二维航空被动源电磁自适应有限元模拟及反演研究
发布时间：2021-06-21 11:08
被动源航空电磁法以天然电磁场作为探测地下电性异常目标体的信号源,采用机载和地面电磁传感器分别测量垂直磁场分量与水平磁场分量以获得二者之间的复数关系（倾子）,并对倾子数据进行反演获得电性异常目标体的空间分布特征和物理属性。该方法灵活机动,成本低,采集信息量河,能够在复杂的环境中进行快速的河规模探测作业,在国外已被广泛应用于矿产资源勘探、油气勘探、基础地质调查等各个领域,而国内关于新兴的被动源航空电磁法的研究十分稀少。本文在“十三五”国家重点研发计划“直升机航空电磁测量技术系统研制”的支持下,对二维被动源航空电磁数值模拟和反演算法进行了系统的研究,并进一步实现了倾子数据与阻抗（视电阻率）数据的联合反演。在数值模拟研究中,首先从麦克斯韦方程组出发推导了被动源航空电磁法的控制方程,然后计算背景模型的一维解析解作为边界条件构建边值问题。同时针对有限单元法计算精度与计算资源之间的矛盾,实现了被动源航空电磁自适应有限单元法。该算法通过计算每个单元的后验误差来指导网格进行局部加密,加密过程中采用四边形网格进行剖分,并在每个单元上构建双二次插值函数计算积分,之后采用直接求解法求解线性方程组。数值模拟结果...
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二维电阻率模型网格示意图
231000m1000m层一层二层三地表YZ图2-7层状电阻率模型Fig.2-7layeredresistivitymodel图2-8、图2-9分别展示了本文视电阻率数值解与阻抗相位数值解同解析解的对比曲线图。图中星号表示本文数值解，实线表示解析解；横轴表示周期，即频率的倒数，纵轴分别表示视电阻率和阻抗相位的值。可以看出，本文计算的数值解具有较高的精度。图2-8视电阻率对比曲线图Fig.2-8Apparentresistivitycomparisoncurve
24图2-9阻抗相位对比曲线图Fig.2-9Impedancephasecomparisoncurve然后，对一个二维电阻率模型进行了数值模拟。电阻率模型如图2-10所示，在电阻率为100m的介质中嵌入一个电阻率为10m的低阻异常体，其顶层距离地表1000m，横向宽度2000m，垂向高度2000m。针对此电阻率模型，本文计算了其视电阻率，阻抗相位，倾子实部，倾子虚部。计算频率范围为0.01Hz~100Hz，以10为底对数等间隔采样11个频点，分别为0.01Hz，0.03Hz，0.06Hz，0.16Hz，0.4Hz，1Hz，2.51Hz，6.31Hz，15.85Hz，39.81Hz，100Hz。在地表-4000m~4000m范围内每隔500m计算电磁数据。并将计算结果与加州河学KerryKey教授的MARE2DEM程序计算结果进行了对比[74]，视电阻率数据相对误差均小0.7%，倾子数据相对误差均小6%。YZ1000m地下介质地表2000m2000m图2-10低阻块体模型Fig.2-10Lowresistivityblockmodel
【参考文献】：
期刊论文
[1]瞬变电磁法解释煤矿地下含水构造研究——以内蒙古东明露天矿为例[J]. 山俊杰,钟晓勇,王学强,樊启顺,都永生,秦占杰,山发寿. 盐湖研究. 2018(04)
[2]ZTEM起伏地形二维有限差分数值模拟[J]. 许智博. 北华大学学报(自然科学版). 2018(06)
[3]低频电磁探测技术在煤层气富集区的应用[J]. 陈理,秦其明,王楠,赵姗姗,张成业,惠健. 石油地球物理勘探. 2018(05)
[4]基于时频电磁法的冀中坳陷油气藏勘探调查[J]. 石卓,张辉,段涛,张鹏. 世界地质. 2018(02)
[5]航空和地面综合地球物理方法开展干热岩探测研究[J]. 赵丛,朱琳,李怀渊,刘波,张伟,何昕欣,魏滨,欧阳游. 矿产勘查. 2018(05)
[6]可控源电磁发射系统运行参数实时监测技术[J]. 王诏,张雪峰,孙记红,魏合龙,安聪荣,戴勤奋,苏国辉. 海洋地质前沿. 2018(03)
[7]ZTEM三维数据空间OCCAM反演研究[J]. 李志强,荣耀,谭捍东. 地球物理学进展. 2018(04)
[8]短偏移距电磁探测技术概述[J]. 何继善,薛国强. 地球物理学报. 2018 (01)
[9]ZTEM三维有限差分数值模拟算法及响应特征研究（英文）[J]. 王涛,谭捍东,李志强,王堃鹏,胡志明,张兴东. Applied Geophysics. 2016(03)
[10]航空和地面天然场电磁法联合开展深部矿产资源勘探[J]. 赵丛,朱琳,李怀渊,江民忠,骆燕,张伟,何昕欣. 物探与化探. 2016(02)
博士论文
[1]基于非结构有限元的频率/时间域航空电磁系统仿真研究[D]. 张博.吉林大学 2017
[2]大地电磁二、三维倾子正演模拟与联合反演研究[D]. 余年.成都理工大学 2012
硕士论文
[1]齐河地区地下水源热泵抽灌井布置及地热开采效应研究[D]. 徐玉良.山东大学 2018
[2]基于核函数的航空瞬变电磁去噪方法研究[D]. 岳望.成都理工大学 2018
[3]基于四叉树网格的MT正演算法及实现[D]. 王培杰.长江大学 2018
[4]ZTEM三维正反演研究[D]. 李志强.中国地质大学(北京) 2016
[5]ZTEM起伏地形二维正反演研究[D]. 许智博.中国地质大学(北京) 2016
[6]二维及三维倾子响应和异常体识别[D]. 吴頔.中南大学 2012
本文编号：3240567
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二维电阻率模型网格示意图
231000m1000m层一层二层三地表YZ图2-7层状电阻率模型Fig.2-7layeredresistivitymodel图2-8、图2-9分别展示了本文视电阻率数值解与阻抗相位数值解同解析解的对比曲线图。图中星号表示本文数值解，实线表示解析解；横轴表示周期，即频率的倒数，纵轴分别表示视电阻率和阻抗相位的值。可以看出，本文计算的数值解具有较高的精度。图2-8视电阻率对比曲线图Fig.2-8Apparentresistivitycomparisoncurve
24图2-9阻抗相位对比曲线图Fig.2-9Impedancephasecomparisoncurve然后，对一个二维电阻率模型进行了数值模拟。电阻率模型如图2-10所示，在电阻率为100m的介质中嵌入一个电阻率为10m的低阻异常体，其顶层距离地表1000m，横向宽度2000m，垂向高度2000m。针对此电阻率模型，本文计算了其视电阻率，阻抗相位，倾子实部，倾子虚部。计算频率范围为0.01Hz~100Hz，以10为底对数等间隔采样11个频点，分别为0.01Hz，0.03Hz，0.06Hz，0.16Hz，0.4Hz，1Hz，2.51Hz，6.31Hz，15.85Hz，39.81Hz，100Hz。在地表-4000m~4000m范围内每隔500m计算电磁数据。并将计算结果与加州河学KerryKey教授的MARE2DEM程序计算结果进行了对比[74]，视电阻率数据相对误差均小0.7%，倾子数据相对误差均小6%。YZ1000m地下介质地表2000m2000m图2-10低阻块体模型Fig.2-10Lowresistivityblockmodel
【参考文献】：
期刊论文
[1]瞬变电磁法解释煤矿地下含水构造研究——以内蒙古东明露天矿为例[J]. 山俊杰,钟晓勇,王学强,樊启顺,都永生,秦占杰,山发寿. 盐湖研究. 2018(04)
[2]ZTEM起伏地形二维有限差分数值模拟[J]. 许智博. 北华大学学报(自然科学版). 2018(06)
[3]低频电磁探测技术在煤层气富集区的应用[J]. 陈理,秦其明,王楠,赵姗姗,张成业,惠健. 石油地球物理勘探. 2018(05)
[4]基于时频电磁法的冀中坳陷油气藏勘探调查[J]. 石卓,张辉,段涛,张鹏. 世界地质. 2018(02)
[5]航空和地面综合地球物理方法开展干热岩探测研究[J]. 赵丛,朱琳,李怀渊,刘波,张伟,何昕欣,魏滨,欧阳游. 矿产勘查. 2018(05)
[6]可控源电磁发射系统运行参数实时监测技术[J]. 王诏,张雪峰,孙记红,魏合龙,安聪荣,戴勤奋,苏国辉. 海洋地质前沿. 2018(03)
[7]ZTEM三维数据空间OCCAM反演研究[J]. 李志强,荣耀,谭捍东. 地球物理学进展. 2018(04)
[8]短偏移距电磁探测技术概述[J]. 何继善,薛国强. 地球物理学报. 2018 (01)
[9]ZTEM三维有限差分数值模拟算法及响应特征研究（英文）[J]. 王涛,谭捍东,李志强,王堃鹏,胡志明,张兴东. Applied Geophysics. 2016(03)
[10]航空和地面天然场电磁法联合开展深部矿产资源勘探[J]. 赵丛,朱琳,李怀渊,江民忠,骆燕,张伟,何昕欣. 物探与化探. 2016(02)
博士论文
[1]基于非结构有限元的频率/时间域航空电磁系统仿真研究[D]. 张博.吉林大学 2017
[2]大地电磁二、三维倾子正演模拟与联合反演研究[D]. 余年.成都理工大学 2012
硕士论文
[1]齐河地区地下水源热泵抽灌井布置及地热开采效应研究[D]. 徐玉良.山东大学 2018
[2]基于核函数的航空瞬变电磁去噪方法研究[D]. 岳望.成都理工大学 2018
[3]基于四叉树网格的MT正演算法及实现[D]. 王培杰.长江大学 2018
[4]ZTEM三维正反演研究[D]. 李志强.中国地质大学(北京) 2016
[5]ZTEM起伏地形二维正反演研究[D]. 许智博.中国地质大学(北京) 2016
[6]二维及三维倾子响应和异常体识别[D]. 吴頔.中南大学 2012
本文编号：3240567
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