基于能量测量的声呐渗流矢量法及其应用

为准确测定天然流场和人工流场下的地下水渗漏隐患,从能量测量的角度提出了一种水文地质测井的新方法——声呐渗流矢量法,系统地介绍了该方法的基本理论、原型仪器和测试步骤等内容。以时差法测量原理为基础,融合了矢量声呐技术、航空定向技术、压力传导技术、GPS定位等多种新技术,自主研发了声呐渗流测量仪及其显控软件,能够准确测定渗漏部位、渗漏通道以及流速、流向、流量等量化指标。并以富水地层地下连续墙基坑为工程案例,建立三维可视化渗流场成像系统,揭示三维空间渗流场分布特征,动态指导基坑渗控设计和堵漏处理,通过复测验证堵漏处理效果。结果表明：声呐渗流矢量法能够实现地下工程渗漏缺陷精准定位,在无强噪声干扰的情况下,检测结果完全满足工程渗控需要;提出以渗透流速为主、单孔渗流量和渗透系数为辅的基坑渗漏风险预警分级判定指标;结合地质勘察、监测预警、现场巡查、应急处置等手段,与其他方法相互验证,提前采取处理措施,有效规避渗漏水风险。     

侧扫声呐在富钴结壳探测中的应用前景

随着富钴结壳勘查工作的深入和我国深水调查设备的快速发展,侧扫声呐将会广泛应用于结壳区的调查中。介绍了声学遥测方法侧扫声呐的工作原理,分析了已经在结壳区获取的侧扫声呐数据,列举了在将来的勘查中可能用到的新的侧扫声呐技术和数据解释技术。认为传统的调查手段存在一定的局限性,侧扫声呐的使用将会丰富结壳区的勘查手段,促进富钴结壳区的资源评价和圈矿工作。     

基于干扰试井的煤层气储层优势渗流方向研究

为获得晋城矿区某区块3号煤层的储层连通性及其优势渗流方向,为矿区煤层气规模开发方案制定与调整提供依据,利用干扰试井技术对该区块井网内的煤层气井进行井间干扰测试。选定一口井为激动井,其周围5口井为观测井,组成干扰试井测试井组,测试并分析煤层气储层的连通性及其优势渗流方向。结果表明:激动井W-160井与观测井W-156井、W-166井间的煤层气储层连通性,优于其与观测井W-161井、W-157井以及W-164井间的储层连通性,即该区块煤层气储层的优势渗流方向为NE-SW向。将测试成果与生产实际相比对,验证了其正确性。试验证明了干扰试井测试可有效识别煤层气储层的连通性及优势渗流方向。      

单井同位素示踪技术在轩岗矿区岩溶水勘察中的应用

本文介绍了应用单井同位素示踪技术在轩岗矿区测试岩溶水渗透流速、流向和垂向流的技术方法与实测成果,以及测试成果在计算渗透系数、划分含水层和隔水层、分析渗流场特征等方面的应用。证实该项技术在岩溶水水文地质勘察中具有重要作用。      

单裂隙粗砂岩渗流规律试验研究

以石嘴山矿西翼采区为研究背景,通过三轴应力作用下岩石单裂隙渗流试验、裂隙开度与有效压力关系试验和大尺度岩石表面粗糙度量测试验,结合渗流力学基本理论,揭示了三维应力下单裂隙粗砂岩渗流规律,建立了有效压力、裂隙开度与渗透系数的关系式,以期丰富裂隙岩体渗流的理论研究。     

极细颗粒黏土渗流的微电场效应分析

采用渗流固结法试验结合颗粒表面电位分析,研究极细颗粒黏土的渗流的微电场效应,在相同试验条件下完成了5种含不同百分比的人工高岭土与人工膨润土的试样的渗流特性测试。测试结果表明,微孔渗流的微电场效应对极细颗粒黏土的渗流特性有相当显著的影响,随着孔隙液离子浓度的升降或土颗粒表面电位的增减,试样的渗透系数会随之发生改变;在相同的孔隙液离子浓度下,随着膨润土相对含量的增加,试样的渗透系数随之降低。对科威特软土的渗流固结试验证实了人工土的微电场效应的产生机制与变化规律同样适用于天然软土。试验结果分析认为,在黏土-水-电解质系统的相互作用下,黏土矿物通过土颗粒表面的结合水影响试样的渗流特性,而土颗粒表面电荷的微电场作用是极细颗粒黏土渗流特性改变的内在原因之一。     

海底浅表层信息声探测技术研究现状及发展

回顾了我国海洋仪器研发的历史,综述并对比了多波束测深、侧扫声呐和浅层剖面仪等海底浅表层信息声呐探测技术的国内外研究现状:经过数十年的海洋技术研发,国内在设备研发、数据资料处理方法研究和探测数据资料应用研究等方面已取得了较丰硕的研究成果,但同时也发现在当前国内海洋技术研发中仍存在一些潜在的问题,与国外相关海洋技术尚存在一定差距。以维护海洋权益为目标的系列重大海洋基础勘测项目的启动和深海资源勘查及研究的纵深发展是近年海洋技术得以快速发展的源动力。声学底质分类、声学海底原位测试、动力地貌和构造地貌等是目前海底浅表层声探测信息资料应用于海底科学研究的热点。对海洋技术的可持续发展提出了几点建议：①提高理论研究水平;②加快仪器设备研制的国产化进程;③加强自主知识产权数据处理软件的研发;④进行探测数据资料的深层次利用研究。     

流场法探测土石坝渗流矢量分布的有效性分析

利用电流场的电势微分控制方程与渗流场的流速势微分控制方程的相似性原理,流场法通过检测电流场的分布来确定渗流场,并能快速查明堤坝的管涌渗漏入口.为了更精确地描述土坝管涌的渗流分布及渗流方向,可以测试迎水面和背水面的水平方向与垂直方向的电位差,模拟渗流的矢量分布.从电流密度、电位微分及电位微分绝对值等方面,阐述了矢量流场法...     

利用核磁共振技术对丘陵油田低渗储层可动油的研究

为了定量评价储层可动油饱和度及渗流能力,应用核磁共振技术对丘陵油田40块岩心的可动油饱和度进行了定量测试.研究表明,丘陵油田低渗透储层可动油饱和度值的分布范围是4.8%~56.7%,平均值为33.4%.可动油饱和度高低与岩心孔隙度、渗透率及驱油效率呈正相关关系.各类储层可动油饱和度差异较大,储层沉积微相及物性决定了可动油饱和度和渗流能力的大小.     

基于透明岩土材料的可视化渗流实验及其应用前景

渗流模型实验能够模拟天然岩土体中的渗流过程以及流体在介质中的运动规律,因此被广泛地应用于岩土、石油工程等多个领域的研究中.然而在传统的渗流模型实验中,由于模型介质的不透明,流体在介质中具体的渗流过程、扩散规律和赋存状态并不能被直观地观测到.因此在总结了可视化渗流实验的研究进展,归纳了现有成果取得的进展与存在的不足;提出了一种基于透明岩土相似材料,并结合光学观测手段、数字图像处理技术和示踪技术的可视化渗流实验新技术,对比分析了该技术与传统可视化渗流实验的优缺点.结果表明相较于传统渗流实验,该技术除了可以实现具体渗流过程的可视化观测外,还具有装置简单、易于操作、经济适用等方面的优点.表明利用这种材料开展渗流实验的可视化观测是可行的,为基于透明岩土材料的可视化渗流模型实验的开展奠定了理论基础.      

北美非开挖技术发展近况-管道修复更换技术方面

2010年5月北美非开挖技术协会（NASTT）在美国芝加哥举办了一年一度年会,同时庆祝协会成立20周年,来自美国和加拿大的几百位学者对非开挖技术的各个方面进行了为期一个星期的探讨。笔者主要对所遴选的管道修复更换技术在北美地区的应用方面论文进行了阐述,包括玻璃纤维增强聚合物在混凝土管道中的应用情况、螺旋内衬注浆法修复管道、大直径铸铁管道爆管更换技术、基于声纳技术的CCTV检测系统及部分参展设备实物展示等,希望能够对国内广大非开挖业内人士的学习、研究、设计、施工有所借鉴。     

基坑降水对声纳渗流检测精度的影响分析

随着声纳渗流检测技术在水文地质勘探中的应用,其测量结果精度的高低对获取的水文地质参数的准确性起着至关重要的作用。文章依托南宁某基坑工程,采用现场试验方法,同时考虑天然流场和人工流场,分三个阶段对基坑止水帷幕进行声纳渗流检测,对比不同阶段渗漏缺陷暴露的情况,同时根据渗透流速量级变化判断其检测结果精度的高低,并在实际工程中验证其准确性。研究结果表明:不同降水阶段的渗透流速大小变化显著,基坑地下水位降深每增加10 m,声纳检测到的渗透流速平均提高1~2个量级。其原因为降水导致基坑内外水头差增大,水力坡度的增加使渗漏缺陷附近的渗流场发生变化,高水头作用下渗透流速变化明显,渗漏缺陷定位更加精准,声纳检测精度也越高。可见,抬高基坑内外水头差对墙体渗漏缺陷的精准定位十分必要。因此,在对基坑止水帷幕采取声纳渗流检测时,建议将地下水位降至基坑底板以下,以提高检测结果的精度,有效探测止水帷幕渗漏风险。     

应用超声波法和陆地声纳法测量松弛带厚度

介绍了在某工程中将陆地声纳法作为主要方法结合超声波法测量松弛带厚度的一个实例。由于在这项工程中应用超声波法测量松弛带厚度遇到了很大的困难，为了能够很好地完成这项工作任务，选用了陆地声纳法代替超声波法测量松弛带厚度。在全面应用陆地声纳测量之前先做了几组对比试验，确定了它用来测量松弛带厚度的可行性。通过在这项工程中的应用发现，两种方法结合使用取得了很好的效果，在按要求完成工作任务的同时还大大提高了工作效率。     

Exploratory and Instantaneous Swimming Speeds of Amphidromous Fish School in Shallow-Water Coastal Lagoon Channels

Fish school swimming speeds is essential for ecological and management studies. The multibeam sonar in horizontal beaming provided dynamic echo traces of mobile fish schools. We used two school swimming speed indicators: the average of a series of instantaneous speed values, and the exploratory speed. These swimming speeds were estimated for each fish school observed on the basis of their Euclidian position within the sonar beams. The average ISS values per school ranged from 0.15 m s⁻¹ to 4.46 m s⁻¹, while the ESS values per school were lower, ranging from 0.04 m s⁻¹ to 3.77 m s⁻¹. Multibeam sonar technology makes it possible to measure fish school swimming speeds in their natural habitat at small spatio-temporal scales. This methodology can therefore be used to analyse in situ their movements, and has a wide range of applications in behavioural studies and management purposes.     

Assessment of sedimentation processes determined from side-scan sonar surveys in the Buffalo River, New York, USA

An assessment of sedimentation processes was made using side-scan sonar records collected over a 15-year period in the Buffalo River, New York, USA. Spatial and temporal changes in natural and man-made bedforms documented sediment erosion, slumping, and sediment depositional sites. Bedforms and sediment texture were used to divide the mapped portion of the river (9 km) into four sedimentary environments, with Section 1 at the upper end and Section 4 near the mouth where the river discharges into the east end of Lake Erie. Based on annual changes in side-scan sonar records, depositional rates decrease in the downriver direction. Section 2, located 5 km from the river’s mouth, contains sedimentary furrows. The persistence of furrows in this portion of the river requires both sediment erosion and deposition under a bidirectional flow regime. Results from this study confirmed that side-scan sonar is a valuable tool in understanding sediment dynamics and can be useful in river restoration decision making.     

基于小波的被动声纳降噪研究

基于小波的降噪理论,研究了水下舰船辐射噪声的被动声纳降噪问题。通过对船辐射噪声的建模和仿真,分析对比了不同方法对舰船辐射噪声信号降噪的效果,并利用各种小波基和采用不同阈值条件下对信号进行降噪处理的效果。该研究在分析对比的基础上,进行小波包软阈值去噪并且取得了较好的效果,对被动声纳降噪提供了较好的应用前景。     

Unmanned aerial vehicle observations of water surface elevation and bathymetry in the cenotes and lagoons of the Yucatan Peninsula,Mexico

Observations of water surface elevation (WSE) and bathymetry of the lagoons and cenotes of the Yucatán Peninsula (YP) in southeast Mexico are of hydrogeological interest. Observations of WSE (orthometric water height above mean sea level, amsl) are required to inform hydrological models, to estimate hydraulic gradients and groundwater flow directions. Measurements of bathymetry and water depth (elevation of the water surface above the bed of the water body) improve current knowledge on how lagoons and cenotes connect through the complicated submerged cave systems and the diffuse flow in the rock matrix. A novel approach is described that uses unmanned aerial vehicles (UAVs) to monitor WSE and bathymetry of the inland water bodies on the YP. UAV-borne WSE observations were retrieved using a radar and a global navigation satellite system on-board a multi-copter platform. Water depth was measured using a tethered floating sonar controlled by the UAV. This sonar provides depth measurements also in deep and turbid water. Bathymetry (wet-bed elevation amsl) can be computed by subtracting water depth from WSE. Accuracy of the WSE measurements is better than 5–7 cm and accuracy of the water depth measurements is estimated to be ~3.8% of the actual water depth. The technology provided accurate measurements of WSE and bathymetry in both wetlands (lagoons) and cenotes. UAV-borne technology is shown to be a more flexible and lower cost alternative to manned aircrafts. UAVs allow monitoring of remote areas located in the jungle of the YP, which are difficult to access by human operators.     

基于多频钻孔声呐的溶洞探测方法研究

地下溶洞的形态及大小特征对该区域地质结构的稳定性计算和评价具有重要意义,而目前所使用的钻孔声呐法通用性低,很难同时满足探测精度和探测广度的需求。为此,在传统钻孔声呐法的基础上,提出了一种基于多频钻孔声呐的溶洞探测方法。该方法在考虑了不同频率对实际探测对象贡献大小的基础上,合成了多种频率的探测数据,有效解决了探测尺度和探测精度之间对立的问题。首先,推导了探测系统的最佳频率表达式,为优先和更大程度上体现不同频率对探测结果分析的影响提供基本参数,并构建了频率影响因子参数来描述固有频率与最佳频率之间的偏离程度;然后,在叠加了频率影响因子的基础上,综合合成了多种探测频率的探测数据,采用改进的频谱测距法完成了探测对象的精确测定;最后,在附加深度以及方位信息之后,实现了溶洞腔体形态的立体重建;并将该方法应用到了实际工程中,验证了方法的可行性和准确性。