瞬变电磁全区视电阻率数值计算方法研究.docx

瞬变电磁全区视电阻率数值计算方法研究
近年来，瞬变电磁法（TransientElectromagnetic，TEM）广泛应用于矿产资源勘探、水文地质调查、环境地质监测等领域。其中，瞬变电磁法全区视电阻率数值计算是TEM法的一个重要研究方向。本文主要介绍瞬变电磁法全区视电阻率数值计算的方法及其应用。
一、瞬变电磁法及其原理
瞬变电磁法是一种非常有效的地质电磁法，其原理是利用瞬变电磁场在土壤中的传播规律来探测地下介质的电性质。在该方法中，探头首先向地下发射一个强磁场脉冲，然后接收相应的感应电磁场信号，通过分析接收信号的波形和频谱信息，可以获得地下介质的电阻率分布信息。
二、全区视电阻率数值计算方法
在瞬变电磁法中，由于信号传输距离较长，因此由传输路径中各个介质所组成的体积效应比较明显，即所谓的全区视电阻率。全区视电阻率是指与观测器之间本来存在的自然电场效应相等的视电阻率。全区视电阻率数值的计算也是TEM法的关键之一。
常采用的全区视电阻率数值计算方法包括线性转化法、单种层分则和统计反演法。
1.线性转化法
线性转化法将观测数据的大部分信息转换为反演域中的数学量，例如某一时间之前的瞬变场（时域电场）可以转化为球半径（空间域）上的函数。在空间傅立叶变换时，信号转换到径向频谱中时，需要使用Bessel函数系数才能实现。随后使用线性反演方法对反演域能量和观测数据中的幅度和相位进行反演，从而得到全区视电阻率的数值。
2.单种层分则
单种层分则是一种非线性反演方法，通过单一介质的多层电阻率近似模型来分析瞬变场，进而计算得到全区视电阻率。在反演过程中，需要根据某种假设先验知识或经验经验，来确定介质的模型信息，如层次数、厚度、电阻率等，然后可以通过非线性拟合方法求解全区视电阻率。
3.统计反演法
统计反演法在一定的数学模型下，根据瞬变电磁测量数据的特点进行反演，通过识别噪声，自动调整反演参数等方法，使反演结果更加准确和稳定。这种方法需要合理安排约束条件，结合数学统计方法和非线性优化方法进行反演计算，从而得到地下介质电阻率分布的信息。
三、方法应用
通过上述方法计算出的全区视电阻率数值，可以用于地质勘探、油气田开发、井位布设等方面的工作。例如，通过采用线性转化和统计反演方法，可以有效地研究火山岩和沉积岩地层的电阻率特征，为油气天然气勘探提供重要依据；通过采用单种层分则和统计反演方法，可以对地下水分布进行精确测算，从而有助于进行水资源的合理管理。
总之，瞬变电磁法全区视电阻率数值计算是TEM法的关键之一，是进行地下水文地质、油气田开发等工作必不可少的手段之一，通过不同的方法和算法对全区视电阻率数值进行计算，可以为地球物理研究提供更加准确、高效、全面的数据支持和理论指导。