一种探测陆地掩埋的日本遗弃化学武器的方法

技术领域

本发明用于探测陆地掩埋的各种深度下、单发或多发日本遗弃化学武器（以下简称“日本遗弃化武”），属于地球物理勘探技术领域。日本遗弃化武尺寸较小，本发明的探测对象为小目标物体，这是物探领域的难点问题，在国内外没有可供借鉴的技术方法。本发明通过技术集成创新和技术应用研究，填补了该技术领域的空白，为铲除日本遗弃化武毒害、净化国土提供了技术手段，同时，为对日外交斗争提供了有力的技术支持，具有显著的社会效益、经济效益。 

背景技术

日本二战投降时，将数百万枚（件）化学武器遗弃在中国各地。由于日本政府至今以各种借口不向中方提供其遗弃化武的位置、数量、种类等信息，加之日本遗弃化武体积小，最小口径炮弹直径为75毫米，长度为30厘米左右，最大的毒剂桶直径也就50厘米，高度70厘米，因此，日本遗弃化武很难被发现，这制约着挖掘回收及销毁处理工作的开展。日本遗弃化武分布广、数量大，遍布我国19个省市自治区100多个地点，半个多世纪来一直严重威胁着我国人民的生命健康和生态环境安全，已经造成两千多人员伤亡，大面积国土污染。国内外没有针对日本遗弃化武这种小目标体的探测技术的研发，因此，必须研究相应的探测技术和方法，解决日本遗弃化武发现难的问题，从而清算日本的战争罪责，为清除毒害、净化国土提供技术支持。 

在美国、英国和德国，有关于使用地面雷达或探雷器等仪器设备探测靶场未爆炸弹药、废旧弹药的报道。从报道的文献来看，该技术方法针对特定的地形条件，不具有普遍性，而且探测深度有限，因此不适合于各种埋藏深度及复杂环境下的日本遗弃化武的探测。在国内，有针对未爆炸导弹、水雷、鱼雷、沉船、潜艇的探测技术的研究，这些研究对象物是体积较大或质量较大的物体，其方法也不适用于探测体积和质量都较小的日本遗弃化武。 

地质雷达、红外遥感、航空磁测、航空重力、电磁波成像、电阻率成像、感应类电法（瞬变电磁法）等技术方法都可以用于日本遗弃化武探测，但是，经过试验或实践发现，这些技术方法都存在各种问题，如：地面雷达主要适用 于平坦地域目标体的探测，在复杂环境和地形条件下，土壤介质系数与炮弹差异不明显，介质潮湿或有水时探测距离非常有限；红外遥感探测主要用于浅层目标探测，在大面积均匀介质中快速搜索目标体比较有效，但是不能有效确定目标体的埋藏深度，探测深度也十分有限。日本遗弃化学武器埋藏深度浅则1～2米，深的达5米左右，甚至有的位于几十米深的废井中，因此红外遥感技术的应用受到制约。另外，当日本遗弃化学武器位于居民区和深山洞穴中时，红外遥感也无能为力；航空磁测和航空重力探测主要是在大范围内进行磁场和重力场测量，寻找磁异常和重力异常，发现目标体，如沙漠探测、海洋探测等，不适合于日本遗弃化武探测。日本遗弃化学武器埋藏地点分散，埋藏炮弹数量各异，少的几枚，多的几百枚、上千枚、上万枚，使用航空磁测和航空重力探测也不能得到预期效果；电法探测从理论上讲，对类似目标体用感应类电法和传导类电法都可以进行探测。但是，有两个方面的主要原因制约了该技术的应用：一是有时发射较强的脉冲电流，对带引信的炮弹有危险性，对于装填苦味酸和TNT炸药的日本遗弃化学武器，脉冲电流是需要绝对禁止的。二是日本遗弃化学武器为铁质，理论上讲应呈低电阻，但是在2000年北安日本遗弃化学武器埋藏点探测中，却发现与理论不相符合，没有预期的低电阻性。分析可能存在以下原因：日本遗弃化学武器长期掩埋地下，弹体表面锈蚀严重，降低了其导电性；其次，埋藏弹药个体之间由于有泥土等介质间隔，也降低了整体埋藏弹药的导电性；另外，部分弹药装入木箱中再进行埋藏，木箱的存在阻碍了导电；电磁波成像和电阻率成像用于探测日本遗弃化武，危险性大，研究还不成熟，反演解释非常困难；感应类电法（瞬变电磁法），抗干扰能力差、费用高、效率低，做了大量试验效果都不理想。 

发明内容

本发明在大量探测试验以及实践的基础上，创建了磁法勘探与金属探测器相结合的新方法，采用本方法中提供的探测仪器、程序、方法和工作参数，能够对不同埋藏深度、不同埋藏介质、不同埋藏数量的陆地环境条件下的日本遗弃化武进行探测定位，得出埋藏弹药的水平坐标和深度坐标等位置，并进一步解算弹药的概略数量，尤其是在严重干扰环境下也能实施探测工作，从而解决了陆地掩埋的日本遗弃化武探测的难题。 

本发明的目的在于提供一种探测陆地掩埋的日本遗弃化学武器的方法，在已知弹药埋藏深度不超过1米，而且表面没有金属物干扰，进行步骤一至步骤三；在已知弹药埋藏深度超过1米，而且表面没有金属物干扰，则直接实施步骤四～步骤九；表面具有强烈金属物干扰的区域，首先需要逐层探测并挖掘去除金属物，再根据弹药埋藏深度分别按照步骤一至步骤三或者步骤四至步骤九实施炮弹的探测； 

具体步骤如下： 

步骤一：设置金属探测工作区，具体方式为：首先，在现场明确探测范围后，首先将探测区域划分为m个矩形单元,对每个矩形单元的边界进行标示；其次，将矩形单元按顺序进行编号，对编号后的矩形单元再将其划分为n个长方形单元，所述长方形单元的长与矩形单元的长等长； 

步骤二：实施金属探测，标记炮弹反应点，具体为：a：将金属探测器在3m内没有金属载体的地方开机，然后对长方形单元沿宽度方向作为一端，沿长度方向进行搜索探测；b：发现炮弹反应点后，用标记物进行标记，标记炮弹反应点的序列号、概略位置和反应范围，如果标记点为片状区域，则标明片状区域的边界； 

步骤三：用边挖边探的方式挖掘去除炮弹，具体为：a：根据探测标记的位置和记录信息，对炮弹反应点进行再次确认探测，判断炮弹反应点的深度；b：逐层去除炮弹反应点上层土砂；在每去除一层土砂后，通过金属探测器重新确认炮弹深度，贴近地面再进行下一层土砂挖掘，在接近炮弹30厘米以内深度时，使用铜质探针验证炮弹的精确位置和姿态参数；c：对炮弹反应点开始挖掘，直至挖掘完毕； 

步骤四：设置磁法探测工作区，具体为：a：明确探测范围后，使用指南针判定现场地磁场方向；b：将探测区域划分为若干矩形单元，矩形单元南北方向两条边与地磁场方向平行，并对矩形单元的边界进行标示；b：在矩形单元的四边布置测绳作为磁法探测的测线； 

步骤五：磁法探测数据采集，具体为：启动磁力仪，沿矩形单元设置的测线采集磁力数据，直至全部采集完毕； 

步骤六：磁法探测结果解析，具体方式为：将磁法探测数据进行网格化；对磁异常点进行分析，得出所有磁异常点的水平位置、深度和目标体概略大小 信息，制作磁法探测结果解析报告； 

步骤七：解析结果判断，如果没有磁异常点，则结束工作；如有磁异常点，进入下面步骤八； 

步骤八：使用金属探测器边挖边探，挖掘去除磁异常点； 

步骤九：实施挖掘彻底性确认探测，具体做法是重复上述步骤一至步骤八，直到金属探测和磁法探测均没有反应点为止。 

在步骤一中，所述每个矩形单元的面积为400m²～2500m²。 

在步骤二中，金属探测区域为林地时，矩形单元的面积取400m²，金属探测区域为空旷地时，矩形单元的面积取2500m²。 

在步骤一中，所述长方形单元的宽为1.5米～2米。 

表面具有强烈金属物干扰的区域，首先需要逐层探测并挖掘去除金属物，对强烈金属物是按照每次30～50厘米去除。 

在步骤三中，对炮弹反应点上层土砂的去除时，对于数量少于10枚的零散炮弹，每次去除土砂厚度控制在30～50厘米，对于数量超过10枚炮弹，每次去除土砂厚度控制在30厘米以内。 

在步骤四中，所述磁场探测区域的矩形面积为900m²～2500m²。 

在步骤五中，对于炮弹数量在10枚以上，将磁力仪采集磁力数据时探头距离地面的高度控制在50～100厘米之间；对于数量少于10枚的零散炮弹，而且埋藏深度超过1.5米，采集数据时探头距离地面高度控制在20～50厘米。 

本发明的优点和有益效果在于： 

一、本发明充分发挥了磁力勘探和使用金属探测器实施探测的优点，而避免了单独使用其中一种方法的缺陷、局限性。磁法探测的优势在于灵敏度高，对埋藏深的弹药具有其他方法不可比拟的优越性；磁法探测的缺点是现场采集数据后需要进行数据解析，探测结果的显示不够直观明了。使用金属探测器探测的优点是操作简单，根据声音或控制面板光电显示目标体，结果直观明了；缺点是探测深度较浅，在没有表面金属物干扰的情况下，金属探测器只能探测深度不超过1.2米的单发最小口径的日本遗弃化武。本发明方法将磁法探测和金属探测器两种方法取长补短，相辅相成，提高了探测工作的效率，对各种埋藏环境下的日本遗弃化武均能进行探测，不会产生遗漏现象。在金属物干扰严重的区域，磁法探测显得束手无策，这时使用金属探测器发挥了其方便灵活、 抗干扰强的特点。 

二、方法的安全性。日本遗弃在华化学武器绝大多数含有苦味酸和TNT等炸药，所装填的毒剂有效成分高，一旦发生危险，后果不堪设想。本发明方法不会引发爆炸危险，能够确保对探测对象的安全性。 

三、探测结果的准确性。对于日本遗弃化武的探测，一方面要求对埋藏弹药的位置、深度进行准确定位。另一方面，还要求准确地推算埋藏弹药的数量，以便为挖掘回收中风险评估源强的确定和制定挖掘回收日程等计划提供依据。本发明对于日本遗弃化武水平坐标的定位精度能达到0.1米，深度定位精度能够达到0.5米，数量误差在20％～50％，能满足上述准确性的要求。 

四、时效性。日本遗弃化学武器处理通常是紧急处置作业，一些发现点位于居民闹市区，必须迅速给出探测结果，回答“有”还是“无”，以及“在哪里”和“有多少”的问题，因此，对于日本遗弃化武的探测，在时效性方面要求也比较高，多数情况需要当场就拿出探测结果。本发明方法由1名探测人员和2名协助人员，在一个工作日之内可以对5000m²左右的面积实施磁法探测，并给出解析结果。而采用本发明之外的其他探测方法，在同样人员配置的情况下，一个工作日内仅仅可以完成2000m²左右范围的探测，因此，本发明具有其他方法不可比拟的工作效率。 

五、可靠性。对于日本遗弃化学武器探测来说，技术的可靠性十分重要，不允许遗漏任何一枚弹药。使用本发明，已经探测回收5万余枚日本遗弃化武，涉及70多个地点，面积达100万多平方米，后期的施工和生产活动表明没有遗漏任何弹药。使用本发明提供的方法，在2006年广州黄埔区日本遗弃化武挖掘回收作业中，复查出日方探测和挖掘遗漏的化学炮弹41枚，手雷9枚；在2005年～2012年间实施的吉林敦化莲花泡林场日本遗弃化武挖掘回收作业中，共计复查出日方遗漏的炮弹及部件328枚。而日方在中方实施探测挖掘的区域内没有复查出任何遗漏炮弹。 

总之，本发明解决了陆地掩埋日本遗弃化武探测的技术难题，填补了该技术领域空白。本发明的技术方法在日本遗弃化武挖掘回收中得到广泛应用，根据国际《禁止化学武器公约》和中日两国政府关于处理日本遗弃在华化学武器《备忘录》规定，日本政府为其在华遗弃化武处理提供一切资金，本发明具有广泛的应用前景和显著的社会、经济效益。 

附图说明

图1为本发明的金属探测工作区设置示意图； 

图2为本发明的磁法探测工作区设置示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。 

本发明具体实施的技术方案是：一种探测陆地掩埋的日本遗弃化学武器的方法，在已知弹药埋藏深度不超过1米，而且表面没有金属物干扰，进行步骤一至步骤三；在已知弹药埋藏深度超过1米，而且表面没有金属物干扰，则直接实施步骤四～步骤九；表面具有强烈金属物干扰的区域，首先需要逐层探测并挖掘去除金属物，对强烈金属物是按照每次30～50厘米去除；再根据弹药埋藏深度分别按照步骤一至步骤三或者步骤四至步骤九实施炮弹的探测； 

具体步骤如下： 

步骤一：设置金属探测工作区，具体方式为：首先，在现场明确探测范围后，首先将探测区域划分为m个矩形单元,对每个矩形单元的边界进行标示；当金属探测区域为林地时，矩形单元的面积取400m²，当金属探测区域为空旷地时，矩形单元的面积取2500m²；其次，将矩形单元按顺序进行编号，对编号后的矩形单元再将其划分为n个长方形单元，所述长方形单元的长与矩形单元的长等长，所述长方形单元的宽为1.5米～2米； 

步骤二：实施金属探测，标记炮弹反应点，具体为：a：将金属探测器在3m内没有金属载体的地方开机，然后对长方形单元沿宽度方向作为一端，沿长度方向进行搜索探测；b：发现炮弹反应点后，用标记物进行标记，标记炮弹反应点的序列号、概略位置和反应范围，如果标记点为片状区域，则标明片状区域的边界； 

步骤三：用边挖边探的方式挖掘去除炮弹，具体为：a：根据探测标记的位置和记录信息，对炮弹反应点进行再次确认探测，判断炮弹反应点的深度；b：逐层去除炮弹反应点上层土砂；对炮弹反应点上层土砂的去除时，对于数量少 于10枚的零散炮弹，每次去除土砂厚度控制在30～50厘米，对于数量超过10枚炮弹，每次去除土砂厚度控制在30厘米以内；在每去除一层土砂后，通过金属探测器重新确认炮弹深度，贴近地面再进行下一层土砂挖掘，在接近炮弹30厘米以内深度时，使用铜质探针验证炮弹的精确位置和姿态参数；c：对炮弹反应点开始挖掘，直至挖掘完毕； 

步骤四：设置磁法探测工作区，具体为：a：明确探测范围后，使用指南针判定现场地磁场方向；b：将探测区域划分为若干矩形单元，矩形单元南北方向两条边与地磁场方向平行，所述磁场探测区域的矩形面积为900m²～2500m²，并对矩形单元的边界进行标示；b：在矩形单元的四边布置测绳作为磁法探测的测线； 

步骤五：磁法探测数据采集，具体为：启动磁力仪，沿矩形单元设置的测线采集磁力数据，对于炮弹数量在10枚以上，将磁力仪采集磁力数据时探头距离地面的高度控制在50～100厘米之间；对于数量少于10枚的零散炮弹，而且埋藏深度超过1.5米，采集数据时探头距离地面高度控制在20～50厘米；直至全部采集完毕； 

步骤六：磁法探测结果解析，具体方式为：将磁法探测数据进行网格化；对磁异常点进行分析，得出所有磁异常点的水平位置、深度和目标体概略大小信息，制作磁法探测结果解析报告； 

步骤七：解析结果判断，如果没有磁异常点，则结束工作；如有磁异常点，进入下面步骤八； 

步骤八：使用金属探测器边挖边探，挖掘去除磁异常点； 

步骤九：实施挖掘彻底性确认探测，具体做法是重复上述步骤一至步骤八，直到金属探测和磁法探测均没有反应点为止。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。