瞬变电磁法三维模拟计算研究进展

瞬变电磁法应用于矿产资源、环境工程等领域。目前主流的瞬变电磁三维正演模拟方法包括积分方程法、有限差分法、有限体积法和有限元法。随着观测环境的复杂化以及探测精度要求的提高,有必要研究瞬变电磁法高精度三维模拟计算,以便推动数据处理解释方法的进步。本文系统介绍了瞬变电磁三维正演计算研究进展,分析了准静态差分方程的构建和发射源的加载及边界的处理等有限差分法的关键技术,厘定出空间和时间离散以及大型线性方程组的求解等有限元法的难题。瞬变电磁数值模拟今后的发展方向是深入开展近源情况下受场源效应、复杂地形、极化效应等影响的三维模拟,以及特殊场情况下的多源多分量响应计算,为瞬变电磁法精细探测提供理论支撑。     

探地雷达薄层信号的谱反演算法

为了从多层介质的探地雷达回波数据中提取薄层的位置和厚度信息,推导和验证了在频率域内实现的谱反演算法。该算法给出了各反射面的广义反射系数,并建立了用于联系反射系数序列频谱和薄层参数的代价函数并进行反演。仿真结果表明,对于厚度小于调谐厚度的薄层,该算法也可以进行准确反演,从而提高了对于薄层的分辨能力。     

Excel在求解系统理论权函数中的应用

在分析采用系统理论方法建立降水量与泉流量关系的原理基础上，结合实例建立起一套采用Excel 2002求解系统理论权函数的方法，该方法根据预先给定的权序列长度与权函数初值，采用电子表格计算各观测泉流量实测值与计算值之间的误差平方和，并以此构造目标函数，再通过规划求解软件包计算出使目标函数最小化的权函数值，经反复调整权序列长度等指标可最终确定合理权函数序列。结果表明，该方法通过其强大的可视化功能，在确定权函数的合理性、提高计算效率等方面，具有明显的优势。     

瞬变电磁测深快速拟地震解释方法及应用效果

详细讨论了电磁波与地震波在介质中的传播规律.根据瞬变电磁测深(TEMS)中心回线装置观测成果与大地电磁测深(MTS)成果的一致性,提出了瞬变电磁资料拟地震解释的思路.大量理论模型的正、反演计算结果表明方法理论是正确的,野外实测资料处理结果进一步说明了该方法的实用性.     

用瞬变电磁法探测灰岩溶洞

为了查明高速公路设计段地下灰岩溶洞的发育情况,运用大回线源瞬变电磁法在指定场地进行了探测。采用线性数字滤波技术进行正演模拟,采用改进的阻尼最小二乘可行方向法对资料进行反演计算,经过资料处理,查出地下灰岩溶洞的赋存位置,所解释的结果得到钻孔验证,效果很好。瞬变电磁探测技术的成功应用,很好地解决了高速公路设计中遇到的疑难地质问题。     

用瞬变电磁法探测灰岩溶洞

为了查明高速公路设计段地下灰岩溶洞的发育情况，运用大回线源瞬变电磁法在指定场地进行了探测。采用线性数字滤波技术进行正演模拟，采用改进的阻尼最小二乘可行方向法对资料进行反演计算，经过资料处理，查出地下灰岩溶洞的赋存位置，所解释的结果得到钻孔验证，效果很好。瞬变电磁探测技术的成功应用，很好地解决了高速公路设计中遇到的疑难地质问题。     

基于遗传算法的瞬变电磁法线圈阵列优化设计

为解决瞬变电磁检测技术遇到地底干扰物时在探测精度方面的不足,从载流直导线出发,利用磁场矢量叠加原理,计算单个正三角形空间磁场分布,设计了一种正三角形发射线圈阵列。为得到更好的磁聚焦特性,利用遗传算法对线圈阵列的具体参数进行优化。仿真结果表明:87.5%及以上的磁场能量集中在半径0.113m的特定区域内。说明该线圈阵列在较小目标区域实现了聚焦,具有良好的聚焦性,可以应用在瞬变电磁检测技术发射回线中。     

基于谱反演的谱蓝化拓频方法研究及应用

基于谱反演的谱蓝化拓频方法在稀疏约束下充分压缩子波影响,拓宽地震的低频和高频信息,利用井上反射系数的有色项,提高地震资料的分辨力.以渤海莱州湾地区新近系为例,基于反射系数模型和单道褶积模型试验,分析谱蓝化的应用基础,基于谱反演的谱蓝化拓频方法提高薄层地震响应的效果.结果表明:反射系数模型试验时,地层薄层、反射序列时间相关关系共同主导蓝谱形态;单道褶积模型试验时,能显著拓宽地震的绝对频宽,且能突出薄层和弱反射的地震响应.基于谱反演的谱蓝化拓频方法结合谱反演和谱蓝化的优点,引入井上先验认识,提高地震资料对薄层或相邻期次砂体的可描述性,且不容易产生解释假象.实钻井证实该方法能改善砂体的叠置关系,提高井上标定的相关因数.     

基于聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法

煤矿井下地球物理水害超前探测要求探测点20 m范围内不得有积水和金属物体,传统电磁法超前探测技术已不能满足要求,钻孔瞬变电磁法通过将收发装置送入掘进工作面前方的钻孔中进行探测,既远离了巷道中的各种干扰,又提高了隐蔽致灾水体的探测精度。为解决该方法对钻孔径向异常体的准确定位解释难题,通过三维正演总结了其水平分量异常响应特征,提出了异常体象限确定准则,研究了根据水平分量幅值和异常象限综合求取异常体工具面角的计算方法。将由垂直分量计算得到的每一个视电阻率视为独立异常体,基于K-means聚类算法对相应的水平分量异常曲线特征值进行二分类,实现了全数据集的视电阻率象限自动划分,结合异常工具面角算法研究得出钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法。最后计算了三维数值模型的立体成像结果,对钻孔径向的小规模低阻异常体取得了良好效果。结果表明:基于K-means聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法是地球物理与机器学习的有机结合,该方法能够为井下掘进工作面隐伏水害超前探测精细解释提供技术支撑。     

在阶跃圆电流激发下球形地质体的瞬变电磁响应

对被均匀导电介质包围的球形地质体的瞬变电磁响应作了解析研究。激发场源为通有阶跃电流的圆形回路，在轴对称条件下，建立起关于德拜位的偏微分方程，直接在时间域用分离变量法求解，得出了解析解。给出了几种特殊情形下的解式，还得出了在导电球体被弱导电介质包围条件下的近似解式。     

SV波在自由面上的全反射

本文研究了SV波在自由面上全反射的一些特殊现象。首先,从波动方程出发讨论了散射P、SV波的相移和反射场中P波的质点运动;然后,应用功能原理,计算了自由面上非均匀P波的能流密度,得出非均匀P波平均能流为零的一般结论。本文所得到的结论,对于各种地震波、弹性波和电磁波在两种均匀介质界面上发生的全反射,均可适用。     

南水北调中线工程地震浅反资料的处理

浅层工程物探中 ,地震浅反勘探因其优点颇多而具广阔的应用范围。具体工作中 ,道间距及偏移距的选择是外业工作的关键 ,滤波参数选择、目的层识别和正确的数据处理是内业资料解释的关键。该文介绍了南水北调中线工程地震浅反资料的处理及所用软件存在的若干问题     

致密砂泥岩区气层的反射特征及识别

本文针对X地区含气砂岩与泥岩波阻抗差异不大、振幅变弱、视频率增高、波形分叉合并、断续和下拉等异常特征,采用综合识别的方法圈定了天然气储集体的范围,并对其应用效果进行了验证。     

地下水的有机污染问题及其吸附作用评价

文章认为有机污染质已对地下水污染构成威胁,研究有机污染质在地下水系统中的迁移转化机制,建立有效的预测模型,具有十分重要的意义。有机污染质与地下水形成不溶混流体,对其运移进行评价的理论、方法及测试技术都不同于通常对易溶混污染质的评价。这项工作在我国刚刚起步,研究程度较低。文章讨论了有机污染质—地下水体系的一般物理、化学特征和运移控制方程,指出吸附作用是使有机污染质运移滞缓的重要原因,介绍了目前国外研究有机污染质吸附作用的几种试验及结果。     

油库系统库存模型初探

运用油库系统设计方法 ,建立了油库系统的库存模型 ,提出了用数字仿真技术确定油库最佳库容的方法。在确定油库库容时 ,提出了油库必须满足某一最小库容的概念。考虑了油库与环境的交互作用 ,因而与传统的周转系数法相比 ,运用文中建立的油库系统库存模型设计的库容将更为经济与合理。     

高精度曲面建模的一种快速算法

 高精度曲面建模(HASM)是一种全新的曲面建模方法,其整个过程可分为偏微分方程的离散、采样方程建立和代数方程组求解3个阶段。目前所采用的求解对称正定方程组的方法主要是共轭梯度法。为了解决HASM的计算速度问题,本文给出了2种新的预处理共轭梯度算法,分别为不完全Cholesky分解共轭梯度法和对称逐步超松弛预处理共轭梯度法。实验表明,不完全Cholesky分解共轭梯度法收敛速度最快,且这2种预处理方法均比其他方法具有更快的收敛速度。     

摩擦作用对西南低涡扰动的影响

西南低涡是对流层下层的中尺度扰动。本文在零级近似条件下,采用p坐标系的基本方程组,在边界层内设计两层模式。通过一定的简化方程组后,得到:当Z≤1/2[kL~2/(μ~2Knu~*)] 时,摩擦效应具有二重性,一方面使扰动减弱;另一方面使扰动增强,而前者的影响略大于后者,最终使扰动消失。频率随高度Z的降低而增加。当Z>1/2[kL~2/(μ~2Knμ~*)]时,摩擦作用甚微,几乎可以忽略不计。频率虽然有两个值,但随高度Z的增加,他们趋于一个常值。     

黑河工程引水洞进口段岩体质量分级研究

首先叙述了引水洞进口段处拟建工程建筑物的基本特征和引水洞进口段的基本工程地质情况等 ,在此基础上 ,采用了BQ岩体质量分级方法对黑河水库引水洞进口段岩体进行了质量分级。该法基本反映了黑河水库引水洞进口段岩体质量实际情况     

欠定盲源分离的稀疏分量分析方法

分析了解决欠定盲源分离问题的稀疏分量分析方法,通过聚类算法得到混合矩阵的估计,通过优化算法恢复源信号。总结了各种实现"聚类"和"优化"的具体方法,论述了欠定盲源分离和稀疏分量分析、压缩传感之间的紧密联系,对欠定盲源分离进行了展望。     

重磁线性反演的正则化方法

重磁线性反演最后都要归结于解数据方程。由于重磁数据方程是奇异方程,通常大多数解方程组的方法都失效。因此,本文采用了正则化方法,通过模型试验,证明了该方法具有解奇异方程和压制高频干扰的功能。为了保证反演结果的可靠,本文提出了一套比较可行的处理资料过程。最后,反演计算了山西太原盆地的莫霍面和居里等温而,其结果与已有的地质、地球物理资料相吻合。