基于横向约束的磁共振含水率和弛豫时间计算及应用研究

发布时间：2017-10-03 17:06

  本文关键词：基于横向约束的磁共振含水率和弛豫时间计算及应用研究

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【摘要】：对淡水资源的渴求以及对灾害水源的防御已经是我国面对的较严重的水问题,地面核磁共振探测技术由于其对地下水进行直接探测、定量计算等特点,已发展成新一代地球物理地下水探测技术。但是,由于地层结构的复杂性、地下水含水层薄厚不一等情况,现有的二维核磁共振关于含水率和弛豫时间的计算方法仍然存在缺点,例如其不能精确解释含水层和隔水层的分界面的位置信息;同时,随着深度的增加或者含水层变薄,计算分辨率也随之下降,对含水层探测效果明显下降。针对这些不足,本文研究了基于横向约束的核磁共振含水率和弛豫时间的计算方法,研究了基于全部核磁共振包络信号拟二维分块式计算方法,这种方法可以有效地利用全体信号数据,完成对大规模地下水资源分块式二维计算;然后利用一维单点计算和拟二维分块算法完成了对二维仿真模型和野外核磁共振勘探数据的处理,并进行计算结果对比。针对目前核磁共振平滑算法对深部含水层以及较薄含水层计算稳定性差、含水层位置信息计算结果不准确的问题,本文研究了基于先验信息的分块计算方法,构造包括深浅上下两个含水层的复杂模型,对平滑和分块计算两种方法进行仿真计算和计算分析,结果表明基于先验信息的分块计算方法满足计算的精度和稳定性要求,具有复杂内部结构的深部含水层也可以较完整地得到隔层信息。针对核磁共振测深随深度增加而导致的计算分辨率下降、计算稳定性差等不足,本文引入了横向约束矩阵,推导了基于横向约束的拟二维算法,完成将目标矩阵转换成迭代格式方程并利用共轭梯度算法求解,实现了基于横向约束的拟二维计算公式推导。建立平坦地表连续含水层模型和非平坦地表连续含水层模型,然后对构造的二维地下水模型,分别应用一维单点分块算法和基于横向约束的分块算法进行仿真计算,并对两种计算方法的结果进行分析,完成拟二维分块计算方法对深部含水层和薄含水层高分辨率计算的验证。最后,利用蒙古国某矿区的核磁共振数据,选取两刨面分别进行单点分块计算和基于横向约束的分块计算方法数据计算。将两种计算方法的结果进行对比,体现出拟二维分块计算方法的高分辨率。然后将计算结果与实测地质勘探钻孔资料进行对比性分析,完成对计算结果准确性的分析,并验证基于横向约束的分块计算方法的有效性和实用性。
【关键词】：核磁共振探测 横向约束 拟二维分块计算法 深含水层分辨率 稳定性
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P641.7;O482.532
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外发展现状12-14
• 1.2.1 国外发展现状12-13
• 1.2.2 国内发展现状13-14
• 1.3 本文的主要研究内容安排14-16
• 1.3.1 论文的主要研究内容14-15
• 1.3.2 论文的结构15-16
• 第2章 核磁共振地下水探测原理研究16-27
• 2.1 核磁共振地下水探测基本原理16-18
• 2.2 核磁共振地下水探测仪器系统18-20
• 2.3 核磁共振地下水探测正演方法20-21
• 2.4 核磁共振地下水探测中含水率和弛豫时间的计算方法21-26
• 2.4.1 平滑计算方法21-22
• 2.4.2 分块计算方法22-24
• 2.4.3 计算方法结果对比24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 基于横向约束的拟二维计算方法研究27-41
• 3.1 一维计算方法局限性27-28
• 3.2 拟二维计算方法研究28-39
• 3.2.1 拟二维计算原理和横向约束原理28-32
• 3.2.2 拟二维平滑算法32-34
• 3.2.3 拟二维分块算法34-38
• 3.2.4 目标函数求解方法38-39
• 3.3 本章小结39-41
• 第4章 基于横向约束的拟二维计算仿真研究41-55
• 4.1 平坦地表连续含水层模型41-47
• 4.1.1 仿真模型建立41-43
• 4.1.2 一维分块计算结果43-44
• 4.1.3 拟二维分块计算结果44-46
• 4.1.4 计算结果对比分析46-47
• 4.2 非平坦地表连续含水层模型47-54
• 4.2.1 仿真模型建立47-49
• 4.2.2 一维分块计算结果49-51
• 4.2.3 拟二维分块计算结果51-52
• 4.2.4 计算结果对比分析52-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第5章 地面核磁共振野外探测实例55-68
• 5.1 地面核磁共振探测过程55-57
• 5.2 野外实验点水文地质信息57-58
• 5.3 剖面IV拟二维计算结果58-63
• 5.4 富水区测线拟二维计算结果63-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第6章 全文总结68-70
• 6.1 研究成果68-69
• 6.2 进一步研究建议69-70
• 参考文献70-74
• 作者简介及科研成果74-75
• 致谢75

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本文编号：965671