污染含水介质ERT法探测技术研究
电阻率映像法(Electrical Resistivity Tomography，简称ERT)是地下污染调查的一种新型探测方法，近十年来在越来越多的探测实例中得到应用并显示出快速、无损、有效的特点。同时，作为一种间接调查方法，应用中的一些理论和关键技术问题尚未解决，大大限制了技术应用深度和广度。
论文从污染土电性认识、探测剖面重建与解译、原位监测技术、污染土探测工法等方面系统阐述了ERT法探测污染含水介质时尚未解决的理论问题、关键技术和模糊认识。并采用理论分析、室内实验、数值模拟、实例探测的方式进行了专门研究。在污染土电性理论、探测剖面图像重建技术、探测剖面异常解译技术、污染在线监测技术等方面取得了创新性成果。
论文首先从基础理论，实施方式等方面阐述了ERT技术。
通过污染土电阻率测试实验，以垃圾渗滤液污染土和柴油污染土为例，研究了水相多成分污染物和非水相液态污染物污染土体的电性变化规律。揭示了土体被生活垃圾渗滤液污染后导电性增强，增强幅度和土中粘粒含量及初始含水量有关，初始含水量越大增强幅度越小的事实；证实污染导致的孔液电阻率降低、饱和度增大和污染液中悬浮物引起的导电阻滞作用是引起土体电阻率变化的主要因素；首次给出了涵盖这些变化因素的Archie型污染土电阻率公式。此外实验结果还揭示油类污染土电性特征复杂，污染土电阻率不仅受土体中粘粒含量、油水比例影响，还受土体湿润性控制。亲油土体污染后电阻率升高，亲水土体污染后电阻率降低。在油类污染土电性特征研究中首次关注土体湿润性的影响。
研究开发了用于ERT探测图像重建的佐迪反演技术、最小二乘反演技术及地层比值技术。分别以渗漏形成油类污染区典型地电结构、垃圾填埋场典型地电结构、含水层中污染区扩散过程的地电结构为原始模型，通过正演计算方式得到不同装置探测剖面，利用最小二乘反演技术和D比值参数计算技术对探测图像进行重建。通过分析数值计算结果，确定了三种污染过程二维ERT图谱特征、不同装置的探测能力、重建图像对污染区的刻画能力。研究显示不同装置实测剖面能够反映出污染区的存在，但不能有效反映污染区扩散过程和区内污染程度变化。有效的图像重建技术是解决这个问题的关键，图像重建中最小二乘反演技术和D比值参数计算技术都可得到良好效果。
为提高原位三维ERT监测技术与装备，论文介绍了一种自主设计的垃圾填埋场渗漏三维ERT监测系统。实验分析了系统对不饱和土层及含水层中渗滤液污染区扩散及修复过程的监测能力。实验结果显示设计的三维ERT监测系统原理清晰、布设简单、成本低廉、智能化程度高、探测效果明显。可实时监测固定污染源渗漏及污染区扩散污染过程，实现污染过程监控和预警。
最后通过实例分析了ERT法进行地下污染探测的工作流程、工作内容及实现方式，初步总结形成了地下污染ERT法探测技术体系。
论文研究丰富和发展了地下污染ERT探测技术，推动技术应用水平由定性向定量发展。
污染含水介质;ERT法探测;地下污染调查;电阻率映像法;监测系统
中国海洋大学
博士
环境工程
郑西来
2009
中文
X523
106
2009-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）