電磁測深法原理與應用（簡體書）

《電磁測深法原理與應用》是關於有源頻率域電磁測深和時間域電磁測深的專著，闡述了有源電磁法的理論基礎、方法技術。《電磁測深法原理與應用》由六章組成。第1章介紹了電磁測深理論基礎；第2章討論了頻率域電磁測深；第3章討論了時間域電磁測深；第4章介紹了電磁測深法資料反演解釋，對廣義逆矩陣反演方法作了較全面系統的闡述；第5章對電磁法有關問題進行了討論，闡明作者的觀點與認識；第6章介紹了電磁場二維與三維數值模擬計算。《電磁測深法原理與應用》除闡述一般電磁法探測理論外，更側重於對探測理論的思考、探測方法的靈活應用。

目錄



前言



第1章 電磁測深理論基礎 1



1.1 麥克斯韋方程 1



1.1.1 時間域麥克斯韋方程 1



1.1.2 頻率域麥克斯韋方程 2



1.2 麥克斯韋方程的輔助方程――狀態方程 2



1.3 電磁場的邊界條件 2



1.4 電磁場波動方程 3



1.5 輔助位函數及其方程 4



1.5.1 輔助矢量位與標量位及其方程 4



1.5.2 單一矢量位及其方程 6



1.6 電磁測深法 7



1.6.1 電磁測深基本原理 8



1.6.2 電磁場激發及觀測裝置 11



第2章 頻率域電磁測深 13



2.1 諧變電偶極子的電磁場 13



2.1.1 全空間均勻各向同性介質中諧變電偶極子的電磁場 13



2.1.2 均勻水平分層大地表面上諧變水平電偶極子的電磁場 15



2.2 諧變磁偶極子的電磁場 18



2.2.1 全空間均勻各向同性介質中諧變磁偶極子的電磁場 18



2.2.2 均勻水平分層大地表面上諧變垂直磁偶極子的電磁場 20



2.3 視電阻率與視相位 22



2.3.1 視電阻率 22



2.3.2 視相位 28



2.4 頻率電磁測深的電磁場分佈與觀測參數 29



2.4.1 水平電偶極源與觀測的電磁場分量 29



2.4.2 垂直磁偶極源與觀測的電磁場分量 31



2.5 頻率測深正演計算 34



2.6 可控源音頻大地電磁測深簡介 39



2.6.1 可控源音頻大地電磁測深與天然場源音頻大地電磁測深 39



2.6.2 可控源音頻大地電磁測深與單分量頻率測深 40



第3章 時間域電磁測深 44



3.1 多角度理解瞬變電磁法的探測機理 44



3.1.1 由法拉第電磁感應定律看瞬變電磁法 44



3.1.2 由煙圈效應看瞬變電磁法 45



3.1.3 由多頻測深看瞬變電磁法 47



3.2 瞬變偶極子的電磁場 49



3.2.1 全空間均勻各向同性介質中瞬變電偶極子的電磁場 49



3.2.2 均勻大地表面上瞬變水平電偶極子的電磁場 52



3.2.3 全空間均勻各向同性介質中瞬變磁偶極子的電磁場 54



3.2.4 均勻大地表面上瞬變垂直磁偶極子的電磁場 55



3.2.5 均勻大地表面上大回線源瞬變電磁場 56



3.2.6 均勻水平分層大地表面上諧變偶極子的電磁場轉化為瞬變電磁場 57



3.2.7 電偶極源與磁偶極源瞬變場的轉換計算 58



3.2.8 一次場和二次場淺析 61



3.3 瞬變電磁場分量計算 63



3.3.1 頻率域方法 63



3.3.2 時間域方法 67



3.4 瞬變電磁測深視電阻率 68



3.4.1 瞬變電磁測深早、晚期視電阻率 69



3.4.2 瞬變電磁測深全期視電阻率 70



第4章 電磁測深法資料反演解釋 74



4.1 電磁測深法資料反演解釋 74



4.1.1 阻尼小二乘反演法 74



4.1.2 廣義逆矩陣反演法 75



4.1.3 算例 78



4.2 解析廣義逆矩陣反演法 79



4.2.1 反演的目標函數和非線性小二乘法 79



4.2.2 廣義逆矩陣反演法及其優點 80



4.2.3 廣義逆矩陣反演算例 84



4.3 瞬變電磁場資料的聯合時-頻分析解釋 86



4.3.1 聯合時-頻分析對TEM 資料的定性解釋 87



4.3.2 利用聯合時-頻分析進行聯合反演 91



4.4 電磁法探測應用實例 93



4.4.1 電偶源電磁測深應用實例 93



4.4.2 磁偶源電磁測深應用實例 99



4.4.3 小回線瞬變電磁探測老窯、火區、井中地質異常及其效果 104



第5章 對電磁法有關問題的分析 107



5.1 關於頻率電磁測深的幾個問題 107



5.1.1 從可控源音頻大地電磁測深原理看解釋中的問題 107



5.1.2 分析研究頻率電磁測深中電磁場波型及意義 110



5.1.3 頻率電磁測深相位問題分析 114



5.1.4 場區、記錄點、陰影與場源效應 120



5.1.5 對頻率電磁測深靜態效應問題的探討 126



5.1.6 頻率電磁測深探測深度 131



5.2 關於瞬變電磁測深的幾個問題 136



5.2.1 瞬變電磁場關斷效應及全期視電阻率的普適算法 136



5.2.2 從不同角度看瞬變電磁場法的探測深度 141



5.2.3 小回線探測大深度 149



5.2.4 地形對TEM資料的影響 156



5.2.5 時間域與頻率域電磁測深的關係 159



第6章 電磁場數值模擬計算 165



6.1 有限差分法 165



6.1.1 有限差分法基本概念 165



6.1.2 二維時間域有限差分法 166



6.1.3 三維時間域有限差分法 174



6.1.4 小結 178



6.2 有限元法 178



6.2.1 有限元法基本概念 178



6.2.2 二維水平電偶極變頻測深阻抗視電阻率的有限元正演計算 179



6.2.3 矢量有限元法水平電偶極三維可控源聲頻大地電磁模擬 185



6.2.4 小結 199



6.3 邊界元法 200



6.3.1 邊界元法基本概念 200



6.3.2 邊界元法計算地形對頻率電磁測深的影響 200



6.3.3 地形對頻率電磁測深資料影響的校正 209



6.3.4 小結 214



參考文獻 215



附錄A Sommerfeld和Foster積分的偏導數推導 221



附錄B 廣義逆矩陣反演方法在大地電磁測深資料解釋中的應用 224



B.1 問題分析 224



B.2 廣義逆矩陣反演的基本理論 227



B.3 有關廣義逆矩陣反演的幾個具體問題 233？？



B.3.1 廣義逆矩陣的計算方法 233



B.3.2 關於廣義逆矩陣的改進 236



B.3.3 選擇合理的計算方法 240



B.3.4 關於迭代終止的控制 242



B.4 實際反演效果及其分析 243



B.5 結論 251



參考文獻 252