电性源瞬变电磁法正演模拟及电性参数影响研究

摘要

瞬变电磁法是探查潜在含导水构造的重要手段，受发射装置和施工方法的制约，现在常用的大回线源瞬变电磁法的探测深度受限、精度偏低。近年来，电性源瞬变电磁近区探测法逐渐被用于大深度探测，并取得了较好的结果。然而，由于电偶极子的理论公式不能完全适应近区电性源瞬变电磁法的数据解释，因而限制了该方法的推广应用。
　　本文针对电性源瞬变电磁法近区探测难以解释的问题，对电性源瞬变电磁法理论公式进行了推导，使用数值滤波法对电性源瞬变响应和电性参数对瞬变响应的影响进行了数值模拟和分析。第一，通过分析数值模拟结果和分析偏移距对瞬变响应特征的影响，发现偏移距越小，响应对浅层的反映越灵敏，分层能力越强；第二，分析了垂直磁场分量和水平电场分量的响应特征，并对比了它们对深部低阻薄层的响应特征，发现垂直磁场分量对深部低阻薄层的响应比水平电场分量的响应更灵敏。第三，从理论和常用施工方法两个方面对电性源和大回线源瞬变电磁法进行了比较，发现在矩相等时电性源瞬变电磁法的晚期响应信号相对较大，在同等条件下电性源瞬变电磁法具有更大的探测深度和更高的施工效率。第四，通过分析电性参数对瞬变电磁响应的影响特征，发现介电常数对瞬变电磁响应的影响很微小可以忽略，导磁率对瞬变电磁响应的影响相对较大不能忽略，因此在实际工作中计算瞬变响应时不能随意忽略导磁率的影响。
　　总之，本文对电性源瞬变电磁法近区探测的解释难题进行了有益探索，结果表明电性源瞬变电磁法近区探测方法可行、比大回线源在地形复杂地区施工更方便、更易实现，且探测深度更大，只是解释时计算相对较复杂。本文研究结果是对常规大回线源瞬变电磁法的有益补充，进一步发展了瞬变电磁法的应用理论。电性参数的研究结果对从理论上提高瞬变资料解释成果的可靠性具有重要指导意义。

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1 引言

1.1 研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容

1.4 论文的组织结构

2 瞬变电磁法基本原理

2.1 瞬变电磁法原理

2.2电性源瞬变电磁基本理论

2.3均匀半空间水平电偶极源的瞬变场

2.4水平层状半空间接地电性源电磁场

2.5本章小结

3 电性源瞬变电磁场特征分析

3.1数值计算方法精度验证

3.2不同偏移距对瞬变场Ex、dBz/dt的影响

3.3不同地电模型的dBz/dt响应特征

3.4不同地电模型的Ex响应特征

3.5 dBz/dt响应与Ex响应对比

3.6本章小结

4 电性源瞬变电磁法与大回线源瞬变电磁法比较

4.1均匀半空间电性源与回线源dBz/dt响应对比

4.2均匀层状半空间电性源与大回线源dBz/dt响应对比

4.3电性源与大回线源施工方法对比

4.4 本章小结

5 电性参数对瞬变电磁响应的影响分析

5.1均匀半空间条件下电性参数对dBz/dt响应的影响

5.2层状半空间条件下电性参数对dBz/dt响应的影响

5.3 电性参数对晚期视电阻率的影响

5.4 本章小结

6 结论及展望

参考文献

致谢

附录