基于線電源供電與測量技術(shù)定位人工濕地堵塞區(qū)域的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于線電源供電與測量技術(shù)定位人工濕地堵塞區(qū)域的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人工濕地污水處理技術(shù)是20世紀(jì)70年代興起的一種污水處理生態(tài)工程新技術(shù)，由于具有靈活性好、投資少、能耗低、去污能力較強(qiáng)、管理方便、無二次污染等優(yōu)點，應(yīng)用日益普遍。然而近年來，人工濕地在運行過程中頻繁出現(xiàn)堵塞等問題，凈化性能下降，使用年限縮短。如美國及英國的355個潛流人工濕地中，近一半在使用五年內(nèi)發(fā)生堵塞，填料水力傳導(dǎo)率大幅下降，80%的水流直接由床體表面越流排出系統(tǒng)，出水水質(zhì)惡化，服務(wù)年限由設(shè)計時的50-100年降低為10年、5年甚至更短；國內(nèi)的白泥坑、雁田、沙田等人工濕地也出現(xiàn)了不同程度的堵塞現(xiàn)象?？梢?，人工濕地系統(tǒng)內(nèi)部的堵塞問題已嚴(yán)重影響到人工濕地的持久、尚效運行。
[0003]目前，對人工濕地發(fā)生堵塞判斷的研究方法比較單一，都是基于示蹤實驗的表觀水力停留時間(HRT)和停留時間分布(RDT)來研究人工濕地水力性能特征，并通過人工濕地水力性能來確定人工濕地是否發(fā)生堵塞。然而這種確定堵塞的方法都是針對人工濕地整體進(jìn)行評價的，無法對堵塞區(qū)域進(jìn)行定位，致使在治理堵塞的時候只能針對于人工濕地整體進(jìn)行更換填料或疏通，時間成本高、經(jīng)濟(jì)效益差。因此，針對人工濕地堵塞區(qū)域的準(zhǔn)確定位是亟待解決的問題。
[0004]利用線電源進(jìn)行供電和測量方法是地球物理常規(guī)直流電阻率法的改進(jìn)方法。常規(guī)的直流電阻率法是以介質(zhì)的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，以點電源進(jìn)行供電和測量的一種地球物理方法，通過觀測和研究人工建立的穩(wěn)定電流場的分布規(guī)律來探測介質(zhì)結(jié)構(gòu)，了解介質(zhì)分布特征。主要應(yīng)用在礦產(chǎn)勘查、工程勘察、城市地質(zhì)環(huán)境勘察等領(lǐng)域，方法比較成熟。近年來已經(jīng)被獨立或者聯(lián)合應(yīng)用于填埋垃圾、石油泄漏、地下水污染和咸淡水共存區(qū)調(diào)查等環(huán)境領(lǐng)域，取得了一定的效果。
[0005]而利用線電源進(jìn)行供電和測量方法就其基本原理而言，與常規(guī)直流電阻率方法基本相同，也是通過觀測和研究人工建立的穩(wěn)定電流場的分布規(guī)律來探測介質(zhì)結(jié)構(gòu)，了解介質(zhì)分布特征。利用線電源進(jìn)行供電和測量方法與常規(guī)直流電阻率法的不同之處體現(xiàn)在野外工作法和測量參數(shù)上面:供電電源不再是點電源，而是使用線電極供線電源；測量的物性參數(shù)不是電阻率值，而是改為測量電流值，通過電流值的變化來確定異常體區(qū)域；測量電極不再需要單獨設(shè)置，而是使用供電電極直接測量電流值。在地球物理方法應(yīng)用中使用線電源供電和測量還沒見報道，但其在理論上是可行的。
[0006]所以，本發(fā)明基于常規(guī)直流電阻率法探測異常體的經(jīng)驗，針對人工濕地的堵塞區(qū)域定位研究的盲區(qū)和難點，提出一種基于線電源供電和測量方法定位人工濕地堵塞區(qū)域的方法。該方法是以堵塞填料區(qū)域及未堵塞填料區(qū)域的電阻率差異為前提，首先通過線電源供電，并測量供電電流；然后繪制測量斷面的電流曲線圖和電流等值線圖；最后通過分析電流曲線和電流等值線的方法，達(dá)到探測人工濕地堵塞區(qū)域的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對人工濕地存在的堵塞問題，提供一種基于線電源供電與測量技術(shù)定位人工濕地堵塞區(qū)域的方法，該方法快速、經(jīng)濟(jì)易行，能夠填補(bǔ)人工濕地堵塞區(qū)域線電源供電和測量方法應(yīng)用的技術(shù)空白；該方法不僅是探測人工濕地堵塞區(qū)域的獨創(chuàng)方法，并且是直流電法測量的獨創(chuàng)方法。
[0008]本發(fā)明方法的原理是:人工濕地的堵塞區(qū)域一般表現(xiàn)為相對高電阻率和低電流值特征，未堵塞區(qū)域表現(xiàn)為相對低電阻率和高電流值特征；如果人工濕地存在堵塞區(qū)域，基于繪制的各測線電流曲線圖和電流平面等值線圖特征，電流曲線上的低電流位置和電流平面等值線圖上的低電流值區(qū)域，就是對應(yīng)的人工濕地堵塞區(qū)域在平面上的分布。
[0009]具體步驟為:
(I)人工濕地資料收集:包括人工濕地運行周期、床體結(jié)構(gòu)、填料、進(jìn)出水和水力特性的基本概況和運行參數(shù)，以指導(dǎo)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和分析。
[0010](2)線電源供電與測量的測線布置:首先在人工濕地上方布置線電流供電與測量測線，測線間距根據(jù)人工濕地規(guī)模和堵塞區(qū)域定位精度要求適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整范圍為10~100cm;測點間距也是根據(jù)人工濕地規(guī)模和堵塞區(qū)域定位測量精度要求適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整范圍為5~50cm。
[0011](3)測量裝置布設(shè)及電極要求:在布設(shè)好的一條測線上進(jìn)行線電流供電與測量時，采用兩電極裝置進(jìn)行逐點數(shù)據(jù)采集，分別為供電與測量電極A和供電與測量電極B;電極A和B即是供電電極，同時也是測量電流值的測量電極；電極采用鐵電極或銅電極，電極長度根據(jù)人工濕地深度進(jìn)行制作，電極長度等于人工濕地深度。
[0012](4)電流測量:根據(jù)設(shè)計的測線和測點，插入電極A和電極B，電極間距為一個點距間隔；用直流電阻率儀測量該點電極A和B之間的供電電流值；記錄點為電極A和電極B的中心點；測量完一個點后，電極A和B同時向相同方向同時移動一個電極間距測量下一個點，直到完成整個測區(qū)的測量為止。
[0013](5)繪制電流曲線圖:對各測線測得的供電電流值繪制相應(yīng)測線的電流曲線。
[0014](6)繪制電流平面等值線圖:根據(jù)測區(qū)所有測線的電流值，繪制測區(qū)電流平面等值線圖。
[0015](7)定位分析:人工濕地的堵塞區(qū)域一般表現(xiàn)為相對高電阻率和低電流值特征，未堵塞區(qū)域表現(xiàn)為相對低電阻率和高電流值特征；因此，基于繪制的各測線電流曲線圖和電流平面等值線圖特征，電流曲線上的低電流位置和電流平面等值線圖上的低電流值區(qū)域，就是對應(yīng)的人工濕地堵塞區(qū)域在平面上的位置；供電電流值和人工濕地堵塞區(qū)域兩者之間存在緊密的相關(guān)性，即完成基于線電源供電與測量方法定位人工濕地堵塞區(qū)域。
[0016]本發(fā)明方法的優(yōu)點:本發(fā)明針對人工濕地亟待解決的堵塞定位問題，提出一種基于線電源供電與測量技術(shù)定位人工濕地堵塞區(qū)域的方法，該方法是以堵塞填料區(qū)域及未堵塞填料區(qū)域的電流差異為基礎(chǔ)，依據(jù)電流曲線和電流平面等值線的低電流值特征，達(dá)到探測人工濕地堵塞區(qū)域的目的；該方法快速、經(jīng)濟(jì)易行，能夠填補(bǔ)人工濕地堵塞區(qū)域線電源供電與測量探測技術(shù)空白，并為人工濕地的堵塞定位提供一種切實可行的探測技術(shù)。該技術(shù)通過推廣，將為人工濕地的持續(xù)、高效運行提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例基于線電源供電與測量技術(shù)定位人工濕地堵塞區(qū)域的方法的流程圖。
[0018]圖2為本發(fā)明實施例中電流測量的測線布置示意圖。
[0019]圖中標(biāo)記:2-1為高阻球體模型'2-2為測線及編號。
[0020]圖3為本發(fā)明實施例中線電源供電與測量的兩電極裝置示意圖。
[0021]圖中標(biāo)記:3-1為設(shè)計