn)而在管線周圍產(chǎn)生二次磁場(chǎng)。此時(shí),可在地面上探測(cè)到二次電磁異場(chǎng),從而確定地下管線的深度和空間分布情況。該方法本身具有一定的局限性,即會(huì)受到場(chǎng)地條件等的限制,因此,其在實(shí)際工作中的使用較少。

        3 采用電磁法定位管線的原理

        目前,在我國(guó)城市現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程中,金屬材料是大部分管線的制作材料,但仍有少量管線采用了非金屬材料。采用電磁法探測(cè)地下管線的基礎(chǔ)為金屬材料本身具有的特性。具體探測(cè)流程為:可根據(jù)相關(guān)設(shè)備探測(cè)到的固定頻率的交變感應(yīng)電流得出地下管線的位置及分布情況。

        4 管線探測(cè)儀的定位方法及其探測(cè)誤差

        4.1 極小值法

        采用該方法可測(cè)量電磁場(chǎng)垂直方向的分量。采用管線探測(cè)儀探測(cè)時(shí),根據(jù)相關(guān)的基本原理,垂直分量在管線的正上方一般為0,即極小值點(diǎn)。通過探測(cè)得到的極小值,可得到管線的具體分布情況。由于垂直分量會(huì)受到附近導(dǎo)線異常干擾或垂直地面干擾,因此,在實(shí)際應(yīng)用中,極小值法常與其他方法配合使用,從而提升探測(cè)效果。

        4.2 直讀法

        在實(shí)際探測(cè)過程中,直讀法主要用于管線定深探測(cè)工作。該方法的具體原理為:基于固定管線儀的測(cè)量結(jié)果和相鄰線圈電磁場(chǎng)的梯度分布情況,并在接收機(jī)中設(shè)置相應(yīng)的按鈕后,通過指針表頭可直接讀出地下管線的位置。該方法的操作簡(jiǎn)單,測(cè)量之前需要測(cè)試修正系數(shù),從而提高深度校正的精度。

        5 結(jié)束語

        隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和地下探測(cè)技術(shù)的逐步完善,城市三維地下管線的定位和埋深技術(shù)得到了快速發(fā)展。在城市管線的定位探測(cè)工作中,常遇到較為復(fù)雜的管線排布等情況。因此,在城市地下管線的探測(cè)過程中,應(yīng)運(yùn)用先進(jìn)的儀器設(shè)備和科學(xué)、有效的測(cè)量方法,并有效結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的具體方式,這對(duì)城市三維地下管線定位和埋深探測(cè)精確度的提升有較大的意義。

        參考文獻(xiàn)

        [1]劉自力,栗蘋,閆曉鵬.地雷等效金屬質(zhì)量的低頻電磁感應(yīng)測(cè)量法[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào),2008(07).

        [2]李學(xué)軍.我國(guó)城市地下管線信息化發(fā)展與展望[J].城市勘測(cè),2009(01).

        [3]張正祿,司少先,李學(xué)軍,等.地下管線探測(cè)和管網(wǎng)信息系統(tǒng)[M].北京:測(cè)繪出版社,2007.

        [4]洪立波.城市地下管線面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇[J].城市管理與科技,2009(02).

        〔編輯:張思楠〕

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