EH-4在堤坝渗漏探测中的应用.pdf

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1、第27卷第1期有色矿冶Vol_27．№12011年2月N0N—FERROUSMINGAN-I)METALLURGYFebruary2011文章编号：1007—967X(2011)01—0013—04EH一4在堤坝渗漏探测中的应用李维群，沙成满，姚玉增，陈庆凯(东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110004)摘要：EH一4连续电导率成像系统是新一代数字化的电磁法仪器。分析了EH一4观测信号经离散傅里叶变换后，不同频率时长的傅立叶变换不可避免地产生信号频谱泄露。在分析和理解窗口函数特点及其作用的基础上，结合堤坝渗漏探测中对信

2、号的分析与处理，确定了堤坝渗漏的空间位置，为帷幕灌浆提供了科学依据。关键词：堤坝渗漏；EH一4；傅立叶变换；视电阻率中图分类号：TV698．12文献标识码：A稳过程或随机过程的傅氏谐和分析、傅氏暂态分析、1引言统计功率谱分析等J。描述时间序列是非周期性堤坝渗漏探测中各种相应的地球物理手段都发和非平稳性的傅里叶变换为：挥了重要作用¨J。作为目前国际上先进的电磁法F(W)=』：：f(t)edt(1)勘探手段，EH一4连续电导率成像仪也得到了应非周期性和非平稳性信号问题能用傅里叶变换用J。该系统属于部分可控源与天然场源相结合来处

3、理，EH一4野外观测到的信号都是具有一定的一种大地电磁测深系统，能在各种地形上产生电时间长度和一定采样时间间隔的数字信号，为了计导率连续剖面。但在观测信号的分析与应用方面仍算F(W)，必须将(1)式中的积分改为有限积分，然需深入研究。大地电磁测深法是在频率域上研究问后用求和来逼近积分，因此计算中采用近似的离散题，而大地电磁测深的野外信号采集是在时间域上有限时长的傅里叶变换。进行。因此，信号处理的首要任务是把时间域上的连续时域信号F(x)离散化的信号F(K)的离测量结果变换为频率域上的信息，要从时间域记录中提取电磁场的频谱信

4、息。在变换过程中，势必会散傅里叶变换定义为：造成频谱泄漏问题，处理的方法是对时问域信号乘F(w)=E．ef(k)(2)k=U以一个窗口函数，以“加窗”的办法来减少频谱泄露由于实际的有限时间长度与整个时间域上的傅的发生。各种窗口函数有其不同的特点和作用。本里叶变换存在误差，必然造成频谱泄露，使得变换到文在分析信号“加窗”变换会抑制频谱泄露的基础频率域的信号在某个频点上受到邻域的污染，使信上，结合EH一4在堤坝渗漏探测中的应用，研究了号失真。为解决和降低频谱泄露问题，需要在傅里解释结果与渗漏区域的吻合程度，获得了较满意的叶变换

5、时乘以一个窗口函数，称为“加窗”。“加窗”效果，以用于指导堤坝隐患探测实践。的离散傅里叶变换定义为：2EH一4信号变换的过程F(w)=∑eJwkf(k)w(k)(3)EH一4连续电导率成像系统是研究波阻抗的上式W(k)为与连续窗口函数W(t)(tE[0，T])频率响应，观测信号是在时间域上测得，而对信号的相对应的离散形式。解译是在频率域上完成，并根据谱分析结果求取张研究表明}8J，“加窗”后的傅里叶变换对频谱量阻抗元素。因此，时域信号F(t)必须经过傅里叶泄露有所改善，降低了频谱泄露，不同的窗口函数各变换成频率域信号F(W

6、)。实际上，观测信号是一个电磁波，可展开成傅里叶级数并进行变换，变换的有特点，对频谱泄露的降低程度也不相同，如在l0数学模型有很多，有以主要分析时间序列周期和平Hz单位谐波不同窗口下，函数傅里叶变换的频谱图见图1，反映了频谱泄露的不同情况。影响频谱泄收稿日期：2Ol1一O1一l0作者简介：李维群(1959一)，男，副教授，主要从事地球探测、成矿规律与成矿预测方面的教学和科研工作。14有色矿冶第27卷露的因素有取样时域长度、数字取样间隔、谐波频率3．1库区基本地质特征以及窗口函数。窗口函数有很多类型，如矩形窗、巴白山水库位于

7、老哈河流域海棠河支流四汉城河特窗、汉宁窗、凯塞窗等，目前EH一4系统采用汉宁下游，为低山丘陵区，河谷开阔，原河床宽约150m，窗，具有浅部高频信号勘测精度高的特点，在堤坝渗高程524m，河流基本上自东向西流，且靠近右岸I漏探测中，应充分理解和分析窗口函数的特点及作级阶地前缘，两岸山体距坝头较远，坝肩与阶地相用，能有效地对获取的高信噪比信号给予正确评价，连。在坝区附近I级阶地已基本不存在，Ⅱ级阶地以提高工作效率和质量，提高解译精度。已成库边，两岸山前第四系堆积物发育，沟谷发育，切割较深。坝址位置地层较单一，主要为第四系堆积物

8、及古老的变质岩系，由老至新为：(1)太古界建平群长英质石英变粒岩藏蓦。ii．i长英质石英变粒岩作为坝体的基岩，主要特征3O．20．100102030—30．20—100102030为：粉白至粉红色，质地坚硬性脆，主要出露在距坝厂＼l汉卞窗址较远的两岸山上及溢洪道的下游段，在坝基埋藏f／^＼僭JI⋯—’。