一种地下管线探测方法与流程
本发明涉及地下管线探测技术领域，特别是涉及一种地下管线探测方法。
背景技术：
使用物探技术进行地下管线的探测在我国已有二十多年的历史。对于金属管线的探测一般采用低频(102-104Hz)电磁感应方法进行管线的追踪、定位和测深，其探测方法和技术已日臻完善，它的探测精度也能满足工程及城市地下管线普查的需要。
目前，地下管道探测存在四大难题，即并行、重叠、非金属和深埋等管道的探测，使用常规的管线探测仪常常无法探明各种管道在地下的位置及埋深。全封闭非金属管道(煤气PE管、给水砼管等)的探测较为困难，虽然能够使用探地雷达法进行探测，但在南方地区，由于地下水丰富，地下水位较浅，对探地雷达天线发射的信号吸收较大，难以取得较好的探测效果。
使用直流电法研究小管径非金属管道探测方法，有一个最大的优势是不容易受到电磁干扰的影响。但直流电法是一种传导类探测方式，有探测精度低和分辨率低的一些技术难题，还有接地条件、电极互感等需要克服的困难。由于是非金属管道与周围的填土存在足够的电阻率差异，有探明该管道的电性差的条件。常规的直流电法的电极装置方式有联合剖面、中间梯度、偶极-偶极和高密度电法等，但由于这些探测方式的探测精度只有33％-17％，无法达到探测要求的10％。
技术实现要素：
基于此，本发明的目的在于，提供一种具有探测过程简单、精度高特点的地下管线探测方法。
本发明的地下管线探测方法，包括以下步骤：
S1.将第一导电杆插入地下，在地表布设探测电极，使所述探测电极与所述第一导电杆垂直，并用电缆将探测电极连接，将直流电法主机分别与所述第一导电杆和所述电缆连接；
S2.将第二导电杆设置在距所述第一导电杆的无穷远点处；
S3.使用所述第一导电杆在不同深度向地下供电，所述第一导电杆和所述第二导电杆形成回路，使用所述探测电极接收电位信号，所述直流电法主机得到电流和电位差值；
S4.将所述电流和电位差值进行数据计算和处理并制得等视电阻率曲线剖面图，根据等视电阻率曲线剖面图确定地下管道的位置和埋深。
本发明的地下管线探测方法通过将第一导电杆插入地下，在地表布设探测电极，使探测电极与所述第一导电杆垂直，并用电缆将探测电极连接，将直流电法主机分别与第一导电杆和电缆连接，将第二导电杆设置在距第一导电杆的无穷远点处，使用所述第一导电杆在不同深度向地下供电，直流电法主机得到电流和电位差值，将电流和电位差值进行数据计算和处理并制得等视电阻率曲线剖面图，根据等视电阻率曲线剖面图确定地下管道的位置和埋深，探测过程简单，且提高了探测精度。
进一步优选地，所述S4中，所述数据计算和处理包括正演计算，所述正演计算为线电源地电场的有限单元计算：
其中：σ为导电率；
u0为正常电位；
u为线电流激励下的异常电位；
Γ为在地下半空间作的无限大闭合面；
Ω为闭合面Γ所围住的区域；
n为区域的外法向方向；
r1，r2分别为地下线电流源与镜像电流源上所取线元的中点到地下任意点的距离；
L为所述第一导电杆的地下顶端到地表的长度；
进一步计算等视电阻率值：
其中：ρs为等视电阻率；
K为装置系数；
ΔU为电位差；
I为电流。
进一步优选地，所述S4中，数据计算和处理后，使用Surfer软件制得等视电阻率曲线剖面图，并经过反演确定地下管道的位置和埋深。
进一步优选地，还包括S5，将确定位置和埋深的地下管道输入地下管线数据库。
相对于现有技术，本发明的地下管线探测方法通过将第一导电杆插入地下，在地表布设探测电极，使探测电极与所述第一导电杆垂直，并用电缆将探测电极连接，将直流电法主机分别与第一导电杆和电缆连接，将第二导电杆设置在距第一导电杆的无穷远点处，使用所述第一导电杆在不同深度向地下供电，直流电法主机得到电流和电位差值，将电流和电位差值进行数据计算和处理并制得等视电阻率曲线剖面图，根据等视电阻率曲线剖面图确定地下管道的位置和埋深，探测过程简单，且提高了探测精度。本发明的地下管线探测方法具有探测过程简单、精度高等特点。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是本发明的地下管线探测方法的探测示意图。
图2是本发明的地下管线探测方法探测某燃气管道时的等视电阻率曲线剖面图。
具体实施方式
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念。因此，有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
请参阅图1，图1是本发明的地下管线探测方法的探测示意图。本实施例的地下管线探测方法，包括以下步骤：
S1.将第一导电杆1插入地下，在地表布设探测电极2，使所述探测电极2与所述第一导电杆1垂直，并用电缆3将探测电极2连接，将直流电法主机4分别与所述第一导电杆1和所述电缆3连接。
S2.将第二导电杆设置在距所述第一导电杆1的无穷远点处。
S3.使用所述第一导电杆1在不同深度向地下供电，所述第一导电杆1和所述第二导电杆形成回路，使用所述探测电极2接收电位信号，所述直流电法主机4得到电流和电位差值。
S4.将所述电流和电位差值进行数据计算和处理并制得等视电阻率曲线剖面图，根据等视电阻率曲线剖面图确定地下管道的位置和埋深。
优选地，所述数据计算和处理包括正演计算，所述正演计算为线电源地电场的有限单元计算：
其中：σ为导电率；
u0为正常电位；
u为线电流激励下的异常电位；
Γ为在地下半空间作的无限大闭合面；
Ω为闭合面Γ所围住的区域；
n为区域的外法向方向；
r1，r2分别为地下线电流源与镜像电流源上所取线元的中点到地下任意点的距离；
L为所述第一导电杆的地下顶端到地表的长度；
进一步计算等视电阻率值：
其中：ρs为等视电阻率；
K为装置系数；
ΔU为电位差；
I为电流。
进一步优选地，数据计算和处理后，本实施例使用Surfer软件制得等视电阻率曲线剖面图，并经过反演确定地下管道的位置和埋深。
S5.将确定位置和埋深的地下管道输入地下管线数据库，可以优选地使用CAD或GIS处理所述地下管线数据库。
请参阅图2，图2是本发明的地下管线探测方法探测某燃气管道时的等视电阻率曲线剖面图。本发明的地下管线探测方法探测燃气管道的一个案例，常规方法难以探明该燃气管道的位置和埋深，使用本方法取得电阻率异常，探测产生了明显的异常，该异常准确地显示了燃气管道，确定了该燃气管道的位置和埋深，这一燃气管道埋深为1.1m，管道直径为0.16m。
由于外业工作每一个点都作有标记，因此，能够准确地确定燃气管道在地下的埋深和位置。通过测量得到燃气管道的位置数据，并放入地下管线数据库中。
目前，地下管道探测存在四大难题，即并行、重叠、非金属和深埋等管道的探测。使用常规的物探方法都不能进行探测，因此，本发明的地下管线探测方法有较强的先进性，并且具有极大的市场前景。
本发明的地下管线探测方法采用供电电源垂直向下，测量电极布设在地表的电极排列方式，这种探测方式的一个最大特点是极大地提高了探测精度，为小管径非金属管道的探测提供了重要的技术支持。
本发明的地下管线探测方法在所进行的试验中，探测精度达到9％，这是目前所有发表的物探技术论文中精度最高的案例之一。
相对于现有技术，本发明的地下管线探测方法通过将第一导电杆插入地下，在地表布设探测电极，使探测电极与所述第一导电杆垂直，并用电缆将探测电极连接，将直流电法主机分别与第一导电杆和电缆连接，将第二导电杆设置在距第一导电杆的无穷远点处，使用所述第一导电杆在不同深度向地下供电，直流电法主机得到电流和电位差值，将电流和电位差值进行数据计算和处理并制得等视电阻率曲线剖面图，根据等视电阻率曲线剖面图确定地下管道的位置和埋深，探测过程简单，且提高了探测精度。本发明的地下管线探测方法具有探测过程简单、精度高等特点。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。