磁共振與瞬變電磁空間約束聯合反演方法研究

《磁共振與瞬變電磁空間約束聯合反演方法研究》是依託吉林大學，由林婷婷擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：磁共振與瞬變電磁空間約束聯合反演方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：林婷婷
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

水資源短缺嚴重製約我國西部經濟發展，而複雜地質環境中賦存的裂隙水、岩溶水增加了勘探難度。地面磁共振測深具備定性定量分析地下水的優勢，但常規反演受限於電阻率、地形參數、相鄰測點信息的有效獲取，在非層狀水準確解釋中面臨瓶頸。本項目綜合考慮地勢起伏、地層電性以及大地模型連續變化等因素，提出磁共振與瞬變電磁空間約束聯合反演方法。設計旋轉係數矩陣建立探測傾角模型，將地磁場方向參數引入磁共振反演。研究全部採集時間下磁共振數據反演理論，結合瞬變電磁技術得到的電阻率分布，針對目標函式構建、權係數選取、正則化因子確定等關鍵問題，深入探索磁共振與瞬變電磁聯合反演方法。基於相鄰測點空間範圍內的關聯性，攻克預處理共軛梯度大型矩陣計算技術，實現聯合反演的空間約束，解決孤立測點反演的多解性問題。最後，通過實測數據驗證並完善所提出的反演方法。本項目的實施將為我國西部水資源勘察提供有力的科技支撐。

結題摘要

水資源短缺嚴重製約我國西部經濟發展，而複雜地質環境中賦存的裂隙水、岩溶水增加了勘探難度。地面磁共振測深具備定性定量分析地下水的優勢，但常規反演受限於電阻率、地形參數、相鄰測點信息的有效獲取，使其在非層狀水準確解釋中面臨瓶頸。 本項目綜合考慮了地勢起伏、地層電性以及大地模型連續變化等因素，提出了磁共振與瞬變電磁空間約束聯合反演方法。設計了旋轉係數矩陣建立探測傾角模型，將地磁場方向參數，即地磁傾角、地磁偏角、坡體傾角和剖面傾角引入旋轉係數矩陣參與磁共振反演，為複雜地形的含水層準確解釋提供了堅實的理論依據。 利用全部採集時間下的磁共振探測數據，結合瞬變電磁技術實時更新地下電阻率分布信息，構建聯合反演目標函式，以相鄰測點地下結構應具備空間連續性為依據，在反演目標函式中加入模型參數空間約束矩陣，加強探測空間地質結構和含水模型連續性，實現視電阻率、層厚度、含水量、弛豫時間的光滑連續約束，解決了孤立測點反演的多解性問題。 研究了快速磁共振正演計算方法，加快疊代收斂速度，解決傳統數值積分方法引起的求解效率低的問題，結合預處理共軛梯度大型矩陣計算技術，使得多個接收線圈的磁共振與瞬變電磁全體數據集參與反演過程，實現了海量數據快速反演。 理論模型仿真試驗和多處實際野外案例的反演結果表明，磁共振與瞬變電磁空間約束聯合反演方法能夠有效抑制多解性並排除多餘異常體，增強地下空間結構反演結果的連續性和可靠性，減小觀測數據噪聲對反演結果的影響。本項目於內蒙古正鑲白旗北部阿拉坦嘎達蘇蘇木境內開展總面積約200平方公里的水源地勘探工作，實現了對地下水的定向定位勘察，解決了當地居民的缺水問題；並於安徽省黃山市歙縣金川鄉合豐村探測長為200m的滑坡帶，為排除地質災害隱患做出重要貢獻。本項目的實施將為我國西部水資源勘察提供有力的科技支撐。