基于差分结构的地面核磁共振数据噪声压制技术

地面核磁共振(surface nuclear magnetic resonance,SNMR)技术是一种可直接定性定量探测地下水的非侵害式地球物理方法,已广泛应用于资源勘探、地质灾害预警和环境检测等方面。但在实际应用中,复杂的环境噪声导致微弱的SNMR信号常常被淹没,很难获取有效的SNMR信号。针对这一问题,本文提出了一种基于差分结构的SNMR数据噪声压制技术,采用两个接收线圈等距设置在发射线圈上下位置。这种分布可以实时抵消大部分环境噪声以及消除收发线圈耦合影响。理论建模和仿真结果验证了新方法能够有效压制噪声,并可靠获取到早期自由感应衰减(free induction decay,FID)信号。

水库大坝渗漏勘查中地面核磁共振探测技术应用

水库大坝渗漏是常见的大坝病害,快速准确地找到大坝渗漏位置是实施大坝防渗加固工作的前提。利用地面核磁共振探测技术开展大坝渗漏勘查,获得大坝水文地质信息,评估该技术在大坝渗漏检测中的应用效果。结果发现:利用地面核磁共振探测技术能有效获取大坝水文地质信息,准确地反映大坝不同深度含水量变化,预测可能的渗漏路径。该方法解决了大坝渗漏点的非侵入探测问题,为大坝的维护和治理提供了科学依据。

地面核磁共振技术发展述评

核磁共振技术在医学、地质等方面都有广泛的应用.运用核磁共振技术找寻地下水资源,开创了用地球物理方法直接找水的先河.地面核磁共振技术是目前唯一能直接探测地下水的地球物理方法.本文通过对核磁共振技术在国内外的应用和发展现状的介绍,总结了地面核磁共振技术现在存在的问题及其影响,同时提出了该技术今后的发展前景.

地面核磁共振找水方法在中国的应用效果

简要地阐述了地面NMR方法的直接找水原理及特点,并以实例说明了新的找水方法已在中国11个省区地下水探查中取得了明显成效。建议在提高NMR找水仪抗电磁干扰能力和加大勘探深度方面进行研究,提高新方法的适应性。

导电性影响的地面核磁共振反演

导电性影响对实际的地面核磁共振反演非常重要.在导电条件下,导出了地面核磁共振感应电动势的平方是含水率分布的二次型.通过进一步分析,我们将其对含水率的灵敏度用显式表示出来,为由核磁感应电动势利用迭代技术快速求解含水率分布奠定了理论基础.数值模拟结果表明,在自由空间与导电条件下,采用非线性反演技术获得的含水率分布与理论模型都有非常好的一致性.

地面核磁共振找水反演

简要介绍了地面核磁共振找水的正演理论方法,采用高斯求积并结合连分式展开的方法对核磁共振核函数中包含双重贝塞尔函数的积分核进行了数值积分,进而计算出精度较高的核函数值,在此基础之上,讨论了导电性对地面核磁共振信号的影响.基于奇异值分解算法,对核磁共振找水理论模型进行了反演研究,在不导电的情况下,重构出了比较理想的含水率分布.总结并改进了模拟退火算法,用改进的模拟退火算法分别对覆盖层高阻和导电条件下的核磁共振人工合成数据进行了反演,试验结果表明,利用改进的模拟退火算法反演地面核磁共振是可行的,而且反演结果较稳定,收敛速度较快.

地面核磁共振找水信号中的奇异干扰抑制

首先分析了地面核磁共振信号的特征和奇异噪声的来源与特点,提出了相应的消除方法并进行了仿真研究。通过基于叠加消噪的三种改进方法的仿真与对比,确定了差阈值替代叠加方法是对奇异噪声进行削弱与抑制的有效方法,对信号参数的提取精度高。经过大量的野外实验验证了针对奇异噪声处理方法的可行性与实用性,获得的高信噪比、低噪声的地面核磁共振信号为地面核磁共振反演提供了精确的参数。

地面核磁共振响应数值模拟研究

模型响应的数值计算是地面核磁共振勘探的一个重要组成部分 ,作者在本文中给出了地面核磁共振数值计算方法。在文中 ,作者借助直接数值积分方法 ,对回线源产生的磁场轴向和垂向分量进行计算 ,并采用不等间距空间坐标剖分技术 ,对地面核磁共振积分方程进行数值积分。利用这些计算方法 ,计算了在均匀导电半空间中的某一深度上 ,磁场的垂向分量沿轴向变化曲线 ,并给出了两层导电模型中存在一层含水层的地电模型的地面核磁共振响应的数值模拟结果。采用在本文中介绍的数值计算技术 ,可成功地进行一维含水模型地面核磁共振信号的数值计算。

地面核磁共振测深方法在武汉市岩溶地面塌陷探测中的应用研究

岩溶地面塌陷是隐伏岩溶区常见的地质灾害类型之一,是制约武汉市城市规划和建设的重大地质环境问题。地下水对岩溶地面塌陷的形成和发展发挥着至关重要的作用,地面核磁共振测深方法是目前唯一直接探测地下水的地球物理方法,对地下水探测具有独特优势。本文介绍了地面核磁共振测深方法在探测岩溶塌陷区地下含水层方面的潜力,并在武汉市岩溶塌陷区内外开展了探测实验,结果表明:地面核磁共振测深反演的含水量参数可辅助划定含水层顶底板埋深,确定含水层厚度,并量化含水层富水性特征;弛豫时间参数指示了含水层孔隙度大小,可为岩溶发育程度、岩溶裂隙充填情况等提供参考。结合钻孔资料,验证了地面核磁共振测深方法在岩溶塌陷区地下含水层探测中的可行性。

地面核磁共振正则化反演方法研究

不同的模型约束对基于正则化反演技术的地面核磁共振测深数据反演影响很大。利用理论数据讨论了平坦模型和光滑模型约束及与之相关的正则化参数对反演结果的影响规律。模拟表明,无论是高信噪比数据,还是低信噪比数据,反演的含水量在小正则化参数时,对模型约束的依赖性不大,主要受正则化参数影响。大正则化参数时反演分辨率低,而小正则化参数在保证数据拟合精度提高的同时,增加了模型的分辨率,能获得更可靠的含水量分布。

地面核磁共振找水方法在花岗岩地区的应用

文章简要地阐述了地面NMR方法的直接找水原理、特点以及仪器组成、测量质量的控制。通过在花岗岩地区的找水实践,说明了该方法的可行性和优点,最后总结了影响NMR信号采集和NMR信号解释结果的因素及解决办法,并提出了几点建议及今后的研究方向。

分离线圈地面核磁共振找水正演

分离线圈地面核磁共振找水方法是将激发线圈与接收线圈分离开来的找水探测方法.文中阐释分离线圈地面核磁共振找水方法正演表达式;利用高斯积分方法计算了分离线圈正演公式中的核函数.通过分析核函数的变化规律,得出分离线圈地面核磁共振方法具有较高的横向分辨率.通过计算全空间的核函数矩阵,将地下含水模型离散化,实现分离线圈地面核磁共振找水3D模型正演快速计算.通过对比计算1D含水模型响应,本文的计算选取网格的越小,正演精度越高.文中计算装置对模型的响应,分析正演曲线随着模型的埋深与装置的不同呈现的变化规律,研究分离线圈地面核磁共振的分辨特性及探测特点.

应用地面核磁共振法找水

地面核磁共振找水方法是目前唯一的直接找水的物探新方法。工作中结合中国实际，已在11个省(区)找到了地下水，总结出了适合中国国情的应用核磁共振方法勘查地下水的经验。在推广新方法的过程中，始终注重用科研成果指导找水实践，并注重核磁共振找水方法与传统物探找水方法的对比研究；建立了物探方法找水的工作程序。

地面核磁共振三维响应影响因素

传统的核磁共振激发场的计算中,很少考虑三维地下介质的电性变化以及发射线圈姿态对激发场的影响,笔者借助地面核磁共振三维有限元正演模拟,开展了核磁共振三维响应影响因素分析。首先,基于三维有限元方法实现了非均匀介质条件下地面核磁共振激发场的计算,以便于分析介质电性变化对核磁共振响应的影响;其次,在源的加载过程采用近似函数来等效场源的作用,使之能够适用于不同发射回线激发的情况,进而利用旋转矩阵实现垂直地磁场分量的计算;最后通过不同条件下核磁共振响应的计算,分析了盖层电阻率、含水体背景电阻率、局部不均匀体以及发射线圈姿态等参数对核磁共振信号的影响。计算结果表明:核磁共振响应对高阻盖层电阻率变化不敏感;低阻含水体背景对核磁共振响应的影响较大;异常体规模越大,对核磁响应的影响越大,对于一定规模的异常体,低阻条件下的核磁共振响应差异明显;与电性参数变化相比,不同的发射线圈姿态对核磁信号影响更大,野外应考虑线圈姿态影响。

高精度地面核磁共振数据正演计算

为高精度、快速地完成地面核磁共振信号的正演模拟,借助连分式插值技术对积分核函数利用尽可能少的节点上的值进行插值计算。核函数的积分采用高斯求积公式。对自由空间中单层含水层地面核磁共振响应的数值模拟结果表明,结合插值与高斯积分,能精确、高效地获得地面核磁共振信号。

地面核磁共振方法和高密度电阻率法联合找水

地面核磁共振方法是目前唯一能直接找水的地球物理方法,高密度电阻率法则是当前应用较广泛的找水方法,2种方法的联合使用能为解决找水问题提供不同的地球物理依据,可以在找水功能上达到优势互补:高密度电阻率法反演得到的地层电阻率分布,为地面核磁共振方法反演时电阻率参数的设定提供了信息,使反演的结果更加准确;地面核磁共振方法可以识别高密度电阻率法确定的低阻异常是否因含水而引起,并能定量地反演出含水层的深度、厚度、单位体积含水量等信息。同时,高密度电阻率法兼具电剖面法和电测深法的功能,其结果可以弥补地面核磁共振方法横向分辨率上的不足。2种方法的工作原理不同,对工作环境的要求也不同,其联合使用能在一定程度上解决单独使用某种方法时的工作环境限制问题。在湖北安陆某找水工作中,2种方法的组合使用取得了良好的效果,证明了这种组合模式的有效性和实用性。

地面核磁共振-垂向电测深组合找水模式

地面核磁共振方法具有直接找水、提供水文地质参数、受地形影响小、垂向分辨率高、经济快速等优点,但它同时也具有易受电磁噪声干扰、横向分辨精度低、勘探深度小等缺点。垂向电测深方法具有技术成熟、不易受电磁噪声干扰、勘探深度大、横向分辨率高等优点,但它同时也具有反演解释存在多解性、定量解释不足、垂向分辨率低等缺点。通过比较地面核磁共振方法与垂向电测深方法的优缺点得知,2种找水方法具有优势互补的特点,合理配合使用上述2种找水方法,可形成地面核磁共振-垂向电测深组合找水模式。该组合找水模式在找水实践工作中的有效性已得到充分验证。

地磁场对地面核磁共振(SNMR)信号的影响研究

核磁共振(NMR)作为一门新兴学科,随着科学技术的发展,核磁共振现象已由理论研究、试验进入了应用与开发阶段,它广泛应用于物理学、化学、生物学、医学等领域,在地学方面(质子磁力仪、NMR波谱仪、岩芯测试仪以及NMR测井上作)也得到了广泛的应用。用核磁共振技术探查地下水是核磁共振技术在地学中应用的新领域,它为勘查地下水增添了新手段,填补了应用地球物理方法直接找水的空白,开创了应用地球物理方法直接找水的先河。

地面核磁共振地下水探测技术在水库大坝渗漏勘查中的应用

地面核磁共振找水技术是一种非介入探测技术,通过识别水分子中氢原子信号的分布来推测水分子在地层中的分布,进而确定是否有地下水存在,并给出地下水位、富水程度和孔隙率等地层结构信息。以安徽某水库土质大坝为例,采用地面核磁共振方法对大坝渗漏进行勘查,取得初始振幅(E0)、纵向弛豫时间(T1)、横向弛豫时间(T*2)等物理参数,分析物理参数与地质结构的对应关系,判断出坝体存在两处渗漏点,通过地面调查和工程地质钻探,验证了物探勘察结果,为病险水库坝体的治理提供地质依据。

地面核磁共振反演导电层状模型

提出不同于常规线性规划的广义线性迭代反演成像技术,并将其应用于任意层状导电介质的地面核磁共振数据分析.在这种方法中,初始振幅强度的平方作为反演成像的对象,它可以表示为含水量分布的二次型形式,并且在反演成像迭代过程中,对应的Jacobian矩阵元素可以用解析形式显式表示出来.反演成像可以从均匀半空间模型开始迭代,理论上,2次迭代就可以完成成像过程.用实际数据对提出的反演成像理论进行了验证.与常规方法相比,新方法的成像结果与实际情况具有更好的一致性,证明了广义线性迭代反演成像不仅具有较好的稳定性和收敛性,还特别适合任意良导层状模型的地面核磁共振数据反演成像.