浅地层剖面仪在水利清淤工程中应用.docx

浅地层剖面仪在水利清淤工程中应用摘要：淤泥测量在水利清淤工程中是一重要环节通过淤泥厚度的测量可获得更为准确且合理的水底淤泥土方量清淤工程的设计以及施工奠定基础。本文就浅地层剖面仪在水利清淤工程中的应用进行研究和分析通过浅层剖面仪的定义与工作原理的简述结合具体的案例该仪器设备在水利清淤工程的应用进行详细地论述希望通过本文内容的阐述可推动我国水利清淤工程的实施提高清淤的成效与水平。关键词：浅层剖面仪；水利；清淤工程；淤泥；应用中图分类号：TV967.31文献标识码：ADOI：10.11974/nyyjs.201509340041浅地层剖面仪的概述1.1定义浅层剖面仪是通过声波来对浅底地层剖面结构进行探测的一种仪器该仪器是基于超宽频海底剖面仪的改进用于显示湖泊、海洋以及江河底部地层剖面的一种设备借助于地质解释方面的内容可探测到水底以下的地质构造情况。这种仪器不管是在地层穿透深度上还是在地层分辨上其性能均比较高。除此之外还可随意选择相应的扫频信号组合在施工现场实时进行工作参量的设计与调整不仅可测量航道浮泥的厚度该仪器具有图像连续、便于操作且探测速度快等特点。1.2工作原理浅地层剖面仪是由系统软件、水下单元与甲板单元所构成的该仪器是基于回声测探仪器所发展成为的一种仪器通常情况下其探测的深度是几十米。在测量过程中通过声波在水底以及水中沉积物中的反射、传播特点连续探测水底沉积物自身的分层结构以此获得更为直观和合理的浅地层剖面。浅地层剖面仪的工作方式和测探仪大致相似只是所采用的发射功率与频率不同但测探仪只可对换能器至水底水深进行测量其工作的频率比较低。相对于测探仪而言浅地层剖面仪除了可对换能器至水底水深进行测量以外同时还可探测出换能器的垂直下方所对应的水底深度可将水底地层的具体分层状况及各层的地质特征反映出来。在浅地层剖面仪中其换能器根据相应的时间间隔来垂直向下进行声脉冲的发射当声脉冲通过水触及到了水底后其中有部分的声能可反射返回至换能器而另外一部分则又会继续朝地层的深层进行传播且其回波又会逐步返回一直到声波所传播的这些声能损失全部耗尽为止。地层厚度的测量其实就是对声波穿透至地层这一过程传播时间的测量在这里假设ΔT为地层上下两个界面间时间差C为该地层声速则可按照下面这一公式来计算获得该地层厚度。在这一公式中w是地层厚度。声波水底反射能量的大小是通过反射系数R来明确的其公式为：其中和分别为一层、二层介质密度与声速通过上述这一公式可以看出要想获得声强反射其介质的密度以及声速差必须要大以此才可在浅地层剖面仪终端显示器上将灰度比较强的这一剖面界面线反映出来在收到的这些反射信号中大部分信号都携带了水底地层构造信息以及地质结构信息。接着利用声学理论的相关原理对所做得记录进行全面观察分析水底这些沉积物对声波所产生的反射。最后在此基础上就可更为准确地了解和掌握探测区域浅部地层具体地质情况同时通过相应的处理软件将两层沉积物属性图像反映出来。从声波反射理论出发当声波从介质1入射至介质2时若这两介质自身的声阻抗不同那么就会有部分的声波在这两介质交界面位置产生反射同时还有部分声波就会停留于介质2内部当水泥浮泥的重度上升至一定程度后水底浮泥层就会很快地过渡到沙层或硬层。2在水利项目中出现泥沙淤积这一现象的原因近年来为了获得更大经济效益在库区范围内随意进行采石、取土或者挖沙等使得泥石流、崩塌以及滑坡等灾害频发加大了库区泥沙的淤积问题特别遇到梅汛期的时候就会倾斜而下并夹带一定泥沙流入到库区中去而泥沙的不断淤积也使得库区所具备的功能得不到充分地发挥。从客观的角度来看当水库在建成了后水库的水温就会逐步升高同时其水质也会相应地变差若水库的底泥长期未得到相应的清理该库区就会不断地释放出各种营养盐造成水体出现富营养化问题水体就会逐步变绿且藻类的生长速度也会加快长期下来就会产生一种“水华”现象最终影响水库的水质量继而影响人们的饮水安全。3浅地层剖面仪在水利清淤工程中的应用为了更好地理解浅地层剖面仪本文以“秀林水库清淤工程”为例就浅地层剖面仪的应用进行详细地阐述。在本案例中应用了由美国的Benthos公司所推出的一种浅地层剖面系统即ChirpⅢ系统该系统的重量较轻便于运输和携带采用的是线性脉冲调频法该系统可在小型船舶上来进行测量与使用。由于原有的拖鱼式转换器在进行测量时来往的船只以及河流中所有的这些浅滩会对其产生一定的安全威胁对此为了使该仪器在应用过程中更好地发挥其功能需对仪器原有的拖鱼式换能器实施改进从以往安放于测船尾的方式改变为固定于船舷的两侧通过这种方式不仅可确保其安全性同时还可提高其探测效果。