半航空瞬变电磁探测能力研究及应用

作     者：翟皓 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李桐林

授予年度：2024年

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：半航空瞬变电磁法 一维正演 Occam反演 三维正演 地下水勘探 

摘      要：半航空瞬变电磁法具备勘探效率高、范围广、探测成本低、受地形影响小等优点。近年来,该方法发展迅速,但半航空瞬变电磁法采集的数据量庞大,对数据处理提出了挑战。尽管已有许多关于二维和三维的半航空瞬变电磁法数据处理方法的研究,但目前实际应用仍以快速成像和一维反演为主。在实际工作过程中,地下模型应该是三维模型,遇到的问题也通常是三维问题。一维反演方法解决三维复杂问题的能力有待评估。此外,国内学者对于半航空瞬变电磁数据处理流程和注意事项的系统性讲解尚不足。本文通过对半航空瞬变电磁一维正反演研究和三维正演的研究,对一维反演解决三维地质问题的能力进行了分析,并利用半航空瞬变电磁法处理了实际野外问题。具体完成的工作内容如下: (1)通过频时转换将由汉克尔变换计算得到的水平层状接地长导线源频率域响应转换得到半航空瞬变电磁的时间域响应。本文对频时转换过程中频点个数与频率选取范围对正演响应的影响进行分析。 (2)通过改变设备参数,研究了各种观测参数对正演响应的影响,包括收发距、发射源长度与角度、飞行高度、背景电阻率等,并实现了任意发射源的正演模拟。通过改变模型参数(地下电阻率与层厚),研究了半航空瞬变电磁法在典型地质体下的正演响应特征。 (3)介绍了Occam反演方法的基本理论,实现了基于Occam反演方法的半航空瞬变电磁一维反演,通过对经典模型进行试算,验证了该方法对反演方法的有效性。实现了基于非结构矢量有限元半航空瞬变电磁的三维正演,探究了一维反演方法对三维地质问题的解决能力。 (4)利用半航空瞬变电磁Occam反演对贺斯格乌拉露天煤矿的地下涌水问题进行勘查分析,并将反演结果与核磁共振测水法和钻井结果进行对比,结果表明半航空瞬变电磁法在地下水勘探方面具有有效性。通过反演结果推断出地下主要涌水通道的分布,为煤矿地下涌水通道的治理方案提供了科学依据。