电测深正演模拟

本本 科科 生生 实实 验验 报报 告告 实实验验课课程程电电法法与与电电磁磁法法勘勘探探 学学院院名名称称地地球球物物理理学学院院 专专业业名名称称勘勘查查技技术术与与工工程程 学学生生姓姓名名 学学生生学学号号 指指导导教教师师 实实验验地地点点地地球球物物理理学学院院实实验验室室 54175417 实实验验成成绩绩 二〇二〇年年月月二〇二〇年年月月 1 填填 写写 说说 明明 1、适用于本科生所有的实验报告（印制实验报告册除外） ； 2、专业填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明； 3、格式要求 ① 用 A4 纸双面打印（封面双面打印）或在 A4 大小纸上用蓝黑色水笔书写。 ② 打印排版 正文用宋体小四号， 1.5 倍行距， 页边距采取默认形式 （上下 2.54cm， 左右 2.54cm， 页眉 1.5cm， 页脚 1.75cm） 。 字符间距为默认值 （缩放 100， 间距 标准） ；页码用小五号字底端居中。 ③ 具体要求 题目题目（二号黑体居中） ； 摘要摘要 （ “摘要” 二字用小二号黑体居中， 隔行书写摘要的文字部分， 小 4 号宋体） ； 关键词关键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼3-5 个关键词，用分号隔开，小 4 号黑体； 正文部分采用三级标题； 第第 1 1 章章 小二号黑体居中，段前 0.5 行 1.11.1 小三号黑体（段前、段后 0.5 行） 1.1.11.1.1 小四号黑体（段前、段后 0.5 行） 参考文献参考文献（黑体小二号居中，段前 0.5 行） ，参考文献用五号宋体，参照参考 文献著录规则（GB/T 7714－2005） 。 2 成都理工大学本科生课程实验报告 水平层状介质视电阻率测深正演模拟 摘要 电测深曲线在实际工作中有很大的用处， 掌握理解曲线变化的本质对时间勘探工作 有指导意义； 本次实验用 C 语言编程计算了在地下为三层介质的情况下，地面同一点电 阻率随深度增加而变化的视电阻率，并用绘图软件绘制了电测深图件分别的到 A 型、Q 型、H 型和 K 型电阻率测深曲线，最后分析了第一层电阻率变化及第一层深度变化所对 应的曲线有哪些不同， 得出在第一层深度先相同的情况下，电阻率增大导致曲线起止点 的纵坐标增大， 在电阻率相同的情况下，深度增大会使曲线首支近似水平的那一段长度 增大；并且在实验过程中发现，第二层深度越大曲线中间的拐点越突出；这些曲线变化 能帮助我们判断地下介质的层数、电阻率变化、第一层的电阻率及深度等； 关键词层状介质；视电阻率测深；正演； 1 成都理工大学本科生课程实验报告 第 3 章水平层状介质视电阻率测深正演模拟 3.1实验目的 根据水平层状介质条件下电场理论导出的电测深视电阻率计算公式， 设计程序计算 水平层状介质视电阻率测深曲线， 分析不同类型地电断面对应的视电阻率测深曲线特征， 以及厚度变化对视电阻的影响规律。 3.2实验内容 （1）根据水平层状介质电测深视电阻率计算公式，设计计算方法，设置相应的计 算参数，完成二层或多层介质的视电阻率测深正演计算。 （2）根据不同地电断面的计算结果绘制视电阻率测深曲线图，分析并总结不同电 性及厚度变化时地面视电阻曲线的变化特征。 3.3实验设备 本次实验为理论计算，用到的主要设备为个人计算机。需要的工具软件分别是程序 设计平台， 及成果图件绘制软件 Golden Software Grapher 7.0， 完成测深曲线的绘制。 3.4实验步骤 3.4.1实验原理 水平层状地层理论模型示意图如图 3-1 所示。根据水平层状介质电场理论， 计算在 地面某点视电阻率测深曲线。 AI ρ1 ρ2 Hi ρi Hn-1 H2 H1 O X h1 h2 hi ρn Z 图 3-1水平层状地层理论模型示意图 2 成都理工大学本科生课程实验报告 计算方法计算方法 根据多层层状介质的理论，地面观测点的电位可记为 U 1 r,0  1I 2   0  12B m  J 0 mrdm （3-9） 利用电场强度和视电阻之间的关系式 Er22r2U 1   s   （3-10） II  r  上述视电阻率是供电极距r的函数（rAB/2） ，因此上式可改写为  s r  1r 2[1 2Bm]J 1mrmdm （3-11） 0  令T 1m   1 1 2Bm，则（3-11）变为  s r  r2T 1mJ1mrmdm （3-12） 0  T 1m 即为电阻率转换函数。对于 N 层介质，T i m且具有以下递推关系 当 n 层以上全去除后，在第 n 层以下为均匀空间，则有第 n 层顶界面上 T n m  n （3-13） 当存在第 n-1 层和第 n 层这两层时，第 n-1 层顶界面上有 T n1m   n1  n1  1e2mhn1  n1  1 e2mhn1 T m 1 e T m 1e n n i 2mhn1 2mhn1  （3-14）  上式（3-14）可改写为 T i m  i  i  1e2mh T i1m  1 e2mh i  i  1 e2mh T i1m  1e2mh ii  （3-15）  式（3-15）称为层状介质电阻率转换函数的递推公式。直流电测深计算视电阻率的 公式 （3-12） 的积分在计算机求解时采用数字滤波法计算， 通常采用 20 点滤波器实现， 具体形式（3-16）为  s r i   T 1mki C k （3-16） k1 20 其中，r i  eix为供电极距 AB/2，一般取x ln10/6；m k  ekxs/r i ，s为位移系数， 计算中取2.1719，C k 为滤波系数，取值如下表 3-1。 表 3-1视电阻率测深正演采用的 20 点滤波系数表 3 成都理工大学本科生课程实验报告 k 1 2 3 4 5 Ck 0.003042 -0.001198 0.01284 0.02350 0.08688 k 6 7 8 9 10 Ck 0.23740 0.61940 1.18170 0.42480 -3.45070 k 11 12 13 14 15 Ck 2.70440 -1.13240 0.39300 -0.14360 0.05812 k 16 17 18 19 20 Ck -0.02521 0.01125 -0.004978 0.002072 -0.000318 采用本方法计算层状介质视电阻率测深曲线时，只需要根据（3-16）式编写程序， 通过输入不同的供电极距r i ， 即可获得不同供电极距的视电阻率。 但应注意供电极距r i 不 是任意设定的，需要考虑采样值x与供电极距的关系。 计算流程为 （1） 输入层参数， 包括层数 N， 各层的层厚度h i 和电阻率 i ， 存入相应的数组中； （