浅地层剖面仪在水利清淤工程中应用

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1、浅地层剖面仪在水利清淤工程中应用摘要：淤泥测量在水利清淤工程中是一重要环节，通过淤泥厚度的测量可获得更为准确且合理的水底淤泥土方量，清淤工程的设计以及施工奠定基础。本文就浅地层剖面仪在水利清淤工程中的应用进行研究和分析，通过浅层剖面仪的定义与工作原理的简述，结合具体的案例，该仪器设备在水利清淤工程的应用进行详细地论述，希望通过本文内容的阐述可推动我国水利清淤工程的实施，提高清淤的成效与水平。关键词：浅层剖面仪；水利；清淤工程；淤泥；应用中图分类号：TV967.31文献标识码：ADOI：10.11974/nyyjs.201509340041浅地层剖面仪的概述1.1定义9浅层剖面仪是通过声波来

2、对浅底地层剖面结构进行探测的一种仪器，该仪器是基于超宽频海底剖面仪的改进，用于显示湖泊、海洋以及江河底部地层剖面的一种设备，借助于地质解释方面的内容，可探测到水底以下的地质构造情况。这种仪器不管是在地层穿透深度上，还是在地层分辨上，其性能均比较高。除此之外，还可随意选择相应的扫频信号组合，在施工现场实时进行工作参量的设计与调整，不仅可测量航道浮泥的厚度，该仪器具有图像连续、便于操作且探测速度快等特点。1.2工作原理浅地层剖面仪是由系统软件、水下单元与甲板单元所构成的，该仪器是基于回声测探仪器所发展成为的一种仪器，通常情况下其探测的深度是几十米。在测量过程中，通过声波在水底以及水中沉积物中的

3、反射、传播特点，连续探测水底沉积物自身的分层结构，以此获得更为直观和合理的浅地层剖面。浅地层剖面仪的工作方式和测探仪大致相似，只是所采用的发射功率与频率不同，但测探仪只可对换能器至水底水深进行测量，其工作的频率比较低。相对于测探仪而言，浅地层剖面仪除了可对换能器至水底水深进行测量以外，同时还可探测出换能器的垂直下方所对应的水底深度，可将水底地层的具体分层状况及各层的地质特征反映出来。在浅地层剖面仪中，其换能器根据相应的时间间隔来垂直向下进行声脉冲的发射，当声脉冲通过水触及到了水底后，其中有部分的声能可反射返回至换能器，而另外一部分则又会继续朝地层的深层进行传播，且其回波又会逐步返回，一直到

4、声波所传播的这些声能损失全部耗尽为止。9地层厚度的测量其实就是对声波穿透至地层这一过程传播时间的测量，在这里假设ΔT为地层上下两个界面间时间差，C为该地层声速，则可按照下面这一公式来计算获得该地层厚度。，在这一公式中，w是地层厚度。声波水底反射能量的大小是通过反射系数R来明确的，其公式为：其中和分别为一层、二层介质密度与声速，通过上述这一公式可以看出要想获得声强反射，其介质的密度以及声速差必须要大，以此才可在浅地层剖面仪终端显示器上将灰度比较强的这一剖面界面线反映出来，在收到的这些反射信号中，大部分信号都携带了水底地层构造信息以及地质结构信息。接着利用声学理论的相关原理，对所做得记录进行全

5、面观察，分析水底这些沉积物对声波所产生的反射。最后在此基础上，就可更为准确地了解和掌握探测区域浅部地层具体地质情况，同时通过相应的处理软件，将两层沉积物属性图像反映出来。从声波反射理论出发，当声波从介质1入射至介质2时，若这两介质自身的声阻抗不同，那么就会有部分的声波在这两介质交界面位置产生反射，同时还有部分声波就会停留于介质2内部，当水泥浮泥的重度上升至一定程度后，水底浮泥层就会很快地过渡到沙层或硬层。2在水利项目中出现泥沙淤积这一现象的原因9近年来，为了获得更大经济效益，在库区范围内，随意进行采石、取土或者挖沙等，使得泥石流、崩塌以及滑坡等灾害频发，加大了库区泥沙的淤积问题，特别遇到梅

6、汛期的时候，就会倾斜而下，并夹带一定泥沙流入到库区中去，而泥沙的不断淤积也使得库区所具备的功能得不到充分地发挥。从客观的角度来看，当水库在建成了后，水库的水温就会逐步升高，同时其水质也会相应地变差，若水库的底泥长期未得到相应的清理，该库区就会不断地释放出各种营养盐，造成水体出现富营养化问题，水体就会逐步变绿，且藻类的生长速度也会加快，长期下来，就会产生一种“水华”现象，最终影响水库的水质量，继而影响人们的饮水安全。3浅地层剖面仪在水利清淤工程中的应用为了更好地理解浅地层剖面仪，本文以“秀林水库清淤工程”为例，就浅地层剖面仪的应用进行详细地阐述。在本案例中，应用了由美国的Benthos公司所

7、推出的一种浅地层剖面系统，即ChirpⅢ系统，该系统的重量较轻，便于运输和携带，采用的是线性脉冲调频法，该系统可在小型船舶上来进行测量与使用。由于原有的拖鱼式转换器在进行测量时，来往的船只以及河流中所有的这些浅滩会对其产生一定的安全威胁，对此，为了使该仪器在应用过程中更好地发挥其功能，需对仪器原有的拖鱼式换能器实施改进，从以往安放于测船尾的方式改变为固定于船舷的两侧，通过这种方式不仅可确保其安全性，同时还可提高其探测效果