黄土层地质雷达电磁场正演模拟研究

摘要

本文采用时域有限差分法进行探地雷达电磁波正演模拟。通过 Yee 氏网格划分法将研究区域分割成一定数量的空间网格，用有限差分法近似 Maxwell 方程，然后再进行时间离散化，模拟的计算区域边界采用完全匹配层(PML)吸收边界。从而实现通过求解麦克斯韦方程组来模拟波场，并针对陕北黄土的地电模型进行正演模拟研究。 为了建立合理的陕北黄土地电模型，本文利用从陕北延长、洛川、宝鸡地区七处典型黄土剖面实地详细取样数据，归纳总结了黄土的介电特性和电阻率特性，区分出了黄土层和红土层的电特性差异。初步探讨了陕北黄土电参数之间的关系及影响因素。以数据采集最为详实的延长地区长10井为例，通过重点分析，对长10井黄土剖面进行了精细的电特性刻画和描述。为探地雷达在黄土塬区探测黄土分层情况提供了黄土电特性理论基础、雷达剖面解释和电性建模依据。并据此设计了不同电性、红土层厚度、红土层埋深的探地雷达黄土地电正演模型，进行了电磁波二维正演模拟研究，获得了相应情况下的电磁波波场特征。 通过建立不同黄土地电模型进行有限差分二维正演模拟研究，得到了电磁波在黄土层、红土层中的波场特征，以及天线频率、红层埋深、地表电阻率、红土层电阻率、介电常数差异几个因素对探地雷达分辨红土层能力的影响。对长 10 井实际黄土剖面地电模型进行真实正演模拟，以及对其地质雷达剖面进行解释处理，最后将正演模拟、探地雷达剖面、黄土剖面三方面对比解释，并结合探地雷达电磁波理论，讨论了探地雷达在黄土塬地区的适用性以及验证了探地雷达在黄土塬区分辨出红土层的可行性。

目录

第一个书签之前