基于探地雷达的农田地埋管管径探测.pdf

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1、第28卷2012年第12期6月农业工程学报Tr如sactionsormcChinesesocieIyofA鲥culturalEngine耐ngVbl．28No．12Jull．2012153基于探地雷达的农田地埋管管径探测赵艳玲，胡振琪，杨俊国，王方，付馨，徐荣强(中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所，北京100083)摘要：为探求农田地埋管管彳夺的探测技术，满足现有大鼍农田地埋管工程验收的需求，研究了采用探地雷达探测农田土壤中地埋管管径的方法。通过地埋管线目标的雷达图像的能量梯度，提取管线目标顶点和双曲线边缘，

2、并运用最小二乘原理，对地埋管管径进行计算。研究表明：采用探地雷达探测农田中地埋管管径是可行的，该技术可探测出埋深O．5m，管径在75～llOmm的聚氯乙烯(polyvinylchloride，PVC)地埋管管径，为农田水利工程验收提供了新的参考。关键词：农田，雷达，管道，管径，探测．doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2012．12．025中图分类号：x825文献标志码：A文章编号：1002喝819(2012)一12一0153一06赵艳玲，胡振琪，杨俊国，等．基于探地雷达的农田地埋管管径探测[J]

3、．农业工程学报，2012，28(12)：153—158ZhaoY卸Iin舀HuZhenqi，YangJunguO，eta1．Detectionofundergr伽ndpipelinedi姗eterinf椭l卸dusinggmund—penetra皿gmdar叽Tran蛆ctionsofthechineseSoci啊ofA卯culnlfalEngineenng(TransactionsofmcCSAE)，2012，28(12)：153一158．(inChiIlesewithEnglishabstmct)0引言中国水资源人

4、均占有量少，时空分布不均的矛盾在短期内难以缓解，水资源供需矛盾仍然十分突出。农业节水灌溉是建设节水型社会的重要组成部分，目前开展的土地整治、农业综合开发等，农田水利工程是重要的组成部分，部分耕作区灌溉系统采用地埋管(低压管道)+软管方式【l-3】，地埋管埋设的质量将直接影响灌溉质量。在实际的施工过程中，有的施T单位为了节省投资，偷工减料，缩小管径的情况时有发生。目前关于地埋管工程施工后实地验收方法多采用试水法，即打开水源，观察出水口是否出水、是否有漏气等，这种方法不仅浪费水资源，而且只能检测地下有无地埋管，对地埋管的布

5、设情况、埋深、管径大小等工程质量是否符合设计要求，只能通过开挖取证的方式，随机的进行验证，费时费力。因此，研究耕地中灌溉地埋管的管径高效探测技术具有一定的实用价值。探地雷达(groundpeneⅡ．atingradar，GPR)法是一种用于确定地下介质分布的广谱(】MH2～lGHz)电磁技术[4】，可以获取地F深浅位置的地质信息和对地下目标体进行无损探测，随着雷达硬件与信号处理技术的发展，探地雷达开始应用于地下管线的探测中，并存探测地下管线埋深与位置方面取得了很多的成就。国内外利用探地雷达探测城市管道位置和埋深技术已基

6、本成熟15。们，埋深探测精度在土5cm以内【1uJ。收稿日期：2011．10．14修订日期：2012．03．16基金J贞目：国十资源部公益性行业专项项日(200911015-03)；“十一五”国家科技支．f掌计划项目(2008BAB38803)作者简介：赵艳玲(1976一)，女．河北献县人，副教授，博十．主要从事土地整治J二程、土地复垦与生态霞建A面的研究。北京中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所，l00083。Email：zhaoyl7677@163．∞m探地雷达在土地整治方面已有应用研究，主要集中在复垦土壤

7、的理化性质方面，而对其配套工程的探测尚未涉及【l。”】，而利用探地雷达对耕地地埋管的探测仍处于起步阶段，目前可见的探地雷达管径探测主要是在市政管线【l扣2们，例如通过测量雷达反射波的多次波间距，计算非金属给水管的管径【201，但当反射波的多次波间距不可得时，该方法无效。当雷达波在管径中的传播速度非常慢时，根据获取的图像质量呵取得不同的效果，但由于是人为地判断多次波问距，且速度估计时会因环境的变化而变化，因此测量精度往往会产生比较大的变化。该文针对农田地埋管管径的探测问题，通过模拟试验，对地埋管目标的雷达图像能量梯度进行

8、分析，提取地埋管目标【廿J波的顶点和双曲线边缘，并结合管线目标回波的曲线特征，在分析管径影响冈素的基础上，运用最小二乘原理，给出了农出地埋管线管径计算方法，为探地雷达探测农田地埋管管径提供了新思路。1试验设计试验测线方向、管线布设及试验管材如图I所示。试验场地位于校内，为与农田土壤接近，选择植草地，人工开挖规格长×宽×深为1．2m