起伏地形下的可控源电磁三维正反演研究
发布时间：2021-10-11 03:39
可控源电磁法（Controlled source electromagnetic method,简称CSEM）是一种近些年来发展较快的地球物理勘探技术,其基本原理是使用人工场源发射电磁信号,在远离场源的地方接收人工源在地层、空气、海水等介质中激发的电磁场,以此来获取介质的电性分布。作为一种重要的地球物理勘探方法,CSEM采用了较低的测量频率,具有探测深度大（大于2000m）、分辨率高、观测效率高、野外抗干扰能力强等优点,目前在矿产勘查、油气勘探、环境工程等地球物理研究中得到了广泛的应用。愈加复杂的地质勘探目标带来了越来越高的要求,发展三维CSEM已迫在眉睫。由于实测电磁场数据不仅包含有地下异常体的信息,而且也会受到起伏地形对地表电流密度带来的影响,因此开展带地形的CSEM三维正、反演的研究具有重要意义。反演在电磁数据处理中是不能缺少的一步。站在数值计算的角度看,反演方法从本质上来说就是一种最优化算法,而正演模拟是其核心。通过正演模拟可以了解到各种地质体组合的电磁响应异常形态,为野外实测数据的解释提供依据。本论文正演部分采用矢量有限元算法模拟了电性差异较大的介质间的电磁响应。本文使用了四...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2.1层状介质中的偶极子为了求解式（2.10），在此引入磁矢量位A，利用矢量恒等式A=0，
常用
第2章带地形可控源电磁法三维正演12（a）四面体单元（b）三棱柱单元（c）六面体单元图2.2常用的三维单元模型地形对地表观测到的电磁场数据有着不可忽略的影响。在实际的可控源电磁法勘探工作中，工作环境往往是起伏不平的，因此研究带地形的CSEM正反演算法具有重要意义。本文在求解正演方程组的过程中把起伏地形视为空气（或海水）中的异常体，也就是说在计算过程中存在两种类型的异常体：地下的电阻率异常体和地面上（或海水中）的地形异常体。因此在构建正演双旋度方程式（2.3）时，右端项的SJ包含地下电阻率异常体产生的散射电流密度和地形异常体产生的散射电流密度。网格剖分时使用四面体在起伏地形处进行加密，使用非结构有限元法的优点之一就是对起伏地形的模拟更加真实。2.2.2加权余量法由于自由度被定义在棱边上，矢量有限元法也可称作棱边元，同传统的节点有限元法一样，解微分方程的思路都是先把研究区域剖分成有限个不重叠的单元，然后在每个单元的内部插值。在许多微分问题中，想要求取精确解有很大难度。因此单元棱边形函数的线性组合可认为式场的近似解。使用加权余量法可以导出式（2.6）对应的积分方程。把式（2.6）左右端项分别与二次场的任意变分Es相乘，然后对研究区域积分，结合散度公式与格林定理[63]，可得：()()00ididssssssp=EEEEEE…（2.23）设微分方程如下：L(u)=p……………………………………（2.24）式中L为微分算子，根据上式，余量可表示为r=L(u)p，把形函数iN代替权函数iw。则伽辽金加权余量法（Galerkinmethod）的加权积分可表示为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]可控源音频大地电磁法在实际中的应用[J]. 李杨,魏国辉,金世恒. 世界有色金属. 2019(14)
[2]起伏海底地形时间域海洋电磁三维自适应正演模拟[J]. 殷长春,惠哲剑,张博,刘云鹤,任秀艳. 地球物理学报. 2019(05)
[3]基于Coulomb规范势的电导率呈任意各向异性海洋可控源电磁三维非结构化有限元数值模拟[J]. 陈汉波,李桐林,熊彬,陈帅,刘永亮. 地球物理学报. 2017 (08)
[4]大地电磁场三维地形影响的矢量有限元数值模拟[J]. 顾观文,吴文鹂,李桐林. 吉林大学学报(地球科学版). 2014(05)
[5]Occam反演在西准噶尔包古图地区某铜矿AMT资料处理中的应用[J]. 杨龙彬,张胜业,刘文才. 地球物理学进展. 2014(02)
[6]三维频率域航空电磁反演研究[J]. 刘云鹤,殷长春. 地球物理学报. 2013(12)
[7]找矿突破战略行动纲要（2011-2020年）[J]. 地质装备. 2012(05)
[8]地面可控源频率测深三维非线性共轭梯度反演[J]. 翁爱华,刘云鹤,贾定宇,廖祥东,殷长春. 地球物理学报. 2012(10)
[9]CSAMT三维交错采样有限差分数值模拟[J]. 邓居智,谭捍东,陈辉,佟拓,林昌洪. 地球物理学进展. 2011(06)
[10]几种Krylov迭代法在潮流计算中的对比[J]. 郑锦辉,陆达. 计算机与现代化. 2011(04)
博士论文
[1]基于有限差分法正演的大地电磁测深带地形三维反演研究[D]. 董浩.中国地质大学（北京） 2013
硕士论文
[1]可控源音频大地电磁法在金属矿产勘探中的研究及其应用[D]. 喻汶.成都理工大学 2014
[2]地形起伏条件下可控源音频大地电磁法2.5维正演研究[D]. 王胜阁.中国地质大学（北京） 2007
本文编号：3429710
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2.1层状介质中的偶极子为了求解式（2.10），在此引入磁矢量位A，利用矢量恒等式A=0，
常用
第2章带地形可控源电磁法三维正演12（a）四面体单元（b）三棱柱单元（c）六面体单元图2.2常用的三维单元模型地形对地表观测到的电磁场数据有着不可忽略的影响。在实际的可控源电磁法勘探工作中，工作环境往往是起伏不平的，因此研究带地形的CSEM正反演算法具有重要意义。本文在求解正演方程组的过程中把起伏地形视为空气（或海水）中的异常体，也就是说在计算过程中存在两种类型的异常体：地下的电阻率异常体和地面上（或海水中）的地形异常体。因此在构建正演双旋度方程式（2.3）时，右端项的SJ包含地下电阻率异常体产生的散射电流密度和地形异常体产生的散射电流密度。网格剖分时使用四面体在起伏地形处进行加密，使用非结构有限元法的优点之一就是对起伏地形的模拟更加真实。2.2.2加权余量法由于自由度被定义在棱边上，矢量有限元法也可称作棱边元，同传统的节点有限元法一样，解微分方程的思路都是先把研究区域剖分成有限个不重叠的单元，然后在每个单元的内部插值。在许多微分问题中，想要求取精确解有很大难度。因此单元棱边形函数的线性组合可认为式场的近似解。使用加权余量法可以导出式（2.6）对应的积分方程。把式（2.6）左右端项分别与二次场的任意变分Es相乘，然后对研究区域积分，结合散度公式与格林定理[63]，可得：()()00ididssssssp=EEEEEE…（2.23）设微分方程如下：L(u)=p……………………………………（2.24）式中L为微分算子，根据上式，余量可表示为r=L(u)p，把形函数iN代替权函数iw。则伽辽金加权余量法（Galerkinmethod）的加权积分可表示为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]可控源音频大地电磁法在实际中的应用[J]. 李杨,魏国辉,金世恒. 世界有色金属. 2019(14)
[2]起伏海底地形时间域海洋电磁三维自适应正演模拟[J]. 殷长春,惠哲剑,张博,刘云鹤,任秀艳. 地球物理学报. 2019(05)
[3]基于Coulomb规范势的电导率呈任意各向异性海洋可控源电磁三维非结构化有限元数值模拟[J]. 陈汉波,李桐林,熊彬,陈帅,刘永亮. 地球物理学报. 2017 (08)
[4]大地电磁场三维地形影响的矢量有限元数值模拟[J]. 顾观文,吴文鹂,李桐林. 吉林大学学报(地球科学版). 2014(05)
[5]Occam反演在西准噶尔包古图地区某铜矿AMT资料处理中的应用[J]. 杨龙彬,张胜业,刘文才. 地球物理学进展. 2014(02)
[6]三维频率域航空电磁反演研究[J]. 刘云鹤,殷长春. 地球物理学报. 2013(12)
[7]找矿突破战略行动纲要（2011-2020年）[J]. 地质装备. 2012(05)
[8]地面可控源频率测深三维非线性共轭梯度反演[J]. 翁爱华,刘云鹤,贾定宇,廖祥东,殷长春. 地球物理学报. 2012(10)
[9]CSAMT三维交错采样有限差分数值模拟[J]. 邓居智,谭捍东,陈辉,佟拓,林昌洪. 地球物理学进展. 2011(06)
[10]几种Krylov迭代法在潮流计算中的对比[J]. 郑锦辉,陆达. 计算机与现代化. 2011(04)
博士论文
[1]基于有限差分法正演的大地电磁测深带地形三维反演研究[D]. 董浩.中国地质大学（北京） 2013
硕士论文
[1]可控源音频大地电磁法在金属矿产勘探中的研究及其应用[D]. 喻汶.成都理工大学 2014
[2]地形起伏条件下可控源音频大地电磁法2.5维正演研究[D]. 王胜阁.中国地质大学（北京） 2007
本文编号：3429710
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