Решение прямых и обратных задач электроразведки методом сопротивлений для сложно-построенных сред

• Автор: Бобачев, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 95 с. : ил

Содержание
Введение

Г лава 1. Развитие систем интерпретации данных ВЭЗ на ЭВМ

§ 1. Обзор особенностей использования ЭВМ при интерпретации данных ВЭЗ в рамках квазислоистых моделей

1.1. У чет априорных данных

1.2. Профильная и площадная интерпретация

1.3. Критерии оценки результатов интерпретации

1.4. Использование алгоритмов автоматической инверсии для экспресс-

трансформации кривой ВЭЗ и автоматической минимизации

1.5. Визуализация профильных данных

§2. Описание компьютерной система одномерной

интерпретации "1Р1"
2.1. Предварительная обработка и анализ данных вертикальных электрических зондирований
2.2. Алгоритмы автоматической инверсии
2.3. Интерактивный подбор
2.4. Информационно-статистический и геологический анализ результатов
интерпретации
§3. Пример практического применения системы квазиодномерной интерпретации "1РГ
3.1. Постановка задачи
3.2. Методика геофизических работ
3.3. Обработка и интерпретация
3.4. Результаты интерпретации данных ВЭЗ
Глава 2. Развитие метода вторичных зарядов для расчета поля постоянного тока в неоднородных средах
§ 1. Основы метода и решаемые интегральные уравнения
1.1. Поверхностное интегральное уравнение
1.2. Расчет первичного поля для неоднородных сред
1.3. Особенности интегральных уравнений при использовании функции Грина
для нормального разреза
§2. Учет рельефа земной поверхности при численном моделировании методом вторичных зарядов
2.1. Введение
2.2. Интегральные уравнения при моделировании поля постоянного тока с
учетом рельефа зёмной поверхности
2.3. Особенности расчета кажущегося сопротивления и представления
результатов при учете рельефа земной поверхности
2.4. Тестирование предложенного алгоритма и примеры численного
моделирования с учетом рельефа земной поверхности
2.5. Выводы по второму параграфу
§3. Моделирование поля постоянного тока для линейного источника
3.1. Двумерное моделирование для точечного и линейного источника в методе сопротивлений
3.2. Особенности двумерного моделирования для потенциал-установки
3.3. Сравнение результатов моделирования для точечного и линейного
источника

§4. Алгоритм построения линий тока в двумерных средах для линейного источника тока
4.1. Введение
4.2. Комплексный потенциал и функция тока для линейного источника
постоянного тока
4.3. Физический смысл и неоднозначность функции тока
4.4. Алгоритм расчет функции тока в кусочно-однородных средах
4.5. Примеры использования токовых линий для анализа результатов
моделирования различных моделей и установок метода сопротивлений
4.6. Выводы к четвертому параграфу
Глава 3. Электростатические искажения кривых ВЭЗ при бесконтактных методиках измерения
§7. Аппаратура и методика для низкочастотной бесконтактной электроразведки

§8. Кулоновская и индукционная составляющие переменного электрического

§9. Поле емкостного электрода
§10. Граничные условия для стационарного электрического поля на границе земля-
воздух
§11. Пример расчета поля в воздухе при наличии неоднородности
§12. Особенности стационарного поля в воздухе от заземленного электрода с
током
§13. Пример полевых работ с использованием бесконтактного измерения электрического поля
13.1. Постановка задачи
13.2. Методика полевых работ
13.3. Результаты интерпретации
13.4. Выводы
Заключение
Литература
Введение
Актуальность темы
Электроразведка методом сопротивлений в варианте вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ) остается одним из основных геофизических методов при малоглубинных исследованиях. Благодаря высокой информативности метод ВЭЗ успешно применятся для решения разнообразных инженерно-геологических, гидрогеологических, экологических и археологических задач. Сложность решаемых задач непрерывно увеличивается. Новые возможности метода сопротивлений обусловлены как развитием аппаратуры и вычислительной техники, так и появлением новых технологий полевых работ, обработки данных и интерпретации.
В настоящее время на практике используются профильные и площадные наблюдения с высокой плотностью измерения, выполняемые на современной, часто многоканальной, аппаратуре (Griffiths et al. 1990; Barker, 1996; Бобачев и др., 1995,1996). В англоязычной научной литературе даже появился новый термин "2D resistivity", который подчеркивает, что данные, полученные по современным методикам, допускают двумерную интерпретацию. Классические вертикальные электрические зондирования традиционно рассматривались как метод исследования только горизонтально-слоистых моделей и выполнялись по достаточно редкой сети наблюдений.
Появление новых методик наблюдения привело к появлению новых алгоритмов интерпретации, таких как RES2DINV (Loke, Barker, 1994), SENSINV2D (Geotomographie GmbH) и другие. В то же время надо отметить, что существующие технологии интерпретации в рамках двумерных и трехмерных моделей не обеспечивают достаточного уровня учета априорной информации и, соответственно, достоверности получаемых моделей. Поэтому результаты такой инверсии (автоматического решения обратной задачи) можно рассматривать только как некоторые трансформации кажущегося сопротивления.
Математическое моделирование двумерных структур, практический опыт использования новых методик наблюдения и двумерная интерпретация полевых данных помогли обнаружить влияние приповерхностных неоднородностей (геологический шум) и связанные с ними искажения кривых ВЭЗ (В.В. Кусков, А.Г. Яковлев, И.Н. Мо-дин, В.А.Шевнин, Е.В. Перваго). В результате, стали развиваться алгоритмы, которые показывали уровень искажений наблюденных данных и эффективно подавляли эти искажения (Bobachev et al., 1995).

нить формулу (2.18) для учета реального распределения электропроводности близи питающего электрода в исследуемой модели (2.14):
суп (а')
Е [орЛа,т)= —^гас^ (<У (а,те)), (2.19)
где ст"р (а) и а (й) - средняя удельная проводимость в нормальном и реальном разрезах в окрестности источника поля соответственно (2.15).
Формула (2.19) является довольно громоздкой и, кроме того , неопределенной в областях где удельная электрическая проводимость стремится к нулю. Поэтому автором предложено для расчета нормального поля использовать функцию нормированного точечного источника для нормального разреза ((?*(а, т)). Определим ее следующим образом:
0*{а,т) = сг"р(а) 0а,т). (2.20)
Нормальное поле источника тока с помощью функции С (а,т) можно представить следующим образом:
К,>Рм(а>т) =----~Ёгас1т(С!И(й,иг)) . (2.21)
аср Iй)
Аналогично получим нормальное поле для вторичных зарядов малого элемента поверхности неоднородности:
<*.(*.») = -^±81*1. (0*(*,1И)) • (2.22)

Анализ уравнения (2.17) показывает, что функцию нормированного источника для нормального разреза можно представить в следующем виде:
С*(а,т) = 0{а,т) + Ф(й,т) = <5(й,и?) + ■С{в,т)с15 , (2.23)

где (7(а,от) - фундаментальная функция Грина (2.11), а Ф(й,пг) - это потенциал в точке т создаваемый вторичными зарядами (2(а,л)), расположенными на границах нормального разреза (£„), при существовании единичного источника поля в точке а.
Пример расчета функции С* для модели с одной плоской границей
Рассмотрим нормальный разрез, в котором удельное сопротивление (рНОрм) равно
р(х,у,г)
|р+, 2>0;
|р~, 2<0.
Расчет поля точечного электрода (ток=7) , расположенного в точке а, для такой модели можно найти известным методом отражений. Пусть га > 0, тогда потенциал в точке т (и(т)) равен