地面核磁共振的聯(lián)合反演與垂直電測(cè)深

1、 應(yīng)用地球物理雜志50 (2002) 179 - 191地面核磁共振的聯(lián)合反演與垂直電測(cè)深窗體頂端窗體底端Marian Hertrich*, Ugur Yaramanci1應(yīng)用地球物理系，柏林工業(yè)大學(xué)，Ackerstrasse 71-76, D-13355 柏林，德國(guó)摘要 窗體頂端地面核磁共振方法（NMR）提供了一個(gè)非常新的技術(shù)，直接確定地下水的分布。水分子的微觀磁化用于獲得來(lái)自SNMP探測(cè)含水量和孔徑信息。所觀察到的相似性和SNMR解釋含水層結(jié)構(gòu)和電阻率分布之間的協(xié)議從垂直電測(cè)深（VES），導(dǎo)致我們的目標(biāo)，共同反轉(zhuǎn)使用基于阿爾奇定律廣義巖石物理模型兩個(gè)數(shù)據(jù)集。執(zhí)行這兩種方法的反轉(zhuǎn)，模擬退火（

2、SA）的技術(shù)應(yīng)用于。由于一個(gè)非?？斓臄?shù)值解可以同時(shí)用于地球物理方法，這種引導(dǎo)隨機(jī)搜索算法比承諾最小二乘法更好的性能。發(fā)達(dá)倒置算法已應(yīng)用在許多不同的合成數(shù)據(jù)，以研究其性質(zhì)，并證明其可靠性。其中，這兩種方法都最后進(jìn)行了公知的測(cè)試地點(diǎn)調(diào)查證明真實(shí)的數(shù)據(jù)聯(lián)合反演的有效性。地下模型的解釋可能超出一個(gè)增強(qiáng)空間分辨率進(jìn)行優(yōu)化，以之比的定量解釋移動(dòng)和粘附水分含量，從而導(dǎo)致從地球物理調(diào)查水文參數(shù)的預(yù)測(cè)。 ð2002保留Elsevier科學(xué)B.V.所有權(quán)利。窗體底端 地面核磁共振方法（NMR）提供了一個(gè)非常新的技術(shù)，直接確定地下水的分布。水分子的微觀磁化用于獲得來(lái)自SNMP探測(cè)含水量和孔徑信息。所觀察到

3、的相似性和SNMR解釋含水層結(jié)構(gòu)和電阻率分布之間的協(xié)議從垂直電測(cè)深（VES），導(dǎo)致我們的目標(biāo)，共同反轉(zhuǎn)使用基于阿爾奇定律廣義巖石物理模型兩個(gè)數(shù)據(jù)集。執(zhí)行這兩種方法的反轉(zhuǎn)，模擬退火（SA）的技術(shù)應(yīng)用于。由于一個(gè)非?？斓臄?shù)值解可以同時(shí)用于地球物理方法，這種引導(dǎo)隨機(jī)搜索算法比承諾最小二乘法更好的性能。發(fā)達(dá)倒置算法已應(yīng)用在許多不同的合成數(shù)據(jù)，以研究其性質(zhì)，并證明其可靠性。其中，這兩種方法都最后進(jìn)行了公知的測(cè)試地點(diǎn)調(diào)查證明真實(shí)的數(shù)據(jù)聯(lián)合反演的有效性。地下模型的解釋可能超出一個(gè)增強(qiáng)空間分辨率進(jìn)行優(yōu)化，以之比的定量解釋移動(dòng)和粘附水分含量，從地球物理調(diào)查的水文參數(shù)預(yù)測(cè)。 D2002保留Elsevier科學(xué)B.

4、V.所有權(quán)利。關(guān)鍵詞：地面核磁共振（SNMR）；垂直電測(cè)深（VES）；聯(lián)合反演；模擬退火1. 簡(jiǎn)介地球物理技術(shù)在地下水資源調(diào)查中的應(yīng)用日益重要。由于水的特性作為電導(dǎo)體，電氣和電子ctromag遺傳方法是其勘探的主要方法。所得到的模型給出的圖像的空間電阻率分布，因此一些指示的位置上的油氣藏，但量化不能單從這些測(cè)量值導(dǎo)出。對(duì)于電特性巖石模型和它們的水含量依賴試圖改進(jìn)解釋。實(shí)驗(yàn)室詳細(xì)的研究改進(jìn)巖石物理，但結(jié)果仍然不足以大規(guī)模地球物理AP-應(yīng)用。地面核磁共振（SNMR）的方法，現(xiàn)在又承諾，因?yàn)樗试S直接測(cè)定水在地下的數(shù)量來(lái)彌補(bǔ)這一差距。水分子的磁矩被用來(lái)從SNMR探測(cè)派生水含量。對(duì)應(yīng)的作者。傳真： +

5、49-30-314-72597. 電子郵件地址：hertrichgeophysik.tu-berlin.de (M. Hertrich), yaramancitu-berlin.de (U. Yaramanci). 0926-9851/02/$ -見(jiàn)前頁(yè)D 2002 Elsevier科學(xué)B.V. 保留所有權(quán)利在這地球物理測(cè)量這一獨(dú)特的新信息通過(guò)提供關(guān)鍵參數(shù)，即孔隙率補(bǔ)充了巖石模型。自從SNMR的方法由俄羅斯科學(xué)家研制出來(lái)（希洛夫等，1991;人Levchenko和Shushakova，1998年），多項(xiàng)調(diào)查都證明了這種方法的適用性地下水前瞻性化（Goldman等，1994）。柏林技術(shù)大學(xué)和中國(guó)

6、地質(zhì)和礦產(chǎn)資源（BGR）柏林聯(lián)邦保護(hù)研究機(jī)構(gòu)土特地下水地球物理工作組集中他們的SNMR研究和與其他方法的應(yīng)用的可用性在BGR，廣泛的電和電磁方法和裝備精良的巖石實(shí)驗(yàn)室，包括實(shí)驗(yàn)室-NMR商用儀器允許集成地下水調(diào)查。自1996年以來(lái)，在SNMR幾個(gè)方法的研究已經(jīng)在此工作組完成的這些措施包括1D和1D反演模擬退火（SA）（蒙克，1999）建模算法以及一個(gè)建模ING例程3D配水（Eikam，1999）。在Haldensleben的考點(diǎn)（亞拉曼齊等人，1999年），瑙恩（亞拉曼齊等人，1999年b）和納米比亞（蘭格等人，2000年）已經(jīng)很詳細(xì)的研究。 MOD-由SNMR測(cè)量和電阻率的方法ELS的地下之

7、間的良好的協(xié)議導(dǎo)致的思路與垂直電測(cè)深（VES）聯(lián)合反演SNMR一個(gè)共同的地下模型含水層的特性的改善的預(yù)期。模擬退火的反演方法通過(guò)蒙克（1999年）已經(jīng)應(yīng)用于SNMR探測(cè)，這提供了本工作的基礎(chǔ)。2. 原理 對(duì)SNMR和VES及其數(shù)值實(shí)現(xiàn)方法的原理，給出了部分的巖石物理模型和反演方法；注意向量值的特征字符。2.1.地面核磁共振 (SNMR) 表面磁共振方法基于水分子的行為，作為核與磁偶極矩，與明顯的磁場(chǎng) （希 et al.，1991年） 進(jìn)行交互。在均衡中，偶極子的軸對(duì)齊與靜態(tài)磁場(chǎng)，與特定頻率繞自己的軸旋轉(zhuǎn)。這個(gè)頻率是當(dāng)?shù)氐?Larmor 頻率 xL，由旋磁比為質(zhì)子 cp 和強(qiáng)度的靜態(tài)字段|B0|

8、為： 與電子的電荷和 mp 質(zhì)子的質(zhì)量。靜態(tài)字段的結(jié)果中誘導(dǎo)的磁化的偶極矩的對(duì)齊方式。這磁化是太小了，在地球物理應(yīng)用程序中直接確定。若要獲得可衡量信號(hào)，偶極矩 m 可以被迫退出平衡由外加磁場(chǎng) BS 的扭矩外部磁場(chǎng)采用天線回路在地球的表面，因此顯示的一般情況及導(dǎo)電介質(zhì)橢圓極化。對(duì)于進(jìn)一步考慮適度電阻率的土工材料 （Goldmann et al.，1994年），可以忽略產(chǎn)生的正面和負(fù)面導(dǎo)向的偶極矩的不同的激勵(lì)效果。質(zhì)子偶極子的人被迫離開(kāi)平衡由外部應(yīng)用的領(lǐng)域。關(guān)掉這一領(lǐng)域后, 到初始方向質(zhì)子衰變的強(qiáng)迫的激勵(lì)與靜態(tài)字段對(duì)齊。這給出了通常記錄的核磁共振信號(hào)。放寬受水分子相互作用和內(nèi)部表面的巖石，即毛孔。

9、信號(hào)的初始振幅是由地下移動(dòng)水的數(shù)量決定的。弛豫時(shí)間給出孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)的其他信息。SNMR 信號(hào)源自地下水分布取決于磁場(chǎng)條件 (Shushakov，1996 年;蒙和 Yaramanci，2000 年;Weichmann et al.，1999，2000年）。通過(guò)給出信號(hào)振幅 E 配方與 q 應(yīng)用的激勵(lì)強(qiáng)度 (即 q = s 是我插入的電流和勵(lì)磁時(shí)間)，t 時(shí)間變量，T 近似平均弛豫時(shí)間，f (r) 移動(dòng)水和 BS 的數(shù)量嗎？人工施加磁場(chǎng)垂直分量。請(qǐng)注意，個(gè)別特定弛豫時(shí)間 T(r) 為每個(gè)體積元 dV 有助于整個(gè)的弛豫時(shí)間 T 的記錄的信號(hào)。錄制的原則，這個(gè)時(shí)間常數(shù)密切相關(guān)的 T2 *-在儲(chǔ)層物性

10、常數(shù)。在正弦表達(dá)式中的參數(shù)確定激勵(lì)角度 H 的質(zhì)子從其初始方向。在聯(lián)合反演的地下電阻率范圍，被認(rèn)為是只有初始振幅 E0。式 (5)，從而簡(jiǎn)化了對(duì)假定一維水分布隨深度，即 f (z) 在直角坐標(biāo)系中的體積積分的積分的順序可以更改為 因?yàn)?x y 平面上積分的內(nèi)在部分是獨(dú)立的水含量和唯一由已知值確定，它可以表示由內(nèi)核函數(shù) K(q,z)這可以是預(yù)先計(jì)算每個(gè)具體的探測(cè)。為初始振幅值可以因此被確定由集成在產(chǎn)品的內(nèi)核函數(shù)和水分布與深度即為數(shù)值實(shí)現(xiàn)，Eq(9) 可以寫成 每個(gè)執(zhí)行的脈沖時(shí)刻齊初始振幅 E0 計(jì)算需要一個(gè)二維矩陣與一維脈沖時(shí)刻和磁場(chǎng)條件和激勵(lì)在另一個(gè)角度。提供足夠的空間分辨率，同時(shí)保持足夠快的

11、計(jì)算，分工地下分為基本層的 Dz = 0.5 m 厚度證明了給出最佳結(jié)果 （蒙，1999年）。為了比較水分布及常見(jiàn)的地下模型與有限數(shù)目的均質(zhì)層電阻率，基本層概述在每個(gè)模型層的厚度分別，導(dǎo)出雙總和 此方法提供了一個(gè)非?？斓?SNMR 振幅的正演計(jì)算工具，用于在本文中的所有進(jìn)一步的 SNMR 信號(hào)測(cè)定。2.2.垂向電測(cè)深 (VES)斯倫貝謝測(cè)用于地下電阻率的測(cè)定，是廣泛存在于地球物理應(yīng)用程序。它的簡(jiǎn)單性和速度的調(diào)查使其最常用的直流測(cè)量陣列?；诰鶆虻睦绽狗匠痰臐摿﹄妶?chǎng)的徑向?qū)ΨQ的圓柱坐標(biāo)并給出了由均勻地測(cè)量電極之間的電位差與q1的第一層，電阻率為這個(gè)系統(tǒng)的微分方程是發(fā)現(xiàn)。這個(gè)微分方程可以解決潛

12、在 v 通過(guò)分離變量 r 和 z。整個(gè)解決方案可以由這兩種解決方案，疊加和相對(duì)均勻的分層地球邊界條件，它會(huì)導(dǎo)致稱為 Stefanescu 積分 (Koefoed，1979年) 的方程 根據(jù)此表達(dá)式中，可以應(yīng)用數(shù)字線性濾波的 Ghosh (1971) 的方法。表達(dá)式 （通常稱為 Slitchers 內(nèi)核函數(shù)） 的電阻率傳遞函數(shù)，H1(k)，是由電阻率和模型層的深度決定的。J0(kr) 零階貝塞爾函數(shù)可以表示數(shù)字濾波器。通過(guò)正演，視電阻率可以測(cè)定電阻率傳遞函數(shù)中數(shù)字濾波器的應(yīng)用 其中 f (j) 是數(shù)字濾波器 Nfilter 系數(shù)和 t (j i + Nfilter) 是電阻率的轉(zhuǎn)換函數(shù)。一旦為一

13、個(gè)特定的布局設(shè)計(jì)了數(shù)字濾波器，情商 (15) 為電阻率測(cè)深正演計(jì)算提供了一個(gè)快速數(shù)值的工具。為這項(xiàng)工作，使用的算法是由穆恩 （發(fā)表在折彎?rùn)C(jī)，1985年） 開(kāi)發(fā)的。應(yīng)用數(shù)字濾波器包含 20 系數(shù);電阻率的轉(zhuǎn)換函數(shù)是由 Perkeris 復(fù)發(fā)關(guān)系 (Koefoed，1979年) 所決定的。視電阻率為固定的布局與六個(gè)點(diǎn)，每十年計(jì)算，則由三次樣條插值確定為任何布局。2.3.電氣特性的巖石為連接地下電阻率與水分含量，采用了多孔巖石的廣義的模型。應(yīng)用的原理基于阿爾奇法，在表面電導(dǎo)率可以忽略不計(jì)。然后測(cè)定多孔巖石的電學(xué)性質(zhì)r0 在哪里完全飽和的巖石，F(xiàn) 的電導(dǎo)率的形成因素及 rw 的孔隙流體的電導(dǎo)率。介紹對(duì)

14、孔隙度和阿奇指數(shù) m 的形成因素的依賴。延長(zhǎng)這一提法為部分飽和巖石，飽和因子 S 和飽和度指數(shù) n 必須包含。巖石電導(dǎo)率表達(dá)式由以下確定在地電場(chǎng)和 SNMR 數(shù)據(jù)之間的比較中，水含量原來(lái)是要確定的重要參數(shù)。從情商 (20) 中的給定參數(shù)，此水內(nèi)容 G 可以由派生出來(lái)它提取水含量和飽和度表達(dá)，導(dǎo)出這一公式構(gòu)成巖石電導(dǎo)率和水含量 （即飽和） 消失的表面電導(dǎo)率的影響的假設(shè)下，阿爾奇依法基本依賴。關(guān)于馬 1.3,2.5 和 1.4,2.2 鈉通常范圍 （肖伯爾，1982年），事實(shí)證明他們的差異消失了，和因此，長(zhǎng)期 Sn m 的辦法統(tǒng)一。這一假設(shè)為沉積寄主巖含水層天然條件下的適用性已經(jīng)由 Hertric

15、h （2000 年）。引入這種簡(jiǎn)化，含水量 G、 阿奇指數(shù) m 和電導(dǎo)率的孔隙流體 rw 作為，就可以編寫出Eq (24):或像往常一樣在地球物理電阻率的倒數(shù)作為應(yīng)用水分含量都進(jìn)一步轉(zhuǎn)換層電阻率在這項(xiàng)工作中，采用這一提法，覺(jué)察到它有限的有效性對(duì)多孔巖石。2.4.模擬退火和聯(lián)合反演算法 任務(wù)的聯(lián)合反演的 SNMR 和 VES 的主要是確定不同的地下參數(shù)和由阿爾奇法律實(shí)證關(guān)系連接構(gòu)成要求苛刻的運(yùn)動(dòng)對(duì)反演算法。強(qiáng)大的工具，甚至為這種復(fù)雜的系統(tǒng)的全局優(yōu)化的模擬退火法給出。其原理指導(dǎo)的隨機(jī)搜索保證收斂到全局最優(yōu)解的系統(tǒng)由只解決提出的問(wèn)題。方法的模擬退火算法，從熱力學(xué)上考慮，借由模型參數(shù)方差有效指導(dǎo)避免過(guò)

16、于龐大而昂貴的計(jì)算。從任何任意的模型出發(fā)，在某一步長(zhǎng)度內(nèi)尋求任何進(jìn)一步評(píng)價(jià)模型的模型參數(shù)。這一步的長(zhǎng)度動(dòng)態(tài)調(diào)整過(guò)程中這樣評(píng)價(jià)的模型并適合要求比前面一個(gè)好其概率為 0.5。任何符合給定的數(shù)據(jù)比前一個(gè)到目前為止被認(rèn)為是最佳的模型。為了避免捕獲中的局部最小，以一定的概率，由大都市標(biāo)準(zhǔn)決定接受了上山的動(dòng)作。類似于退火晶體中的低熵狀態(tài)，模型參數(shù)變化等，達(dá)到了成本函數(shù)的最低值，減小上坡移動(dòng)概率在降低系統(tǒng)溫度，即數(shù)據(jù)偏差。被雇用的算法是算法的由 Goffe 等人 （1994 年） 提供修改后的版本。反演方案的關(guān)鍵參數(shù)是模型評(píng)價(jià)來(lái)確定一個(gè)新步長(zhǎng)度向量，與當(dāng)前的步長(zhǎng)的試驗(yàn)次數(shù)和系統(tǒng)溫度的冷卻速率的數(shù)目。建議由電

17、暈等人 （1987 年） 的參數(shù)值已經(jīng)適應(yīng)這項(xiàng)工作的要求。 發(fā)達(dá)國(guó)家的反演方案包含上面導(dǎo)出的方法部分。地下的模型要調(diào)整由有限數(shù)量的模型層組成，每個(gè)假定為均勻的厚度、 移動(dòng)水含量、 膠粘劑的含水量、 液電阻率和阿奇指數(shù)的單個(gè)值。VES 和 SNMR 然后進(jìn)行正演模擬的測(cè)深曲線。根據(jù)他們的依賴，SNMR 振幅計(jì)算對(duì)層及其移動(dòng)水內(nèi)容的深度。斯倫貝謝測(cè)第一層電阻率由層、 總和的移動(dòng)和膠粘劑的含水量、 孔隙流體和阿奇指數(shù)，電阻率深度，然后視電阻率計(jì)算法解釋過(guò)。從這兩種方法估計(jì)的測(cè)深曲線然后被比作實(shí)測(cè)。為確保公正的度量數(shù)據(jù)適應(yīng)，每個(gè)點(diǎn)的偏差百分比確定和計(jì)算其 RMS。這兩種測(cè)深曲線的平均 RMS 然后提供

18、成本函數(shù)的值。SA 例行調(diào)整新的模型參數(shù)和步長(zhǎng)在這個(gè)計(jì)劃中節(jié)模擬退火算法和終止該過(guò)程，如發(fā)現(xiàn)有成本函數(shù)沒(méi)有重大改善。圖 1 給出了反演方案詳細(xì)的說(shuō)明。與不同的隨機(jī)種子鉛重復(fù)反演跑到不同的終止點(diǎn)。反演參數(shù)和終止條件必須保持固定，這樣保證收斂。終止點(diǎn)的依賴項(xiàng)的模型數(shù)目的插圖在圖 2 中的示例數(shù)據(jù)集的評(píng)價(jià)顯示必須達(dá)成的收斂的范圍。3.結(jié)果SNMR 和 VES 的方法論原則的全局優(yōu)化方法應(yīng)用提供了一種反演方案，以確定指定的地下模型使用他們測(cè)深曲線。為了調(diào)查首選的設(shè)置和能力發(fā)展的方法，進(jìn)行了該算法的一般評(píng)估。冷卻時(shí)間表和終止準(zhǔn)則的反演設(shè)置了適應(yīng)給定的要求在地球物理調(diào)查中的應(yīng)用。3.1.合成數(shù)據(jù)集 幾種復(fù)

19、合 SNMR 和 VES 中地下結(jié)構(gòu)估計(jì)顯示協(xié)議的調(diào)查。因此基于地質(zhì)設(shè)置在測(cè)試網(wǎng)站 Nauen （Yaramanci et al.，1999a） 上找到的聯(lián)合反演的詳細(xì)調(diào)查合成模型。地下被假定包含三個(gè)不同層次。第一層有 0%移動(dòng)和 5%膠粘劑水，第二個(gè) 30%移動(dòng)和也 5%膠粘劑水和第三層有 5%移動(dòng)和 35%的膠粘劑水。在移動(dòng)和膠粘劑的分?jǐn)?shù)和相應(yīng)的測(cè)深曲線的假定的水分布如圖 3 所示。 模擬現(xiàn)場(chǎng)條件下，合成數(shù)據(jù)點(diǎn)都受到噪聲的污染。有一種噪音這樣折磨的數(shù)據(jù)點(diǎn)位于高斯分布范圍與原始數(shù)據(jù)點(diǎn)作為均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差作為噪音的大小。5%噪聲的數(shù)據(jù)集進(jìn)行了反演設(shè)置調(diào)查。因?yàn)?SA 收斂在重復(fù)運(yùn)行的不同點(diǎn)，反演

20、與不同的隨機(jī)種子，以獲取信息的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性的反演過(guò)程進(jìn)行了 16 次。3.1.1. 噪音合成數(shù)據(jù)上的噪聲量貶值的重現(xiàn)性重復(fù)反演運(yùn)行。平均估計(jì)的模型仍然是最原始的一個(gè)，但在模型估計(jì)方差會(huì)相應(yīng)增加。在圖 4 中給出兩個(gè)例子為 1%和 10%的噪音。模型評(píng)價(jià)滿足終止準(zhǔn)則的數(shù)目而增加的噪音量。3.1.2.加權(quán)在這項(xiàng)工作執(zhí)行模型的優(yōu)化，成本函數(shù)表示這兩個(gè)探測(cè)數(shù)據(jù)適應(yīng)。在他們的可靠性和數(shù)據(jù)質(zhì)量方面，他們對(duì)結(jié)果的貢獻(xiàn)可以不同加權(quán)。此外，可以特別重視根據(jù)他們個(gè)人的敏感度，到一定深度的方法之一。在調(diào)查的綜合模型，轉(zhuǎn)身 SNMR 測(cè)量是對(duì)最初的幾米，導(dǎo)致包氣帶中 SNMR 探測(cè)低分辨率不敏感。因此，差異不顯著的

21、共含水量之間完全飽和砂土和磧導(dǎo)致 VES 測(cè)定此邊界中的失敗。VES 主要重量因此更喜歡與單層模型自適應(yīng)的飽和的區(qū)和底層耕。這兩個(gè)效應(yīng)變得可見(jiàn)在圖 5 中，在那里聯(lián)合反演與 SNMR VES 比為 70: 30 和 30: 70，分別進(jìn)行。3.1.3.層數(shù)等效模型的抑制是預(yù)期的聯(lián)合反演的結(jié)果之一。反演，因此，受到考驗(yàn)的層數(shù)是不同于那些合成模型。執(zhí)行反演與兩個(gè)模型層導(dǎo)致收斂與要么適應(yīng)的滲流區(qū)不檢測(cè)砂 / 直到邊界或適應(yīng)的沙子 / 直到邊界，不解決滲流區(qū)。定義模型層高于合成一并不影響的地下估計(jì)能力調(diào)整的數(shù)。該算法將調(diào)整任何附加層的深度超過(guò) 80 萬(wàn)，其中任何方法都包含明顯的靈敏度。圖 6 中三和五

22、個(gè)反演層重現(xiàn)性的正確模型。3.1.4.先驗(yàn)信息與固定的地下參數(shù)模型自適應(yīng)的性能。正確捆綁參數(shù)只是減少值來(lái)調(diào)整并減少計(jì)算時(shí)間的數(shù)量。有趣的功能是固定在相應(yīng)的搜集和錯(cuò)誤值的參數(shù)與性能。原來(lái)固定值錯(cuò)誤不會(huì)影響反演性能。多個(gè)反演運(yùn)行始終顯示高重復(fù)性精度高。水分含量由如算法調(diào)整，以補(bǔ)償?shù)暮畬?，主要與這兩種方法確定曲線形狀的不同擴(kuò)張。測(cè)深曲線主要是顯示從初始的數(shù)據(jù)點(diǎn)的重大轉(zhuǎn)變，但準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)載。錯(cuò)誤的先驗(yàn)信息還可以通過(guò)壞的數(shù)據(jù)，適合不同曲線的形狀，即使令人滿意的反演性能看似指向合適的好模型來(lái)識(shí)別3.2.實(shí)際數(shù)據(jù)集3.2.1.測(cè)試站點(diǎn)哈爾登斯萊 在測(cè)試站點(diǎn)在哈爾登斯萊 （Yaramanci et al.，19

23、99b），出現(xiàn)一個(gè)大的含水層系統(tǒng)的位置，在專上沉積物進(jìn)行了詳細(xì)的地球物理調(diào)查。地下水位舉行 20 米的深度，北臨錢柜的含水層中，底部層在廣泛的地球物理數(shù)據(jù)索取 1 D 和 2D geoelectrics、 雷達(dá)和 SNMR，輔之以地下水鉆鉆孔登錄一些 40 米。類似于在測(cè)試站點(diǎn) Nauen 調(diào)查，地電場(chǎng)單一反演是不能夠檢測(cè)砂 / 直到產(chǎn)生小電阻率對(duì)比度 (圖 7a) 的邊界。最小平方 SNMR 反演點(diǎn)地面積的高移動(dòng)水內(nèi)容但明顯界限不能確定 (圖 7b)。這兩種方法聯(lián)合反演進(jìn)行假設(shè) 1.5 Archie 指數(shù)。雖然從測(cè)井液電阻率指向一些 29.7 V m 的值，反演設(shè)置固定在電阻率 14.8 V

24、 m.廣泛評(píng)價(jià)模型設(shè)置的證明這一假設(shè)。開(kāi)展聯(lián)合反演的六個(gè)模型層產(chǎn)量穩(wěn)定收斂到出色地適合兩測(cè)深曲線模型。數(shù)據(jù)擬合與相應(yīng)的估計(jì)地下模型計(jì)算結(jié)果顯示在圖 7 c 和解釋如下。 發(fā)現(xiàn)模型的確定的層邊界能可靠地代表來(lái)自鉆孔數(shù)據(jù)的地下條件。含水層的上部邊界是調(diào)整這種以同樣適合這兩個(gè)測(cè)量和符合預(yù)期的地下水。在假定范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卮_定低邊界直到層。膠粘劑水含量的測(cè)定提供了獨(dú)特的新信息。根據(jù)推定的合理的液電阻率和適度的阿奇指數(shù)，膠粘劑水含量決心要砂和直到層的預(yù)期值。聯(lián)合反演，導(dǎo)致移動(dòng)水分布比單 SNMR 反演的更可靠。 VES 反演中的一些模型等價(jià)性被抑制聯(lián)合反演的應(yīng)用。3.2.2.測(cè)試網(wǎng)站 OmDel改進(jìn)的模型估

25、計(jì)和解釋數(shù)據(jù)記錄在納米比亞已成功執(zhí)行。在 Omaruru 三角洲 (OmDel) 的位置，進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查。在這些設(shè)置，人為地會(huì)從 Omaruru 河三角洲沉積成充電地水。這些沉積物包含一些 5%孔隙度過(guò)于花崗質(zhì)地下室。在某些圖層，高鹽含量發(fā)生因此地下水設(shè)置從電阻率推導(dǎo)失敗。分散的鹽聚合和低植被在表面，導(dǎo)致橫向不均勻性及因此扭曲的 VES 測(cè)深曲線。傳導(dǎo)的 SNMR 調(diào)查受到低地磁強(qiáng)度和低含水量低信號(hào)。單一的反演的這兩種方法并不提供獨(dú)特的地下模型。VES 反演結(jié)果很合適的曲線形狀，但獲得的模型并不反映假設(shè)地表地質(zhì)。SNMR 單一反演結(jié)果表明強(qiáng)化水區(qū)域內(nèi)容在假定的深度，但重復(fù)反演運(yùn)行類似數(shù)據(jù)擬合

26、與產(chǎn)量幾個(gè)不同的模型。聯(lián)合反演在從本站測(cè)試這兩個(gè)數(shù)據(jù)集上的進(jìn)行了四個(gè)模型層。在流體的電阻率和沉積特征 （即 Archie 指數(shù)） 高品種的本地設(shè)置不允許詳細(xì)的巖石物理特性的測(cè)定。實(shí)現(xiàn)的特定圖層深度是聯(lián)合反演行使的主要焦點(diǎn)。沒(méi)有一個(gè)單一的反演并未產(chǎn)生任何合理的模型估計(jì)和聯(lián)合反演結(jié)果表現(xiàn)不令人滿意的數(shù)據(jù)擬合。來(lái)自電數(shù)據(jù)最小平方反演的先驗(yàn)信息執(zhí)行最后收益率與合理的地下模型這兩種測(cè)曲線的適應(yīng)。反演結(jié)果和相應(yīng)的模型圖 8 所示。以下的事實(shí)是，在模型的解釋中指出。盡管數(shù)據(jù)質(zhì)量差、 模型可以仍然找到適合這兩種測(cè)深曲線。因此，沒(méi)有一個(gè)單一的反演導(dǎo)致一致地下估計(jì)，對(duì)層深處的先驗(yàn)信息介紹確實(shí)成功地提供了一個(gè)令人信

27、服的模型。推定液電阻率和阿奇指數(shù)在任意值導(dǎo)致不合理的總水分含量。損失對(duì)這些參數(shù)的其他信息，可以做上水含量的數(shù)量沒(méi)有增強(qiáng)的解讀。源自于共同的地下模型預(yù)測(cè)的 VES 測(cè)深曲線顯示高偏差從實(shí)測(cè)比單一的反演結(jié)果。由于調(diào)查的橫向不均勻性的影響表現(xiàn)類似的效果 (Basokur，1999年)，是獲得的模型可以作為一個(gè)可靠的地下近似接受。 電阻率分布與深度解釋產(chǎn)生令人驚訝的結(jié)果。包含在移動(dòng)水 （即含水層） 上的最高金額的深度圖層包含覆蓋層和下臥層高電阻率對(duì)比。鹽漬孔隙流體的流動(dòng)淡水給出了合理的解釋這一現(xiàn)象，但這仍在調(diào)查衰減的影響。4.結(jié)論聯(lián)合反演算法的 SNMR 和 VES 的發(fā)展的確成功地共同模型估計(jì)的可靠

28、方法。層電阻率測(cè)定總水分含量的基本假設(shè)仍然約束解釋由于簡(jiǎn)化的阿爾奇法律效力有限。然而，某些地質(zhì)設(shè)置獲得唯一新的信息。膠粘劑水分含量估計(jì)提供不能通過(guò)任何單個(gè)反演技術(shù)派生的改進(jìn)含水層表征。超出此額外的參數(shù)，案例研究做了底線擴(kuò)展的模型表征方面層深度和模型等價(jià)性的能力。模擬退火算法的優(yōu)化方法并表明其像噪音數(shù)據(jù)、 不同層數(shù)的和先驗(yàn)信息的幾種條件下的可靠性。SA 作為只基于現(xiàn)在正演模擬的不同方法的優(yōu)化方案的原則允許新的地球物理應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)。執(zhí)行其他方法測(cè)定電阻率來(lái)調(diào)整模型層深度更好也是在 conideration 下孔隙大小敏感方法喜歡 SNMR 水深松弛常數(shù)和誘導(dǎo)極化 (IP)，以獲得進(jìn)一步的巖石物理

29、和水文參數(shù)。底層的巖石模型，連接水含量和電阻率或甚至 IP 效果是提高的主要議題之一。鳴謝作者感謝同事對(duì) SNMR 在柏林技術(shù)大學(xué)工作組中有價(jià)值的討論，特別是對(duì) O.Mohnke 對(duì)他的支持。此外，我們想感謝 G.Lange 和 K.Kno¨del 從聯(lián)邦研究所地球科學(xué)和自然資源，組織和進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，并協(xié)助許多實(shí)地考察，美國(guó)諾爾支持測(cè)量在納米比亞，A.I.阿尤請(qǐng)糾正英語(yǔ)，和編輯器以及兩個(gè)匿名評(píng)論者的評(píng)論和建議的人。引用Basokur, A.T., 1999. Automated 1D interpretation of resistivity soundings by simulta

30、neous use of the direct and iterative methods. Geophysical Prospecting 47, 149179. Bender, F., 1985. Methoden der Angewandten Geophysik und mathematische Verfahren in den Geowissenschaften, Angewandte Geowissenschaften. Band 2. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart. Corona, A., Marchesi, M., Martini, C.,

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