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摘要：在管线分布紊乱的庭院探测中，选择合理的激发方式、工作频率以及确定各种方法的适用范围，从而避免工作中的盲目性。
关键词：管线探测 技术方法 收发距 工作频率
一、前言
随着科学技术的发展，计算机的应用范围的增大，对企业和现代化管理也提出了新的模式，就地下管理而言，必需建立一套相应的，科学的地下管线动态管理系统，提供一套高层次、高目标、多手段的综合服务和决策依据。那么要实现以上的功能，精确和基础数据采集就显得更为重要，要获得精确的基础数据，就应采用相应的仪器，并选用相对应的对地下隐蔽管线定深、定位方法技术。
二、方法技术的原理
探测地下管线方法有磁法、电法、大地电磁法等，使用仪器主要有地质雷达、地下管线探测仪等。但由于受野外地理条件的影响和仪器本身的结构等因素制约，有些仪器不适应于城市地下管线的探测。而地下管线探测仪具备了其它仪器在此方面不具备的功效，可达到预期的目的。
地下管线探测仪的基本原理----电磁感应法，而电磁感应的物理实质则将地下导电体（探测目标本）看成由无限多的环状闭合导电回路线或线圈叠加在一起所组成的。这些回路或线圈因感应而产生涡流随导线回路流动。当频率较高时，呈现涡流的趋肤映效应使电流趋向导体外沿。也就是说，在一定的条件下，该回路中感应电流在管线体外沿流动。
于地下管线施加信号时，无论是双端或单端接触，金属管线中和交变电流均是一次场而不是二次场。单端直连法从接触点开始，向两个不同的方向传送管线电流，且强度随距离的增大而衰减。
感应法是发射线圈（发射机）中供以谐变电流，即一次电流，从而地下建立谐变的电磁场，称为一次场。地下管线在一次谐变磁场的激励下形成谐变电流，称为二次场电流，由于二次电流在周围空间所产生的谐变磁场称为二次场。根据场的地面分布形态，达到探测目的。
三、最佳激发方式及频率的选择
庭院管网因有多種地下管线的随机布设，一般常规的探测方法已满足不了问题的解决，针对河南平顶山市地下给水庭院管网所处的空间分布条件，选取出了最佳的激发方式和不同工作频率。
针对平顶山市给水布设的具体情况，选择具有代表性的地方做方法可行性试验。从而寻找出工作方法的普遍性，适应于该区工作需求。以提高工效、降低工程成本、保证工作精度。我们就以工程中所使用的雷迪仪器进行实验。
鉴于工作整体考虑，于帘子布家属院19#楼前，按收发距10m、15m、20m、30m、40m、50m、60m、70m间隔标注，再用地毯式搜捕的方法概略确定出地下管线的数量、间距，用“p”“R”模式确定是否有电力、电信的存在和相对位置，并于各个试验点上开挖出地下管线，并量取各个的各类管线埋深，各类管线和空间分布如下图，结果如下表：
由以上表1、表2、表3结果可以得出下面的结论：
直接法
1)双端直接法就是于目标体两端直接施加信号，使其两端构成闭合回路。根电流 沿电阻最小路线流动的原则，而周围介质的电阻大于目标体（铸铁）的电阻；所以相邻其它地下金属管线之互感作用甚小，能最大限度地突出目标体的异常行态分布。从试验结果看，此方法精度很高，但该方法对地下管线的出露有一定的要求，外业工作使用范围将受限制。
2)单端直接法是目标体与大地构成回路，就是说目标体单端充电，为尽量减小地下管线的互感作用，地线的布设位置不能与其它管线搭接。但随着追踪距离的增大，地下管线其互感作用亦加强；所以，单端直接法的追踪距离就该区而言应小于50米。其探测精度是完全可以保证。这说明直接法是庭院探测的首选方法。
感应法
感应法的接收机所接受和信号是在发射机发出的一次场作用下所产生和二次场，由于目标体JS与给水管道MQ相邻近，同时间距与埋深比小，故在一次场和作用下，二者均被激发，并产生二次场。则两个二次场在地下空间进行矢量叠加，于空间合并为一个二次场。接收机所接收到的是二者的叠加后的二次场，即反映不出MQ管线的真实位置，亦反映不出JS的空间真实位置，而是两者和综合反映，故此在该种情况下不宜感应方法。
工作频率和选择
通过试验结果可以看出，在复杂的工作在段，选用8KHz的精度较高，随着频率的提高，相邻地下金属管线被激发和干扰信号相对加强，定深定位精度有所下降，故此，在地下金属管线特别密集区，选用8KHz。如若目标体与非目标体间距增大，或有一定的间距，宜选用33KHz的工作频率，因为高频率可增大场源强度，提高定位精度。但频率过高，会引起干扰信号，故此65KHz一般不常被采用。
感应法适应范围和工作频率
感应法是一种轻捷有效和方法，避免直接法的地点的选择，但究竟感应法的适应情况如何？在该庭院17#楼前作探测试验，目标JS与最近的煤气管线平管线面距离与埋深关果如下图，结果如下表所示（其方法同上）:
注：目标体与最近的相邻地下金属管线平面距离0.70m，埋深Hmd=0.65m
在以上也能看出：
1）相邻地下金属管线的平面间距70cm时，也就是说当间距与埋深之比≥0.8时，采用感应法是可能的，但须保证目标体的准确感应位置。
2）由于互感作用的影响，随着追踪距离（收发距）增大，一次场的衰减，“信噪比”降低及互感作用的结果，二次场的分布形态发生变化。故此收发距一般＜30米，但必须＞10米，以避免一次场的干扰出现假异常。
3）工作频率可选用8KHz、33KHz，但以33KHz较为适宜，这样既增大了场源强度又避免了频率过高而引起互感；65KHz频率过高，致使既不能准确定位又无法测其埋深，所以不常被采用。
4）尽可能的采用傍系感应法。即使发射机不在目标体正上方，而是在将发射机置于无地下金属管线（或间距较大）的一侧，首先是目标体得以充分激发，减小相邻金属管线的干扰，其探测埋深宜选用无干扰的外一侧单臂获取。
5）平顶山市给水布设的具体情况，通过方法试验可知，地下介质ơ是均匀的，不存在有片状、条带状、线状等局部介质异常体，对技术方法的选择不存在影响。方法具有普遍性，适应于该区工作需求。
四、应用
以上的方法技术在平顶山市的给水管网普查得到了广泛应用，其结果是工作速度快、精度高、省时、省力，避免了工作中的盲目性，探测效果满意。
在整个平顶山工区，共开挖了154个点，其中绝对误差：平面位置最大值12㎝，最小值1.0cm；埋深最大值17㎝，最小值2cm。平面位置大于10㎝有2个点，点总数的1.3%；埋深大于15cm的有3个，点总数的1.9%。其工程质量达优级。
以上的探测结果说明，对不同的工作区域，不同的工作条件，应有与之相应的工作方法，可以达到预期工作目的。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：管线探测 技术方法 收发距 工作频率
一、前言
随着科学技术的发展，计算机的应用范围的增大，对企业和现代化管理也提出了新的模式，就地下管理而言，必需建立一套相应的，科学的地下管线动态管理系统，提供一套高层次、高目标、多手段的综合服务和决策依据。那么要实现以上的功能，精确和基础数据采集就显得更为重要，要获得精确的基础数据，就应采用相应的仪器，并选用相对应的对地下隐蔽管线定深、定位方法技术。
二、方法技术的原理
探测地下管线方法有磁法、电法、大地电磁法等，使用仪器主要有地质雷达、地下管线探测仪等。但由于受野外地理条件的影响和仪器本身的结构等因素制约，有些仪器不适应于城市地下管线的探测。而地下管线探测仪具备了其它仪器在此方面不具备的功效，可达到预期的目的。
地下管线探测仪的基本原理----电磁感应法，而电磁感应的物理实质则将地下导电体（探测目标本）看成由无限多的环状闭合导电回路线或线圈叠加在一起所组成的。这些回路或线圈因感应而产生涡流随导线回路流动。当频率较高时，呈现涡流的趋肤映效应使电流趋向导体外沿。也就是说，在一定的条件下，该回路中感应电流在管线体外沿流动。
于地下管线施加信号时，无论是双端或单端接触，金属管线中和交变电流均是一次场而不是二次场。单端直连法从接触点开始，向两个不同的方向传送管线电流，且强度随距离的增大而衰减。
感应法是发射线圈（发射机）中供以谐变电流，即一次电流，从而地下建立谐变的电磁场，称为一次场。地下管线在一次谐变磁场的激励下形成谐变电流，称为二次场电流，由于二次电流在周围空间所产生的谐变磁场称为二次场。根据场的地面分布形态，达到探测目的。
三、最佳激发方式及频率的选择
庭院管网因有多種地下管线的随机布设，一般常规的探测方法已满足不了问题的解决，针对河南平顶山市地下给水庭院管网所处的空间分布条件，选取出了最佳的激发方式和不同工作频率。
针对平顶山市给水布设的具体情况，选择具有代表性的地方做方法可行性试验。从而寻找出工作方法的普遍性，适应于该区工作需求。以提高工效、降低工程成本、保证工作精度。我们就以工程中所使用的雷迪仪器进行实验。
鉴于工作整体考虑，于帘子布家属院19#楼前，按收发距10m、15m、20m、30m、40m、50m、60m、70m间隔标注，再用地毯式搜捕的方法概略确定出地下管线的数量、间距，用“p”“R”模式确定是否有电力、电信的存在和相对位置，并于各个试验点上开挖出地下管线，并量取各个的各类管线埋深，各类管线和空间分布如下图，结果如下表：
由以上表1、表2、表3结果可以得出下面的结论：
直接法
1)双端直接法就是于目标体两端直接施加信号，使其两端构成闭合回路。根电流 沿电阻最小路线流动的原则，而周围介质的电阻大于目标体（铸铁）的电阻；所以相邻其它地下金属管线之互感作用甚小，能最大限度地突出目标体的异常行态分布。从试验结果看，此方法精度很高，但该方法对地下管线的出露有一定的要求，外业工作使用范围将受限制。
2)单端直接法是目标体与大地构成回路，就是说目标体单端充电，为尽量减小地下管线的互感作用，地线的布设位置不能与其它管线搭接。但随着追踪距离的增大，地下管线其互感作用亦加强；所以，单端直接法的追踪距离就该区而言应小于50米。其探测精度是完全可以保证。这说明直接法是庭院探测的首选方法。
感应法
感应法的接收机所接受和信号是在发射机发出的一次场作用下所产生和二次场，由于目标体JS与给水管道MQ相邻近，同时间距与埋深比小，故在一次场和作用下，二者均被激发，并产生二次场。则两个二次场在地下空间进行矢量叠加，于空间合并为一个二次场。接收机所接收到的是二者的叠加后的二次场，即反映不出MQ管线的真实位置，亦反映不出JS的空间真实位置，而是两者和综合反映，故此在该种情况下不宜感应方法。
工作频率和选择
通过试验结果可以看出，在复杂的工作在段，选用8KHz的精度较高，随着频率的提高，相邻地下金属管线被激发和干扰信号相对加强，定深定位精度有所下降，故此，在地下金属管线特别密集区，选用8KHz。如若目标体与非目标体间距增大，或有一定的间距，宜选用33KHz的工作频率，因为高频率可增大场源强度，提高定位精度。但频率过高，会引起干扰信号，故此65KHz一般不常被采用。
感应法适应范围和工作频率
感应法是一种轻捷有效和方法，避免直接法的地点的选择，但究竟感应法的适应情况如何？在该庭院17#楼前作探测试验，目标JS与最近的煤气管线平管线面距离与埋深关果如下图，结果如下表所示（其方法同上）:
注：目标体与最近的相邻地下金属管线平面距离0.70m，埋深Hmd=0.65m
在以上也能看出：
1）相邻地下金属管线的平面间距70cm时，也就是说当间距与埋深之比≥0.8时，采用感应法是可能的，但须保证目标体的准确感应位置。
2）由于互感作用的影响，随着追踪距离（收发距）增大，一次场的衰减，“信噪比”降低及互感作用的结果，二次场的分布形态发生变化。故此收发距一般＜30米，但必须＞10米，以避免一次场的干扰出现假异常。
3）工作频率可选用8KHz、33KHz，但以33KHz较为适宜，这样既增大了场源强度又避免了频率过高而引起互感；65KHz频率过高，致使既不能准确定位又无法测其埋深，所以不常被采用。
4）尽可能的采用傍系感应法。即使发射机不在目标体正上方，而是在将发射机置于无地下金属管线（或间距较大）的一侧，首先是目标体得以充分激发，减小相邻金属管线的干扰，其探测埋深宜选用无干扰的外一侧单臂获取。
5）平顶山市给水布设的具体情况，通过方法试验可知，地下介质ơ是均匀的，不存在有片状、条带状、线状等局部介质异常体，对技术方法的选择不存在影响。方法具有普遍性，适应于该区工作需求。
四、应用
以上的方法技术在平顶山市的给水管网普查得到了广泛应用，其结果是工作速度快、精度高、省时、省力，避免了工作中的盲目性，探测效果满意。
在整个平顶山工区，共开挖了154个点，其中绝对误差：平面位置最大值12㎝，最小值1.0cm；埋深最大值17㎝，最小值2cm。平面位置大于10㎝有2个点，点总数的1.3%；埋深大于15cm的有3个，点总数的1.9%。其工程质量达优级。
以上的探测结果说明，对不同的工作区域，不同的工作条件，应有与之相应的工作方法，可以达到预期工作目的。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。