50万伏超高压输电线的电磁场时空分布特征及其实验研究

采用ＧＥＭ－Ⅲ阵列型大地电磁测深仪,对带电运行中的长哈５０万伏超高压输电线路产生的电磁场,在垂直走向半径５ｋｍ空间域内进行分频测试。对实测结果通过微机处理,在时域、频域、极化方向和调幅波研究的基础上,给出了超高压线电磁干扰场的空间分布、频率特性及衰减规律,并建立了超高压线电磁场二维理论模型,确定了超高压线对地震台及其他设施电磁观测的影响半径,为超高压输电网设计和现行地震观测规范的制定提供依据。     

计算层状介质中电磁场的层矩阵法

现有人工源频率域电磁法的研究大多仅针对某种具体的方法,而较少将问题综合起来分析.本文综合多种方法的共同点提出了层矩阵法,它采取了源置于层间的模型进行公式的推导,理论上可以计算任意层状介质中任意位置的任意场源在空间中任意位置产生的场强,可适用于多种电磁法的正演模拟计算.层矩阵法的核心是对空间域的变量x, y, z中的x和y变量进行傅氏变换后转换到波数域kx和ky中,在波数域利用边界条件,用层矩阵建立起各层的关系后计算得到各层的波数域电磁场值,然后经过二维反傅氏变换最终得到空间域中任意位置的场值.因为文中定义的层矩阵是建立层关系的关键,所以称此方法为层矩阵法.本文以水平电偶源为例独立推导了层状介质中人工源频率域电磁场解的理论公式.为了验证方法的正确性,文中建立了多种模型,利用自行编排的程序将层矩阵法与现有文献的各种解析公式的解进行了对比,结果表明本文提出的层矩阵法是灵活的、可靠的.     

层状介质高频电磁场计算方法及结果分析

本文在研究了高密度采样线性滤波算法计算层状介质高频电磁场的电磁响应的基础上,系统比较了Anderson等数值计算方法的速度和精度,给出了不同的地电参数和接收距对该计算方法精度的影响.通过比较表明,高密度采样算法不仅速度快,而且精度高.本文还对水平回线源层状介质当发射线圈位于地面时的表达式的第二项积分进行了公式推导,为电磁场的计算提供了清晰的思路.     

均匀半空间瞬变电磁场直接时域响应数值分析

近源时域电磁场具有信号强、探测深度大和精度高等优点,但传统瞬变电磁场理论中偶极子近似在近源区会引起较大误差,推导瞬变电磁场直接时域解析式是解决这一问题的关键.本文在点电荷微元假设下通过时域格林函数,采用分离变量等方法推导出了上半空间一次有源波动场和反射波的时域解析式和下半空间二次无源波动场的时域解析式,结合均匀半空间瞬变电磁场的边界条件给出了均匀半空间瞬变电磁场的直接时域解析式,进而利用第一型曲线积分,通过沿回线源叠加推导出圆回线源在瞬变电磁场中的直接时域解析式.然后在半空间表面上,与传统的电偶极源假设下的表达式作了比较.数值结果表明两者在远源区的计算结果相差甚微,而近源区则存在很大误差.本文利用真正点元（点电荷）严密推导给出的均匀半空间表面上瞬变电磁场的直接时域解析式适用于全场区探测,克服了偶极子假设下只适用远场区的不足,为瞬变电磁法的进一步发展和实际勘探提供了新的理论基础.

     

关于人工源极低频电磁波发射源的讨论——均匀空间交流点电流源的解

大功率人工源极低频电磁波（Control Source of Extremely Low Frequency method, CSELF）技术中,辐射天线由布设在高大地电阻率区的接地长导线源构成,通过接地点向大地注入数百安培的强电流.目前有关强电流在大地中的流动特性和分布规律,尚未完全弄清楚.本文提出一个新思路,将CSELF发射天线分解为两部分:交变的接地长导线源和接地处的交流点电流源,二者响应的叠加构成总场.本文重点讨论了均匀空间下交流点电流源的求解,对比研究了交流点电流源响应、直流点电流源响应之间的差异.结果表明,在小范围内（场源距几十、几百米以内）,均匀空间下交流点电流源场和直流源场差别较小,可相互近似,但在大范围内,交流点电流场比直流场的衰减要快得多.由于CSELF辐射天线跨度上百公里,场源距很大,其电流分布规律遵循交变场规则,不能近似为直流场.     

频率域航空电磁法一维正演与探测深度

计算了偶极一偶极方式均匀半空间的频率域航空电磁响应及层状模型的相对异常响应,阐明了大地电导率、磁化系数,以及飞机飞行高度、探测装置、收发距对电磁响应的影响,计算结果说明了频率域航空电磁法的探测能力和探测条件．分析了三层模型的相对异常响应,给出了基于层状模型确定探测深度的方法．在水平共面方式下,收发距8m,飞行高度30m时,在3～4ppm噪声水平条件下,100Ωm大地探测深度为120m．     

频率域航空电磁法-维正演与探测深度

计算了偶极-偶极方式均匀半空间的频率域航空电磁响应及层状模型的相对异常响应,阐明了大地电导率、磁化系数,以及飞机飞行高度、探测装置、收发距对电磁响应的影响,计算结果说明了频率域航空电磁法的探测能力和探测条件.分析了三层模型的相对异常响应,给出了基于层状模型确定探测深度的方法.在水平共面方式下,收发距8 m,飞行高度30 m时,在3～4 ppm噪声水平条件下,100 Ωm大地探测深度为120 m.     

SOTEM响应特性分析与最佳观测区域研究

电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)是目前研究和应用较为广泛的一种人工源时间域电磁法工作装置,对深部资源地球物理精细探测具有一定的实际意义.为了深入理解方法内涵并更好地进行推广应用,本文基于电性源瞬变电磁一维正演理论,研究了SOTEM地下感应电流扩散、多分量电磁响应平面分布、多偏移距衰减等特性,然后根据上述特性研究了SOTEM的最佳观测区域.研究结果表明:电性源在地下可以产生水平和垂直两个方向的感应电流.其中,水平感应电流又分为上部水平感应电流和下部水平感应电流(又称作返回电流),水平感应电流的极大值主要集中于发射源附近并垂直向下扩散;垂直感应电流极大值沿与地面呈45°角的方向向下、向外扩散,并且具有较低的振幅和较快的扩散速度.电性源激发的六个方向的电磁场分量都具有一定的探测能力,但是考虑到地面观测的方便性和各分量的传播、分布特点,大多数情况仅利用垂直磁场分量Hz(ðB/ðt)和水平电场分量Ex.其中,Hz仅对低阻目标体敏感,且敏感区域位于赤道向区域,并集中在发射源附近;Ex既对低阻体敏感也对高阻体敏感,对低阻体的敏感区域位于赤道向区域,而对高阻体的敏感区域位于轴向区域,并且敏感区域距发射源的距离与目标体埋深和围岩电性有关.     

井下地磁定位的区域适配性研究与分析

井下地磁空间分布特征的适配性评价是井下地磁定位导航的基础.文中针对井下地磁区域适配性问题,在统计分析井下地磁空间分布特征的基础上,增加了变异系数和粗糙方差比作为带状小区域特征指标.并提出了一种基于回归分析多因子联合评价方法,通过多元回归分析确定了参与评价的特征指标,采用离差最大化和Jaynes最大熵原理确定评价因子的权值,改进了传统的决策属性判别过程的特征选取方式,降低了评价过程的主观性.试验选取了矿井以及人防工程的25个实验区域进行地磁数据采集,进行了传统阈值适配评价和基于回归分析多因子联合评价的对比实验及验证.实验结果表明,基于多元线性回归的多因子联合评价结果比单一特征参数评价结果好,达到了80%的相符率,在一定程度可以弥补单因子评价的主观影响.     

复合墙板计算模型与试点工程动力特性分析

本文将均质化理论引入混凝土灌芯纤维增强石膏板(简称复合墙板)的计算。建立了复合墙板的代表性体积单元(RVE)模型,应用有限元分析程序ANSYS对此RVE模型进行模拟,获得其等效弹性常数,为结构的有限元计算提供了有效途径。对一复合墙板结构试点工程进行动力特性测试,测试结果与均质化的计算结果比较吻合,表明这种模型用于计算复合墙板结构的可行性。最后将复合墙板结构与钢筋混凝土剪力墙结构的动力反应特性进行了比较,结果表明复合墙板结构具有优于钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能。     

地中电偶极源极低频电磁场的分布与传播特征

利用层状大地中偶极源响应的正演算法, 计算地中电偶极源激发的极低频地震电磁场并分析其在地球环境下的传播特征.设计了多个水平层状地球模型, 分别模拟和展示了深埋地中的电偶极源的响应和空间分布特征.重点分析了含地壳波导+LAI波导模型的高阻大地中, 倾斜电偶极源激励响应随观测点的偏移距和垂直位置、激励源深度、地壳波导结构和参数变化时各场量响应的幅频特征.研究表明, 用倾斜电偶极源模拟和分析高阻大地中孕震电磁辐射的响应及在大地电磁系统中的传播特性是可行的; 模拟的高阻大地中的电磁辐射在地壳波导和LAI波导中均表现有慢衰减或幅值增强特性, 但两个波导效应具有不同的频率选择性; 高阻大地中的电磁辐射在波导的高阻介质中具有幅值强、衰减慢的特点.建议在高阻地层出露的地表、井中或海底的高阻岩层中以及大气层中布设测站.