确定探采结合井位的综合物探方法技术研究——以乌蒙山区为例

乌蒙山区水资源严重缺乏,找水难度大.本文综合分析、研究了当前山区物探找水方法的现状,总结各物探找水方法的优点、缺点;以经济、高效为原则,优选出高密度电阻率成像、密集型激电测深和视电阻率测井等3种综合物探方法组合,开展探采结合井位确定;从定性─定量─验证等三层次,提出有效地地球物理找水方法技术组合:采用高密度电阻率法定性分析地层,密集型激电测深工作定量分析含水地层,视电阻率测井资料进行验证.利用反射系数法、衰减度等新技术进行资料综合处理与解释,准确地对探采结合井进行定位.高密度电阻率法和密集型激电测深得到的含水层与钻孔实际深度误差均小于5%,证明该方法组合能经济、快速、有效地确定基岩、含水性地层的深度;计算了高密度电法、激电测深得到的地层层位深度转换为真深度的校正系数,为该区物探找水勘查积累了经验,为该区域地下水勘查起到一定的示范作用.     

基于模型空间压缩的大地电磁三维反演研究

本文提出了一种基于模型空间压缩技术的大地电磁三维反演方法.该方法在传统大地电磁三维反演理论的基础上,通过小波变换将待反演的空间域模型参数映射到小波域进行反演,获得小波域更新模型后再通过小波逆变换得到空间域反演模型.由于小波变换具有压缩特性和多尺度分辨能力,本文反演方法可在一定程度上提高反演分辨率.为了提高反演效率,我们针对基于L_1范数的模型约束求解不易收敛的反演问题,提出了一种基于模型粗糙度的简单有效的预条件处理技术.为验证本文算法的有效性,本文首先对经典的"棋盘"模型进行三维反演测试.反演结果表明本文算法的反演效率与传统方法相当,但对于深部异常体具有更好的分辨能力.最后,我们通过对实测数据反演进一步验证本文算法的有效性.     

导电大地上航空电磁系统校准

航空电磁系统校准是开展实际测量工作的基础,校准情况直接影响数据处理和解释.传统校准方法通常假设在自由空间中进行,忽略导电大地耦合影响.然而,实际工作中很难找到绝对高阻的校准场地,导电大地对系统校准和观测数据的影响无法忽视.本文以频率域航空电磁系统为例,对导电大地上航电系统校准技术和校准误差改正方法进行研究.我们首先推导了层状导电大地上水平共面和直立共轴线圈系统的校准公式,结果表明导电大地对航电系统校准尤其是水平共面装置的高频信号影响很大.针对校准过程中大地电导率已知的情况,本文采用非线性方程求解技术一次性确定校准线圈位置和Q值;在没有任何辅助信息情况下,也可直接利用实测数据计算校正因子进行迭代求解.测试结果表明该方法快速、准确、有效.考虑到系统相位和增益调整直接影响观测数据,本文提出了航空电磁数据校准误差的改正算法.实测数据误差改正结果表明,导电大地对高频信号影响严重,校准误差改正后的航空电磁数据与实际地质资料更好吻合.     

基于瞬时电流脉冲的三维时间域航空电磁全波形正演模拟

传统时间域航空电磁全波形正演模拟主要采用间接法(褶积算法)和直接法(时域有限差分方法等),然而褶积算法需要获得精确的电流二阶导数,这给发射电流数据采集工作带来极大挑战;时域有限差分方法受到网格和时间步长的严格限制,缺乏灵活性.为解决这些问题,本文采用时域有限元方法,通过直接改变每个时间道上的瞬时电流强度模拟任意发射波形的电磁响应.由于无需计算电流二阶导数,大大提高了正演结果的精度.利用基于非结构四面体网格的矢量有限元方法和后推欧拉技术对时间域电场扩散方程进行空间和时间离散,实现三维航空电磁时间域全波形的直接正演模拟.由此不仅可以模拟复杂的地电结构,而且基于后推欧拉法的无条件稳定性,可以更加灵活地选取时间步长,提高计算效率.通过与1D数值模拟结果进行对比验证了该方法的准确性.本文对三维柱状体模型上HELITEM MULTIPULSE和VTEM系统实际发射波形电磁响应进行模拟,并与褶积算法的结果进行比较,验证了本文算法模拟实际发射波形电磁响应的优越性.对复杂三维地质体模型上不同发射波形电磁响应进行模拟,验证了时间域有限元算法可有效处理复杂地下地质结构.     

基于卫星观测的2003-2013年北极海冰体积变化估算

北极海冰正处于快速减退时期,北极海冰体积变化是全球气候变化的重要指示因子。本文利用两种卫星高度计数据（ICESat和CryoSat-2）反演得到的海冰厚度数据,结合星载辐射计提取的海冰密集度数据以及海冰年龄数据,估算了近期的北极海冰体积以及一年冰和多年冰体积变化。CryoSat-2观测时段（2011-2013年）与ICESat观测时段（2003-2008年）相比,北极海冰体积在秋季（10-11月）和冬季（2-3月）分别减少了1 426 km3和412 km3。其中,秋季和冬季的一年冰的体积增加了702 km3和2 975 km3。相反,多年冰分别减少了2 108 km3和3 206 km3。多年冰的大量流失是造成北极海冰净储量下降的主要原因。     

Recent satellite-derived sea ice volume flux through the Fram Strait: 2011–2015

The Fram Strait(FS) is the primary region of sea ice export from the Arctic Ocean and thus plays an important role in regulating the amount of sea ice and fresh water entering the North Atlantic seas. A 5 a(2011–2015) sea ice thickness record retrieved from Cryo Sat-2 observations is used to derive a sea ice volume flux via the FS. Over this period, a mean winter accumulative volume flux(WAVF) based on sea ice drift data derived from passivemicrowave measurements, which are provided by the National Snow and Ice Data Center(NSIDC) and the Institut Francais de Recherche pour d'Exploitation de la Mer(IFREMER), amounts to 1 029 km~3(NSIDC) and1 463 km~3(IFREMER), respectively. For this period, a mean monthly volume flux(area flux) difference between the estimates derived from the NSIDC and IFREMER drift data is –62 km~3 per month(–18×10~6 km~2 per month).Analysis reveals that this negative bias is mainly attributable to faster IFREMER drift speeds in comparison with slower NSIDC drift data. NSIDC-based sea ice volume flux estimates are compared with the results from the University of Bremen(UB), and the two products agree relatively well with a mean monthly bias of(5.7±45.9) km~3 per month for the period from January 2011 to August 2013. IFREMER-based volume flux is also in good agreement with previous results of the 1990 s. Compared with P1(1990/1991–1993/1994) and P2(2003/2004–2007/2008), the WAVF estimates indicate a decline of more than 600 km~3 in P3(2011/2012–2014/2015). Over the three periods, the variability and the decline in the sea ice volume flux are mainly attributable to sea ice motion changes, and second to sea ice thickness changes, and the least to sea ice concentration variations.     

时间域航空电磁激发极化参数三维反演研究

时间域航空电磁中心回线(或重叠回线)装置晚期道数据受激电效应影响常出现符号反转现象.这类数据与多个激电参数相关,并且各参数之间灵敏度差异较大,导致反演存在严重的非唯一性.本文提出一种基于Pearson相关性约束和深度学习算法相结合的时间域航空电磁激发极化参数反演策略.该反演策略首先基于深度学习预测时间域航空电磁激电参数,进而给时间常数和频率相关系数一个较小的约束范围后再反演电阻率和极化率,由此大大减少反演的多解性.针对电阻率和极化率的反演,我们采用统计学中Pearson相关系数构建两种物性参数的相关性约束,进一步减少反演多解性.为验证反演策略的有效性,我们对双棱柱模型和拱形模型分别进行反演试算.理论测试结果表明,基于Pearson相关性约束的电阻率和极化率的反演结果比传统的高斯-牛顿反演结果更接近真实模型,而基于深度学习预测时间常数和频率相关系数后的电阻率和极化率反演结果与给定真实时间常数和频率相关系数后的反演结果效果相当.最后,我们对来自澳大利亚的带激电效应的航空电磁实测数据在考虑和不考虑激电效应条件下进行反演,结果表明考虑激电效应的反演无论数据拟合还是地电断面的连续性均得到明显改善...     

环境因素影响下海湾蓄淡水库底泥盐分释放试验研究

在现场调查的基础上,利用沐官岛海湾水库库区典型底质(砂质粉砂)的原状/扰动土样和地表水(海水和淡水),采用土柱和水槽试验测定了3.5m/s风速或上覆水盐分浓度、pH和温度作用下底泥盐分向上覆水体释放的时-空变化规律,并定量计算出底泥盐分的释放通量。试验结果发现,底泥的盐分释放不同程度地受到环境因素的影响。(1)风的作用能促进底泥盐分释放。在风的作用下,上覆水中盐分浓度的分布存在明显的规律性:表层水体(水土界面之上4cm水位至水体表面)盐分浓度均匀分布,底层水体(水土界面至4cm水位水体)盐分浓度非均匀分布,且在3cm水位处盐分浓度最小。(2)上覆水中盐分的浓度抑制底泥盐分的释放。(3)pH值≤7时,底泥盐分释放几乎不受影响;pH值7时,底泥盐分释放略有增加;(4)一定温度作用下盐分浓度在水体中非线性分布,在水-土界面至7.5cm水位处为高盐分浓度区,7.5cm水位至水体水面盐分浓度含量较低。温度的升高促进底泥盐分释放。     

中国大陆科学钻探孔区的数字三分量反射地震调查

本文将简要介绍在大陆科学钻探孔区进行数字三分量地震勘探试验数据采集处理技术,以及取得的初步成果. 鉴于结晶岩地区波场的复杂性,在剖面调查之前要先进行波场特征调查,才能确定三分量地震调查观测系统采集参数.数据处理中与水平分量处理有关的三个困难环节包括静校正、速度分析与动校叠加,必须有所创新.在大陆科学钻探工程中,三分量数字地震调查之所以放在终孔后才进行,主要是因为三分量地震解释要以钻孔资料和VSP成果为基础.如果没有岩芯物性测定资料或VSP纵横波速度计算曲线,横波速度剖面模式就难以建立,水平分量数据处理和解释就难以进行.与单分量地震调查相比,水平分量采集处理提供了转换波信息,可反映独特的很有意义的地质信息.在三分量数字地震调查X分量深度叠加剖面左半边深度2600～3400 m区段出现密集的水平反射层,与Z分量反射剖面和变质岩片倾向不一致.对比主孔气体异常曲线可知,这些水平反射是地层中流体含量升高的反映.     

Analysis of Yellow Sea low-frequency current variation

Low frequency (LF) current (period>25 hour) variation at 5 stations in Jiaozhou Bay. Shijiousuo, and the central part of the Yellow Sea were studied by analyzing the observed long-period current data series in the study area.1) There are obvious periods of 3 and 5 days in the LF current spectra. The energy spectral value of LF current of a 5 day period is remarkably larger than that of a 3 day period. These periods reflect the correlations between the LF current variation and the LF water level variation.2) The feet that the 15-day period in the LF current spectra corresponds to the semi-monthly celestial tide period indicates that the tide-induced residual current is an important and most evident LF current component in the bay.3) The LF current spectral energy density in the northward direction is much larger than that in the eastward direction. This shows the frequency and strength of the wind field in the northward direction are evidently larger than that in the eastward direction.