高密度电阻率法与探地雷达对典型污染的模拟与应用研究

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近年来,随着环境与工程领域中不断出现的新问题(比如土壤、地下水污染,城市道路、隧道施工与检测等),地球物理方法在工程、环境领域的研究与应用也逐渐增多。尤其在环境方面,地球物理学与环境学科之间的交叉融合逐渐发展为新的研究领域,环境地球物理学。地球物理方法能够有效应用的前提是地下介质之间的物性差异。以电阻率法为基础发展而来的高密度电阻率法以地下不同介质之间的导电性差异,探地雷达以地下不同介质的介电性质等差异为基础进行探测分析。而诸如浅层地下水体污染、土壤污染等,污染物赋存区域与周围介质之间物性上的差异正是地球物理方法应用的重要前提。本文主要研究高密度电阻率法与探地雷达针对典型的污染场景的模拟与应用。在总结研究高密度电阻率法与探地雷达基本原理的基础上,针对不同物性和不同程度的污染,分别对高密度电阻率法与探地雷达进行了污染模型的正演模拟分析。其中探地雷达使用RES2DMOD软件对不同装置类型、不同赋存产状的污染物进行了正演模拟分析,总结了不同装置类型之间的差异与适用场景以及不同赋存产状、不同物性差异的污染模型的异常特征;使用GPRMax软件对不同大小、形状、埋深的模型进行了正演模拟分析,总结了目标异常体的异常特征,在此基础之上以三种典型的污染物质物性特点建立模型并进行了正演模拟与分析,讨论了探地雷达对典型污染的可用性。此外,在北京亦庄开发区北神树垃圾填埋场附近某工区进行了实地研究,布设了11条北偏东60°的测线,每条测线实测长度为250米,进行了高密度电阻率法和探地雷达法的测量。通过整理获得的资料,进行处理分析,对工区范围内的污染情况做出了初步的推断。在对数据资料处理分析的基础上对工区进行了实地钻探研究,对数据的处理分析结果进行了对比与验证。
摘要第5-6页
abstract第6页
第一章 绪论第9-15页
    1.1 选题背景与选题意义第9-11页
        1.1.1 选题背景第9-10页
        1.1.2 选题意义第10-11页
    1.2 研究现状第11-14页
        1.2.1 地下水污染方面研究现状第11-12页
        1.2.2 土壤污染方面研究现状第12-14页
    1.3 研究内容与研究路线第14-15页
第二章 高密度电阻率法、GPR方法原理第15-27页
    2.1 高密度电阻率法理论和方法第15-20页
        2.1.1 方法原理与系统结构第15-17页
        2.1.2 野外工作方法第17-18页
        2.1.3 资料处理第18-20页
    2.2 探地雷达(GPR)理论和方法第20-27页
        2.2.1 方法原理第20-22页
        2.2.2 探地雷达参数选择第22-25页
        2.2.3 野外工作方法第25-26页
        2.2.4 资料处理第26-27页
第三章 污染模型正演模拟研究第27-50页
    3.1 高密度电阻率法正演模拟第27-39页
        3.1.1 高密度电阻率法正演方法理论第27-29页
        3.1.2 RES2DMOD第29-31页
        3.1.3 高密度电阻率法污染模型第31-32页
        3.1.4 污染模型正演模拟研究第32-39页
            3.1.4.1 不同装置类型对比研究第32-34页
            3.1.4.2 块状污染目标体正演模拟研究第34-35页
            3.1.4.3 层状污染目标体正演模拟研究第35-36页
            3.1.4.4 直立污染目标体正演模拟研究第36-38页
            3.1.4.5 错断污染目标体正演模拟研究第38-39页
    3.2 探地雷达正演模拟第39-49页
        3.2.1 探地雷达正演方法理论第39-42页
            3.2.1.1 时间域有限差分基本原理第39-41页
            3.2.1.2 解的稳定性条件第41页
            3.2.1.3 边界吸收条件第41-42页
        3.2.2 GPR正演模研究第42-49页
            3.2.2.1 不同大小、埋深目标体的正演模拟研究第42-44页
            3.2.2.2 不同形状目标体的正演模拟研究第44-45页
            3.2.2.3 典型污染模型目标体正演模拟研究第45-49页
    3.3 本章小结第49-50页
第四章 野外实测数据分析与研究第50-61页
    4.1 研究区概况第50-53页
        4.1.1 研究区域地质特征第50页
        4.1.2 研究区测线布置与数据采集第50-53页
            4.1.2.1 高密度电阻率法数据采集第51-52页
            4.1.2.2 探地雷达(GPR)数据采集第52-53页
    4.2 高密度电阻率法实测数据分析第53-57页
    4.3 探地雷达(GPR)实测数据分析第57-59页
    4.4 场地实际钻孔结果分析第59-61页
第五章 结论与建议第61-63页
    5.1 结论第61页
    5.2 不足与建议第61-63页
致谢第63-64页
参考文献第64-67页
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