基于非结构化网格的复杂形态回线源瞬变电磁法三维正反演研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:41874083
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:D0405.地磁学和地球电磁学
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:彭荣华; 曾思红; 李睿恒; 周文龙; 谢敬涛; 廖晨; 图尔贡·塔依; 罗泓清;
- 关键词:
项目摘要
Surface loop-source transient electromagnetic methods are widely applied to exploring for mineral deposits, hydrogeological investigation and other fields. However, a transmitting loop always presents a three-dimensional (3D) complex shape due to topography and other factors in these methods. How to make fine data-processing and interpretation is a difficulty that must be faced. This suggests a 3D inversion should be used to fully extract and make use of the geoelectric information carried by the electromagnetic field for a complex-shaped loop. 3D forward modeling is the most important method of studying transient electromagnetics excited by a complex-shaped loop, is also the foundation for 3D inversion. A complex-shaped transmitting loop is viewed as a combination of many electric dipoles, each of which may have its own direction. An unstructured tetrahedral mesh combined with a local refinement technique can be able to accurately delineate and impose these dipoles in a numerical method. A time-domain vector finite element method based on an unstructured tetrahedral mesh will be employed as the forward modeling solver to study the transient electromagnetics excited by a complex-shaped loop in this project. The effects of the realistic waveform for a transmitting current, induced polarization, and electric anisotropy will be incorporated in this forward modeling solver. Based on the above forward solver, Gauss-Newton method will be applied to 3D constrained inversion in this project. Within this inversion, Krylov subspace iterative solvers will be employed for solving the normal system of equations at each Gauss–Newton step, and the scheme of decoupling meshes used for forward modeling and inversion will also be used to improve the inversion efficiency. This study will accelerate 3D inversion applying to field cases.
地面回线源瞬变电磁法已广泛应用于资源勘探、水文地质调查等领域。然而,起伏地形等因素引起的发射回线形态畸变是地面回线源瞬变电磁法资料精细处理解释直面的难题。为了充分提取和利用复杂形态回线源激发电磁场携带的地电信息,建议采用三维反演开展资料处理解释。三维正演是研究复杂形态回线源激励瞬变电磁场与复杂地形和地质体耦合的最重要手段,也是三维反演的基础。复杂形态回线源可视为多个首尾相接、方向不尽相同的电偶源,采用非结构化四面体网格和局部加密技术能够精确描述和有效加载这些电偶源。本项目拟采用基于非结构化四面体网格的时域矢量有限单元法开展考虑发射电流实际波形、激发极化效应和电各向异性的复杂形态回线源瞬变电磁法三维正演;在此基础上,开展基于高斯牛顿法的三维约束反演研究,并通过采用Krylov子空间迭代法求解高斯牛顿法法方程、解耦正演和反演网格等措施提高计算效率,加速回线源瞬变电磁法三维反演的实用化。
结项摘要
地面回线源瞬变电磁法已广泛应用于资源勘探、水文地质调查等领域。然而,起伏地形等因素引起的发射回线形态畸变是地面回线源瞬变电磁法资料精细处理解释直面的难题。为了充分提取和利用复杂形态回线源激发电磁场携带的地电信息,建议采用三维反演开展资料处理解释。.本项目基于非结构化四面体网格的矢量有限单元法实现了铺设于起伏地表、复杂形态发射回线激发的瞬变电磁场三维正演。复杂形态回线源可视为多个首尾相接、方向不尽相同的电偶源,采用非结构化四面体网格和局部加密技术能够精确描述和有效加载这些电偶源。基于上述正演算法,系统分析了发射电流实际波形和电各向异性对瞬变电磁场的影响规律。均匀半空间模型和Albany石墨矿案例数值结果表明:关断时间对关断后瞬变电磁场的影响最为显著,稳定时间和波形重复对其影响次之,开启时间对其影响微弱。其中,关断时间的影响主要体现在早期,开启时间和稳定时间的影响体现在晚期,波形重复的影响贯穿观测时间始终。.本项目在上述三维正演的基础上,开展了基于高斯牛顿法的回线源瞬变电磁法三维约束反演研究。通过采用Krylov子空间迭代法(GMRES)求解高斯牛顿法法方程、解耦正演和反演网格等措施有效提高了计算效率,加速了回线源瞬变电磁法三维反演的实用化。采用两个低电阻率块状体模型验证了三维反演算法和程序的正确性,并将该三维反演程序应用于蒙古那仁宝力格煤田玄武岩体探测实例研究。反演获取的玄武岩体形态呈浅碟状,与一维反演结果类似,但有别于三维数值拟合结果,其获取的玄武岩体形态为倒锥形。.本项目系统开展了复杂形态回线源瞬变电磁法的三维正演和反演研究,为瞬变电磁法理论研究提供了基础软件,也为地下结构精细成像提供了利器,有力促进了瞬变电磁法方法技术革新和数据处理解释的发展。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(1)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(6)
专利数量(0)
3D multinary inversion of controlled-source electromagnetic data based on the finite-element method with unstructured mesh
基于非结构化网格有限元法的受控源电磁数据三维多元反演
- DOI:10.1190/geo2020-0164.1
- 发表时间:2021-01-01
- 期刊:GEOPHYSICS
- 影响因子:3.3
- 作者:Cai, Hongzhu;Long, Zhidan;Hu, Xiangyun
- 通讯作者:Hu, Xiangyun
Effects of electrical anisotropy on long-offset transient electromagnetic data
电各向异性对长偏移距瞬变电磁数据的影响
- DOI:10.1093/gji/ggaa213
- 发表时间:2020
- 期刊:Geophysical Journal International
- 影响因子:2.8
- 作者:Yajun Liu;Pritam Yogeshwar;Xiangyun Hu;Ronghua Peng;Bülent Tezkan;Wiebke Mörbe;Jianhui Li
- 通讯作者:Jianhui Li
Effects of full transmitting-current waveforms on transient electromagnetics: Insights from modeling the Albany graphite deposit
全传输电流波形对瞬态电磁学的影响:奥尔巴尼石墨矿床建模的见解
- DOI:10.1190/geo2018-0573.1
- 发表时间:2019
- 期刊:Geophysics
- 影响因子:3.3
- 作者:Zeng Sihong;Hu Xiangyun;Li Jianhui;Farquharson Colin G;Wood Peter C;Lu Xushan;Peng Ronghua
- 通讯作者:Peng Ronghua
共 3 条
- 1
其他文献
桥梁支座双向耗能钢阻尼器力学性能研究
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:华中科技大学学报(自然科学版)科技大学
- 影响因子:--
- 作者:李爱群;贺星新;李建慧;刘贝
- 通讯作者:刘贝
基于电场总场矢量有限元法的接地长导线源三维正演
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:地球物理学报
- 影响因子:--
- 作者:李建慧;Colin G.Farquharson;胡祥云;曾思红
- 通讯作者:曾思红
斜拉桥不确定性参数随机分析研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:公路交通科技
- 影响因子:--
- 作者:李爱群;郭彤;李建慧
- 通讯作者:李建慧
复杂形态回线源激发电磁场的矢量有限元解
- DOI:10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2017.06.024
- 发表时间:2017
- 期刊:石油地球物理勘探
- 影响因子:--
- 作者:李建慧;胡祥云;陈斌;刘亚军;郭士明
- 通讯作者:郭士明
水对上地幔电性结构的影响
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:地质科技情报
- 影响因子:--
- 作者:万 芬;余 毅;李建慧;蔡建超
- 通讯作者:蔡建超
共 12 条
- 1
- 2
- 3
李建慧的其他基金
地面回线源瞬变电磁法磁场数据的三维全波形反演研究
- 批准号:42374169
- 批准年份:2023
- 资助金额:52 万元
- 项目类别:面上项目
基于高阶叠层矢量有限元法的回线源瞬变电磁法带地形三维正演
- 批准号:41504088
- 批准年份:2015
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目