【水下探測(cè)的相關(guān)技術(shù)發(fā)展綜述10000字】

水下探測(cè)的相關(guān)技術(shù)發(fā)展綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u12733一、水聲探測(cè)法 1746（一）聲吶的分類(lèi) 117203（二）水聲探測(cè)法的使用條件 2153201、采用低頻探測(cè)確定目標(biāo) 2262682、根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度判斷 393803、根據(jù)目標(biāo)距離的判斷 431300（四）水聲探測(cè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì) 410798二、水庫(kù)淤積探測(cè) 610306（一）水上高密度電法 625602（二）SES-2000lightPlus淺剖聲吶系統(tǒng)的技術(shù) 712411（三）雙頻測(cè)深技術(shù)原理 89938（四）探地雷達(dá)技術(shù)原理 924503三、防滲墻隱患探測(cè) 95050（一）防滲墻隱患相關(guān)研究 101099（二）防滲墻隱患的快速普查技術(shù) 1021181（三）防滲墻缺陷位置精查方法 1129990（四）探測(cè)防滲墻隱患 1223070參考文獻(xiàn) 12水聲探測(cè)法隨著海洋開(kāi)發(fā)的日益深入，用于水下探測(cè)的相關(guān)技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。水聲探測(cè)法主要是用水聲探測(cè)器，利用水中聲波對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、定位和通訊的電子設(shè)備，是水聲學(xué)中應(yīng)用最廣泛最重要的一種裝置。聲吶是水聲學(xué)中應(yīng)用最廣泛、最重要的一種裝置，主要是利用聲波進(jìn)行探測(cè)及定位。聲吶的分類(lèi)根據(jù)聲納的工作方式不同，它可以分成兩種類(lèi)型：一種叫做主動(dòng)聲納，就是聲納本身要發(fā)出聲波，聲波遇到了障礙物以后返回，它再接受回波，這樣可以測(cè)定出目標(biāo)的方位和距離。但是，由于聲納本身要發(fā)出聲波，容易被敵人發(fā)現(xiàn)，因而暴露目標(biāo)；另外一種叫做被動(dòng)聲納，聲納本身不發(fā)出聲波，只是探聽(tīng)對(duì)方目標(biāo)發(fā)出的聲音，它的保密性比較好，也可以根據(jù)接收到的聲音來(lái)判斷目標(biāo)的性質(zhì)。但是，它不能探測(cè)不發(fā)聲音的目標(biāo)?，F(xiàn)在的聲納都是以上兩種方式相結(jié)合，根據(jù)探測(cè)對(duì)象不同，有時(shí)用主動(dòng)聲納，有時(shí)用被動(dòng)聲納，兩種結(jié)合使用效果就會(huì)更好一些。從運(yùn)載聲吶的載體來(lái)分，可分為艦殼聲吶，拖曳聲吶，直升飛機(jī)吊放式聲吶，海底固定聲吶及聲吶浮標(biāo)等，從其功能上可以分為遠(yuǎn)距離警戒聲吶，中距離瞄準(zhǔn)聲吶，近距離高分辨力的探雷聲吶，魚(yú)探儀，測(cè)深儀以及用于海洋勘探及導(dǎo)航用的多卜勒聲吶等。水聲探測(cè)法的使用條件在數(shù)據(jù)采集的時(shí)刻，要保證船體的不能傾斜，如果船體傾斜，則會(huì)對(duì)測(cè)深儀的水深測(cè)量、GPS的定位位置與測(cè)深儀測(cè)量水下點(diǎn)位位置都產(chǎn)生偏差。在水流較緩的河流中，可以減慢船只的行使速度，保證船體的水平；對(duì)于河流流速較大，則最好采用船體自身質(zhì)量大的船只，也能很好的保持船只的水平。測(cè)深儀工作前需保證GPS天線(xiàn)到換能器的正確高差。基準(zhǔn)站需架設(shè)在空曠無(wú)遮擋的地方，保證衛(wèi)星信號(hào)的正常接收。流動(dòng)站必須是在固定解的情況下才可以進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量前必須對(duì)GPS進(jìn)行校核，保證測(cè)量成果的精度。測(cè)深點(diǎn)宜按橫斷面布設(shè)，斷面方向宜與岸線(xiàn)（或主流方向）相垂直。水深測(cè)量方法應(yīng)根據(jù)水下地形狀況、水深、流速和測(cè)深設(shè)備合理選擇。水域地形測(cè)量與陸上地形測(cè)量應(yīng)互相銜接。作業(yè)應(yīng)充分利用岸上經(jīng)檢查合格的控制點(diǎn)；當(dāng)控制點(diǎn)的密度不能滿(mǎn)足工程需要時(shí)，應(yīng)布設(shè)適當(dāng)數(shù)量的控制點(diǎn)。在水下環(huán)境不明的區(qū)域進(jìn)行水域地形測(cè)量時(shí)，必須了解測(cè)區(qū)的礁石、沉船、水流和險(xiǎn)灘等水下情況。作業(yè)中，如遇有大風(fēng)、大浪，應(yīng)停止水上作業(yè)。水尺的設(shè)置應(yīng)能反映全測(cè)區(qū)內(nèi)水面的瞬時(shí)變化。測(cè)深點(diǎn)的水面高程，應(yīng)根據(jù)水位觀(guān)測(cè)值進(jìn)行時(shí)間內(nèi)插和位置內(nèi)插，當(dāng)兩岸水位差較大時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行橫比降改正。斷面索法定位，索長(zhǎng)的相對(duì)誤差應(yīng)小于1/200。無(wú)線(xiàn)電定位，應(yīng)根據(jù)儀器的實(shí)際精度、測(cè)區(qū)范圍、精度要求及地形特征合理配置岸臺(tái)；岸臺(tái)的個(gè)數(shù)及分布，應(yīng)滿(mǎn)足水域地形測(cè)圖的需要。當(dāng)采用GPS-RTK定位時(shí)，也可采用無(wú)驗(yàn)潮水深測(cè)量方式，但天線(xiàn)高應(yīng)量至換能器底部并精確至1cm。測(cè)深過(guò)程中或測(cè)深結(jié)束后，應(yīng)對(duì)測(cè)深斷面進(jìn)行檢查。檢查斷面與測(cè)深斷面宜垂直相交，檢查點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于5%。檢查斷面與測(cè)深橫斷面相交處。

（三）水聲探測(cè)法的相關(guān)應(yīng)用1、采用低頻探測(cè)確定目標(biāo)如果海域附近的水聲環(huán)境比較復(fù)雜，并且有黑潮現(xiàn)象存在，在黑潮水、溫度較低的陸架水交界處，水平溫度也會(huì)有明顯變化，這是海洋鋒的形成條件。黑潮攪拌劇烈，有可能會(huì)形成渦旋，空間尺度多達(dá)數(shù)百公里，時(shí)間尺度跨度也非常大，所以海洋學(xué)領(lǐng)域?qū)⑵湔J(rèn)定為中尺度現(xiàn)象。與之相似的現(xiàn)象還包括近岸潮汐鋒與涌升流鋒。一旦形成海洋鋒，會(huì)在水下形成一道聲屏障，不僅會(huì)導(dǎo)致聲線(xiàn)彎曲，還無(wú)法保證水聲探測(cè)設(shè)備探測(cè)的精準(zhǔn)度，這是對(duì)水聲探測(cè)設(shè)備的直接影響。為了能夠更加準(zhǔn)確地完成目標(biāo)探測(cè)，科考、測(cè)量船會(huì)提前準(zhǔn)備各個(gè)型號(hào)的水聲探測(cè)設(shè)備，且各種探測(cè)設(shè)備有適合的工作頻段。在開(kāi)展目標(biāo)探測(cè)的過(guò)程中，采用不同的設(shè)備，可以對(duì)水中傳播各個(gè)頻段的水聲信號(hào)進(jìn)行接收與處理。根據(jù)掌握的水聲專(zhuān)業(yè)知識(shí)，可以確定水內(nèi)聲波的傳播距離與頻率關(guān)系非常緊密，如果聲波的傳播頻率高，那么其在水中傳播期間能量衰減的速度也會(huì)加快，傳播距離、作用范圍反而會(huì)縮小。反之，聲波的傳播頻率低，在水內(nèi)傳播期間能量衰減速度減緩，傳播距離與作用范圍擴(kuò)大。通常船只目標(biāo)處于航行狀態(tài)下，低頻螺旋槳噪聲會(huì)發(fā)出輻射噪聲，所以為了能夠盡快判斷噪聲目標(biāo)，工作人員可以采用低頻探測(cè)設(shè)備搜索附近海域，或者將水聲探測(cè)設(shè)備調(diào)整至低工作頻段，這樣可以保證探測(cè)目標(biāo)的效率與準(zhǔn)確性。2、根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度判斷當(dāng)聲源和接收裝置全都位于海洋近表層時(shí)，聲源發(fā)出的聲波經(jīng)過(guò)深海海水的反射后會(huì)折回海面，并在間隔60~70km的區(qū)域范圍內(nèi)形成較高聲強(qiáng)環(huán)帶狀區(qū)域，稱(chēng)之為深海會(huì)聚區(qū)。通過(guò)會(huì)聚區(qū)效應(yīng)監(jiān)測(cè)目標(biāo)信號(hào)，可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)特征：一是目標(biāo)信號(hào)直接出現(xiàn)與消失。這與聲會(huì)聚區(qū)、影區(qū)有直接關(guān)系，因?yàn)檠b載平臺(tái)、目標(biāo)均處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，相互態(tài)勢(shì)也是不斷變化的，如果此時(shí)突然出現(xiàn)目標(biāo)信號(hào)代表目標(biāo)已經(jīng)駛?cè)氲铰晻?huì)聚區(qū)內(nèi)，若目標(biāo)信號(hào)再次突然消失，則代表已經(jīng)離開(kāi)目標(biāo)聲會(huì)聚區(qū)域駛?cè)胗皡^(qū)。二是目標(biāo)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間有限。一般目標(biāo)信號(hào)只能持續(xù)幾分鐘，其原因在于裝載平臺(tái)、目標(biāo)為相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，會(huì)聚區(qū)域的范圍有限。當(dāng)水聲探測(cè)設(shè)備操作員發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并對(duì)目標(biāo)噪聲實(shí)施有效跟蹤時(shí)，可對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。進(jìn)行實(shí)時(shí)描繪。如等時(shí)間隔的描繪出目標(biāo)的方位變化，通過(guò)與本船的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行比對(duì)即可初步分析出目標(biāo)可能的運(yùn)動(dòng)方向。如在某一方位發(fā)現(xiàn)并跟蹤某一噪聲目標(biāo)，通過(guò)描繪其方位變化軌跡，發(fā)現(xiàn)其相對(duì)本船的方位基本保持不。變，這種情況一般直接說(shuō)明了目標(biāo)運(yùn)動(dòng)投影至本船運(yùn)動(dòng)方向的速度與本船當(dāng)前航速基本一致，在此基礎(chǔ)上可再通過(guò)其噪聲能量的大小變化進(jìn)一步判斷其最有可能的運(yùn)動(dòng)方向，如噪聲能量不斷增大，則說(shuō)明目標(biāo)正向本船運(yùn)動(dòng)方向上靠近，且可跟據(jù)增大的速度判斷出目標(biāo)向本船靠近的快慢，甚至可能出現(xiàn)其某一速度分量與本船相向而行的情況。3、根據(jù)目標(biāo)距離的判斷中尺度渦作為海洋環(huán)境中比較常見(jiàn)的一種中尺度現(xiàn)象，在強(qiáng)環(huán)流、溫度、聲速結(jié)構(gòu)等方面有顯著特征，所以難免會(huì)對(duì)航行狀態(tài)下的艦船安全造成威脅。一方面，艦船開(kāi)始各項(xiàng)行動(dòng)前需要全面分析活動(dòng)海域內(nèi)的海洋渦分布，確定海洋渦是否存在、判斷海洋渦屬性與作用范圍等；另一方面，若活動(dòng)海域范圍內(nèi)存在海洋渦，布設(shè)水聲探測(cè)設(shè)備時(shí)，要針對(duì)目標(biāo)位置將其設(shè)置在偏冷一側(cè)，如果海洋渦為冷渦，那么水聲探測(cè)設(shè)備要遠(yuǎn)離渦中心位置，若遇暖渦時(shí)建議布設(shè)在渦中心。水下探測(cè)設(shè)備因其技術(shù)特點(diǎn)，一般較少采用大功率主動(dòng)發(fā)射聲波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距，而更多的是采用多點(diǎn)水聽(tīng)器陣元采集到的目標(biāo)噪聲信號(hào)的相關(guān)性進(jìn)行被動(dòng)的距離測(cè)算。水聲探測(cè)設(shè)備的操作員除需熟練掌握該設(shè)備的詳細(xì)使用方法外，更需對(duì)其能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定工作的外部。水聲環(huán)境有一定的了解，因?yàn)?，外部海洋水聲?chǎng)環(huán)境的變化對(duì)被動(dòng)噪聲測(cè)距設(shè)備探測(cè)性能的影響將是非常明顯的。除了利用已有的具有測(cè)距功能的水聲探測(cè)設(shè)備對(duì)目標(biāo)距離進(jìn)行測(cè)量外，操作員更多的時(shí)候也可通過(guò)目標(biāo)的噪聲能量變化情況對(duì)目標(biāo)在某一時(shí)刻的距離進(jìn)行估計(jì)，這就需要該水聲探測(cè)設(shè)備操作員有較強(qiáng)的海上作業(yè)經(jīng)驗(yàn)了，因?yàn)檫@可能會(huì)涉及到對(duì)各種船只螺旋槳轉(zhuǎn)數(shù)的讀取以及其所發(fā)出的噪聲特性在人耳聽(tīng)覺(jué)上的判斷和識(shí)別了。如在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方位軌跡的灰度顯示上反應(yīng)出目標(biāo)能量明顯增強(qiáng)且方位變化較時(shí)，目標(biāo)可能就在本船上方，且距離較近:而當(dāng)能量變化較慢且方位變化不明顯時(shí)，目標(biāo)一般則可能距離較遠(yuǎn)。（四）水聲探測(cè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)在現(xiàn)代的數(shù)字化水聲探測(cè)設(shè)備中，通常都會(huì)有對(duì)目標(biāo)輻射噪聲進(jìn)行頻率特性分析的模塊。這些模塊通過(guò)一系列算法，可精確計(jì)算出目標(biāo)輻射噪聲的頻譜特性，如瞬時(shí)功率譜、低頻線(xiàn)譜以及包跡譜等。其中目標(biāo)輻射噪聲的包跡譜特征一般可清析反應(yīng)出目標(biāo)船只的螺旋漿轉(zhuǎn)數(shù)特征，有的甚至可以判斷出該船只的漿葉數(shù)，而有經(jīng)驗(yàn)的水聲探測(cè)設(shè)備操作員甚至還能結(jié)臺(tái)聽(tīng)音判斷出目標(biāo)船只的噸位以及其當(dāng)前的速度等信息，這些都得益于當(dāng)前高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)及信號(hào)處理技術(shù)。傳統(tǒng)的水聲目標(biāo)探測(cè)，其目標(biāo)判決性能受操作員的能力影響較大，有經(jīng)驗(yàn)的操作員往往更容易檢測(cè)判斷出低信噪比背景下的目標(biāo)。近年來(lái)，隨著水下無(wú)人航行器（UUV）、水面無(wú)人艇（USV）等無(wú)人系統(tǒng)在水中逐漸應(yīng)用，一方面，如何使無(wú)人系統(tǒng)在無(wú)人操作或者少人參與條件下自主探測(cè)并發(fā)現(xiàn)目標(biāo)成為水聲目標(biāo)探測(cè)新問(wèn)題；另一方面，伴隨著以深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等為代表的人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展，也為水聲目標(biāo)探測(cè)技術(shù)向智能化方向發(fā)展提供了契機(jī)。目前，研究方向主要有2個(gè)。⑴基于特征學(xué)習(xí)的自主探測(cè)技術(shù)。面向無(wú)人系統(tǒng)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的依賴(lài)于先驗(yàn)知識(shí)與人類(lèi)經(jīng)驗(yàn)的人工判決很難在線(xiàn)實(shí)現(xiàn)，而水聲目標(biāo)與環(huán)境的時(shí)空起伏特性使得傳統(tǒng)基于統(tǒng)計(jì)模型的恒虛警自動(dòng)判決的方式，很難在復(fù)雜多目標(biāo)環(huán)境下獲得理想的檢測(cè)性能。因此，目前研究主要集中在基于特征學(xué)習(xí)的自主探測(cè)技術(shù)上，即通過(guò)對(duì)具有一定規(guī)律性的目標(biāo)和環(huán)境特征的自適應(yīng)學(xué)習(xí)，在多特征聯(lián)合概率模型下檢測(cè)判決。例如，對(duì)于微弱目標(biāo)檢測(cè)，采用跟蹤或分類(lèi)置前檢測(cè)思想，利用目標(biāo)方位、幅度、頻譜等多維度特征，通過(guò)粒子濾波等算法進(jìn)行基于關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)，然后根據(jù)行為、特征差異性來(lái)進(jìn)行自主探測(cè)，從而能夠在低信噪比條件下獲得高檢測(cè)概率和跟蹤精度。⑵主動(dòng)認(rèn)知探測(cè)技術(shù)。在傳統(tǒng)主動(dòng)探測(cè)中，由于缺乏知識(shí)反饋機(jī)制，在復(fù)雜變化的水下環(huán)境很難獲得理想的探測(cè)效果。而所謂認(rèn)知過(guò)程就是將感知、處理、學(xué)習(xí)與反應(yīng)密切結(jié)合的知識(shí)形成過(guò)程，因此主動(dòng)認(rèn)知探測(cè)技術(shù)將智能認(rèn)知與主動(dòng)目標(biāo)探測(cè)相結(jié)合，提出了一種基于知識(shí)反饋的智能探測(cè)架構(gòu)和處理形式，即通過(guò)借鑒智能認(rèn)知過(guò)程，利用發(fā)射水聲信號(hào)主動(dòng)感知水聲環(huán)境和目標(biāo)信息的特點(diǎn)，形成對(duì)環(huán)境與目標(biāo)的認(rèn)知學(xué)習(xí)，并將這種知識(shí)實(shí)時(shí)反饋給探測(cè)過(guò)程中的發(fā)射和接收環(huán)節(jié)，使之與環(huán)境和目標(biāo)狀況相適配形成正向反饋環(huán)路，從而能夠在復(fù)雜環(huán)境下獲取最優(yōu)主動(dòng)聲目標(biāo)探測(cè)性能。雖然主動(dòng)認(rèn)知探測(cè)研究尚處在起步階段，但是為主動(dòng)探測(cè)提供了新思路。歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，我國(guó)的水聲目標(biāo)探測(cè)技術(shù)不論在理論研究還是工程應(yīng)用方面都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有不小的差距。然而，因?yàn)樗暷繕?biāo)探測(cè)技術(shù)在保護(hù)國(guó)家海上安全發(fā)揮著不可或缺的作用，所以“加快技術(shù)創(chuàng)新、趕超先進(jìn)水平”顯得更為迫切。黨的十八大提出“建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)”的基本方針，為水聲目標(biāo)探測(cè)技術(shù)的加速發(fā)展提供了新契機(jī)，相信隨著國(guó)家在人才與資金上的大力支持，通過(guò)廣大科研人員砥礪奮進(jìn)，能夠?qū)崿F(xiàn)水聲目標(biāo)探測(cè)技術(shù)的跨越式發(fā)展。水庫(kù)淤積探測(cè)水庫(kù)淤積是普遍存在的現(xiàn)象，到目前世界各國(guó)對(duì)泥沙的產(chǎn)生都沒(méi)有得到有效控制，造成水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題日益加劇。由于水庫(kù)淤積，庫(kù)容減小，水庫(kù)的調(diào)節(jié)能力也隨之減小。水庫(kù)的淤積不僅會(huì)影響水庫(kù)的綜合效益和使用壽命，而且還會(huì)使水庫(kù)上游的淹沒(méi)和浸沒(méi)范圍擴(kuò)大，兩岸地下水位升高，造成土地鹽堿化、沼澤化，同時(shí)破壞水庫(kù)下游河道的水沙平衡，加劇下游河床演變。同時(shí)，也降低了水庫(kù)原有的防洪、抗?jié)硺?biāo)準(zhǔn)和調(diào)整蓄水的能力。水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中庫(kù)容和淤積狀況直接影響著大壩安全和水庫(kù)的合理利用。特別是在汛期，這些數(shù)據(jù)更成為大壩安全防護(hù)，水庫(kù)正確調(diào)度的基礎(chǔ)依據(jù)。目前水庫(kù)淤積探測(cè)方法主要包括高密度電法、聲吶探測(cè)技術(shù)、雙頻測(cè)深技術(shù)和探地雷達(dá)技術(shù)等。（一）水上高密度電法高密度電法原理上屬于電阻率法的范疇，是電測(cè)深與電剖面的組合，其觀(guān)測(cè)點(diǎn)密度大，獲得信息量豐富，是可以較詳細(xì)探測(cè)水平和垂直方向上的電性變化的一種電法勘探。高密度電法是一種陣列布置的物探方法，也稱(chēng)自動(dòng)電阻率系統(tǒng)，是直流電法的發(fā)展，其功能相當(dāng)于四極測(cè)深與電剖面法的結(jié)合。通過(guò)電極向地下供電形成人工電場(chǎng)，該電場(chǎng)的分布與地下巖土介質(zhì)的視電阻率ρs的分布密切相關(guān)。測(cè)量時(shí)，AM=MN=NB=AB/3為一個(gè)電極間距，A、M、N、B同步向右移動(dòng)，得到第一層深度的剖面線(xiàn)；接著AM、MN、NB增大一個(gè)電極間距，A、M、N、B同步向右移動(dòng)，得到第二層深度的剖面線(xiàn)；依此類(lèi)推，這樣通過(guò)對(duì)地表不同部位人工電場(chǎng)的掃描測(cè)量，得到視電阻率斷面圖像，由此來(lái)了解地下介質(zhì)視電阻率ρs的分布，根據(jù)地下介質(zhì)視電阻率的分布推斷解釋地下地質(zhì)體的情況。在此工程中即可用于探測(cè)淤積層厚度、分布情況。水上高密度需要將電纜漂浮在水面上，主機(jī)安放在船上，采用GPS定位電極位置并用水聽(tīng)器確定水體深度，使船以2～5km/h的速度拖動(dòng)電纜前行，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的高密度電法測(cè)量，通常也稱(chēng)之為水上連續(xù)高密度電法測(cè)量。高密度電法探測(cè)的是介質(zhì)電阻率之間的比值，而不是通過(guò)做加減法得到的差值。（二）SES-2000lightPlus淺剖聲吶系統(tǒng)的技術(shù)德國(guó)先進(jìn)的水庫(kù)淤積測(cè)量設(shè)備（SES-2000lightPlus），是一種輕便靈活、高分辨率、高精度探測(cè)水深及水底淺地層剖面的新型儀器。使用時(shí)，它需要通過(guò)GPS導(dǎo)航定位測(cè)船位置，采用設(shè)在船下?lián)Q能器發(fā)射不同頻率聲吶波，穿透水底地層并在層面發(fā)生反射來(lái)測(cè)定水底地層界面的深度，從而獲得淤積層厚度信息。淺剖聲納系統(tǒng)探測(cè)技術(shù)是利用聲波在水中和水底沉積物中的傳播和反射特征對(duì)水底沉積物分層結(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)探測(cè)，從而獲得直觀(guān)的淺地層剖面的一種聲學(xué)探測(cè)技術(shù)方法。淺剖換能器位于水下，按一定時(shí)間間隔垂直向下發(fā)射聲脈沖,聲脈沖穿過(guò)水體觸及水底以后,部分聲能反射回?fù)Q能器；另一部分聲能繼續(xù)向地層深層傳播,同時(shí)回波陸續(xù)返回被接收。聲波傳播的聲能隨傳播深度逐漸損失,直到聲波能量損失耗盡為止。通過(guò)測(cè)量聲波到達(dá)水底的時(shí)間和穿過(guò)水底兩界面地層之間的時(shí)間差，與水中聲速和地層的聲速乘積，算出水深和地層厚度。SES-2000lightPlus淺剖系統(tǒng)采用兩個(gè)100Khz的頻率作為主頻，由于100khz的換能器有一定的帶寬，因此利用二者之差可以獲得多個(gè)低頻。在高壓下同時(shí)向水底發(fā)射這兩個(gè)頻率接近的高頻聲波信號(hào)（f1,f2）。當(dāng)聲波作用于水體時(shí),會(huì)產(chǎn)生一系列二次頻率如f1,f2,(f1+f2),(f1-f2),2f1,2f2等。其中的f1高頻用于探測(cè)水深,而f1,f2的頻率非常接近,因此（f1-f2）頻率很低，具有很強(qiáng)的穿透性，可以用來(lái)探測(cè)水底淺地層剖面，而且仍然保持高頻時(shí)的束角不變。由于SES-2000lightPlus的低頻是通過(guò)差頻獲得,低頻的波束指向性好，沒(méi)有旁瓣，因此具有很高的分辨率。SES-2000lightPlus設(shè)備系統(tǒng)由三部分構(gòu)成。分別為：（1）SES-2000lightPlus淺剖聲吶，含換能器、數(shù)據(jù)主機(jī)。（2）IMU-108姿態(tài)儀，含運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器、通訊轉(zhuǎn)接盒、通訊電纜。（3）GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)，含R4基站、RTK流動(dòng)站等。SES-2000lightPlus淺剖聲吶為地層淤積探測(cè)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理主機(jī)；姿態(tài)儀是修正船體顛簸姿態(tài)，對(duì)測(cè)船在各種動(dòng)態(tài)環(huán)境中進(jìn)行高精度的三維實(shí)時(shí)姿態(tài)補(bǔ)償測(cè)量；GPS導(dǎo)航系統(tǒng)為測(cè)船提供定位數(shù)據(jù)，在水庫(kù)淤積探測(cè)中，對(duì)水下測(cè)量點(diǎn)及測(cè)量剖面位置進(jìn)行高精度準(zhǔn)確定位。三部分設(shè)備系統(tǒng)分別安裝在測(cè)船水下、艙內(nèi)及岸上，同時(shí)工作完成水庫(kù)淤積測(cè)量數(shù)據(jù)采集。采用高分辨率淺剖聲吶探測(cè)系統(tǒng)（SES-2000lightPlus）獲得的采集數(shù)據(jù)，經(jīng)一系列專(zhuān)用軟件處理后，得到各條測(cè)線(xiàn)淺剖圖像，及水面、水底、淺剖淤積層的大地坐標(biāo)和深度等詳細(xì)信息，并通過(guò)其計(jì)算出較精確的斷面間淤積層方量和整個(gè)測(cè)區(qū)淤積總量。從而分析水庫(kù)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)淤積較嚴(yán)重分布區(qū)域，為進(jìn)一步清淤處理提供數(shù)據(jù)支持。（三）雙頻測(cè)深技術(shù)原理雙頻測(cè)深儀采用超聲波反射原理，通過(guò)測(cè)出超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔，并根據(jù)超聲波在水中的傳播速度，計(jì)算出測(cè)點(diǎn)的水深。它有2個(gè)工作頻率，高頻和低頻。其中低頻聲波的穿透能力要好于高頻聲波，但穿透能力也是非常有限的。由于低頻聲信號(hào)比高頻聲信號(hào)更容易穿透柔軟的水底沉積物，即在有水底沉積物的地方，在同一測(cè)點(diǎn)連續(xù)發(fā)射2個(gè)不同頻率（高頻f1、低頻f2）的超聲波，所獲得的低頻回聲測(cè)深值（h1）和高頻回聲測(cè)深值（h2）是不一樣的，其中高頻超聲波測(cè)得的是實(shí)際水深，低頻超聲波測(cè)得的是包含淤泥層的“水深”，故而低頻回聲測(cè)深值和高頻回聲測(cè)深值的差值dh=h1-h2即為水底沉積物的厚度。雙頻回聲測(cè)深儀常用高頻通道探測(cè)較淺的界面，用低頻通道探測(cè)較深的界面，但由于低頻穿透能力有限，一般只用于測(cè)量水下地形，且效果較好。由于水下環(huán)境比較復(fù)雜，雙頻測(cè)深儀測(cè)量時(shí)聲波的傳播與反射過(guò)程會(huì)受到水草等生物以及雜物、懸浮物的影響，從而出現(xiàn)一些異常數(shù)據(jù)。因此，在水庫(kù)庫(kù)容和淤積量計(jì)算前，需要對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行校正處理。在實(shí)際的應(yīng)用中，可將換能器加以固定，并進(jìn)行換能器的吃水及聲速參數(shù)校正與參數(shù)設(shè)置后，進(jìn)行重復(fù)精度測(cè)試。在進(jìn)行重復(fù)精度測(cè)試時(shí)，可采集多個(gè)高頻及低頻測(cè)深值，對(duì)高頻及低頻測(cè)深值中的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)加以提出，獲得測(cè)深值差值及其均值。在進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試時(shí)，可將換能器采用繩子加以固定，但在實(shí)際的應(yīng)用中，換能器的固定方式會(huì)對(duì)換能器帶來(lái)一定限制，使換能器在其中某一方向上也具備一定的自由度，會(huì)受到風(fēng)浪的影響出現(xiàn)一定程度的擺蕩情況。靜態(tài)測(cè)試時(shí)，其換能器的應(yīng)用，既可以獲得一定測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)其具體分布情況加以確定。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，可采用人力游船加以測(cè)試，記錄測(cè)試用時(shí)、測(cè)試行程、平均航速等，獲得測(cè)試數(shù)據(jù)，提出其中高頻及低頻測(cè)深值中的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，確定異常數(shù)據(jù)范圍，明確不同淤泥厚度范圍的定數(shù)分布情況。在進(jìn)行高頻測(cè)深值及低頻測(cè)深值加以探測(cè)時(shí)，可采用Newton插值法，進(jìn)行異常數(shù)據(jù)及錯(cuò)誤數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)查處理，明確其改善效果。（四）探地雷達(dá)技術(shù)原理探地雷達(dá)是利用電磁波對(duì)地表的穿透能力,在地表通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)向地下發(fā)射電磁波,在地層界面(介電常數(shù)變化界面)電磁波發(fā)生反射,反射波返回地面被接收天線(xiàn)接收,形成探測(cè)剖面。根據(jù)探測(cè)剖面上雷達(dá)信號(hào)的時(shí)延、形狀及頻譜特性等參數(shù),解譯出目標(biāo)深度、介質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的方法。探地雷達(dá)在水上最早被用于確定冰層厚度,近年來(lái)在水下沉積物的探測(cè)中也得到應(yīng)用。當(dāng)進(jìn)行水上探測(cè)時(shí),布設(shè)在水面的雷達(dá)天線(xiàn)向水中發(fā)射電磁波,由于水、以粘土和沙土為主體的淤泥層、原狀巖土體的介電性質(zhì)有很大差別(水的介電常數(shù)為80左右,淤泥的相對(duì)介電常數(shù)為5～30,巖體的介電常數(shù)為7～10),在水底界面、淤泥層底界面上會(huì)發(fā)生反射,反射信號(hào)返回水面被接收天線(xiàn)接收,連續(xù)走航式測(cè)量中組合不同位置測(cè)得的反射信號(hào)形成探測(cè)雷達(dá)剖面。根據(jù)探測(cè)剖面上同相軸的變化特征和時(shí)序,可以識(shí)別出水下地形變化和淤積層底界面,如圖1所示。探測(cè)剖面是X-T時(shí)域剖面,水深和淤泥層厚度分別由從探測(cè)剖面上拾取的反射走時(shí)和波速經(jīng)公式H=(V×Δt)/2計(jì)算確定。試驗(yàn)確定現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)采集參數(shù)后，可開(kāi)展實(shí)地工作探測(cè)。探測(cè)前，首先選用木船或橡皮艇作為探測(cè)船只，將采集系統(tǒng)和GPS定位系統(tǒng)裝載在船上。探測(cè)天線(xiàn)通過(guò)固定裝置懸掛在水面。利用GPS定位當(dāng)前位置，并將定位信息導(dǎo)入隨船搭載的電子地圖，和設(shè)定測(cè)線(xiàn)起點(diǎn)重合。定位完成后同時(shí)啟動(dòng)探測(cè)船和采集儀沿設(shè)定測(cè)線(xiàn)進(jìn)行走航式連續(xù)觀(guān)測(cè)，探測(cè)過(guò)程中船速要保持一致，GPS系統(tǒng)不斷定位船的位置，保證其不偏離測(cè)線(xiàn)。如果沒(méi)有預(yù)設(shè)測(cè)線(xiàn)，可以利用GPS的定位信息繪出實(shí)際航線(xiàn)。防滲墻隱患探測(cè)混凝土防滲墻是在松散透水地基中連續(xù)造孔，以泥漿固壁，往孔內(nèi)灌注混凝土而建成的墻形防滲建筑物。它是對(duì)閘壩等水工建筑物在松散透水地基中進(jìn)行垂直防滲處理的主要措施之一。防滲墻按分段建造，一個(gè)圓孔或槽孔澆筑混凝土后構(gòu)成～個(gè)墻段，許多墻段連成一整道墻。墻的頂部與閘壩的防滲體連接，兩端與岸邊的防滲設(shè)施連接，底部嵌入基巖或相對(duì)不透水地層中一定深度，即可截?cái)嗷驕p少地基中的滲透水流，對(duì)保證地基的滲透穩(wěn)定和閘壩安全，充分發(fā)揮水庫(kù)效益有重要作用。防滲墻在施工時(shí)，由于各種原因會(huì)導(dǎo)致墻體存在如裂縫、架空、蜂窩、離析、接縫不牢、局部充泥、無(wú)墻等隱患。（一）防滲墻隱患相關(guān)研究近年來(lái)，地球物理方法在防滲墻質(zhì)量檢測(cè)中已逐步推廣使用并取得了較好的應(yīng)用效果。如徐建國(guó)等使用高密度電法對(duì)高聚物防滲墻進(jìn)行檢測(cè)，可判定墻體缺陷的具體位置。莊史彬利用自然電位法檢測(cè)基坑滲漏，證實(shí)自然電位法是一種輕便、快速、成本低、有效的檢測(cè)滲漏方法，但同時(shí)指出檢測(cè)結(jié)果受工業(yè)游散電流影響較大。劉靜等通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了巖土體中水的滲流導(dǎo)致自然電位先上升后下降的特征。趙培龍、郭慶華等利用超高密度電阻率CT成像法檢測(cè)連續(xù)墻的滲漏情況，并取得了較好的探測(cè)效果，但該技術(shù)在探測(cè)未知滲漏位置時(shí)具有盲目性。江曉益利用并行電法對(duì)大壩滲漏進(jìn)行了探測(cè)研究，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況可對(duì)大壩滲漏位置進(jìn)行準(zhǔn)確判定。楊良權(quán)、葛雙成、林江、朱冠宇、舒連剛等利用地震映像、高密度電法、偽隨機(jī)流場(chǎng)法和地質(zhì)雷達(dá)等綜合物探的方法對(duì)防滲墻進(jìn)行檢測(cè)，并取得了一定的探測(cè)成果，但探測(cè)結(jié)果易受庫(kù)水位、金屬干擾等影響。董亞等利用地震映像法對(duì)防滲墻質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)，通過(guò)同向軸的連續(xù)性判定防滲墻的完整性，該方法需要揭露防滲墻墻頂，實(shí)際探測(cè)時(shí)受到一定的制約。趙祥、杜愛(ài)民等利用彈性波CT檢測(cè)塑性混凝土防滲墻的連續(xù)性和完整性。郭成超等利用高密度電法確定了防滲墻的完整性和缺陷位置，但效果受地面現(xiàn)場(chǎng)條件、電極極距、裝置類(lèi)型等因素影響較大。雷衛(wèi)佳等利用高密度電阻率法進(jìn)行防滲墻底界面的動(dòng)態(tài)測(cè)試，在新干航電樞紐防滲墻檢測(cè)中取得了一定的效果，可確定防滲墻的深度和完整性等信息。可以看出，以上物探方法在對(duì)防滲墻全線(xiàn)快速無(wú)損檢測(cè)中具有一定的局限性，在不同的環(huán)境條件受到如枯水期、豐水期、地面土體擾動(dòng)、墻體內(nèi)金屬干擾等影響較大，不可普遍適用。（二）防滲墻隱患的快速普查技術(shù)防滲墻是水利工程中較普遍采用的一種地下連續(xù)墻，是治理水庫(kù)大壩的加固工程中的設(shè)計(jì)與施工問(wèn)題最為有效的方法之一。隨著水利工程的迅速發(fā)展，對(duì)水庫(kù)大壩的防滲墻的質(zhì)量越來(lái)越重視。近幾年，隨著防滲墻施工工藝技術(shù)的成熟和施工工具的不斷改進(jìn)完善，將防滲墻用于水庫(kù)大壩的加固設(shè)計(jì)，已經(jīng)成為水庫(kù)加固工程的重要方法，而且以往的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)告訴我們，防滲墻在土石壩加固中的應(yīng)用成果是可喜可賀的。但防滲墻種類(lèi)繁多，屬于地下隱蔽工程，施工技術(shù)較復(fù)雜，施工過(guò)程中受外界環(huán)境條件影響較大，質(zhì)量控制難度較大，而防滲墻施工工程關(guān)系到社會(huì)的安穩(wěn)、人民群眾的生命安全。因此，如何通過(guò)檢測(cè)防滲墻質(zhì)量，確保防滲加固工程的質(zhì)量具有重要意義。堤壩防滲墻的質(zhì)量對(duì)于壩體的防滲及穩(wěn)定具有重要的影響，由于防滲墻施工過(guò)程中可能存在上述質(zhì)量隱患。因此，如何對(duì)修建好的防滲墻進(jìn)行有效的質(zhì)量檢測(cè)，及時(shí)探測(cè)墻體中的潛在質(zhì)量隱患，對(duì)于水庫(kù)的竣工驗(yàn)收和安全運(yùn)行具有重要的意義。防滲墻滲漏隱患快速普查技術(shù)具體做法為:①在防滲墻背水坡一側(cè)布置一條電法測(cè)線(xiàn)，測(cè)試一組高密度電阻率背景值;②在迎水坡一側(cè)布置一個(gè)鉆孔，鉆孔深度與防滲墻深度一致，鉆孔采用非金屬管花管(如PVC花管)護(hù)孔，鉆孔完成后在孔中注入飽和鹽水，并保持水頭與地面持平;③鉆孔灌注鹽水3～5h后，在背水坡測(cè)試背景電阻率的電法測(cè)線(xiàn)相同位置再進(jìn)行一次高密度電阻率測(cè)試，通過(guò)前后電阻率差值與背景電阻率相除，確定電阻率變化率λ。若λ變化較大，判定此處為滲漏區(qū)域。（三）防滲墻缺陷位置精查方法（1）電阻率CT測(cè)試技術(shù)。電阻率CT法是一種把電極放入鉆孔內(nèi)進(jìn)行測(cè)量的直流電阻率物探勘察方法，探測(cè)深度主要由測(cè)線(xiàn)的長(zhǎng)度控制，由于電極布置于地下，傳感器離目標(biāo)體更近，可有效減少地面電法測(cè)量的各類(lèi)干擾，提高了勘探精度。目前電阻率CT技術(shù)廣泛應(yīng)用于巖溶、孤石的探查。由于防滲墻為混凝土結(jié)構(gòu)，它相對(duì)于兩側(cè)的土層來(lái)說(shuō)是一個(gè)高阻屏蔽層，防滲墻墻體的裂隙、孔洞等缺陷位置是電場(chǎng)穿過(guò)防滲墻的良好通道，在電阻率CT剖面中表現(xiàn)為低阻特征，通過(guò)穿透防滲墻墻體的低阻異常區(qū)位置來(lái)確定防滲墻的隱患位置。（2）自然電位法測(cè)試技術(shù)。自然電位法中存在“過(guò)濾電位差”是由于巖土體空隙具有對(duì)水體攜帶的負(fù)離子進(jìn)行選擇性吸附的作用，由于負(fù)離子被巖石孔隙吸附，沿著水流方向電位升高，在防滲墻滲漏檢測(cè)中，利用電阻率CT的鉆孔，通過(guò)一個(gè)鉆孔加壓注入鹽水，另一個(gè)鉆孔檢測(cè)自然電位，通過(guò)電極自然電位的變化來(lái)確定隱患位置。理論上來(lái)說(shuō)，水流通過(guò)裂隙到達(dá)防滲墻另一側(cè)后會(huì)繼續(xù)下滲，靠近滲漏點(diǎn)位置的自然