瞬变电磁法深度探测正演模拟研究

针对当前瞬变电磁法探测能力有限的问题,利用一次磁场理论公式,分析相同磁矩下、不同发射线圈一次磁场分布及衰减规律,从而确定其信号深度影响范围;对水平层状介质相同磁矩下、不同发射线圈的二次场进行数值模拟,采用Guptasarma和Singh滤波算法及余弦变换法,利用均匀半空间解析公式进行验证,并对不同正演模型结果进行分析,总结发射磁矩决定探测深度大小。对磁矩相同条件下产生的结果数据进行拟合,得出有效探测深度与线圈边长2倍相当的结论,可为野外矿井生产与工程勘探提供施工布置与定量解释的指导依据,从而提高野外工作效率。     

瞬变电磁晚期场资料的一维反演

本文研讨了由垂直磁偶源和水平电偶源所激发的瞬变电磁晚期场的垂直磁场时间偏导数及其视电阻率的性态特征。探讨了其一维反演的某些问题，研制出了对该时间域电磁响应函数的一维实用化反演程序，表明具有较好的使用效果。     

航空瞬变电磁法一维正反演研究

优化了航空瞬变电磁法一维正演算法,采用新的汉克尔变换系数,理论上提高了正演的精度.提出了航空瞬变电磁法一维反演算法——模型交替调整反演算法,阐述了该算法的原理和计算方法,编写出反演程序,以已知模型正演响应作为实测数据,对若干典型模型进行了反演计算,取得了较理想的反演效果,与Zohdy法相比,该方法有更高的精度.     

地-井瞬变电磁响应特征数值模拟分析

井中瞬变电磁法(Bore-hole transient electromagnetic method-BHTEM)是指接收线圈在钻井中观测瞬变场响应用以勘查深部矿产资源的勘探方法,其中以地-井(地面激发井中接收)组合方式研究最多、应用最广.本文应用时域有限差分法(FDTD),建立包含薄板导体的均匀半空间二维数学模型,采用线源为激发源,选用Mur吸收边界条件,对矩形回线源在半空间中产生的瞬变电磁场进行数值模拟,计算了低阻板状导体在均质半空间和有低阻覆盖层影响情况下的地-井瞬变电磁异常响应,并对响应的特征及规律进行研究分析,为研究地-井TEM提供参考.     

海洋可控源电磁法发射源姿态影响研究

海洋电磁理论是建立在水平发射偶极的基础上.然而,由于海底洋流作用海洋可控源发射偶极可能产生水平摆动、倾斜和水平旋转,造成测量数据与理想状态的水平电偶极子的电磁响应有较大的偏差.为了研究发射源姿态变化对场的影响,本文提出利用欧拉旋转将发射偶极由源坐标系转换到地球坐标系,进而分析发射源姿态变化造成海洋电磁观测数据的误差分布特征.研究发现,对于发射源水平摆动和倾斜造成的海洋电磁观测数据的畸变,其分布规律取决于接收机所在区域.以发射频率1 Hz为例,对于由发射源水平摆动或倾斜导致的地球坐标系中的两个等效电偶极子分量产生的水平电场Ex,在旁线区域,二者的相位差约为360°,接收机接收到的电场信号约为两个偶极子场之和;而在同线区域,二者的相位差接近于180°,接收机接收到的信号为两者之差.在两个区域的交界处,发射源姿态对电磁信号影响最大.相比之下,发射源水平摆动只改变发射源的位置,不会改变源的性质,其影响主要发生在收发距较小的区域.本文的研究成果有助于海洋电磁系统设计时确定发射源姿态变化的参数指标,同时也为未来实际海洋电磁观测时分析和校正发射源姿态变化造成的观测数据误差提供理论基础.     

海洋可控源电磁法发射源姿态影响研究

海洋电磁理论是建立在水平发射偶极的基础上.然而,由于海底洋流作用海洋可控源发射偶极可能产生水平摆动、倾斜和水平旋转,造成测量数据与理想状态的水平电偶极子的电磁响应有较大的偏差.为了研究发射源姿态变化对场的影响,本文提出利用欧拉旋转将发射偶极由源坐标系转换到地球坐标系,进而分析发射源姿态变化造成海洋电磁观测数据的误差分布特征.研究发现,对于发射源水平摆动和倾斜造成的海洋电磁观测数据的畸变,其分布规律取决于接收机所在区域.以发射频率1 Hz为例,对于由发射源水平摆动或倾斜导致的地球坐标系中的两个等效电偶极子分量产生的水平电场Ex,在旁线区域,二者的相位差约为360°,接收机接收到的电场信号约为两个偶极子场之和;而在同线区域,二者的相位差接近于180°,接收机接收到的信号为两者之差.在两个区域的交界处,发射源姿态对电磁信号影响最大.相比之下,发射源水平摆动只改变发射源的位置,不会改变源的性质,其影响主要发生在收发距较小的区域.本文的研究成果有助于海洋电磁系统设计时确定发射源姿态变化的参数指标,同时也为未来实际海洋电磁观测时分析和校正发射源姿态变化造成的观测数据误差提供理论基础.     

航空瞬变电磁法三维各向异性数值模拟和响应特征研究

随着瞬变电磁法的快速发展,三维任意各向异性介质的数值模拟成为研究热点.本文从时间域的麦克斯韦方程组出发,采用时域交错采样有限差分法,推导了时域电磁场的时间分步迭代公式,实现了任意各向异性介质的航空瞬变电磁三维正演.设计地电模型,与已有的软件计算结果进行对比,检验了三维正演算法的计算精度.设计了典型的三维各向异性地电模型,改变各向异性参数计算了航空瞬变电磁响应,分析了各向异性参数对航空瞬变电磁响应的影响.开发的正演算法为研究瞬变电磁法各向异性响应特征和三维反演提供了重要技术支撑.     

不规则回线瞬变电磁法一维烟圈反演研究

瞬变电磁法中最常用矩形或圆形回线,但有时由于地形限制,只能使用不规则回线发射和接收.如果仍用现有的常规回线理论进行处理解释,得到的结果会存在很大的偏差.本文首先进行了不规则回线瞬变电磁法一维正演理论研究,基于电偶极子源的频率域响应公式,通过沿回线积分和时频转换,推导出不规则回线源在水平层状介质中的时间域响应公式.采用欧拉算法、高斯积分和快速汉克尔变换,计算不规则回线内任意一点处的磁场响应.利用改进的二分搜索法计算全区视电阻率,并在此基础上利用烟圈法反演电阻率和深度.通过四个典型地电模型的正反演计算,表明烟圈法反演能够有效反映地电模型的大致形态,可以用于不规则回线瞬变电磁数据的快速反演解释.     

瞬变电磁法理论与应用研究进展

对国内外瞬变电磁法的方法研究概况、理论研究、仪器状况以及在应用领域的研究进展情况做出了综述性评价.瞬变电磁法的理论研究主要涉及正演方法、反演方法、资料处理方法.瞬变电磁法的应用领域包括地面、海洋、航空以及地下等不同工作场地.同时指出瞬变电磁法的发展趋势为研究三维正反演、多分量观测、成像技术、微信号分析等,以及注重发展海洋、井下、航空瞬变电磁法等.     

瞬变电磁法多匝重叠小回线装置实验研究

文中采用实验方法对瞬变电磁法多匝重叠小回线装置发射磁矩、关断时间、感应信号强度随发射线圈匝数及接收线圈匝数的变化分别进行了研究。对固定发射线圈匝数改变接收线圈匝数与固定接收线圈匝数改变发射线圈匝数这2种实验方式进行了对比,从而找出了更适合地质响应的发射与接收线圈的匝数。同时还分别采用线圈边长为0.5m×0.5m与1m×1m的线框进行了对比实验,通过分析发射磁矩、关断时间、感应信号强度随线圈边长、线圈匝数的变化,找到合理的重叠小回线装置。实验结果表明发射磁矩随线圈的边长与发射线圈匝数的增加而增加;关断时间随发射线圈匝数近乎呈正比增加,与接收线圈无关;感应信号强度与线圈匝数呈正比关系,但是相比之下,接收线圈匝数更占主导地位。     

井下瞬变电磁技术在探测煤矿老空水方面的应用

介绍了全空间瞬变电磁(UWTEM)技术在煤矿井下探测老空水方面的应用,研究了井下巷道有限施工条件下探测不同赋存方位采空区的方法,证明了UWTEM技术在探测巷道掘进头前方、巷道顶底板及巷道侧帮等方向老空水的有效性,总结了井下瞬变电磁技术应用中需注意的若干关键问题。结果表明,UWTEM技术能在井下有效地探测巷道顶底板、侧帮及掘进头前方的老空水位置和范围,为井下水害预报和防治提供可靠依据     

二维地质体的瞬变电磁场响应特征

直接从时间域出发 ,应用时域有限差分方法 (FDTD)分析地下和地面的瞬变响应。由于二维情况便于图形表示 ,采取了线源二维地电模型。通过对二层均匀地电结构和含二维低阻体时地面垂直感生电动势曲线的计算 ,说明瞬变场响应有滞后现象 ,即异常地质体一旦引起瞬变响应 ,就会往后延时 ,并使响应延续较长时间。在实际的工程勘察中 ,曾用 3～ 5ms以后的延迟时间探测过较浅的异常体 ,如 2 0m至 150m深度范围内的地下老窑采空区 ,并取得了较好的探测效果 ,上述数字模拟结果为以往的实践提供了理论依据     

正声速梯度浅海远程海面混响的平均强度

木文导出了具有随机起伏表面的正声速梯度浅海远程海面混响的平均强度的表达式.结果指出,远程海面混响的平均强度随距离的下降速度大于“一次方规律”下降的速度;当海面起伏所引起声传播的附加衰减可以忽略时,远程海面混响的平均强度随距离按“一次万规律”下降.文末,我们就一个具体例子作了数值计算.     

正声速梯度浅海远程海面混响的平均强度

木文导出了具有随机起伏表面的正声速梯度浅海远程海面混响的平均强度的表达式.结果指出,远程海面混响的平均强度随距离的下降速度大于“一次方规律”下降的速度;当海面起伏所引起声传播的附加衰减可以忽略时,远程海面混响的平均强度随距离按“一次万规律”下降.文末,我们就一个具体例子作了数值计算.     

浅地层剖面仪在水域工程勘察中的应用

扼要介绍了水上浅地层剖面仪的方法技术，列举了该法在浅海，内河和湖泊减种典型环境及相应的地质条件下勘测所得到的剖面记录及地质解释结果，指出了运用该方法所能解决的工程地质问题。     

利用瞬变电磁和多频电磁方法监测地下水位及其对Hawara遗址的影响

利用瞬变电磁（TEM）和地面电磁（GEM）方法,本文研究了埃及Hawara遗址区的地下水对遗址的影响.这个遗址包括Hawara金字塔、北区墓地、以及被称作“迷宫”的南区墓葬场所.现今Hawara遗址已经完全荒废,被耕作区和Bahr Wahba运河包围.地表水和地下水会破坏Hawara金字塔和“迷宫”遗址的地基,现在金字塔入口已被淹没至地面下约6 m深处.本文在耕作区、金字塔以及“迷宫”等三个地区进行了TEM勘察;在“迷宫”地区进行了GEM勘察.综合分析以上两种勘察数据,我们发现,农业灌溉是浸入到地下的水的主要来源;本地区地下水位随着观测点及海拔的不同,在地面以下2~7 m之间变化.     

3D CFD MODELING OF WATER AND SEDIMENT FLOW IN A HYDROPOWER RESERVOIR

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｅｓｅｒｖｏｉｒｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｓｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｓａｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｅｃｏｎｏｍｉｃｓｏｆｍａｎｙｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｓｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｍａｎｍａｄ...     

ACCURACY AND STABILITY OF FINITE DIFFERENCE EQUATIONS FOR SHALLOW WATER FLOWS IN ORTHOGOPNAL COORDINATES

IINTRODUCTIONNumericalmethodsasatooltosimulateflowsandpollutanttransportareincreasinglyimportantinhydraulicandenvironmentalengineering.AveryusefulapplicationofthenumericalmethodologyinengineeringproblemswouldbetosolvethesystemofZDdepth-integratedshallowwaterequations.ManysolutionsofthegoverningequationsarederivedusingtraditionalfinitedifferencemethodonCartesianregulargrids.ThedisadvantageofthismethodseemstobetheinflexibilityofCartesiangridstocomplywithirregularorcurvedperimeterswhichsur…     

北京塔院井数字化观测水温的同震效应研究

基于北京塔院井数字化水温观测资料,分析了远震引起的水温同震效应,注意到塔院井水温同震变化总是具有下降－上升－恢复的过程,不受地震方位和震源机制的影响;水温同震下降幅度随震级的增大而增大,随震中距的增大而减小, 三者之间有较好的关系;震后水温后效恢复上升幅值受水位动态影响. 最后,对塔院井水温同震效应机理进行了探讨,初步研究结果显示,井孔中的水体受震荡激发而加速对流与掺混是导致水温先下降的主要原因：当井水受到地震波的作用时,对流加速,井内深部较热的水体上涌, 而浅部较冷的水体下沉,水温探头将先观测到温度下降现象; 震后水震波逐渐平息,探头附近井水温逐步恢复上升.     

ESTIMATION OF LAKE EVAPORATION FROM A SHALLOW LAKE IN CENTRAL SWEDEN BY OXYGEN-18

Lake evaporation has been estimated for a shallow lake using a combination of water and isotope mass balance, accounting for the isotopic non-steady state of lake water. The main feature of the isotope method is that inflows need not be measured. Knowledge of their isotopic content is sufficient. Oxygen-18 content, i.e. (δ¹⁸O), of lake water, inflows and outflow was measured on a weekly basis, whereas for precipitation it was monitored daily. The discharge from the lake was also recorded daily. Lake water level, relative humidity, air, and lake water surface temperatures were recorded by a logger. The weather data were recorded on a small island in the lake. It was observed that the lake is isotopically well mixed. Furthermore, the atmospheric moisture was not always in isotopic equilibrium with the precipitation. Daily lake evaporation was estimated as an average of six to eight days depending upon the field logistics. Lake evaporation varied from 0.6 to about 5.4 mm/day during the experimental period. It was found that evaporation estimates are very sensitive to small variations in δ¹⁸O of lake evaporate. Induced changes of 10% in δ¹⁸O of lake evaporate caused errors in evaporation estimates of 9–31%, while similar induced changes in δ¹⁸O of inflows caused errors of 8–18%. Thus, an accurate experimental determination of δ¹⁸O of lake evaporate is relatively more important.