半航空频率域电磁测深2.5D正演模拟中几个关键问题

基于伪随机发射的半航空频率域电磁测深方法具有信号强、采集速度快、成本低廉的勘探优势,近年来得到迅速发展,实际应用取得了较好的勘探效果.本文针对该领域在2.5D数值模拟中存在的一些核心问题.采用有限单元数值方法,分析讨论了电偶源加载方式、网格剖分、边界处理、观测区域、以及感应磁场随收发距和频率的分布特征.模型计算表明,采用均匀网格剖分、增加吸收边界条件能够提高有限单元法模拟精度.发现电偶极场源和长导线场源产生的感应磁场三分量Hx、Hy、Hz的场值在距离地面20 m的空气中具有如下特征:(1)当场源为电偶极源时,Hy对异常不敏感,而Hx和Hz及其转换的视电阻率异常特征明显,Hx在低阻体上方表现为“高阻特征”,且低频段特征比高频段特征明显;Hz的异常比较复杂,在AB偶极源中垂线两侧的异常会出现“对称特征”:左侧的低阻体特征为“先低后高”,右侧的低阻体为“先高后低”,左侧的高阻体特征为“先低后高”,右侧的高阻体为“先高后低”.(2)当场源为供电长导线时,感应磁场三分量对异常体都有反映,Hx异常特征复杂,Hy和Hz特征明显,低阻体上方表现为低场值特征,高阻体上方表现为高场值特征,Hz的异常特征强于Hy.接地电磁场源的偶极长度影响电磁场特征,特别是感应磁场三分量影响较大,且有限单元法的网格、边界也会影响电磁场特征.当场源为偶极电源时,感应磁场Hx特征明显,而Hy特征不敏感,Hz异常明显但特征比较复杂.本次研究丰富了非理想电偶极源(近似点源)时一些电磁场特征,为半航空电磁法的发展提供科学依据.