زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

شناسایی موقعیت‌های نشت با استفاده از اثر تغییرات رطوبت خاک بر شکل موج‌های TDR

نویسندگان
1 آب منطقه ای مرکزی
2 دانشگاه خوارزمی تهران
3 دانشگاه کردستان، سنندج
چکیده
روش‌های الکترومغناطیس در ژئوفیزیک کاربردی به سرعت در حال پیشرفت هستند. از زمانی که روش بازتاب سنجی در حوزه زمان برای امواج رادار هدایت شده (TDR) رشد کرده ‌است استفاده از آن منجر به کاربرد خلاقانه و مقایسه آن با سایر روش‌های اندازه‌گیری قبلی شده است. یک سیستم TDR از یک دریافت کننده و تولید کننده موج رادار (الکترومغناطیس)، یک خط انتقال و موج بر تشکیل شده است. پالس الکترومغناطیس تولید شده از درون کابل هادی به سمت موج‌بر حرکت می‌کند و از طریق موج بر وارد محیط تحت آزمایش می‌شود هدف از این تحقیق این است که با انجام آزمون‌هایی بر روی کابل‌های مخابراتی دو رشته‌ای به عنوان سنسور TDR، توانایی و دقت روش بازتاب سنجی زمان در تشخیص موقعیت‌های نشت مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این تحقیق کابل دو رشته‌ای در زیر مصالح رس گراولی GC مدفون شد و با افزایش درصد رطوبت خاک به صورت پله‌ای در دو نقطه، حساسیت روش TDR نسبت تغییرات رطوبت در اطراف کابل، مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس شکل موج‌های TDR نقاط تغییرات ثابت انعکاس در فاصله‌های 9-9/5 و 4/5 متری قرار دارد که کاملاً با فاصله واقعی نقاط آزمایش انطباق دارد. در این پژوهش از دستگاه رطوبت سنج TDR ساخت شرکت soil moisture مدل6050 x1 استفاده شده است. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که روش TDR توانایی آن را دارد به عنوان یک سیستم مانیتورینگ برای تشخیص محل نشت در سدها، دایک‌ها و سایر سازه‌های ژئوتکنیکی به کار برده شود.
کلیدواژه‌ها

Cataldo, A., Cannazza, G., De Benedetto, E., Giaquinto, N., Savino, M., 2013. An inverse validation for detecting pipe leaks with a TDR-based method. In 4th IMEKO TC19 Symposium on Environmental Instrumentation and Measurements 2013: Protection Environment, Climate Changes and Pollution Control (pp. 104-108). imeko.
Cataldo, A., Cannazza, G., De Benedetto, E. and Giaquinto, N., 2012. Experimental validation of a TDR-based system for measuring leak distances in buried metal pipes. Progress In Electromagnetics Research, 132, 71-90.
Cataldo, A., Piuzzi, E., Cannazza, G., De Benedetto, E., 2012. Classification and adulteration control of vegetable oils based on microwave reflectometry analysis. Journal of food engineering, 112(4), 338-345.
Cataldo, A., Piuzzi, E., Cannazza, G. and De Benedetto, E., 2009. Dielectric spectroscopy of liquids through a combined approach: Evaluation of the metrological performance and feasibility study on vegetable oils. IEEE sensors journal, 9(10), 1226-1233.
Cataldo, A., Piuzzi, E., Cannazza, G., De Benedetto, E., Tarricone, L., 2010. Quality and anti-adulteration control of vegetable oils through microwave dielectric spectroscopy. Measurement, 43(8), 1031-1039.
Cataldo, A., Monti, G., De Benedetto, E., Cannazza, G., Tarricone, L., 2009. A noninvasive resonance-based method for moisture content evaluation through microstrip antennas. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 58(5), 1420-1426.
Cataldo, A., Monti, G., Cannazza, G., De Benedetto, E., Tarricone, L., Cipressa, M., 2008. A non-invasive approach for moisture measurements through patch antennas. In 2008 IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference (pp. 1012-1015). IEEE.
Cataldo, A., Catarinucci, L., Tarricone, L., Attivissimo, F., Trotta, A., 2007. A frequency-domain method for extending TDR performance in quality determination of fluids. Measurement science and technology, 18(3), 675-688.
Cataldo, A., Catarinucci, L., Tarricone, L., Attivissimo, F., Piuzzi, E., 2009. A combined TD–FD method for enhanced reflectometry measurements in liquid quality monitoring. IEEE Transactions on instrumentation and measurement, 58(10), 3534-3543.
Dowding, C. H., O'Connor K. M., 2000. Comparison of TDR and Inclinometer for Slope Monitoring in Geotechnical Measurement Proceedings. Denver, CO 2000, vol 80-81, (2000a).
Dowding, C. H., O'Connor K. M., 2000. Real Time Monitoring of Infrastructure using TDR Technology. Structural Material Technology NDT Confference 2000, (2000b).
Dyer, S. A., 2001. Survey of Instrumentation and Measurement. John Wiley & Sons Inc., USA.
Grifiths, L. A., Parakh, R., Furse, C., Baker, B., 2006. The invisible fray: A critical analysis of the use of reflectometry for fray location. IEEE Sensors Journal, 6(3), 697-706.
Hager, N.E., 1994. Broadband time‐domain‐reflectometry dielectric spectroscopy using variable‐time‐scale sampling. Review of Scientific Instruments, 65(4), 887-891.
Kane, W.F., Beck, T.J., 1996. An alternative monitoring system for unstable slopes. Geotechnical news. 143, 24-26.
Mikkelsen, P.E., 1996. Landslides: Investigation and mitigation. Chapter 11-Field instrumentation. Transportation Research Board Special Report, 247 p.
Mohamed, A.M.O., 2006. Principles and applications of time domain electrometry in geoenvironmental engineering, CRC Press. VOL 5.
Moradi, G., Abdipour, A., 2007. Measuring the permittivity of dielectric materials using STDR approach. Progress In Electromagnetics Research, 77, 357-365.
Nozaki, R., Bose, T.K., 1990. Broadband complex permittivity measurements by time-domain spectroscopy. IEEE transactions on instrumentation and measurement, 39(6), 945-951.
Dowding, C. H., O'Connor K. M., 2000. GeoMeasurements by Pulsing TDR Cables and Probes. CRC Press, UK.
Okhovvat, M., Fallahi, R., 2006. Measurement of antenna reflection coefficient in time domain, Proc. 11th International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory, 328-330, Kharkiv, Ukraine.
Piuzzi, E., Cataldo, A., Catarinucci, L., 2009. Enhanced reflectometry measurements of permittivities and levels in layered petrochemical liquids using an “in-situ” coaxial probe. Measurement, 42(5), 685-696.
Schuet, S., Timucin, D., Wheeler, K., 2011. A model-based probabilistic inversion framework for characterizing wire fault detection using TDR. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 60(5), 1654-1663.
Aghda, S.F., Ganjalipour, K., Nabiollahi, K., 2018. Comparison of performance of inclinometer casing and TDR technique. Journal of Applied Geophysics, 150, 182-194.
Aghda, S.F., GanjaliPour, K., Nabiollahi, K., 2018. Assessing the accuracy of TDR-based water leak detection system. Results in physics, 8, 939-948.