垃圾填埋场探测
来源:本站 时间:2023-12-12 阅读:159 次
导读:

高密度电阻率法在垃圾填埋场探测的应用

1前言

随着我国经济快速发展,生活垃圾填埋进入高峰期,垃圾填埋场渗漏污染事件频频发生,对地下水生态系统以及人文环境造成了严重的威胁,因此,如何确定垃圾填埋场的渗漏位置以及对其动态监测是目前主要的解决的问题。其中监测是为了实际发现渗漏确定具体位置,然后根据结果及时修复补救;检测是在位置或者以及渗漏区进行进行精细探测然后确定渗漏的位置以及污染扩散的形态以及影响范围。在目前研究的众多探测方法中,高密度电阻率法具有快速、成本低、大样本、信息丰富而连续、可实时动态监测地下水污染扩散趋势等优点。本次工作开展了采用高密度电阻率法对垃圾填埋场进行了探测,精细刻画了垃圾填埋场的围岩边界、底部边界以及垃圾填埋体的空间形态,根据测量结果分析该测量区没有发生泄漏。

2 仪器与设备

本次测量设备采用重庆顶峰地质勘探有限公司生产的EDGMD-60(图1),主要功能为: 1.地下剖面电阻率变化检测,2.近距离蓝牙无线数据传输3.远距离4G无线数据传输(可以远程监测自动控制实时采集数据)

EDGMD-60主要特点:远程检测高密度电法测量系统采用全数字化自动测量,可对自然电位、漂移及电极极化进行自动补偿,仪器内部已集成60道电极转换装置,不需外接电极转换器可直接进行60道高密度电法测量;同时支持电极转换器级联扩展,最多可以扩展至300道。

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1 高密度电阻率法仪器设备

 

3 高密度电法原理

高密度电法采用阵列勘探方法,是以研究岩石和矿石视电阻率的差异作为物性基础的电探方法,研究地下介质间的电阻率差异异常。在二维空间内测量地下稳定电流场的分布。测量时,将多个电极一次性布设完毕,这些电极以固定的间距排 列在一条直线上(见图2),每个电极既是供电电极又是测量电极。通过程控式多路电极转换器选择不同的电极组合方式和不同的电极间距,从而完成野外数据的快速采集。

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2高密度电阻率法温纳设置示意图

4 垃圾填埋场(渗漏)的特点

垃圾填埋场多选择在一些低洼地或者偏僻的山沟,直接倾倒垃圾,其场地基岩又往往沿沟谷走向具有不同程度的裂隙破碎带或节理密集带分布、或存在透水层,在大气降雨的淋滤作用下,污染物渗入垃圾填埋场的底部,一旦场区底部防渗处理不达标,将导致垃圾场发生渗漏污染,随之带来很多的环境问题以及人们饮水安全隐患。

渗漏污染液由渗漏点进入地下渗漏通道向外扩散,其渗漏通道往往是与渗漏点连通的地下裂隙破碎带、节理密集带或透水层,渗流方向多为垃圾填埋场的下游,渗漏扩散速度与水力梯度、渗透系数和水动力弥散系数有关,因此,雨季是渗漏污染的严重期。

5实际探测结果分析

本次工作中位于国内某垃圾填埋场内,布置三条高密度电法测线(图3)。

二维剖面视电阻率断面图,测量参数为温纳装置:点距3m、电极60个,测线长度为177m、最大隔离系数19、断面有效测点570个、直流供电电压400V。图4每条测线的解释分析可以看出,高密度电法可以把测量范围内的表层盖土、边界围岩砂岩以及垃圾填埋体的电阻率形态精准的刻画出来。

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3高密度电法工程布置图

 

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4 高密度电法测线(G1G2G3)二维剖面视电阻率断面图

由于三条测线在空间位置属于平行同间隔(线距40m)测线起点位于相同垂向位置,因此可以把三条测线自定义空间位置,然后采用volxer软件进行三维可视化处理可以,看出测量目标体的三维空间形态,低阻(蓝色)等值线面代表垃圾填埋场的边界,高阻(红色)等值面代表填埋垃圾区的异常形态(图5)。

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5三维可视化异常等值线面图

6建立模型分析探测结束

6.1二维剖面模型

G1线为解释结果例建立二维剖面模型,分析实际探测结果的准确性,采用res2dmod软件建立正演模型,参数:背景场值为300Ω·m、围岩电阻(底部基岩)率值60Ω·m、垃圾填埋物电阻率值700Ω·m、表层盖土电阻率值150Ω·m;测线长度180m,极距3m,最大层深30m

6.1.1正演分析

6可以看出根据实际模型测量的正演测量的,两侧低阻边界可以显示出来,探测的实际深度缩小一倍,异常整体横向拉伸,中间分开的高阻连接一体,水平分辨率较差,受其影响表层盖图以及底部基岩低阻显示不明显。

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6二维剖面正演

6.1.2反演分析

使用Res2dinv软件对正演结果保存反演数据格式进行反演计算(图7),从反演结果可以看出:反演显示异常结果与建立的模型对应相一致,细节刻画也能反应出来,就是实际埋深相差较大,采用此软件进行反演处理的时候需要根据实际条件添加深度的校正系数。

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7二维剖面正演

6.2三维立体模型

本次模型层数为5层(图8)。 区域背景值为300Ω·m,首层0~5m设置60Ω·m低阻异常,第二层5~10m两侧设置60Ω·m低阻异常,第三层10~15m中间区域设置700Ω·m高阻异常,第四层15~18m不设置异常,第五层18~25m设置一处60Ω·m低阻异常。

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8 三维正演层状模型

本次工作结合理论模型采用RES3DMOD软件建立三维模型进行正反演计算,测量参数为30×30网度,极距3m

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9 三维层状模型正演计算结果图

经过正演、反演计算,模型的最大有效深度为25m。为了更好的拟合模型原始状态,采用Res3dinvx64三维反演软件进行反演计算,从反演结果可以看出,低阻区域包裹的高阻区域在横向和纵向的相对位置和形态,均能与正演模型一致。

该模型仅是在理想状态下,针对高阻填埋区进行模拟,与实际测量结果存在一定差异,但大体趋势一致,高阻填埋区与低阻围岩边界均能反应出来,说明二维剖面实际测量结果的真实可靠,建议在条件允许的情况下,尽量采用真三维全测量进行数据采集。

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10 三维模型反演计算结果图

 

7结论

1.      采用重庆顶峰地质勘探有限公司生产的EDGMD-60(既可定期检测测量也可以实时动态监测)在垃圾填埋场可以有效测量,测量结果稳定可靠。

2.      从测量结果可以看出,本次测量精细刻画了垃圾填埋场的围岩边界、底部边界以及垃圾填埋体的空间形态,根据测量结果分析该测量区没有发生泄漏。

3.      由于数据都是在同一工作同一天采集测量,可以每条测线的视电阻率值都是相对固定值,可以采用专业软件对二维数据进行三维可视化处理,把数据放一起纵向插值建立空间位置关系,能够更加精细反应异常边界,立体直观的刻画异常形态。

4.      二维测量三维可视化的结果仅能通过插值的结果显示的等值面反应异常的边界与体积,与实际形态存在一定的偏差,分析原因一方面应该是没有纵向数据,数量不完整造成;另一方面垃圾填埋场内部本身成分复杂分布不均导致电阻率差异造成的。

5.      根据剖面测量的结果以及实际情况,建立二维剖面正演、反演模型进行分析,实际测量结果能对上,而且电法也能对异常进行有效的刻画出来,就是相应的软件反演深度有偏差,实际测量的过程种应该当加入校正系数,使得测量结果更加科学准确。

三维正演、反演模型与实际垃圾填埋场相吻合,建议在具备测量条件的时候采用三维全测量模式,测量数据点多比二维测量获取的信息多,对于细节刻画更加清晰准确。