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地下油类污染区探地雷达(GPR)探测能力研究

王仙丽  
【摘要】:地下储油罐、输油管道老化后,石油类物质会通过渗漏方式进入土壤,改变土壤物性和结构,对土壤、地下水环境以及人类健康产生严重影响,至此石油类物质造成的地下污染已成为当前普遍关注的岩土环境问题。经过长期理论研究与实际应用,探地雷达技术(GPR)在地下油类污染区的调查中已取得良好效果,并显示原位、无损、快速、经济等显著特点。为进一步探讨基于探地雷达剖面信息定量评价污染土壤中含油量的有效方法,以及提高探地雷达探测资料应用深度,本文通过实验资料对油类污染砂土GPR探测剖面典型特征进行归纳描述,分析探地雷达探测能力;试图建立不同含水含油土壤GPR探测介电常数与污染物含量的对应关系,构建油类污染土介电模型。 全文共分六章。第一章主要阐述国内外相关研究现状、论文主要研究内容、技术路线及研究成果。第二章从探测原理、重要技术参数等方面对探地雷达进行详细介绍。第三章基于不同粒径级配油污染砂样探地雷达探测结果,对油类污染土探地雷达探测剖面特征进行归纳分析,并与其他学者研究成果进行对比,然后利用数值模拟计算结果分析探地雷达对油类污染区的探测能力。研究表明,干砂被油类物质污染后,污染区介电常数变化较小,相应的探地雷达探测图像没有表现明显异常,但反射波振幅小幅增大;含水砂土被油类物质污染后,探地雷达探测剖面上污染区界面反射异常明显,并且污染区含油量和分布范围的增大都会增强反射波能量。第四章主要利用探地雷达反射波法计算不同初始含水量砂土被油污染后的介电常数并建立含油量与污染土介电常数的关系。研究表明污染土含油量与介电常数之间的关系可以通过修正后的CRIM介电模型表示。第五章中主要通过柴油渗漏过程的探地雷达检测实验对第四章所得的结论进行验证。研究证实了探地雷达技术对污染区分布范围和含油量的有效反映。第六章则给出了论文的整体研究结论及下一步工作建议。 本文通过对油类污染土所得探地雷达典型剖面特征进行总结,并利用反射波法建立介电模型,为基于探地雷达反射波法的油类污染土壤污染物量化评价的深入研究奠定了基础。


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