二维位场延拓的无网格方法研究

位场向上延拓可归纳为求解函数所满足的Laplace方程,将无网格Galerkin(EFG)方法推广到二维位场延拓的数值计算中,详细论述了EFG方法的基本原理和具体实施过程,建立了无网格Galerkin法求解的离散方程,并进行了数值求解。同时与有限差分(FD)法的数值结果进行了比较,两种方法的求解结果基本吻合。介绍了EFG方法的应用实例,理论模型和实例的数值结果表明,EFG方法在处理二维位场延拓问题时是有效的且具有实现简单的特点。     

任意各向异性介质三维有限元航空电磁响应模拟

在航空电磁探测方法应用中,地下探测环境复杂,地下介质物性参数存在各向异性特征。如果采用常规各向同性介质模型,在资料解释过程中会产生严重的偏差。本文基于矢量有限元法开展三维任意各向异性频率域航空电磁响应模拟计算研究。首先,将总场分解成一次场和二次场,对空气介质的均匀全空间进行一次场解析计算,同时利用矢量有限元法对二次电场的双旋度方程进行求解。为提高求解速度,采用共享内存直接求解器PARDISO对大规模稀疏矩阵并行计算,大大提高了三维模型的计算速度。之后开展了4种典型目标模型的三维各向异性介质模拟：围岩各向同性-目标体各向异性（绕z轴旋转）模型;围岩各向同性-目标体各向异性（绕x轴旋转）模型;围岩各向异性-目标体各向异性（绕z轴旋转）模型;围岩各向异性-目标体各向异性（绕x轴旋转）模型。对比分析了不同模型在不同旋转角度情况下,磁场实虚分量的变化特征,进而总结了各向异性参数对航空电磁响应的影响规律和识别方法。     

稀疏矩阵快速回代的Cholesky分解法

采用一维压缩存储正演计算中的对称稀疏矩阵,进行Cholesky分解,利用分解后二个矩阵的对称性和稀疏性,对占用时间较多的回代过程采用先消去列的方法,实现快速回代.算例表明,采用该方法,对于点源场的求解与传统顺代回代求解法对比可以提高五倍的速度,对于大地电磁的正演问题,提高了二倍的速度.     

关于欧拉反褶积方法计算中的一点改进

在解欧拉方程的过程中,常用的方法是最小二乘法求解。但在求解过程中计算参数会根据需要做一些调整,每调整一次计算参数,就要重复计算一次解欧拉方程的过程,这样在很大程度上影响了计算速度。为了避免这种重复,这里找到了一组系数,该系数与场值及其梯度值有关,并直接建立起场源位置与构造指数N简单的对应关系,从而把解欧拉方程的最小二乘问题转化成了解线性方程的问题,避免了解欧拉方程组时的重复计算,大大地减少了计算工作量,有效地提高了工作效率。     

基于侧压力系数的岩爆区初始地应力场二次反演分析

为准确获得桑珠岭隧址区初始地应力场分布规律,提出在岩爆区初始地应力场的二次反演方法。采用最小二乘法寻优准则对隧址区初始地应力场进行多元线性回归分析,利用叠加原理得到在一次反演下的初始地应力场;采用表面应力解除法测量隧道开挖后的洞壁二次应力,记录发生岩爆的部位并据此判断侧压力系数的大小,与在一次反演下相应位置的侧压力系数进行对比,如果两者都大于或者等于或者小于1,则以在一次反演下计算得到的侧压力系数为基准,以其大小不变作为约束条件对初始地应力进行修正,当采用修正后的初始地应力作为应力边界条件,计算得到隧道开挖后的洞壁二次应力与实测洞壁二次应力最接近时,以此时修正后的初始地应力和原位地应力进行回归得到在二次反演下的地应力场。结果表明：当测量原位地应力的钻孔较少且计算区域较大时,一次反演回归得到离钻孔较远位置的应力计算值与实测值存在一定的误差;二次反演在原位地应力的基础上增加实测洞壁二次应力进行修正,得到离钻孔较远位置的应力计算值与实测值吻合更好,所提出的二次反演方法可为类似工程的研究提供参考。     

甚低频法在多金属矿产普查中的应用效果

甚低频(VTF)法是利用甚低频电台发射的电磁波作为场源的电磁勘探方法。电磁波在传播过程中,遇到良导或磁性感应体时,将其极化、而产生二次电流,从而引起感应二次场。二次场与一次场合成后的总场与一次场的振幅、方向和相位均不同,即引起一次场的畸变。通过测量某些参数的畸变,即可发现地下良导或磁性感应体的存在。     

结合有限单元法运用三次样条技术求解达西速度

求解含水层中溶质和热量的运移时,连续的达西速度场十分重要。传统有限单元法能够精确求解水头,但其水头一阶导数在节点上不连续,求解通过截面流量时,流入量和流出量不相等。将有限单元法与三次样条技术结合,利用三次样条函数逼近水头,保证水头一阶导数的连续性,从而利用达西公式求解出连续的达西速度场,保证流量的连续性。通过对均质和非均质介质下的二维稳定流的数值模拟,发现这种结合三次样条技术的有限单元法能够精确求解水头、达西速度与流量。     

Mn~(2+)在方解石中的零场分裂

本文采用高阶微扰的方法,对3d~5电子组态的离子在D_(3d)对称晶场下的零场分裂进行了计算,推导出了高达八阶微扰的零场分裂常数D的公式。作为公式的应用,本文利用Mn~(2+)的SCF-d轨道,计算了菱锰矿(MnCO_3)的晶场吸收谱和Mn~(2+)掺入方解石(CaCO_3)中的零场分裂常数D。计算结果与实验观察符合较好。     

基于LSCG法和波数补偿的频率域二维地震正演模拟方法

在地震勘探中,地震正演模拟是非常重要的技术。与时间域正演相比,频率域正演速度快,计算效率高。如何高效准确地完成频率域正演计算是目前该领域的一个重要问题。数值频散问题和如何提高计算效率降低求解分解阻抗内存占用量一直是频率域正演所需要解决的问题。与传统的直接法求解阻抗矩阵的频率域正演方法不同,本文采用最小二乘共轭梯度法(LSCG法)求解阻抗矩阵进行频率域正演,并提出了一种波数补偿的表达式来压制数值频散现象。经过简单模型和复杂模型的数值测试,采用最小二乘共轭梯度法(LSCG法)求解阻抗矩阵进行频率域正演能够有效降低计算时间,且采用波数补偿的频率域正演方法能够有效压制数值频散现象,提高波场模拟精度。     

磁偶极子存在时导电水平圆柱体的场

将磁偶极子在导电水平圆柱体的场分解为单磁极的一次场、二次场、柱内场、柱外场。然后,由两个单磁极的场叠加而得到磁偶极子的场,并编程序对总场的频率响应函数的虚实分量二次磁场分别做了计算。     

在起伏地形情况下水平线圈法中实分量的近似计算方法

水平线圈法是普查良导地质体的一种快速方法,所测实分量和虚分量可分别表示成: ReH=ReH_2+H_1 (1) ImH=1mH_2 (2) 式中,ReH为实测实分量;ReH_2为二次场实分量;H_1为各测点上的一次场强:ImH为实测的虚分量;ImH_2为二次场的虚分量.ReH_2,ImH_2,H_1等均以校正点上一次场强的百分数表示. 由(1)式可见,在实测的实分量中,除包含有矿体产生的二次场ReH_2外,还有一次场H_1的     

CSAMT 2.5维有限元数值模拟

对三维场源二维地电模型的正演计算称为2.5维数值模拟。这里从麦克斯韦方程组出发,1分别求解电磁场的一次场和二次场,将三维场源降为二维;2利用傅氏变换将空间域方程转化为波数域,应用有限元求解波数域电磁场方程,引入无限元解决无穷远边界的收敛问题;3根据电磁场值实虚部的曲线特征,按对数等间隔选取21个波数。编写代码计算均匀半空间与解析解结果对比,电阻率的均方相对误差均小于0.5%,证明其有效性。计算了三种地电模型的电磁场响应,对单一高、低阻体和高低阻组合体的模拟效果真实,异常中心位置基本吻合。结果证明,这里的CSAMT2.5-D正演算法可以模拟较为复杂的地电模型,并取得良好的效果。     

有限差分算法求解砂岩型铀矿体氡气场分布初探

介绍了有限差分方法的原理,叙述了砂岩型铀矿体上氡气场的分布,并建立了氡气场分布的理论方程,通过有限差分算法求解氡气场分布方程,为砂岩型铀矿体上氡气场的正演研究提供了数值计算方法。针对砂岩型铀矿体上氡气场低值区对应矿体而高值异常场对应矿体两端的特点,以矿体端点高值异常峰值点为中心进行二维等步长剖分,得出差分方程,为问题的进一步研究提供一种算法思路。     

波场变换方程的数值计算

对瞬变电磁法 (TEM)测量数据作波场变换,可以实现TEM数据的拟地震成像解释,其中,虚拟波动场波形展宽现象是阻碍这一应用的关键问题。本文采用Tikhonov正则化算法和选取正则因子的L准则,对具有解析结果的波场变换方程进行了数值求解。数值计算表明,由于数值计算引入的展宽是虚拟波动场波形展宽的主要因素,因此,减小数值求解波场变换方程时所引入的波形展宽,应当是波场变换方程应用研究的重要问题之一。      

大连水师营地下水初始水位的计算及地下水流场的预测

利用对偏微分方程逆问题的数值求解,给出了由一组抽水产测水位值计算地下水初始水位以及由二组抽水井实测水位值估算总补给量的方法。在此基础上建立了对地下水流场进行预测的数值方法。并对水师营地下水流场进行了预测,其预测结果与实测值基本吻合。此方法可在类似地下水资源评估和地下水流场计算中推广应用。     

基于等值反磁通瞬变电磁法的岩溶探测分析

瞬变电磁法早期二次场是浅层地质信息的反应,一次场关断产生的自感电场会与早期二次场进行叠加形成一个浅层盲区,造成探测结果不能真实反映浅层地层信息。对早期纯二次场的探测能够从根本上消除浅层盲区。文中首先介绍了等值反磁通瞬变电磁法的线圈装置,通过零磁通面积感应电压规律的分析,对该方法如何实现早期二次场采集进行了说明。以某水电站公路边坡岩溶探测为研究背景,通过对测试数据的反演结果进行分析,得到了不同深度地层电阻率信息,圈定了岩溶的空间位置分布。事实证明等值反磁通瞬变电磁法能有效避免一次场关断对二次场的影响,基本消除了浅层盲区,实现了浅层地层的准确探测。     

瞬变电磁勘查中圆回线模拟方形回线的误差分析

在瞬变电磁勘探中,矩形回线的场响应不存在解析解。以往主要使用圆回线近似模拟矩形回线装置。为此,分别从两种源激发的一次场和地表感应的二次场的角度,分析圆回线近似模拟矩形回线可能带来的误差;尤其是对于二次场的计算,圆回线内场的计算采用超几何分布函数,矩形回线场以一定的比例系数作为控制因子进行电偶极子叠加计算。给出两种源框内场分布对比结果,增加了对圆回线和矩形回线装置的场分布的定量认识。     

激电找水应用基础研究

本文针对当前激电找水在应用基础方面存在的一些主要问题, 进行了较系统的实验和理论研究。(1)根据在四百多个含水砂样上测得的近千条放电曲线, 给出并阐述了样品极化率和半衰时与多种影响因素的关系, 特别对粘土在砂—水体系中的作用进行了较深入研究;总结了一个描述放电二次场的数学模型;提出了有重要实用价值的偏离度参数。(2)通过对有限大小含水体和水平含水层上等比装置激电测深的理论计算及模型实验, 明确了视极化率测深曲线的基本特征及异常规律;指明了与常规对称四极结果的差别, 给出了确定有限体埋深和反演水平层层参数的定量解释方法。     

离散光滑插值方法在地球物理位场中的快速实现

研究并探讨了1种新的插值方法-离散光滑插值方法及其在地球物理位场中的快速实现。首先由待插值点与巳知点之间的拓扑关系建立线性约束，进一步结合场满足Laplace方程，建立离散光滑插值联立方程组，采用预条件共轭梯度求解该方程组。为更好地提高计算效率，在求解过程中采用螺旋坐标系和Wilson-Burg谱分解，将二维数据转换到一维空间处理。通过理论模型和实际资料计算，该方法适合地球物理位场特征，插值效果好，速度快。     

袖珍机在激电法数据处理中的应用

一、前言由山东省水科所、山东工业大学研制的SDJ型积分式激发极化仪,经省内外众多用户的多年使用,在寻找基岩裂隙水、粘土裂隙水以及土坝浸润线的探测中,均取得了较好的效果。本文针对该仪器直读参数多(包括一次场的电位差△V_1、电流I_1和二次场的四块积分面积)、间接参数计算复杂的缺点(如半衰时S_(0.5)需在专用量板上截取),