發(fā)布時(shí)間：2020-10-08 20:41

　　 工程與環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題已經(jīng)成為人們研究和關(guān)注的重點(diǎn),這些地質(zhì)問(wèn)題大多涉及到淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的探測(cè)。由于瞬變電磁儀器具有關(guān)斷時(shí)間,使儀器記錄或處理的數(shù)據(jù)都丟失了早期淺層的數(shù)據(jù),導(dǎo)致地下20m左右的深度會(huì)有一個(gè)不能探測(cè)的“盲區(qū)”。隨著儀器和器件水平的發(fā)展,發(fā)射電流關(guān)斷時(shí)間已經(jīng)縮短到μs級(jí),甚至ns級(jí),可以為“盲區(qū)”探測(cè)提供條件,可是快速關(guān)斷電流所對(duì)應(yīng)的頻率已經(jīng)達(dá)到10MHz~100MHz級(jí),此時(shí)位移電流的影響已經(jīng)無(wú)法忽略。由于儀器具有關(guān)斷時(shí)間,會(huì)對(duì)早期的數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大的影響,因此需要對(duì)關(guān)斷效應(yīng)進(jìn)行校正,而現(xiàn)有校正方法的理論基礎(chǔ)都沒(méi)有考慮位移電流。瞬變電磁一維反演中常用的手段有“煙圈”反演和最優(yōu)化反演�！盁熑Α狈囱菔墙�似的反演方法,不需要初始模型,反演速度較快,但不能夠擬合觀測(cè)數(shù)據(jù)。最優(yōu)化方法中最常用的是最小二乘法,最小二乘法反演能夠擬合觀測(cè)數(shù)據(jù),但在層數(shù)較多時(shí),反演的精度較差、速度較慢。對(duì)于以上提出的問(wèn)題,本文首先推導(dǎo)了計(jì)及位移電流下垂直磁偶極子和大回線源的頻域響應(yīng),再經(jīng)過(guò)時(shí)-頻變換方法求解時(shí)域響應(yīng)。在頻域響應(yīng)求解中會(huì)涉及漢克爾變換,本文提出了基于haar小波分解核函數(shù)的方法,該方法具有良好抗噪性能和顯著的計(jì)算穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)了變換和去噪的結(jié)合。時(shí)-頻轉(zhuǎn)換方法中采用了Gaver-Stehfest逆拉式變換方法(簡(jiǎn)稱G-S變換),仿真結(jié)果表明16點(diǎn)濾波系數(shù)的G-S變換的精度較高,可以用于時(shí)域響應(yīng)的求解。在理論推導(dǎo)與數(shù)值算法研究的基礎(chǔ)上,討論了在典型地層模型下的位移電流效應(yīng)以及瞬變響應(yīng)的影響特征。在均勻半空間下,位移電流影響的時(shí)間在幾十和幾百納秒之間,垂直磁場(chǎng)及其時(shí)間導(dǎo)數(shù)會(huì)發(fā)生變號(hào)。電阻率和介電常數(shù)越小,位移電流的影響越明顯;發(fā)射線圈半徑的增大會(huì)相應(yīng)的延后位移電流影響的時(shí)間。在層狀模型下,當(dāng)頂層為高電阻層時(shí),下層的電阻率和介電常數(shù)都會(huì)對(duì)位移電流效應(yīng)有影響;而對(duì)于頂層為低電阻層時(shí),下層的電阻率和介電常數(shù)都不會(huì)影響位移電流效應(yīng)。在均勻半空間下,電阻率越大,垂直磁場(chǎng)下降的時(shí)刻越早,對(duì)于不同的電阻率,垂直磁場(chǎng)衰減的速度相同;在早期垂直磁場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)峰值隨電阻率的增加而增大,在晚期下降的時(shí)刻隨之變?cè)?發(fā)射線圈的半徑增大,垂直磁場(chǎng)及其時(shí)間導(dǎo)數(shù)的幅值變小,響應(yīng)衰減的速度變慢,下降的時(shí)刻也變?cè)?介電常數(shù)對(duì)垂直磁場(chǎng)幾乎沒(méi)有影響,對(duì)垂直磁場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)影響也非常小。在層狀大地下,對(duì)于頂層為高阻層時(shí),響應(yīng)曲線對(duì)下層電阻率的變化非常敏感;而對(duì)于頂層為低阻層時(shí),響應(yīng)曲線對(duì)下層電阻率的變化不敏感,這對(duì)實(shí)際工作中尋找頂層為低阻層覆蓋的高阻目標(biāo)體帶來(lái)了很大的難度;介電常數(shù)對(duì)垂直磁場(chǎng)幾乎沒(méi)有影響,只有頂層的介電常數(shù)會(huì)對(duì)垂直磁場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)有影響,這也為瞬變電磁反演工作帶來(lái)了難度。關(guān)斷時(shí)間越長(zhǎng),垂直磁場(chǎng)下降的時(shí)刻越晚,曲線衰減的速度越快,垂直磁場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)曲線幅值會(huì)減小,開(kāi)始下降的時(shí)刻也會(huì)延后。在瞬變電磁反演方面,本文采用了“煙圈”反演和粒子群優(yōu)化算法反演�！盁熑Α狈囱菽軌虼蟾诺姆从吵龅刭|(zhì)結(jié)構(gòu)形態(tài),而且還能有效的突出低阻異常體。通過(guò)與最小二乘法反演結(jié)果進(jìn)行比較,可以看出粒子群優(yōu)化算法反演的精度較高,而且所用的時(shí)間較少,說(shuō)明該方法優(yōu)于最小二乘法反演。由于相對(duì)介電常數(shù)對(duì)響應(yīng)的影響較小,導(dǎo)致相對(duì)介電常數(shù)的反演精度普遍不高。雖然瞬變電磁法對(duì)高阻地層不敏感,但粒子群優(yōu)化算法反演仍然能夠得到符合理論模型的結(jié)果。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：P631.325
【部分圖文】：

圖 3.1 算例 1 的數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)比(20dB)omparison of exact, Haar method and filter method in example 1 with 出含有 40dB 和 60dB 噪聲時(shí)，漢克爾變換后的理論解與情況，從圖中可看出：隨著信噪比的提高，噪聲的影響越也相應(yīng)提高；在濾波法中，核函數(shù)的隨機(jī)噪聲直接影響著分布也是隨機(jī)的；而小波法中，核函數(shù)逼近中對(duì)小波空間質(zhì)，故變換后的函數(shù)為光滑函數(shù)，其誤差曲線也相對(duì)規(guī)則

圖 3.1 算例 1 的數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)比(20dB)Fig.3.1 Comparison of exact, Haar method and filter method in example 1 with 20dB noise圖 3.2 給出含有 40dB 和 60dB 噪聲時(shí)，漢克爾變換后的理論解與數(shù)值解的絕對(duì)誤差分布情況，從圖中可看出：隨著信噪比的提高，噪聲的影響越來(lái)越小，數(shù)值解的精度也相應(yīng)提高；在濾波法中，核函數(shù)的隨機(jī)噪聲直接影響著變換后的函數(shù)，其誤差分布也是隨機(jī)的；而小波法中，核函數(shù)逼近中對(duì)小波空間的選取體現(xiàn)了濾波的實(shí)質(zhì)，故變換后的函數(shù)為光滑函數(shù)，其誤差曲線也相對(duì)規(guī)則。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張保祥,劉春華;瞬變電磁法衰減電壓曲線編輯程序簡(jiǎn)介[J];物探化探計(jì)算技術(shù);2001年01期

2 曾向林;瞬變電磁法在工程地球物理勘探中的應(yīng)用[J];西部探礦工程;2001年03期

3 雷達(dá);瞬變電磁法數(shù)據(jù)提取純異常方法技術(shù)[J];物探與化探;2004年04期

4 陳衛(wèi);楊生;王有霖;劉濤;;時(shí)間域瞬變電磁法在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用[J];礦產(chǎn)與地質(zhì);2006年Z1期

5 薛國(guó)強(qiáng);李貅;底青云;;瞬變電磁法理論與應(yīng)用研究進(jìn)展[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2007年04期

6 王春耀;尹尚先;凌標(biāo)燦;楊武洋;李永軍;劉德民;;時(shí)間域瞬變電磁法井下全方位賦水性探查研究[J];華北科技學(xué)院學(xué)報(bào);2007年04期

7 劉江;;復(fù)雜地形瞬變電磁法應(yīng)用技術(shù)研究[J];陜西煤炭;2009年06期

8 陳載林;黃臨平;陳玉梁;;我國(guó)瞬變電磁法應(yīng)用綜述[J];鈾礦地質(zhì);2010年01期

9 楊金偉;郭金風(fēng);;瞬變電磁法在煤礦井下探測(cè)中的應(yīng)用[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2010年11期

10 熊濤;;探究瞬變電磁法的應(yīng)用[J];知識(shí)經(jīng)濟(jì);2010年14期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 李淑進(jìn);仲鵬;張佃濤;付永波;滿孝國(guó);郭金偉;;瞬變電磁法在2308運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)巷防治水中的應(yīng)用[A];第六屆全國(guó)煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C];2011年

2 薛國(guó)強(qiáng);李貅;底青云;;瞬變電磁法理論與應(yīng)用研究進(jìn)展[A];紀(jì)念中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)成立60周年專輯[C];2007年

3 王中偉;梁芳敏;魏繼祖;;瞬變電磁法在場(chǎng)地溶洞勘探中應(yīng)用[A];中國(guó)地球物理·2009[C];2009年

4 胡鵬飛;何宏民;張釗;;瞬變電磁法在鶻嶺隧道工程勘察中的應(yīng)用[A];中國(guó)地球物理·2009[C];2009年

5 張德元;陳光明;;瞬變電磁法在四川某礦水害探測(cè)中的效果[A];四川省煤田地質(zhì)局論文集[C];2010年

6 薛國(guó)強(qiáng);周楠楠;閆述;陳衛(wèi)營(yíng);;電性源瞬變電磁法全場(chǎng)區(qū)探測(cè)方法[A];中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第二十七屆年會(huì)論文集[C];2011年

7 楊文鋒;郭愛(ài)俠;;單向脈沖瞬變電磁法應(yīng)用研究[A];1996年中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第十二屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1996年

8 岳建華;甘會(huì)春;劉樹(shù)才;許新剛;;礦井瞬變電磁法及其應(yīng)用[A];中國(guó)地球物理.2003——中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第十九屆年會(huì)論文集[C];2003年

9 蘇兆鋒;趙小文;楊全娣;徐方;揭志剛;湯洪志;;瞬變電磁法在隧道勘察中的應(yīng)用[A];中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第二十屆年會(huì)論文集[C];2004年

10 解海軍;曾方祿;姬中奎;;基于小波分析的瞬變電磁法資料去噪技術(shù)[A];煤礦安全與地球物理學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 高國(guó)芹 楊貴民;瞬變電磁法應(yīng)用于水源地勘查取得進(jìn)展[N];中煤地質(zhì)報(bào);2004年

2 記者 劉如春 通訊員 劉文祥;瞬變電磁法：把礦體“看”得更清楚[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào);2007年

3 高富麗;地調(diào)局?jǐn)y手礦聯(lián)培訓(xùn)瞬變電磁法探測(cè)技術(shù)[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào);2007年

4 束洪福;我國(guó)煤礦地下水害預(yù)測(cè)研究取得突破進(jìn)展[N];科技日?qǐng)?bào);2003年

5 束洪福;煤礦地下水害預(yù)測(cè)研究工作獲得突破[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2003年

6 王洪濤邋牛秋福;瞬變電磁技術(shù)破解礦井透水難題[N];中國(guó)企業(yè)報(bào);2007年

7 張宏新邋李志勇;白莊礦瞬變電磁勘探填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2007年

8 梁文君邋　王洪濤　牛秋福;瞬變電磁技術(shù)破解煤礦井下防探水難題[N];中華工商時(shí)報(bào);2007年

9 本報(bào)記者;總局物探院完成三個(gè)瞬變電磁勘探項(xiàng)目[N];中煤地質(zhì)報(bào);2010年

10 張偉;深部資源探測(cè)期待飛躍[N];中國(guó)黃金報(bào);2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉曉;瞬變電磁法三維正演及非線性共軛梯度反演研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2016年

2 張瑩瑩;地空瞬變電磁法逆合成孔徑成像方法研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2016年

3 石顯新;瞬變電磁法勘探中的低阻層屏蔽問(wèn)題研究[D];煤炭科學(xué)研究總院;2005年

4 解海軍;煤礦積水采空區(qū)瞬變電磁法探測(cè)技術(shù)研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2009年

5 杜慶豐;瞬變電磁法工作裝置、數(shù)據(jù)預(yù)處理及反演解釋系統(tǒng)[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2008年

6 王鵬;井—地瞬變電磁法浮動(dòng)系數(shù)空間交匯與等效電流環(huán)反演方法研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué);2017年

7 李建慧;基于矢量有限單元法的大回線源瞬變電磁法三維數(shù)值模擬[D];中南大學(xué);2011年

8 吳小平;TEM中寬頻激勵(lì)源及單脈沖測(cè)深方法研究[D];中南大學(xué);2010年

9 李琳琳;半航空瞬變電磁發(fā)射機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];成都理工大學(xué);2015年

10 焦險(xiǎn)峰;地面—巷道瞬變電磁探測(cè)技術(shù)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 朱傳寶;計(jì)及位移電流的瞬變電磁法一維正反演研究[D];重慶大學(xué);2017年

2 張振坤;瞬變電磁法在伊犁某砂巖型鈾礦中的應(yīng)用研究[D];東華理工大學(xué);2015年

3 謝石文;瞬變電磁法同一回線與“8”字形回線一維正反演對(duì)比研究[D];東華理工大學(xué);2015年

4 吳學(xué)銀;瞬變電磁法三維有限差分正演研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

5 王浩;套后儲(chǔ)層探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安石油大學(xué);2015年

6 劉昭軍;瞬變電磁法隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)正演模擬及應(yīng)用實(shí)例[D];廣西大學(xué);2015年

7 楊淼;基于SABER的地質(zhì)發(fā)射機(jī)的仿真及設(shè)計(jì)[D];中國(guó)艦船研究院;2015年

8 凌飛;瞬變電磁法低阻層屏蔽問(wèn)題研究[D];成都理工大學(xué);2015年

9 王偉都;瞬變電磁法在煤礦采空區(qū)含水性探測(cè)中的應(yīng)用研究[D];成都理工大學(xué);2015年

10 方程;綜合物探技術(shù)在煤炭礦井水文地質(zhì)中的應(yīng)用研究[D];成都理工大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2832732