綜合物探技術在城市供排水工程中的運用及展望

摘" 要：城市水務工程建設關注施工質量、效益控制，這要求做好早期計劃分析和信息采集，并對綜合物探技術的應用提出了一定要求。原則上，城市水務工程要求探測技術具有適用性、精確性和全面性特征。結合X地區水務工程工作，可知重視合理選擇技術、組織現場管控和信息處理，有助于提升綜合物探技術應用效果。未來相關技術的運用則關注提升效率、精度，以智能化謀求改進應用效益。

關鍵詞：綜合物探技術 "城市水務工程 "技術選取 "電法勘探

中圖分類號：TU992

Application and Prospect of Comprehensive Geophysical Exploration Technology in Urban Water Supply and Drainage Engineering

WU Zengrui¹ "CHEN Yang^2*

1.Water Affairs Bureau of Honghuagang District， Zunyi City， Zunyi， Guizhou Province， 563000 China; 2.Guizhou Provincial Geological and Mineral Bureau Second Engineering Survey Institute Co.， Ltd.， Zunyi， Guizhou Province， 563000 China

Abstract： Urban water engineering construction focuses on construction quality and efficiency control， which requires early planning analysis and information collection， and puts forward certain requirements for the application of comprehensive geophysical exploration technology. In principle， urban water engineering requires detection technology with applicability， accuracy， and comprehensiveness. Based on the water engineering work in X region， it can be concluded that emphasizing the rational selection of technology， organizing on-site control， and information processing can help improve the application effect of comprehensive geophysical exploration technology. The application of future related technologies focuses on improving efficiency and accuracy， seeking to enhance application benefits through intelligence.

Key Words： Comprehensive geophysical exploration technology; Urban water engineering; Technology selection; Electrical exploration

綜合物探技術即綜合性地球物理勘探的簡稱，是指通過研究和觀測各種地球物理場的變化，對目標范圍內巖性、地質構造等地質條件進行評估。由于地球不同區域的形成年份、變遷情況各有差異，在組織工程建設時，需要提前做好信息采集，保證施工方案科學性，包括城市水務工程內。城市區域地下環境更為復雜，除一般巖層信息外，還要求關注地下既有結構、管線的配置情況，這也客觀要求加強綜合物探技術的應用^[1]。當前針對綜合物探技術應用的研究較多，以宏觀技術分析為主，針對具體應用方式的研究偏少，選取案例進行分析，有助于進一步呈現技術特點、優勢，具有一定的現實意義。

1 "城市水務工程對探測技術要求

1.1" 適用性

城市水務工程對探測技術的基本要求為適用性，即選取的探測技術應符合本地實際情況，并且符合水務工程的基本特點。按分類，當前可服務城市水務工程探測的技術包括物理技術、化學技術兩類，由于城市地下環境比較復雜，并且可能關乎居民安全、都市環境，化學技術的應用偏少，物理技術應用也需要加以甄選，如磁法勘探影響周邊磁場與通信活動，在都市通信活動較密集的區域，其應用也往往受到限制。當前一般以重力探測、電法探測作為核心，地震波勘探法近年應用廣泛，發展速度較快，也是應用于城市水務工程探測的中心技術之一^[2]。

1.2" 精確性

城市水務工程探測工作也要求保證結果精確性。從特點上看，與戶外一般探測不同，水務工程主要在都市內或周邊組織建設，牽涉到地下、地表各類構筑物的保護，尤其是地下各類管線，一旦因施工因素、探測不到位遭受破壞，有可能影響區域內的水電供應、熱力供應，對居民生活、生產活動帶來負面影響。故組織綜合物探時，應保證相關技術能夠精準有效完成地下信息的采集，形成完善的探測結果，對于可能出現的非預期變化，也應能夠快速、精準察覺，作為后續調整施工方案的依據^[3]。

1.3" 全面性

全面性，是指城市水務工程采用的探測技術應能夠全面服務信息采集，包括時間周期上的全面性，也包括業務內容的全面性。時間周期上看，城市水務工程探測技術應自工程立項階段持續到完成后，隨時根據施工需要、設計需求組織信息采集和分析，形成覆蓋整個施工周期的探測方案。業務內容方面，城市水務工程探測技術應能夠收集與施工建設有關的各類信息，包括地下巖土強度、水文信息、管網信息等，以保證地下環境能夠得到充分采集，服務施工活動^[4]。

2 "城市水務工程中綜合物探技術運用方式[wl2]

2.1" 應用背景

X地區水務工程（簡稱X工程），位于某城市老城區，因地下給排水管線投入使用的時間較長，2021年以來，多次出現滲漏、管道破裂等事故，影響居民生活與各商戶經營，市政部門決定進行整改。然而該地區有關建設檔案出現丟失、不齊全的情況，建設單位、施工單位均難以快速利用既有信息了解地下建設情況，尤其是管網分布態勢。為避免施工過程中出現意外情況，施工方決定使用綜合物探技術對施工區域地下環境進行信息采集。

2.2" 應用過程

2.2.1" 技術選取

經過分析，可以用于X工程的物探技術包括重力探測技術、磁力探測技術、電法探測技術、地震波探測技術四大類。進一步組織分析，施工方認為重力探測技術的設備重量較大，搬運不便，而老城區施工環境不完善，道路狹窄、空間不大，故排除該技術。同時，老城區通信活動頻繁，并且早間、晚間通信內容均比較復雜，信道擁堵問題、延遲問題已經比較突出，故決定也排除磁力探測技術，以避免影響區域內的通信活動。同時，老城區地下環境比較復雜，難以確定其具體結構，最后決定在綜合物探技術下，采用電法探測技術、地震波探測技術，對二者進行綜合使用，服務地下環境的分析、信息采集。

2.2.2" 現場應用

進入施工現場后，施工方首先決定對地下較淺范圍內的信息進行采集，默認采集范圍為地下0～10 m，即淺表信息，決定應用電法探測技術采集信息，與工作范圍內設定人工場作為放電點位。因施工范圍較大，以50 m為間隔，共設置11個放電點位，兩個點位之間設定一個測點，共設置10個測點。利用便攜式設備，于11個放電點位處分別進行放電作業，工作電壓為220 V，放電時間為30～45 s，同步啟動測點內的采集設備，對地下電流變化情況進行采集。理論上，當地下環境均勻時，其電流呈現均衡衰減、弧狀擴散的特點^[5]（如圖1所示）。

當地下結構存在不同時，電流衰減、擴散情況也存在差異，如巖體內電流衰減強度較大，顯著高于普通沙土，管道內電流衰減強度不足，空氣內電流的強度最突出，擴散也最為均勻。經過分析，10個測點獲取的信息強度明顯不同，對其結果進行匯總，包括土體強度、管網配置等，初步建設三維模型，形成基于電法探測技術的施工區域地下淺表結構信息。結果表明，地下巖土強度不足，約有36.5 m長度需要進行加固。地下建有供水、供氣等管道，并且比較復雜，施工過程中需要“后讓先”，加以規避，施工區域內水文環境無異常，未見地下水上溢問題。施工區域內地下無其他特殊構筑物。考慮到10 m以下仍可能建有其他管網，或存在土壤強度不高、地下水上溢風險。使用地震波探測技術對10 m以下空間進行信息采集。

地震波探測技術下，因其傳播形式與電流不同，故調整了施工區域內的點位設置方案：以60 m為間隔，設置9個點位，各點位均兼具地震波發射和接收功能；目標深度為15 m，在此要求下發射地震模擬聲波，發射時間為5 s；同步啟動回波收集設備，收集時間為60 s。其工作原理如圖2所示。

地震波探測技術下，獲取的回波通過布置在各點位的設備進行收集，不再設置額外的工作點。所獲信息通過數字化技術進行轉化。原始信息通過計算的方式進一步提升其精度，如諧波的計[A5]"算：

P（x_i，t）＝p₀sin（2πx_i/λ－ω_t＋φ）"""""""""""""""""" （1）

式（1）中：P（x_i，t）表達對應目標范圍內的諧波，其中x_i、t分別代表聲速和聲壓；p₀為聲波振幅；λ為波長；ω＝2πf為角頻；φ[wl6]"為相移。可以據此獲取目標范圍的諧波信息，由于不同介質的諧波表現存在顯著差異，可以據此形成地下深處范圍內的剖面圖。X工程中，利用多個剖面圖形成10 m以下地下深度范圍內的有關信息及三維影像。經分析，地下深度并無其他結構，管網配置情況比較規律，無混亂布置情況。并且地下水水位較低，不影響施工。

3 "城市水務工程中綜合物探技術運用展望

3.1" 智能化

未來城市水務工程中綜合物探技術的運用可能更多關注智能化。在此前學者研究中，應用現代化的技術方法、智能模式，可以快速完成各類復雜數據的處理，與人工作業模式相比，其準確性更理想。例如：針對地下淺表區域進行探測時，由于城市地下環境復雜，如果依賴人工處理信息，可能出現信息總量較大、內容復雜的情況，這時，可以借助智能技術，形成針對不同信息的分析模型，并設定固定的工作程序，完成原始信息的采集后，可以利用固定程序對原始信息進行處理，形成的半結構化、結構化信息，再通過人工進行審核，減少人工作業、處理原始信息消耗精力過多的困擾，提升綜合物探的工作質量。

3.2" 效率改進

城市水務工程面向區域內居民、商戶提供供水、排水服務，這要求在組織綜合物探技術應用、建設相關工程設施時保證總體效率。作為工程前置性階段的核心工作之一，也應設法提升綜合物探技術的工作效率。未來主張加強模型化應用技術，根據不同的城市工程特點、區域一般特點，建設若干具有一定統一化、標準化特點的綜合物探工作模型，利用該模型組織工作。例如：A、B城市均為南方城市，氣候條件、地質條件、市政建設需要比較接近，組織城市水務工程建設時，可以共享綜合物探工作經驗，形成可以在區域內通用的技術方案，包括可用的綜合物探技術、方法、流程等，提升其未來應用效率。

4" 結論

綜上所述，綜合物探技術在城市水務工程中的運用具有一定積極價值，在實際工作中應關注其技術適用性、精確性和全面性，以保證應用效果。結合X地區水務工作，可知綜合物探技術選擇應關注因地制宜，現場端則應關注技術應用的規范性，結合不同技術特點組織應用管控、處理各類信息。該工程中，綜合物探技術應用效果較理想，在較短時間內獲取了地下信息，有效服務了工程設計和施工建設。未來城市水務工程中綜合物探技術運用可能更多關注智能化，并設法提升工作效率和精度，持續為都市建設提供參考。

參考文獻

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