一种基于跨孔高密度电阻率法监控原位注入修复土壤与地下水过程的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于跨孔高密度电阻率法监控原位注入修复土壤与地下水过程的方法。在污染区域地下监测井内准备若干井下电极，按一定间距排列好，通过多路电极转换器连接成具一定顺序和规律的电缆线；再通过电缆头将电缆线串接起来并连接至测量主机，测量主机通过云平台与远程主机连接；再将电极放入井中，进行放电和数据采集、数据处理；将过硫酸钠溶液注入污染土壤及地下水中，并在药剂灌入的前期、中期、后期，分别观察土壤电阻率变化，来判断污染是否移动、药剂是否到达预期范围。该方法具有时效性、连续性，针对修复药剂在含水层中的扩散和动态分布变化，能够实时反映土壤和地下水的污染修复情况，准确探明污染源的位置和扩散范围。

A method of monitoring the process of soil and groundwater remediation by in situ injection based on cross hole high density resistivity method

The invention discloses a method for monitoring the process of repairing soil and groundwater by in-situ injection based on the cross hole high-density resistivity method. Prepare a number of underground electrodes in the underground monitoring well in the polluted area, arrange them according to a certain distance, and connect them to a cable with a certain sequence and regularity through a multi-channel electrode converter; then connect the cables in series through the cable head and connect them to the measurement host, which is connected to the remote host through the cloud flat platform; then put the electrodes into the well for discharge, data collection and data processing After the sodium persulfate solution is injected into the polluted soil and groundwater, the soil resistivity changes are observed in the early, middle and late stages of the agent injection to determine whether the pollution moves and whether the agent reaches the expected range. This method is time-dependent and continuous. It can reflect the remediation of soil and groundwater pollution in real time, and accurately identify the location and diffusion range of pollution sources.

【技术实现步骤摘要】
一种基于跨孔高密度电阻率法监控原位注入修复土壤与地下水过程的方法
本专利技术属于土壤和地下水修复
，涉及一种基于跨孔高密度电阻率法监控原位注入修复土壤与地下水过程的方法。
技术介绍
土壤和地下水是人类赖以生存的物质基础，近年来诸多污染事件的曝光，都表明我国土壤与地下水污染问题日益突出，严重威胁着我们的身体健康，因此，污染场地土壤与地下水的修复治理刻不容缓。我国经济发展正处在转型阶段，原先以资源和环境为代价的发展模式正在逐步被绿色健康的新型经济模式所取代，而对已经污染的土壤及地下水的调查及修复工作，将是近年来国家的一项重要工作。原位化学氧化/还原修复技术，是通过向氯代烃类土壤或地下水的污染区注入氧化剂或还原剂，经过氧化或还原作用，使污染土壤或地下水中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。而在该修复过程中，污染物浓度的变化，中间产物，以及药剂的影响范围和在地下的移动路径，这些因素对修复效果都有着重要的影响。传统的通过取水样的方式进行固定点监测的方法存在许多限制，包括信息单点化以及取样导致的深度信息不确定性等。而通过跨孔高密度电阻率法(一种地球物理方法)对地下的电阻率分布状况进行成像，能够在药剂灌注期间以及药剂反应期间进行持续的监测，并通过对比前后电阻率的改变，来推断药剂的流径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种基于跨孔高密度电阻率法监控原位注入修复土壤与地下水过程的方法。该方法通过对地下的电阻率分布状况进行成像，能够在药剂灌注期间以及药剂反应期间进行持续的监测，对比前后电阻率的改变，来推断药剂的流径，解决传统取水样监测的信息单点化以及取样导致的深度信息不确定性等问题。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：一种基于跨孔高密度电阻率法监控原位注入修复土壤与地下水过程的方法如下：首先在污染区域的地下监测井内准备相应的若干井下电极，按照一定的间距排列好，通过多路电极转换器(通道盒)连接成为具有一定顺序和规律的电缆线，再通过电缆头将电缆线串接起来并连接至主机，使远程下发的数据采集命令能够通过主机实现；再将电极放入地下监测井中，接通电源，在地下监测井内进行放电和数据采集，并且通过数据反演软件进行数据处理；然后，将过硫酸钠溶液注入被污染的氯代烃类土壤以及地下水中，并在药剂灌入的前期、中期、后期，分别观察土壤电阻率变化，来判断污染是否移动、药剂是否到达预期范围。进一步地，将观测过程前期的值作为背景值，对比前后数据的差异。进一步地，所述的跨孔高密度电阻率法使用电法在线监测系统进行在线监测；所述的电法在线监测该系统包括地下监测井、数据采集硬件和数据处理硬件，还包括云平台；所述的数据采集硬件包括数据采集仪器即电法仪，还包括电缆线、电缆头、电极、多路电极转换器、跳线盒；所述的数据处理硬件包括远程主机即电脑；在污染区域内设置有多个地下监测井，地下监测井内布设有电缆线和若干个电极；所述的若干个电极中包括一个供电电极和若干个测量电极；在地下监测井内，若干个电极按照一定的间距排列，每个电极与一条细的电缆线连接，多条细的电缆线绑在一起成为一根粗的电缆线即多芯电缆；井内的每个电极均通过细的电缆线与设在地面上的多路电极转换器连接，各电极的开关由多路电极转换器控制；在地面上，每个多路电极转换器与两条电缆线连接；连接多路电极转换器的电缆线通过电缆头串接起来并通过跳线盒连接至数据采集仪器即电法仪；电法仪通过云平台与远程主机即电脑连接。进一步地，所述的电法在线监测系统，还包括太阳能板，太阳能板依次通过太阳能智能充电控制器、太阳能蓄电池与电法仪连接。进一步地，所述的跨孔高密度电阻率法，所用的数据反演软件为EarthImager2DVersion2.4.2，该软件为美国AGI公司所研发，主要用于电阻率的反演处理，同时也具备激发激化数据的反演处理及正演处理。该软件进行反演处理时，可以加入地表电极的地形校正。进一步地，所述的跨孔高密度电阻率法，所用的数据反演方法为圆滑模型反演。进一步地，所述的跨孔高密度电阻率法，数据处理的步骤如下：导入数据——检验数据可靠性——剔除负值——参数设置——反演处理——收敛性检验——经验细节调整。进一步地，所述的跨孔高密度电阻率法，所用的数据采集仪器(电法仪)为深圳市赛盈地脉技术有限公司自行研发及生产的GD系列电法仪。进一步地，所述的GD系列电法仪，其布设在整个污染区域内的地面上的电缆线是双向接入和交换的；亦即：电缆线的前端和后端均与电缆头连接；电缆头内设有交换装置。进一步地，所述的GD系列电法仪，其布设在整个污染区域内的地面上的电缆线采用分段集中式布线方式；精密的交换装置分段集中设置在电缆头里，由电缆头分段管理每条高密度电缆。进一步地，所述的跨孔高密度电阻率法，在污染区域内设置了多口地下井，每口地下井的覆盖面积为10-12平方米，每孔各有40-55个电极，电极间距为0.5-0.8m，按照一定的逻辑规律进行数据的采集。本专利技术的有益效果：本专利技术的方法通过对地下的电阻率分布状况进行成像，能够在药剂灌注期间以及药剂反应期间进行持续的监测，对比前后电阻率的改变，来推断药剂的流径，解决了传统取水样监测的信息单点化以及取样导致的深度信息不确定性等问题。本专利技术开发了一种基于地球物理探测技术的原位注入修复过程监控技术。该方法具有时效性、连续性，针对修复药剂在含水层中的扩散和动态分布变化，能够实时反映土壤和地下水的污染修复情况，准确探明污染源的位置和扩散范围，逐步实行修复效果的数字化评估。本专利技术的方法与现有技术相比，具有如下优点：(1)跨孔形式的电流线流向是360度的，由于电极能够被放到目标深度的位置，使得电流线在比较深的地方也能够有密集的电流，跨孔的方法能够提供深度上更好的解析度。(2)通过对土壤电导率数据的统计和分析，识别注射过程中药剂在地层空间中的主要传输途径，以及注射完成后药剂在地层中的详细分布情况；评估注射药剂是否能够均匀扩散于污染目标区域，同时与污染物接触或产生混合作用，根据结果针对传输性较不佳区域及时调整注射工艺，建立原位注射修复过程中的监控体系，为及时调整后续药剂注射位置和注射剂量提供依据。附图说明图1为本专利技术中的污染区域监测井配置平面图；图2为本专利技术中井下电极通过多路电极转换器(通道盒)连接成为有一定顺序和规律的电缆线的示意图；图3为本专利技术中在地面上的数据采集硬件部分的示意图；图4为本专利技术中的电法在线监测系统的工作原理图；图5为本专利技术中的灌药期间DW4-DW2剖面的监测结果图；图6是本专利技术中的灌药期间DW1-DW3剖面的监测结果图；图7为本专利技术中的孔中电极放电场示意图。图中：1、电极；2、电缆线；3、电缆头4、跳线盒5、多路电极转换器(通道盒)6、太阳能板7、太阳能蓄电池A、供电电极；B、供电电极；M、测量电极；N、测量电极；G、16m灌药井；H、8m灌药井；DW1、DW2、DW3、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于跨孔高密度电阻率法监控原位注入修复土壤与地下水过程的方法，其特征在于，首先在污染区域的地下监测井内准备若干井下电极，按照一定的间距排列好，通过多路电极转换器即通道盒连接成为具有一定顺序和规律的电缆线，再通过电缆头将电缆线串接起来并连接至测量主机，测量主机通过云平台与远程主机连接，使远程主机下发的数据采集命令能够通过测量主机实现；再将电极放入地下监测井中，接通电源，在地下监测井内进行放电和数据采集，并且通过数据反演软件进行数据处理；将过硫酸钠溶液注入被污染的氯代烃类污染土壤以及地下水中，并在药剂灌入的前期、中期、后期，分别观察土壤电阻率变化，来判断污染是否移动、药剂是否到达预期范围。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于跨孔高密度电阻率法监控原位注入修复土壤与地下水过程的方法，其特征在于，首先在污染区域的地下监测井内准备若干井下电极，按照一定的间距排列好，通过多路电极转换器即通道盒连接成为具有一定顺序和规律的电缆线，再通过电缆头将电缆线串接起来并连接至测量主机，测量主机通过云平台与远程主机连接，使远程主机下发的数据采集命令能够通过测量主机实现；再将电极放入地下监测井中，接通电源，在地下监测井内进行放电和数据采集，并且通过数据反演软件进行数据处理；将过硫酸钠溶液注入被污染的氯代烃类污染土壤以及地下水中，并在药剂灌入的前期、中期、后期，分别观察土壤电阻率变化，来判断污染是否移动、药剂是否到达预期范围。


2.如权利要求1所述的基于跨孔高密度电阻率法监控原位注入修复土壤与地下水过程的方法，其特征在于，将观测过程前期的值作为背景值，对比前后数据的差异。


3.如权利要求1所述的基于跨孔高密度电阻率法监控原位注入修复土壤与地下水过程的方法，其特征在于，所述的跨孔高密度电阻率法采用电法在线监测系统进行在线监测；所述的电法在线监测系统包括数据采集硬件、数据处理硬件和数据反演软件，还包括云平台；所述的数据采集硬件包括数据采集仪器即电法仪，还包括电缆线、电缆头、电极、多路电极转换器、跳线盒；所述的数据处理硬件包括主机即电脑；主机即电脑中安装有数据反演软件；在污染区域内设置有多个地下监测井，地下监测井内布设有电缆线和若干个电极；所述的若干个电极中包括一个供电电极和若干个测量电极；在地下监测井内，若干个电极按照一定的间距排列，通过跳线盒与电缆线即多芯电缆连接，成为具有一定顺序和规律的电缆线；在地面上，与多个电极连接的多条电线分别与多路电极转换器连接，各电极的开关由多路电极转换器控制；连接多路电极转换器的电缆线通过电缆头串接起来并通过跳线盒连接至数据采集仪器即电法仪；电法仪通过云平台与远程主机即电脑连接。


4.如权利要求3所述的基于跨孔高密度电阻率法监控原位注入修复土壤与地下水过程的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄沈发，郭琳，杨洁，姜勇，朱江，袁泉，刘兴昌，
申请(专利权)人：上海市环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31