矿井瞬变电磁法三维时域有限差分数值模拟

给出了矿井全空间瞬变电磁场的时域有限差分法(FDTD)算法,并推导了Mur吸收边界条件.利用Mur吸收边界条件,选用均匀全空间电偶极源作为初始激发源,模拟了均匀介质中巷道底板岩层内部和层状介质中三维低阻异常体的全空间响应特性,分析了瞬变电磁场在均匀介质中1.9μs和27.6μs两时刻的传播规律及在层状介质中1.2μs和0.023 ms两时刻的传播规律.结果表明:巷道对电场的影响在初期并不明显,在20μs后才表现出来;瞬变场能较好地分辨低阻层,对高阻层的穿透能力强,并且对低阻体反映灵敏;吸收边界条件只有在场域较大、网格节点较多时才能产生明显的效果.所研究成果为矿井瞬变电磁法资料的解释提供了理论依据.     

层状大地频率域长导线源激发的电磁场

采用Fourier变换法从Maxwell方程组出发,导出了层状大地模型上接地长导线源激发的电磁场表达式。结果表明：接地长导线源实际上是2个接地电极和线电流源构成的一个组合源;其电磁场表达式表明平行于长导线方向的电场分量为2个接地电极激发的平行于长导线方向的电场分量和线电流激发的电场的叠加,垂直于长导线方向的电场分量和电场的垂直分量均是2个接地电极激发的;平行于长导线方向的磁场分量由2个接地电极所激发,而垂直于长导线方向的磁场分量为2个接地电极激发的垂直于长导线方向的磁场分量和线电流激发的磁场的叠加,磁场的垂直分量为线电流源所激发。进一步的结果分析表明,在均匀半空间上、大收发距时,2个接地电极激发的平行于长导线方向的电场分量和线电流激发的电场分量是相等的,2个接地电极激发的垂直于长导线方向的磁场分量和线电流激发的磁场分量是相等的,且它们的振幅与2个电极之间的距离成正比。     

水平电偶源频率测深中全区视电阻率定义的新方法

从电磁场的统一性出发,分析了水平电偶源频率测深中等效电阻率的算法原理和具体定义．分析表明,等效电阻率可明显地改善波区视电阻率在非波区场的畸变,较为形象、直观地反映出地电断面的电性变化．数值计算、三维模型计算和实际数据处理表明,等效电阻率具有良好的特性和应用前景．     

天然电场选频测深法在地下水勘探中的异常理论分析与实践应用

选频法是音频大地电场法的进一步应用与发展。本文通过实践应用说明选频法在浅层地下水勘探中的有效性,并对选频法测深极距(MN)与地下水埋深之间的关系开展对比分析和初步理论研究。首先,采用水平交变电场、交变磁场共同作用下的均匀半空间中低阻导电球体简化地质地球物理模型,对选频法测深曲线开展正演计算;然后,对选频法在广西“十二五”农村饮水安全工程应用中的131口钻井出水量情况进行统计,并对其中98口钻井的钻探情况开展详细列表统计分析,对比研究测深曲线异常处MN极距大小与实际钻探出水深度之间的关系。理论分析与实践应用表明,选频法在浅层地下水勘探中效果明显,是一种确定浅层地下水井位的有效方法;同时,实践统计结果表明,选频法测深法异常曲线处MN极距的大小与实际钻探出水深度之间存在1∶1的近似关系,验证了理论模拟计算结果的正确性;另外,本文的研究成果表明,在浅层(<200 m)天然电磁法勘探中,天然电场观测值的大小除了与大地的电阻率、信号的频率有关外,还与电极距大小是相关的。     

时间域电磁场偏移成像方法研究

采用 Gaver-Stehfest( G-S)方法模拟水平电偶极源在不同介质模型中地表面的负阶跃波电磁场响应 ,然后引入逆时序偏移的观点 ,把这些电磁场响应作为实际观测值 ,利用 Stratton-Chu积分公式将其向下偏移 ,对偏移后的电磁场值进行归一化处理并对场值求偏导数 ,重建地下拟地震深度剖面图 ,实现时间域电磁场的偏移成像。选用了均匀介质、含良导和高阻薄层水平均匀层状介质模型以及高阻柱体、断层等模型分别进行计算 ,成像的结果表明能够得到较高质量的地下地电构造图 ,从重建的深度剖面图中可以识别出地下反射界面的位置 ,该图比时间剖面直观。     

天然场源激电法的可行性

基于对现有天然场源激电法观测方案的分析和对沿横向和垂向电性都不均匀的二维地 电断面的数值模拟结果指出,天然（大地）电磁场由于地下导电性不均匀所引起的异常强度 远大于激电效应引起的异常;提取被强大导电和电磁效应异常“淹没”的弱小激电异常的难 度极大,现有方案都不具有普遍的可行性. 天然场源激电法的实际应用前景不容乐观. 人工 源“长偏移距”的激电法本质上和天然场源激电法一样,都是在“远区场”中作激电观测, 其前景同样不乐观.     

有耗分层媒质上瞬变电磁测深的联合时-频解释

时-频分析是信号分析中非常有力的工具,近年来在处理非稳态信号方面获得了很大的成功。本文将联合时-频分析 (JTFA)用于处理地球物理勘探中具有扩散性质的瞬变电磁场信号。首先用数字滤波和逆拉氏算法模拟了分层大地表面上中心回线装置的瞬变响应,然后用Gabor展开研究它们的时-频谱,结果将地层序列成功地区分开来,为瞬变电磁法勘探提供了新的解释手段。     

井间电磁场的一维、二维联合反演方法

提出了针对轴对称二维井间模型的一维、二维联合反演方法.该方法基于纵向成层背景地层的Green函数,以一维反演结果作为联合反演的迭代初始值,同时反演一维背景地层和二维异常剖面的电导率.采用递推技术计算Green函数的系数,可以很方便地同时得到Green函数对空间坐标的积分和对背景层电导率的微分,大大加快了计算雅可比矩阵〖WTHX〗M〖WTBZ〗的速度并使计算方便、准确.反演实例说明了该方法的有效性.反演实例还显示,背景层电导率较二维成像剖面的电导率收敛速度要快,测量数据的精度对二维剖面电导率成像质量的影响大于对背景层电导率分布的影响.     

线源二维瞬变电磁场的正演计算新方法

首先应用有限元直接迭代法,在频域中实现了线源二维电磁场正演计算,然后利用频时转换中较为简便且有效的数字滤波法,实现了频域到时域的转换,从而实现了线源二维瞬变电磁场的正演模拟。该方法具有编程简单,占用内存小,运算速度快和模型输入方便等特点。模拟结果与理论计算结果对比表明,该方法具有较高的计算精度。另外,该方法对复杂条件下的瞬变电磁勘探方法的研究和二维瞬变电磁反演有重要意义。     

瞬变电磁场的直接时域数值分析

为了深入了解瞬变电磁场的勘探原理,直接在时间域对负阶跃脉冲激发的二维瞬态场进行了数值分析.采用的方法是从反映电磁场基本规律的麦克斯韦方程组出发,导出时域电场的齐次扩散方程,对所研究的空间区域作差分离散,源作为初始条件加入,利用准静态近似处理空中边界,然后进行时间的逐步递推,由此展现瞬变电磁场在地下扩散随时间发展的全过程.通过模拟计算不同时刻瞬态电场在地下的分布形态及地面上感生电动势相应的变化,揭示了低阻异常体对感应涡流的聚集作用,低阻覆盖层对瞬变场扩散的减速作用,及瞬变场的延时效应.因此,瞬变电磁法对低阻体是敏感的,有上覆低阻层时探测同样的深度需要较长的时间,而延时效应瞬变场的晚期时段可反映埋藏较浅的异常体.