2种电阻率法污染探测装置的抗噪声性能比较

为比较2种电阻率法污染场地探测装置——温纳和偶极装置的抗噪声性能,基于点电流源电场分布原理进行理论推导,研究了理想均匀半空间的理论电位取值,并在重庆一废弃化工厂进行实际场地探测比较. 结果表明,采用相同极距的2种探测装置,温纳装置采集的信号强度为偶极装置的3倍以上,具有更强的在抗噪声性能. 在实际探测中,温纳装置仅有0.28%的数据由于数据质量较差被移除,而偶极装置的这一数据占12.10%,可见温纳装置比偶极装置具有更好的抗噪声性能. 因此,在实际污染场地探测中,如果场地的噪声干扰严重,应优先选择采用温纳装置进行探测.      

ERT技术界定卫生填埋场边界的试验研究

界定卫生垃圾填埋场边界有助于场地环境的维护和管理,采用电阻率二维层析成像技术中的3种装置排列(测深、温纳、偶极-偶极)对高阻体上表面特征进行试验模拟,并通过电阻率二维层析成像技术对垃圾填埋场边界的电性特征进行研究,在此基础上开展了现场勘查. 结果表明:在由测深和温纳2种装置排列所得到的二维反演图像中,高阻体的上表面与高阻区相切,误差达到25%,表明2种排列不能进行精确定位;而偶极-偶极的反演图像中高阻体的上表面在低阻区与高阻扩散末端的分界点上,反演精度较高,误差在5%以内.      

非均质含水土层中石油运移的电阻率监测

通过自制三维有机玻璃水槽建立非均质土层,设立浅层和内部两个泄漏点,模拟流动相原油在含水土层中的运移及水位波动条件下的重分布过程,并利用自制高密度电极排及电法仪揭示相应的电阻率响应特征.结果表明：原油在土壤中运移受泄漏源位置、泄漏量及土层结构的影响.同一土层内部泄漏点横向扩散较垂向明显,浅层泄漏点为四周扩散,泄漏量越大污染范围越宽,土层渗透性越高污染深度越深.原油泄漏后存在高阻和低阻异常2种情况,土层结构简单且含油率较高时高阻异常明显;土层组分较复杂尤其是盐分和粘土矿物含量较高,或含水率和含油率较低时,易出现低阻异常.水位升高后土层整体电阻率降低,原油向污染区中心集中;水位下降后电阻率升高,原油向四周分散,水位波动使原油进一步弥散.受内部泄漏点影响,垂向深度上离泄漏点越近（0.08m）污染越重,除此之外泄漏点下部（0.15m）原油含量高于上部（0.04m）,显示内部泄漏点原油下移较上移明显.     

海滨垃圾填埋场渗滤液污染土壤的复电阻率特性

为了解渗滤液污染土壤的复电阻率特性及其与海水入侵所造成的电特性差异,指导海滨场地的污染探测,设计了黏土和砂土两种土壤,在水饱和情况下通入不同浓度的渗滤液,测量复电阻率的幅值和相位响应;在砂土中通入与渗滤液电阻率相同的模拟海水,对比海水入侵与渗滤液污染所造成的相位差异.结果表明:受渗滤液污染土壤的复电阻率变化明显,0.1 Hz下被2%渗滤液（渗滤液体积占溶液总体积比例为2%）污染的土壤中,与背景值相比,黏土的幅值和相位分别降低了78%和70%,砂土的幅值和相位分别降低了66%和33%,且渗滤液浓度越高,幅值和相位的值就越小;而对于电阻率背景值较低的土壤（如海水入侵场地或地下水-海水交错带区域）,通入渗滤液后,其复电阻率参数没有明显变化.对比海水入侵与渗滤液污染,受渗滤液污染较轻的土壤的相位略高于海水入侵污染土壤,而当渗滤液浓度较高时,二者几乎没有区别.研究显示,正常条件下,复电阻率法对渗滤液污染的反映灵敏,有较好的指示意义,其参数变化主要与孔隙水中金属离子的含量和双电层极化有关;而在天然低电阻率背景条件下,渗滤液污染引起的电阻率变化很小,但相位变化较为明显,这种相位的变化有可能被识别出来.      

污染土电阻率特性及电阻率法检测的应用研究进展

电阻率法是现今一种新兴的环境污染检测方法。文章简述了国内外利用电阻率法进行污染探测以及工程应用的研究现状及成果,介绍了土壤电阻率的主要影响因素为土壤类型、温度、土壤孔隙率与结构特征、含水率、孔隙水电导率等,结合最新的研究成果,提出了电阻率法对污染场地污染物特性进行监测评价的发展趋势。     

铬污染土壤电阻率特性及其影响因素研究

为了研究电阻率法用于土壤环境监测的可行性,本文采用SoilMillerBox法进行铬污染土壤的电阻率影响因素实验,依据实验数据建立了污染土壤电阻率与三因素（铬污染物含量、含水率、土壤孔隙比）之间的关系模型,并于模拟污染场地中利用电阻率层析成像法对其进行验证.结果表明,根据三因素正交实验得到影响污染土壤电阻率变化的主次因...     

时/频域激电参数在铬污染模拟场地探测中的应用

在低供电频率(2-4、2-2、20、22、24 Hz)范围内,利用研发的时/频域测量系统,在室外铬污染模拟场地进行时/频域激电探测,实测视电阻率、视极化率、相角,结合最小二乘反演算法,研究各参数对铬污染低阻异常区域及其对铬浓度(以w计)差的体现. 结果显示,视电阻率和视极化率随着铬浓度差的增加而迅速减小,视电阻率从背景值的80 Ω·m左右减至50 Ω·m以下,视极化率从背景值3.0%~3.8%减至0.6%~2.2%;在不同的供电频率下,相角对含水率和铬浓度差的体现有所差异. 试验数据还显示,当供电频率从2-4 Hz增至24 Hz时,实测相角数值较为平均,但是经过最小二乘反演后,相角上限从6.27°减至1.75°. 研究结果说明,单纯的时域参数(视电阻率和视极化率)很难区分含水率和铬浓度差引起的低阻异常,但供电频率在2-2~20 Hz范围内时,频域参数相角可以区分含水率和铬浓度差引起的低阻异常.      

基于地球物理数据的化工场地污染源追踪案例分析

为查明污染场地污染源分布特征及其扩散运移路径,提供合理有效的勘查钻孔位置,并验证环境地球物理勘查技术的有效性.基于某搬迁后的化工场地初查污染严重区域,开展高密度电阻率法勘探,运用光滑约束最小二乘法二维反演,获取了4条电阻率剖面,构建了勘查区40 m以浅地层电性结构模型.结合已知钻孔岩性及污染物超标情况,成功圈定区域无机污染物和有机污染物的埋藏位置和扩散路径,并预测了污染物的扩散区域,经钻孔验证该推断可靠可信.认为高密度电阻率法可在污染场地调查中发挥积极作用,在条件允许的前提下,可降低成本,提高污染物探测精度,值得推广应用.     

垃圾填埋场污染土的电性与磁性响应研究

以武汉市二妃山垃圾填埋场为研究对象,运用污染土的电性、磁学以及地球化学等分析手段,借助多元统计方法,研究土壤剖面电性、磁学参数与元素含量之间的关系,探讨土壤电阻率法和环境磁学方法在城镇垃圾填埋场污染土快速监测中应用的可行性.研究表明,电磁法测深技术可获得污染土壤地层的垂向电阻率分布情况,污染后的地层电阻率呈现阶梯变化,具有明显分层现象.说明了电阻率法在污染区域划分具有一定的可能性.根据电阻率垂向特征,对剖面进行了环境磁学和重金属分析的样品采集和测定分析,发现土壤的磁学参数与电阻率、重金属含量具有良好的一致性.污染后土壤具有电阻率减小,磁化率增大,重金属含量升高等特点,证明了电阻率和磁化率都能较好反映出土壤的污染程度.污染土典型样品的热磁曲线表明,污染后的土壤比未受污染的土壤含有更多的铁磁性矿物.由此表明利用土壤电性和磁性对污染程度的指示作用都具有良好的响应,可替代繁琐的重金属检测.     

ERT技术在无机酸污染场地调查中的应用

利用高密度电阻率法对硫酸废液污染的场地进行污染调查,由于硫酸废液侵入土壤,使其介质的溶质浓度发生了改变,导致SO₄2-与地表潜水作用,电传导性提高,被污染土壤含盐量增加,但是电阻率降低与未被硫酸废液侵入的土层形成了一定的电性差异. 通过二维和三维电阻率层析成像(ERT)技术,圈定硫酸废液侵入土壤中的分布范围、侵蚀深度以及扩散羽流等,并对ERT结果进行土工试验异常验证. 结果表明:硫酸废液污染土壤的视电阻率小于6.0 Ω·m,污染区域长度达25.0 m,深度约4.0 m;地表土污染长度为12.0 m,表面宽度约4.0 m,污染土壤的总体积约为222.0 m3.      

基于深度卷积神经网络的场地污染非线性反演方法

提出了将Sobel边缘检测算子与深度卷积神经网络（CNN）算法结合的方法（E-ConvNet），用于污染场地的ERT反演过程.通过Sobel算子提取污染区域视电阻率数据的边缘特征作为CNN的先验信息，提高E-ConvNet的计算效率及识别精度.在5种理论模型（单异常体、双异常体及含双异常体的层状结构）和现场实例上测试了E-ConvNet算法的性能，并与最小二乘算法（LS）比较.测试结果表明：E-ConvNet能够准确识别污染处的面积、位置及阻值，其识别精度和计算效率均优于LS.E-ConvNet的单异常识别准确率为81.8%~84.9%，而LS则仅为9.6%~36.2%；多异常识别准确率为68.6%~84.4%，LS仅为2.8%~27.6%；E-ConvNet用时约为112~190ms，LS耗时为6000~7000ms.因此，在污染场地调查工作中，E-ConvNet能够准确高效地反演出污染区域的位置及范围，为开展后续评估/修复工作提供技术支持.     

基于聚类算法的ERT污染区域识别方法

本文提出将聚类算法引入到ERT监测系统中，采用K均值（K-means）聚类、模糊C均值算法（FCM）以及混合高斯模型（GMM）3种常用聚类算法对ERT检测结果进行污染区域识别，通过一个数值模型分析了3种算法的识别效果.研究结果表明当污染区域与背景土壤的电阻率区分度较大时（电阻率差异性大于30%），采用3种聚类算法都可以识别出污染区域，K-means和FCM的识别效果优于GMM算法.最后，给出一个实际场地调查的应用案例.     

城市垃圾填埋场地下渗滤液迁移模拟及电性响应

城市垃圾填埋后,降水或地下水往往对垃圾产生淋滤作用,使得垃圾中的污染物溶解或悬浮于渗滤液中,易造成二次污染,因此,检测渗滤液污染范围成为了亟需解决的问题.以武汉市长山口垃圾填埋场渗滤液为研究对象,基于地下介质的物理和化学性质变化特征,采用高密度电阻率测深法监测受污染区域范围及扩散规律,利用化学元素分析方法探究产生电性差异的原因,开展不同时空的渗滤液迁移监测物理模拟研究.结果表明:①同体积的不同液体（填埋场渗滤液、自来水）在迁移过程中,在同一时刻相同位置渗滤液污染的土壤视电阻率明显比自来水浸入的小得多,其量值为自来水的1/5左右.②通过对渗滤液样品的导电粒子分析发现,污染土壤出现的较低电阻率主要是渗滤液中存在的多种导电粒子所引起.③渗滤液扩散过程可以分为2个阶段.渗漏初期,污染液主要是作横向迁移,此时采用电阻率测深法可有利于快速检测出渗漏点位置并加以防治,从而减少损失;渗漏中后期,渗漏点周围土壤含水饱和,渗滤液加速向下迁移并扩散至深部原始地层.研究显示,电阻率测深法可有效地监测渗滤液迁移、划分和评价土壤污染程度.      

LNAPL在砂质含水层中动态迁移的电阻率法监测试验研究

在海滨潮间带采集细砂,通过室内柴油泄漏模拟试验,利用自制电阻率监测系统对轻非水相液体在砂土-地下水系统垂向渗透过程进行电阻率变化动态监测;通过配制不同含油率砂土测定其静态电阻率变化规律,探讨电阻率变化的影响因素;最后取样分析测定污染含水介质稳定后含水率及含油率,对监测结果有效性进行了验证;并利用显微成像法对污染砂土进行了微观形态分析.结果表明,柴油污染砂土微观形态上胶结现象明显;柴油渗透海滨砂土过程电阻率大小同含水饱和度,比电阻率和含油饱和度之间存在良好的相关性,均可用Archie公式拟合,n值分别为2.36和0.15;通过电阻率测定可以有效估算柴油透镜体厚度;电阻率随深度的变化可以反映含油率和含水率的垂向分布.本研究为轻质油品储罐或者海上油品输运过程泄露造成的海滨砂土地下污染扩散过程监测及机制研究提供了一种有效的方法,也可为其他典型石油泄漏污染场地的电阻率法探测或监测提供参考.     

有机污染场地地下水风险评价指标体系构建的探讨

污染场地中的有机污染物严重威胁着地下水环境。本文针对化工企业排放的废水、废渣对地下水环境的影响,在地下水环境承载力影响因素、污染场地污染物渗入影响因素识别的基础上,依据指标选取的科学性、针对性、可操作性原则,构建了风险评价指标体系,给出了各指标的选取原则和赋值方法,并应用于典型有机污染场地进行地下水风险评价指标体系的检验。结果表明,在地下水天然防污能力低、污染场地潜在风险高的区域,地下水处于高风险区,而地下水天然防污能力高、污染场地潜在风险低的区域,地下水风险等级低,评价结果可靠。该指标体系的构建、指标的选取原则和赋值方法是合理的,具有实际运用价值。     

卫生填埋场黏土衬层密实性试验研究

开展卫生填埋场中的黏土衬层密实性试验研究对填埋场的工程设计和后期运营具有现实意义.黏土压实的直接影响之一就是孔隙率的减小,并改变黏土的电阻率,为高密度电阻率法在衬层密实性中的调查研究提供了前提条件和物理基础.文章采用高密度电阻率法三种装置(测深、温纳、偶极-偶极)进行对比测量,通过电阻率成像技术对压实黏土的电性特征进行...     

基于格网GIS的重点生态功能区生态系统敏感性研究:以贵州省雷山县为例

为了科学地诊断出存在的环境问题,实现对生态环境的保护,以重点生态功能区雷山县为例,结合地形、地貌与气候等数据,以格网为评价单元,构建生态系统敏感性评价指标体系。采用层次分析法、区域综合法及格网GIS技术,对评价体系中各指标进行10 m×10 m尺度下的格网化表达,运用栅格数据的空间叠加方法及生态系统敏感性评价模型,综合评价雷山县生态系统敏感性空间格局。结果表明:雷山县生态系统敏感性较高,其中非敏感区和轻度敏感区面积较小,仅占总面积的5%和13.4%;其次是中度敏感区和极度敏感区,分别占总面积的26.3%和17%;高度敏感区面积最大,占总面积的38.3%。