垂直防渗帷幕缺陷位置的抽水实验确定系统及方法与流程

本发明涉及危废填埋场防渗工程领域，具体是一种垂直防渗帷幕缺陷位置的抽水实验确定系统及方法。

背景技术：

安全填埋场是一种将危险废物放置或贮存在土壤中的处置设施，其目的是埋藏或改变危险废物的特性，适用于填埋处置不能回收利用其有用组分、不能回收利用其能量的危险废物，填埋场可分为隔离型填埋场、控制型填埋场和稳定型填埋场三种基本类型，危废填埋场属于隔离型填埋场。全填埋场的综合目标是要达到尽可能将危险废物与环境隔离,填埋场常采用垂直防渗帷幕通常在垂直防渗帷幕。垂直防渗帷幕是将密封层建在填埋场的周围，主要利用填埋场基础下方存在的不渗水层或弱透水层，将垂直密封层构筑其上，以达到将填埋气体和废物渗滤液控制于填埋场之内的目的，也有阻止周围地下水流入填埋场的功能。但是随着垂直防渗帷幕的长时间使用，垂直防渗帷幕有可能产生缺陷，如果不及时对垂直防渗帷幕的缺陷位置进行修补，有可能导致填埋的气体和废物渗滤液流出填埋场外，对周围地下水环境、附近居住人群的身体健康、日常生活和生产活动的都会产生不良的影响。但是现有的技术中无法快速有效的确定垂直防渗帷幕的缺陷位置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种垂直防渗帷幕缺陷位置的抽水实验确定系统及方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种垂直防渗帷幕缺陷位置的抽水实验确定系统，所述抽水实验确定系统包括缺陷判断模块和缺陷确定模块，所述缺陷判断模块包括检测位置生成单元和数据处理单元，所述数据处理单元与缺陷确定模块连接，所述检测位置生成单元用于生成实验检测位置，所述数据处理单元用于对实验检测位置的信息进行数据采集、数据分析和数据判断，所述缺陷确定模块包括缺陷区域生成单元和缺陷位置探测单元，所述缺陷区域生成单元用于根据数据处理单元的结果生成缺陷区域，所述缺陷位置探测单元用于探测缺陷的具体位置。

在上述技术方案中，缺陷判断模块用于判断垂直防渗帷幕是否有缺陷位置，当缺陷判断模块判断出该垂直防渗帷幕有缺陷位置时，缺陷确定模块确定出垂直防渗帷幕的具体位置。当数据处理单元判断垂直防渗帷幕产生缺陷时，找出缺陷候选参考井，缺陷区域生成单元在缺陷候选参考井的基础上确定缺陷区域，缺陷位置探测单元只需要在缺陷区域探测缺陷的具体位置，使得缺陷位置探测单元能够快速找到缺陷的具体位置，缩短了探测到缺陷具体位置的时长，提高了探测效率

作为优选方案，所述检测位置生成单元包括抽水井位置生成单元和定位观测井生成单元，所述数据处理单元包括水位数据采集单元、水位数据比较单元、示踪剂含量检测单元、示踪剂含量比较单元和综合判断单元，所述抽水井位置生成单元用于生成抽水井的最佳实验位置，所述定位观测井生成单元用于生成定位观测井的实验位置，所述水位数据采集单元用于采集定位观测井中的水位数据，所述水位数据比较单元用于比较定位观测井中的水位变化速度的大小，并根据水位变化速度的大小选取两个定位观测井为第一候选井，所述示踪剂含量检测单元用于检测抽水井中荧光示踪剂的含量，所述示踪剂含量比较单元用于比较各个荧光示踪剂含量的大小，并根据荧光示踪剂含量的大小选取两个定位观测井为第二候选井，所述综合判断单元根据水位数据比较单元和示踪剂含量比较单元的比较结果判断垂直防渗帷幕是否产生缺陷。

在上述技术方案中，通过生成抽水井的最佳实验位置能够对垂直防渗帷幕进行相对快速全面的检查，降低漏检的可能性；通过抽水时水位变化速度和荧光示踪剂的含量这两个方面共同来判断垂直防渗帷幕是否产生缺陷，提高了判断垂直防渗帷幕是否产生缺陷的准确性。

作为优选方案，所述抽水井位置生成单元包括中心点搜寻单元和中心点判断单元，所述中心点搜寻单元用于搜寻确定危废填埋场的中心点和防渗帷幕边界的中心点，所述中心点判断单元用于判断危废填埋场的中心点和防渗帷幕边界的中心点之间的位置关系，所述定位观测井生成单元包括随机生成单元和跟随生成单元，所述随机生成单元用于随机生成一个定位观测井的位置，所述跟随生成单元根据随机生成的定位观测井的位置生成其他定位观测井的位置。

作为优选方案，所述综合判断单元包括位置比较单元、阈值比较单元和缺陷区域划分单元，所述阈值比较单元包括示踪剂阈值比较单元和水位变化速度阈值比较单元，所述位置比较单元用于判断两个第一候选井与两个第二候选井的位置是否相同，所述示踪剂阈值比较单元用于比较两个候选井示踪剂含量之差与示踪剂含量阈值之间的关系，所述水位变化速度阈值比较单元用于比较两个候选井水位变化速度平均值之差与平均值阈值之间的关系，所述缺陷区域划分单元根据阈值比较单元的结果划分出防渗帷幕上具体的缺陷位置。

一种垂直防渗帷幕缺陷位置的抽水实验确定方法，所述实验确定方法包括判断是否产生缺陷位置，若判断产生缺陷位置，则筛选出缺陷候选参考井，并根据缺陷候选井确定缺陷位置；若判断没有缺陷位置，则输出该垂直防渗帷幕良好。

作为优选方案，所述判断是否产生缺陷位置包括以下步骤：

s11：确定抽水井的位置：

s111：确定危废填埋场的中心点d和防渗帷幕边界的中心点e；

s112：判断危废填埋场的中心点d与防渗帷幕边界的中心点e之间的位置关系，根据两者的位置关系确定抽水井的位置；通过危废填埋场的中心点d与防渗帷幕边界的中心点之间来确定抽水井的位置，便于能够较全面的覆盖检测危废填埋场的垂直防渗帷幕是否产生缺陷

s12：确定四个定位观测井的位置；

s13：抽水泵从抽水井中抽水，在刚开始的1个小时内每隔10分钟一次获取抽水井和定位观测井的水位数据，之后每隔半小时获取抽水井和定位观测井的水位数据，直到抽水结束；

s14：根据获取的抽水井和定位观测井的水位数据，比较四个定位观测井的水位变化速度，将水位变化速度的平均值按从大到小的顺序排序，取水位变化速度平均值排序前两个所对应的定位观测井为第一一号候选井和第一二号候选井；

s15：向四个定位观测井中分别加入四种等量的不同的荧光示踪剂，并用抽水泵从抽水井中抽取一定量的水，间隔半个小时，分别检测抽水井中这四种荧光示踪剂的含量，接着比较这四种荧光示踪剂的含量大小，将荧光示踪剂含量按从大到小的顺序排序，取荧光示踪剂含量排序前两个所对应的定位观测井为第二一号候选井和第二二号候选井；

s16：根据第一一号候选井、第一二号候选井、第二一号候选井、第二二号候选井，判断该垂直防渗帷幕是否产生缺陷：

作为优选方案，所述确定缺陷位置包括以下步骤：

s21：以缺陷候选参考井的中心为圆心，以r1为半径作区域圆；

s22：区域圆与防渗帷幕边界交于两点，该区域圆与防渗帷幕边界交于两点，这两点之间的防渗帷幕即为缺陷区域；

s23：采用地质雷达探测缺陷区域，确定防渗帷幕缺陷的具体位置。

在上述技术方案中，先在防渗帷幕上找出缺陷的具体位置所在的缺陷区域，然后探测缺陷区域，找出缺陷的具体位置。先缩，然后再用地质雷达探测，这种方法能够在缩短探测时间的基础保证较高的探测精确度，不仅探测效率高，而且不容易漏查。

作为优选方案，所述步骤s2中的确定四个定位观测井的位置包括以下步骤：

s121：任意指定一个定位观测井的位置，设该定位观测井的圆心点为f；

s122：以抽水井的圆心点o为圆心，圆心点f和圆心点o之间的距离为半径作定位圆；

s123：以抽水井的圆心点o为中心，圆心点f和圆心点o所在的直线为x轴，与圆心点f和圆心点o所在直线垂直的直线为y轴，建立直角坐标系；

s124：直角坐标系与定位圆的四个交点即为四个定位观测井的位置。

在上述技术方案中，定位观测井均匀的分布在抽水井的周围，较少因定位观测井分布不均对实验带来的影响。

作为优选方案，所述步骤s16中的判断该垂直防渗帷幕是否产生缺陷的方法包括：

比较第一一号候选井所在的位置与第二一号候选井所在的位置，

若第一一号候选井所在的位置与第二一号候选井所在的位置不同，则判断该垂直防渗帷幕未产生缺陷；

若第一一号候选井所在的位置与第二一号候选井所在的位置相同，则计算第二一号候选井和第二二号候选井所对应的荧光示踪剂含量之差m，将荧光示踪剂含量之差m与荧光示踪剂含量阈值m进行比较，

若m>m，则判断该垂直防渗帷幕产生缺陷，且第一一号候选井所在的位置为缺陷候选参考井；

若m<=m，则计算第一一号候选井和第一二号候选井的水位变化速度平均值之差v,将水位变化速度平均值之差v与水位变化速度平均值阈值v进行比较，

若v<=v，则判断该垂直防渗帷幕未产生缺陷；

若v>v，则判断该垂直防渗帷幕产生缺陷，且第一一号候选井所在的位置为缺陷候选参考井。

作为优选方案，所述步骤s112中确定抽水井的位置的方法包括：

若中心点d和中心点e重合，则中心点d即为抽水井的圆心点o，以o为圆心，钻半径为r1的井即为抽水井；

若中心点d和中心点e不重合，连接中心点d和中心点e，取两点连线的中点为抽水井的圆心点o，以o为圆心，钻半径为r1的井即为抽水井。

在上述方案的基础上，通过抽水时水位变化速度和荧光示踪剂的含量这两个方面共同来判断垂直防渗帷幕是否产生缺陷，减少了判断结果的偶然程度，提高了判断结果的准确性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过抽水时水位变化速度和荧光示踪剂的含量这两个方面共同来判断垂直防渗帷幕是否产生缺陷，减少了判断结果的偶然程度，提高了判断结果的准确性；本发明通过先确定缺陷区域，再探测缺陷的具体位置，在缩短探测时间的基础保证较高的探测精确度，不仅探测效率高，而且不容易漏查。

附图说明

图1为本发明一种垂直防渗帷幕缺陷位置的抽水实验确定系统的模块结构示意图；

图2为本发明一种垂直防渗帷幕缺陷位置的抽水实验确定方法的判断是否产生缺陷位置的流程示意图；

图3为本发明一种垂直防渗帷幕缺陷位置的抽水实验确定方法的确定四个定位观测井的位置的流程示意图；

图4为本发明一种垂直防渗帷幕缺陷位置的抽水实验确定方法的确定缺陷位置的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种垂直防渗帷幕缺陷位置的抽水实验确定系统，缺陷判断模块包括检测位置生成单元和数据处理单元，数据处理单元与缺陷确定模块连接，检测位置生成单元用于生成实验检测位置，数据处理单元用于对实验检测位置的信息进行数据采集、数据分析和数据判断，缺陷确定模块包括缺陷区域生成单元和缺陷位置探测单元，缺陷区域生成单元用于根据数据处理单元的结果生成缺陷区域，缺陷位置探测单元用于探测缺陷的具体位置。缺陷判断模块用于判断垂直防渗帷幕是否有缺陷位置，当缺陷判断模块判断出该垂直防渗帷幕有缺陷位置时，缺陷确定模块确定出垂直防渗帷幕的具体位置。当数据处理单元判断垂直防渗帷幕产生缺陷时，找出缺陷候选参考井，缺陷区域生成单元在缺陷候选参考井的基础上确定缺陷区域，缺陷位置探测单元只需要在缺陷区域探测缺陷的具体位置，使得缺陷位置探测单元能够快速找到缺陷的具体位置，缩短了探测到缺陷具体位置的时长，提高了探测效率

检测位置生成单元包括抽水井位置生成单元和定位观测井生成单元，数据处理单元包括水位数据采集单元、水位数据比较单元、示踪剂含量检测单元、示踪剂含量比较单元和综合判断单元，抽水井位置生成单元用于生成抽水井的最佳实验位置，定位观测井生成单元用于生成定位观测井的实验位置，水位数据采集单元用于采集定位观测井中的水位数据，水位数据比较单元用于比较定位观测井中的水位变化速度的大小，并根据水位变化速度的大小选取两个定位观测井为第一候选井，示踪剂含量检测单元用于检测抽水井中荧光示踪剂的含量，示踪剂含量比较单元用于比较各个荧光示踪剂含量的大小，并根据荧光示踪剂含量的大小选取两个定位观测井为第二候选井，综合判断单元根据水位数据比较单元和示踪剂含量比较单元的比较结果判断垂直防渗帷幕是否产生缺陷。通过生成抽水井的最佳实验位置能够对垂直防渗帷幕进行相对快速全面的检查，降低漏检的可能性；通过抽水时水位变化速度和荧光示踪剂的含量这两个方面共同来判断垂直防渗帷幕是否产生缺陷，提高了判断垂直防渗帷幕是否产生缺陷的准确性。

抽水井位置生成单元包括中心点搜寻单元和中心点判断单元，中心点搜寻单元用于搜寻确定危废填埋场的中心点和防渗帷幕边界的中心点，中心点判断单元用于判断危废填埋场的中心点和防渗帷幕边界的中心点之间的位置关系，定位观测井生成单元包括随机生成单元和跟随生成单元，随机生成单元用于随机生成一个定位观测井的位置，跟随生成单元根据随机生成的定位观测井的位置生成其他定位观测井的位置。

综合判断单元包括位置比较单元、阈值比较单元和缺陷区域划分单元，阈值比较单元包括示踪剂阈值比较单元和水位变化速度阈值比较单元，位置比较单元用于判断两个第一候选井与两个第二候选井的位置是否相同，示踪剂阈值比较单元用于比较两个候选井示踪剂含量之差与示踪剂含量阈值之间的关系，水位变化速度阈值比较单元用于比较两个候选井水位变化速度平均值之差与平均值阈值之间的关系，缺陷区域划分单元根据阈值比较单元的结果划分出防渗帷幕上具体的缺陷位置。

一种垂直防渗帷幕缺陷位置的抽水实验确定方法，实验确定方法包括判断是否产生缺陷位置，若判断产生缺陷位置，则筛选出缺陷候选参考井，并根据缺陷候选井确定缺陷位置；若判断没有缺陷位置，则输出该垂直防渗帷幕良好。

判断是否产生缺陷位置包括以下步骤：

s11：抽水井位置生成单元确定抽水井的位置：

s111：中心点搜寻单元确定危废填埋场的中心点d和防渗帷幕边界的中心点e；

s112：中心点判断单元判断危废填埋场的中心点d与防渗帷幕边界的中心点e之间的位置关系，根据两者的位置关系确定抽水井的位置；

s12：定位观测井生成单元确定四个定位观测井的位置：

s121：随机生成单元任意指定一个定位观测井的位置，设该定位观测井的圆心点为f；

s122：跟随生成单元以抽水井的圆心点o为圆心，圆心点f和圆心点o之间的距离为半径作定位圆；

s123：以抽水井的圆心点o为中心，圆心点f和圆心点o所在的直线为x轴，与圆心点f和圆心点o所在直线垂直的直线为y轴，建立直角坐标系；

s124：直角坐标系与定位圆的四个交点即为四个定位观测井的位置

s13：抽水泵从抽水井中抽水，水位数据采集单元在刚开始的1个小时内每隔10分钟一次获取抽水井和定位观测井的水位数据，之后每隔半小时获取抽水井和定位观测井的水位数据，直到抽水结束；

s14：根据获取的抽水井和定位观测井的水位数据，水位数据比较单元比较四个定位观测井的水位变化速度，将水位变化速度的平均值按从大到小的顺序排序，取水位变化速度平均值排序前两个所对应的定位观测井为第一一号候选井和第一二号候选井；

s15：向四个定位观测井中分别加入四种等量的不同的荧光示踪剂，并用抽水泵从抽水井中抽取一定量的水，间隔半个小时，示踪剂含量检测单元分别检测抽水井中这四种荧光示踪剂的含量，示踪剂含量比较单元比较这四种荧光示踪剂的含量大小，将荧光示踪剂含量按从大到小的顺序排序，取荧光示踪剂含量排序前两个所对应的定位观测井为第二一号候选井和第二二号候选井；

s16：综合判断单元根据第一一号候选井、第一二号候选井、第二一号候选井、第二二号候选井，判断该垂直防渗帷幕是否产生缺陷：

位置比较单元比较第一一号候选井所在的位置与第二一号候选井所在的位置，

若位置比较单元判断第一一号候选井所在的位置与第二一号候选井所在的位置不同，则判断该垂直防渗帷幕未产生缺陷；

若位置比较单元判断第一一号候选井所在的位置与第二一号候选井所在的位置相同，则计算第二一号候选井和第二二号候选井所对应的荧光示踪剂含量之差m，示踪剂阈值比较单元将荧光示踪剂含量之差m与荧光示踪剂含量阈值m进行比较，

若示踪剂阈值比较单元判断m>m，则判断该垂直防渗帷幕产生缺陷，且第一一号候选井所在的位置为缺陷候选参考井，接着缺陷区域划分单元以缺陷候选参考井的中心为圆心，以r1为半径作区域圆，区域圆与防渗帷幕边界交于两点，该区域圆与防渗帷幕边界交于两点，这两点之间的防渗帷幕即为缺陷区域，最后采用地质雷达探测缺陷区域，确定防渗帷幕缺陷的具体位置；

若示踪剂阈值比较单元判断m<=m，则计算第一一号候选井和第一二号候选井的水位变化速度平均值之差v,水位变化速度阈值比较单元将水位变化速度平均值之差v与水位变化速度平均值阈值v进行比较，

若水位变化速度阈值比较单元判断v<=v，则判断该垂直防渗帷幕未产生缺陷，

若水位变化速度阈值比较单元判断v>v，则判断该垂直防渗帷幕产生缺陷，且第一一号候选井所在的位置为缺陷候选参考井，接着缺陷区域划分单元以缺陷候选参考井的中心为圆心，以r1为半径作区域圆，区域圆与防渗帷幕边界交于两点，该区域圆与防渗帷幕边界交于两点，这两点之间的防渗帷幕即为缺陷区域，最后采用地质雷达探测缺陷区域，确定防渗帷幕缺陷的具体位置。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。