基于地下水数值模拟的地球物理反演解释优化方法研究

地球物理的多解性无处不在,面对这种情况我们往往结合地质资料来对反演结果进行合理的地质解释。然而在偏远地区地质、深部钻探资料非常缺乏,野外已有的井孔也往往难以获取岩性编录资料。当这些资料比较少时,反演结果依然存在难以解释或者不确定等问题。是否可以借助于地下水位与水质信息包含的地质体水力特性,来辅助地球物理反演过程？基于此思路探索了基于地下水模型的地球物理反演解释优化方法:以大地电磁法为实现手段,通过研究已知理想地质模型和多个基于反演结果解释得到的地质模型,建立地下水数值模型,对比地下水水流和溶质运移数值模拟结果,最终确定相对最佳地质模型。并通过敏感性分析验证了运用地下水数值模拟搜索相对最佳地质模型的可行性。     

几种地震波阻抗反演方法的比较分析与综合应用

地震波阻抗反演是确保地震数据、测井资料和地质信息正确综合的重要技术.对当前石油工业界常用的地震波阻抗反演方法的原理、技术关键、优缺点及应用条件做了较为详细的分析和评述,并展示了几种反演方法综合应用的实例.实例表明,遵照拟定的技术流程,能够在实际生产中较好地使用各种反演方法,并得到较为可靠的一体化综合储层预测结果,可以降低油气勘探开发的风险.     

激发极化测深数据反演方法及应用

在电阻率反演基础上,研究和分析了3种不同的极化率反演方法,即:线性反演方法、精确形式反演方法和非线性反演方法;通过一系列理论模型的对比,分析了这3种反演方法的反演效果。电阻率的反演是基于最小二乘原理建立的反演目标函数,并在反演方程中加入了大地电磁Occam反演方法的光滑度矩阵,提高了反演的稳定性;理论模型对比表明,线性和非线性2种反演方法是比较实用的,将这2种反演方法应用于新疆托里某铜矿的对称四极激电测深的数据处理中,取得了较好的应用效果。     

SCS2D程序反演参数的应用效果分析

SCS2D程序中反演参数应用不当将使反演的地电模型与实际的地电模型产生较大的差别。通过对该软件反演参数圆滑系数、模型顶层厚度、初始背景模型的应用效果分析,为正确选择应用各参数、提高资料的反演精度打下基础。     

多参数约束反演系统的原理和方法

文章论述了包括测井反演、宽带约束反演和岩性约束反演在内的多以参数约束反演的理论。其中测井反演不仅提供用于地质解释的参数，还把它作为宽带约束反演的初始模型及约束条件；宽带约束反演利用阻尼广义逆方法和最优化计算方法，提供宽频带的高分辨反射系数剖面，最终获得宽带波阻抗模型。     

重磁反演约束条件及三维物性反演技术策略

重磁资料反演与其他地球物理反演一样也存在严重的多解性,要想得到好的结果,必须附加约束条件,而且尽可能是各种约束的组合。三维反演中多解性更加严重,同时与约束的结合又更加艰难。非线性的广义随机算法使反演求解过程稳定,约束条件容易结合,但计算速度和维数困难同样制约其发挥作用,采取针对性措施后,使三维反演进入实用化阶段。     

时移电阻率反演模拟研究

电阻率法可用于地表浅层的探测,也可用于对动态地下目标进行监测.对于监测数据的反演,不同数据集的单独反演存在一定缺陷,为此本文在常规电阻率反演算法的基础上,推导了时移电阻率反演公式,实现了时移反演算法程序;为了论证时移反演算法对动态地下目标成像的优越性,建立一组多个正演模型,利用模拟数据进行单独反演和时移反演,并对比两种...     

子波反演与波阻抗反演

本文简述了子波反演与波阻抗反演的基本原理,用数值模拟算例表明了子波反演与波阻抗反演的正确性,并对该两种反演方法的稳定性进行了讨论。     

数值模拟在反演矿区水文地质条件中的应用

地下水数值模拟技术已经普遍应用于矿区水文地质问题的研究,以涌水量预测居多,但对于矿区水文地质条件的反演目前仍处于探索阶段.针对马坑矿区开采条件下关键水文地质条件认识不清的事实,以矿区岩溶裂隙地下水为研究对象,建立了三维地下水水流数值模型,并利用地下水位动态及涌水量资料对模型进行了识别,反演了矿区目前存在的若干重大水文地质问题,对矿区的边界条件、充水来源及途径、地表入渗等问题有了进一步的认识.该方法也是对数值模拟技术应用的一种新探索.     

基于实码遗传算法的地下水污染物运移参数反演

介绍了采用实数编码遗传算法优化反演地下水污染物运移参数的基本步骤,不仅求解了弥散系数,而且反演得到了地下水运动速度。算例表明,采用遗传算法———特征有限元离散方法反演地下水污染物运移参数是可行的。     

岩土工程渗流参数反问题

系统介绍了目前国内外岩土工程渗流参数反问题研究的现状和进展，对参数辨识不适定性等问题做了讨论，并结合计算实践着重对几种典型求解方法的优缺点进行了比较和评述。对今后岩土工程渗流反问题研究提出了初浅的看法。     

基于连续不确定区域的蚁群算法求解水文地质逆问题

本文在介绍求解复杂组合优化问题而提出的蚁群算法的基础上,提出一种基于连续不确定区域的蚁群算法。该方法将连续变量优化问题转化为一个组合优化问题,进而将蚁群算法求解。通过两个水文地质逆问题的求解,表明该方法在参数识别中计算结果可靠,具有较好的计算效率。     

Transport parameters identification: application of the Sentinel method

In this paper, the Sentinel method is applied to groundwater pollution parameter identification. First, the inverse problem is solved in the linear case to estimate pollutant mass flow rates. Then, the non-linear case, which is the determination of the pollutant source coordinates, is developed. Finally, numerical tests, conducted on the Rhenan aquifer, south of Strasbourg, are presented. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

三江平原富锦地区浅层地下水水化学特征及其形成作用

三江平原富锦地区是我国重要的产粮基地,农业灌溉对当地地下水水质造成了一定程度的影响,而地下水水质的变化制约着当地农业的发展及居民的饮水安全,因此对三江平原富锦地区地下水水化学特征及其形成作用进行研究具有十分重要的意义。本次研究对浅层地下水及地表水进行采样,运用Gibbs图、离子比例系数、δD和δ~(18)O同位素、克里金插值及反向地球化学模拟等方法,对三江平原富锦地区浅层地下水的水化学形成机制进行了分析。研究结果表明:地下水中TDS、NO_3-N质量浓度沿地下水流向呈递增趋势,地下水水化学类型以HCO_3-Ca和SO_4-Ca为主;硅铝酸盐以及岩盐的风化溶解是研究区地下水中离子的主要来源;溶滤作用、阳离子交替吸附作用和农业施肥、地下水开采等人类活动影响是控制地下水化学特征形成的主要作用。     

Diagnostics of the shape and orientation of a rock failure zone based on electrical measurements as an inverse problem of geophysics

Exploration geophysics is concerned with the development of methods and techniques for remote search for mineral deposits, solution of various engineering and geological problems, mining monitoring, and diagnostics of zones of rock bursts and natural and technogenic tectonic earthquakes. In this paper, we consider the diagnostic problem of exploration geophysics related to the determination of the shape and inclination angle of a plane source of natural geoelectric field, which, under certain conditions, simulates a rock failure zone, e.g., during the preparation of rock bursts at the sites of developed mineral deposits. This approach may also be useful in determining the shape and size of ore shoots by electrical measurements on the ground surface. Evaluation of the parameters of a rock failure zone is required in the case of accumulation of multiple fractures having charges of the same sign before a catastrophic failure. This problem is formulated as a Fredholm-Urysohn integral equation of the first kind. The solution of the integral equation is sought using the Tikhonov regularization method of the second order.     

黄河流域地下水资源状况及其生态环境问题

黄河流域是中国重要的生态屏障和经济地带,上中下游面临着不同生态环境问题,水在生态环境问题的形成演化过程中起着重要作用。本文从黄河流域地下水动态特征、地下水资源的数量、质量及开发利用等方面,分析了黄河流域地下水资源及饮水安全状况。黄河流域年度地下水资源量393.55亿m~3,银川平原、河套平原等7处主要平原(盆地)地下水资源量为81.91亿m~3,占比超过20%;黄河流域地下水质量以Ⅰ～Ⅳ类为主,劣质地下水主要受总硬度、硫酸盐、铁、溶解性总固体等天然原生组分影响,砷、氟、硒、碘等原生组分超标是流域部分地区地下水饮水安全的主要威胁;2020年与2019年同期相比,黄河流域地下水位呈上游稳定、中游局部上升、下游下降的态势,主要地下水降落漏斗形态基本稳定。针对黄河源区、宁蒙河套平原等重点区段,分析了存在的主要生态环境问题,提出了全面开展流域水文地质与水资源调查评价,深入开展黄河流域及重点地区水平衡分析等工作建议。     

Characterization of solute transport parameters in leach ore: inverse modeling based on column experiments

Heap leaching is essentially a process in which metals are extracted from mine ores with lixiant. For a better understanding and modeling of this process, solute transport parameters are required to characterize the solute transport system of the leach heap. For porous media like leach ores, which contain substantial gravelly particles and have a broad range of particle size distributions, traditional small-scale laboratory experimental apparatus is not appropriate. In this paper, a 2.44 m long, 0.3 m inner diameter column was used for tracer test with boron as the tracer. Tracer tests were conducted for 2 bulk densities (1.92 and 1.62 g/cm³) and 2 irrigation rates (2 and 5 L/ (m²·h⁻¹)). Inverse modeling with two-region transport model using computer code CXTFIT was conducted based on the measured breakthrough curves to estimate the transport parameters. Fitting was focused on three parameters: dispersion coefficient D, partition coefficient β, and mass transfer coefficient ω. The results turned out to fall within reasonable ranges. Sensitivity analysis was conducted for the three parameters and showed that the order of sensitivity is β > ω > D. In addition, scaling of these parameters was discussed and applied to a real scale heap leach to predict the tracer breakthrough.     

Proof of multiplicity of solutions for groundwater seepage in recharged heterogeneous unconfined aquifers

A new analytical proof is presented for steady‐state seepage in recharged heterogeneous unconfined aquifers. The paper also presents a detailed procedure and important rules for performing correctly numerical studies of unsaturated seepage. Once a numerical solution is calibrated with field data, using a set of spatially distributed values for hydraulic conductivity K and effective infiltration EI, any new numerical analysis with a set of αK and αEI values, where α is a constant, yields an equally good calibration. However, if the effective porosities of each layer are unchanged, the groundwater velocities are multiplied by α, whereas the travel times are divided by α, which may help to select α in order to match known travel time data. This is a clear example of multiple solutions to an inverse problem. The paper underlines the role and the need to finely mesh unsaturated zones and also contacts between layers to reach the asymptotic convergence range, as it was carried out to verify the proof and as it should be completed to study any seepage problem. A few consequences of the new analytical proof and the rigorous procedure are shown with examples. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

反向地球化学模拟技术在地下水14C年龄校正中应用的进展与思考

地下水¹⁴C年龄校正一直是地下水年代学研究中的一个热点问题,将反向地球化学路径模型与同位素质量传输模型耦合起来,在综合考虑不同碳源、不同水文地球化学反应对¹⁴C质量传输影响的基础上,提出了一种新的综合性的校正方法,从而使地下水¹⁴C定年技术得到了进一步发展。识别深层地下水演化过程中影响¹⁴C浓度变化的主要因素并定量确定其对地下水¹⁴C浓度的影响程度是地下水¹⁴C校正的精度和可信度的重要考虑因素;在应用水文地球化学路径模拟技术进行地下水¹⁴C年龄校正时,必须要充分考虑地下水补给环境特点以及反向地球化学模拟模型中的非可行解的排除。