基于非结构网格的带地形MT二维Occam反演及应用

本文对基于自适应非结构三角形网格的带地形MT数据二维Occam反演进行应用研究.自适应非结构三角形网格能够准确地模拟起伏地形和复杂地质构造,正演网格由有限元解的后验误差估计指导自动细化,保证了模型响应的准确性,反演网格在反演目标区域采用精细网格剖分,在模型边界区域采用粗网格剖分,在满足反演精度的前提下减少了不必要的反演...     

网格剖分及边界对MT Occam反演的影响研究

在大地电磁有限元模拟计算中网格剖分及边界放置是否得当,影响着最终的反演结果。基于Occam反演法从网格剖分及边界方面,设计不同模型,讨论不同网格对反演精度的影响。研究表明,对于二维介质体,只要将网格边界置于适当倍数趋肤深度的距离处,便可忽略截断边界的影响,无需放置在无穷远。在同一频段及不均匀剖分的前提下,粗细网格均可获得良好的反演结果。细网格的反演精度高于粗网格,但未能很好地圈定异常体的边界。粗网格剖分下,MT Occam法对低阻异常体反演效果较好,而对高阻异常体效果较差。     

基于非结构三角网格的海洋CSEM和MT二维联合反演研究

采用非结构三角形网格结合快速Occam算法对海洋可控源电磁(CSEM)与大地电磁(MT)数据进行二维联合反演试验研究。非结构三角形网格能够准确地模拟起伏地形和复杂地质构造,对反演目标区域采用精细网格剖分,其他区域采用粗网格剖分,在满足精度的前提下减少了不必要的计算量。将CSEM与MT数据加入到同一反演数据集中,通过对联合反演数据权重公式进行推导,构建CSEM及MT数据相关权重因子,控制不同数据的拟合权重来实现联合反演。最后对不同模型进行了反演计算,结果表明联合反演比单一反演对海底构造与异常体的还原度更高,验证了联合反演算法的可靠性。     

重力密度反演的自适应异常权函数法及其对东海钓北凹陷地层结构划分

重力密度反演通过将地下剖分为多个网格,计算每个网格密度的方式来实现,现今方法计算结果分辨率较低。本文提出自适应权函数三维密度反演方法,通过上半空间不同高度异常凸显不同埋深地质体的特征,建立相应的空间异常权函数进行迭代反演,从而提升结果的收敛性和分辨率。模型试验表明,自适应异常权函数密度反演方法相对已有方法能有效提升分辨率和精度,且具有良好的抗噪声干扰能力。利用所提出的反演方法重建东海陆架盆地东部坳陷带空间密度结构,分析东部坳陷带中生界残留分布特征。结果表明,东部坳陷带内中生界分布南北差异明显,南部钓北凹陷中生界广泛分布,厚度较大,约4 km,颠覆了以往盆地北部西湖凹陷中生界较薄、两个凹陷中生界特征一致的认识。因此钓北凹陷中生界为陆缘坳陷型盆地,盆地范围局限于现今盆地中南部。     

岩体结构三维无缝建模与四面体优化剖分

复杂地质特征给数值模拟的建模工作带来很大困难,针对该问题,提出并实现了岩体结构三维无缝建模方法。将直接法拓展到四面体网格剖分中,实现了基于岩体结构无缝模型的四面体优化剖分方法,从而为数值模拟提供既符合地质实际,又有较高网格质量的计算模型。利用该方法建立了某拱坝坝肩岩体三维地质模型,并进行四面体优化剖分。     

一种含约束条件的二维自适应三角剖分新算法

为了对二维复杂地电断面进行三角网格剖分,在已有算法的基础上,提出了一种含约束条件的二维自适应三角剖分新算法,并编制了该算法的通用程序,可对任意含约束条件的二维区域进行自动剖分.通过引入节点剖分尺度函数,算法允许在指定位置设置网格剖分尺寸,自动生成渐变网格.实际算例表明,形态因子大于0.9的网格占95%以上,能很好地对带地形、含断层或地质体等二维复杂地电断面进行有限元三角网格剖分.     

Zohdy方法在三维电阻率测深数据反演中的应用

三维电阻率测深数据采用Zohdy方法近似反演,正演计算采用有限单元法,反演初始模型由测量视电阻率数据给出,通过比较实测视电阻率值和预测模型计算的视电阻率值对数差来修改模型网格电阻率.为了解决任意电极距测深数据的反演,采用大、小双网格剖分,大网格反映地下电性分布情况,小网格用于实际有限元正演计算.文章对加5%随机噪声的模型理论视电阻率测深断面数据和实测视电阻率测深断面数据进行反演.结果表明该反演方法需要的内存小、计算量少,并能够取得很好的反演效果.     

基于区域Delaunay自动剖分的含水层参数反演

针对地下水有限元数值模拟中区域三角网格剖分复杂难以处理的情况,提出适合其特点的Delaunay三角网格自动剖分方法,并对含有多个参数分区的含水层进行网格剖分,最后利用遗传算法和有限元程序相耦合来反演含水层水文地质参数。结果表明此方法可大大简化地下水数值模拟的前处理工作,并能提高有限元网格剖分的有效性和准确性,从而得到令人满意的数值模拟结果。     

任意形状三度体磁场可视化人机交互反演

采用任意形状三度体人机交互反演方法解释复杂形态磁性体。其作法是采用直立线元法近似计算地质体产生的磁异常,利用可视化技术实现人机交互反演。通过理论模型分析了影响精度的因素:当剖分剖面数由17减为3时,近似计算的均方误差由0.099nT增大到3.160nT,说明剖分剖面数越多,近似计算的误差越小;当剖分剖面数固定时,地质体中心深度由100m增加到500m,近似计算的最大相对误差从39.19%下降到7.84%,说明中心深度越大,近似计算的误差越小。因此,合理确定剖分剖面数是提高精度的关键。提出了提高近似计算精度的2种措施:模型剖分准则和位场曲线约束模型准则。将该方法应用于澳大利亚艾尔半岛某矿区条带状含铁建造(BIF)的评价,控制钻孔证实了反演解释的结果。     

航空重力地改最大半径的研究及地改快速计算方法比较

航空重力地形改正是获得航空布格重力异常的重要环节,是航空重力勘探数据处理中的重点和难点问题。本文针对航空重力特点,分析了地改最大半径的选择与地形特点及计算精度的关系。为满足大数据量网格数据的计算要求,对全分辨率地形剖分方法、远近分区地形剖分方法、自适应四叉树地形剖分方法对航空重力地形改正计算的产生影响进行了对比。其中自适应四叉树地形剖分法可以对地形网格距离和高程进行综合考虑,达到最佳分辨率的地形剖分,既保证计算精度,又提高运算速度。     

网格剖分对大地电磁测深反演精度的影响

网格剖分的合适与否,影响着反演结果的精度。用不同模型、不同反演方法,对比验证粗细两种不同的网格对反演精度的影响。研究结果表明,从整体上看两种不同网格剖分方式,粗网格在深部比细网格模拟精度高,但是近地表开始阶段,粗网格与细网格波动幅度都较大,都脱离正常值,粗网格模拟精度不如细网格;粗网格的整体变化幅度比细网格缓和,其中对低阻异常体反演精度较好,但对高阻异常体反演精度较差,与真实值相去甚远。     

基于程函方程反演的跨孔地震岩溶探测数值模拟研究

岩溶探测对于岩溶发育地区的工程建设有重大意义,跨孔地震波探测是工程勘察有效的地球物理探测技术。本文旨在利用基于程函方程的初至旅行时层析方法,实现对跨孔地震波岩溶探测的反演,并通过多个工况的数值模拟验证其有效性,探索其适用性和局限性。首先,基于波动方程的时域有限差分对跨孔地震岩溶探测进行正演模拟;然后从模拟的地震记录中提取初至旅行时,最后以基于程函方程的初至层析方法反演得到钻孔间的地层速度模型。本文设置了单一溶洞,单一断层,溶洞断层组合及多溶洞组合4种工况,通过数值试验得到了地震记录、旅行时、反演图像、迭代残差等结果。结果表明基于程函方程的初至旅行时层析反演方法对溶洞位置、大小,断层的方位反演较为准确,对于复杂地质条件,多溶洞和裂隙组合反演较为稳定,相互之间干扰很小,能定性区分对溶洞填充物的速度与地层背景波速的高低。但岩溶异常体中的反演速度较真实速度有偏高,纵向分辨率比横向分辨率高。相比溶洞,该方法对断层较不敏感。考虑到基于程函方程的跨孔层析反演在多个岩溶地质体共存的复杂地质条件下依然保持高效和稳定,该方法可以为实际工程提供重要勘察信息。     

临清坳陷西部任县凸起基底电性结构研究及 地热开发建议

河北省任县地区地热资源具有储量丰富、埋深适宜、开发潜力大等优点。本文应用大地电磁测深法(MT法)对临清坳陷西部任县凸起深部地层结构进行探测研究,共布设了5条MT剖面,获得了216个测深点。通过对大地电磁测深点的处理及反演,获得了任县周边区域4km以浅电性结构模型。阻抗张量分解结果表明任县凸起浅部一维特征明显,深部二维特征增强,主构造方向以近南北向为主。任县凸起4km以浅电性结构差异明显,从浅到深电阻率逐渐升高,具有纵向分层结构,据此将研究区地层从上到下划分为第四系、第三系、石炭系-二叠系、寒武系-奥陶系,并勾画出各层顶、底面起伏情况。结合区域地质资料,认为任县地区地热开发有利区域位于研究区南东侧,目的层位以基岩裂隙岩溶热储为佳。     

井物性约束下的布格重力异常反演方法与应用

笔者提出在反演中增加井约束范围来控制井约束的强度,通过设置多种地质体情况以及不同井况下的约束反演来分析井数据对于地质体重力密度反演的约束效果,从而获得更高分辨率的反演结果,利用该方法圈定了山东省某地区的6处铁矿位置。     

基于非结构化网格的重力梯度张量反演

由于重力梯度张量是重力位的二阶导数,与传统的重力测量相比,重力梯度张量具有更高的分辨率,并且重力梯度张量具有5个相互独立的分量,包含了更多的地下空间信息和密度信息,因此将重力梯度张量数据应用到反演中可以得到较好的反演结果。非结构化网格具有很强的几何适应性,能够较好地拟合复杂异常体的边界,通过非结构化网格对反演目标区域进行离散,可以降低剖分误差,从而提高计算精度。为了降低反演过程中的多解性问题,将地球物理反问题的广义正则化目标函数应用于基于非结构化网格的三维重力梯度张量反演中,推导了相关公式,实现了各分量的独立反演,并阐述了深度加权函数在反演过程中的作用。为了充分利用重力梯度张量各分量所携带的密度、空间信息,将5个独立的分量进行了联合反演,反演结果表明,基于非结构化网格的三维重力梯度张量反演能够较好地反映地下异常源的物性分布和赋存位置。通过与长方体网格反演结果对比,本反演方法突出了非结构化网格反演的优越性;最后,通过较复杂组合模型的计算证实了方法的实用性。     

基于Gmsh的起伏地形下井—地直流电法正演模拟

采用Gmsh软件对起伏地形下的异常体模型进行建模和不规则网格剖分,将剖分网格数据应用到2.5D有限元正演程序中,并使用井—地联合观测方法对正演计算结果进行分析.分析结果表明:采用不规则网格剖分拟合起伏地形和使用井—地联合观测方法来进行起伏地形下的地质情况勘探能得到较好的结果,同时还研究了使用不同观测装置时山谷地形对下方...     

基于非结构化网格的2．5D直流电阻率模拟

结合大型通用有限元软件ANSYS所提供的强大网格剖分功能,实现了2D地质模型的非结构化三角形网格剖分,并编写了2.5D直流电阻率有限元法FORTRAN语言计算程序.经计算对比表明,在节点数基本相同时,非结构化三角形网格比传统的矩形网格、矩形～三角形网格具有更高的计算精度,可以很好地拟合复杂地形和地质体边界.在此基础上,采用非结构化三角形网格,计算了起伏地形下2.5D地电模型的视电阻率异常,并利用比较法进行了地形改正.与水平地形时的结果对比表明,比较法可以较好地消除地形影响,突出局部地质体的异常.     

岩溶区页岩气勘探中的近地表地球物理探测技术应用研究

岩溶区页岩气钻井在近地表常揭露溶洞、地下河、强裂隙带等不良地质体,严重制约了页岩气资源勘探开发的进程。在岩溶页岩气靶区利用地球物理技术探测对钻探不利的近地表地质结构构造,可有效规避钻井钻遇近地表强岩溶发育带、断层破碎带的风险。综合运用高密度电阻率成像法、音频大地电磁法和测氡法对贵州都匀和广西融安碳酸盐岩区的2个油气靶区进行了地下构造识别,结果表明：高密度电阻率成像法和音频大地电磁法能有效确定浅地表地下低阻构造的位置、宽度和产状,高密度电阻率成像法在50 m以浅深度拥有更高的分辨率,音频大地电磁法探测深度更深,但对地下介质的分辨率不高,氡气测量能很好地识别地下低阻构造的属性。高密度电阻率成像法、音频大地电磁法与测氡法三者可优势互补,组成有效识别岩溶区近地表地质结构构造的技术方法体系,可为南方岩溶区页岩气钻井避开近地表强岩溶发育带、断层破碎带以及最终位置的确定提供可靠的技术支撑。     

三角网格模型剖分方法的研究与应用

数值波场正演在地震学和勘探地球物理学领域正得到越来越广泛的应用,用一个好的方法来建立一个复杂的地质模型则显得尤为关键。三角网格模型相对于层状模型和矩形网格模型在反映地质界面形态、三角网格剖分个数调节及射线追踪速度等方面具有明显优势。利用三角网格剖分的建模方法,在VC2008编程环境下实现了复杂地质模型的描述。通过对复杂模型的建模测试,表明采用三角网格剖分方法,可解决以下模型难题：①对复杂模型界面的描述;②对复杂逆断层的描述;③对封闭块体的描述;④对模型弹性参数进行描述。     

直流激电测深二维反演的若干问题研究

目前,激电数据的二维反演主要针对高密度激电数据,而对于常规的激电测深则很少涉及.据此,针对常规激电测深二维反演所涉及到的一些技术难点进行探讨.在正演过程中,根据实测数据实现有限元网格自动剖分,并采用双网格系统,用相邻节点电导率双线性连续进行有限元模拟,并对模拟的误差进行校正.在反演过程中,利用互换原理和Broyden的方法计算偏导数矩阵;采用与奇异值分解算法精度相当的共轭梯度算法求解偏导数矩阵方程.最后通过对模拟数据和实测数据进行反演试算,验证本计算方法是可行的.