CN104111480A - 高分辨率放射系数探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高分辨率反射系数探测方法，所述方法包括：以等距离递增的方式布设电极，同样电极设置的深度也以等深递增的方式设置；固定MN装置；采用最大电极距AB/2(max)＝1.3H；以相邻的电极距及视电阻率值进行差分运算的，得到视反射系数K_S和视反射系数的倒数K_D。

Description

高分辨率放射系数探测方法

技术领域

本发明涉及一种高分辨率反射系数探测方法。 

背景技术

反射系数剖面法也即K剖面法，该方法利用反射系数K解释电测深曲线，是通过不同电性介质接触面对电流的反射情况的研究，了解地层的岩性、厚度、埋藏深度、产状、构造、岩溶、水文等地质问题的一种方法。这个方法在水文地质及工程地质等勘探领域取得了一定成效，但由于其在工作装置及资料处理解释方面仍停留在传统的对数坐标的基础上，对地层的分辨率和解释精度不够高，在物探界应用不广泛。 

高分辨率反射系数法研究工作的目的是提高电法勘探在这些领域的解释精度，在对电测深法和反射系数法深入研究的基础上，改革这些方法，使电法勘探步入高分辨率的层次，拓宽电法工作的应用范围，以适应经济发展对勘探工作的要求。 

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种准确率高、效果好的高分辨率放射系数探测方法。 

为达到上述目的，本发明高分辨率反射系数探测方法，所述方法包括：供电电极AB以等间距递增的方式布设，同样以逐次等深递增的方式设置电极设置的深度，固定MN装置，其中供电电极采用最大电极距AB/2(max)＝1.3H； 

以相邻的电极距及视电阻率值进行差分运算的，得到视反射系数K_S和视反射系数的倒数K_D； 

基于相邻电极距、视点阻率、视反射系数K_S和视反射系数的倒数K_D进行 资料分析。 

进一步地，所述电极之间等距递增的间距为6米至10米。 

进一步地，其精度要求在于：重复观测的视电阻率值的误差为2％。 

本发明高分辨率反射系数探测方法，在布设供电极距时高分辨率反射系数法采用了间隔6米或10m等差极距。在以等差距离递增极距探测地质体时，探测深度也大致以相同的距离逐渐加大，因而可接受到大量的地质体电性变化的信息。 

采用固定MN装置时，K实质反映了电测工作中相邻两极距上电极的实际电流密度之比，故K值已消除了ρMN变化的影响，K剖面法的解释成果受浅部的局部电性不均匀体影响小。 

该方法消除地形影响的原理在于其供电极距的一个显著特点是对于同样的勘探深度所需的极距要比直流侧深短得多，自然其可能受地形影响的范围也相应要小得多。再则因K剖面法实质上是对视电阻率采用比值法进行了资料处理，而高分辨率反射系数法的极距又相当密，因而可利用有限元法通过对K剖面法理论公式的推导分析，论证出本测区的地形影响是很小的。 

该方法准确率高、效果好，探测系数误差率小，探测结果较为精确。 

附图说明

图1是本发明高分辨率反射系数探测方法的流程图； 

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。 

1)、密集的等差极距 

传统的电测深法和反射系数法的理论曲线均采用对数坐标系，野外电极距采用等比极距。高分辨率反射系数法以密集的等差极距工作。 

为了提高K剖面法的分辨率，在布设供电极距时高分辨率反射系数法采用 了间隔6米或10m等差极距。在以等差距离递增极距探测地质体时，探测深度也大致以相同的距离逐渐加大，因而可接受到大量的地质体电性变化的信息。更关键的作用是：视反射系数K_S及视反射系数的导数K_D在理论上都是微分运算求得的，但在实际工作中都是以相邻供电极距及视电阻率值进行差分运算，近似替代微分运算。在以常规的等比的极距工作时，这种替代造成的误差较大。而以密集的极距工作时，由于极距差值小，供电极距AB/2和ρs的变化增量都很小，因此在计算K_S和K_D时就更接近K剖面法的理论，使K剖面法的优点得以更有力的发挥。因而K剖面曲线突出反映了较深处地层的微弱信息，有可能将深部的薄层反映出来，使勘探深度和对地质体的分辨率得以明显提高。 

2)、固定MN装置 

高分辨率反射系数法采用了固定装置，因而可消除ρMN变化形成的曲线畸变。 

视电阻率的微分形式为： 

ρs(n)＝jM N(n)/j0×ρM N(n)(1) 

ρs(n-1)＝jM N(n-1)/j0×ρM N(n-1)(2) 

∵当AB/2变化时，MN不变 

∴ρMN(n)＝ρMN(n-1) 

代入(1)、(2)式： 

则ρs(n)/ρs(n-1)＝jMN(n)/jMN(n-1) 

代入上述视反射系数的计算公式，可得： 

$K=\lg \frac{j_{\mathrm{MN}}\left(n\right)}{j_{\mathrm{mn}}(n-1)}/\lg \frac{\mathrm{AO}\left(n\right)}{\mathrm{AO}(n-1)}$

上式说明采用固定MN装置时，K实质反映了电测工作中相邻两极距上电极的实际电流密度之比，故K值已消除了ρMN变化的影响，K剖面法的解释成果受浅部的局部电性不均匀体影响小。 

采用固定MN装置通过K剖面法的比值处理方法达到了压抑干扰信息，突出有效讯号的目的。 

3)、供电极距 

高分辨率反射系数法采用的最大电极距AB/2只需略大于目的层埋藏深度即可，我们一般取AB/2(max)＝1.3H.常规电测深法AB/2(max)＝(5～10)H，常规反射系数法所取AB/2(max)＝2H，相比之下本方法节省了大量野外工作，也避开了某些干扰因素。 

4)、观测精度 

因为高分辨率反射系数法研究的是视电阻率值的的微小变化，为了保障各参数值的精确可靠，野外观测必须使用高精度数字电法仪，各极距均作重复观测，以提高野外观测的精度(限差小于2％)(《煤炭电法勘探规范》(MT/T898-2000)规定为5％)。 

5)、地形影响 

地形影响是电测深法解释的难题，理论上可以通过角域校正等办法对较简单的地形起伏变化作校正，但在生产中应用时，野外和室内计算工作十分繁杂，校正效果也不甚理想。 

该方法消除地形影响的原理在于其供电极距的一个显著特点是对于同样的勘探深度所需的极距要比直流侧深短得多，自然其可能受地形影响的范围也相应要小得多。再则因K剖面法实质上是对视电阻率采用比值法进行了资料处理，而高分辨率反射系数法的极距又相当密，因而可利用有限元法通过对K剖面法理论公式的推导分析，论证出本测区的地形影响是很小的。 

(1)、K剖面法的实质是比值法 

$k=\frac{\mathrm{dlg\ϵ}}{\mathrm{dlgA}}=\frac{\mathrm{dlg}\frac{{\mathrm{\ρ}}_s}{{\mathrm{\ρ}}_1}}{\mathrm{dlg}\frac{\mathrm{AO}}{h_1}}\≈\frac{\lg \frac{{\mathrm{\ρ}}_s\left(n\right)}{{\mathrm{\ρ}}_1}-\lg \frac{{\mathrm{\ρ}}_{s(n-1)}}{{\mathrm{\ρ}}_1}}{\lg \frac{A{O}_{\left(n\right)}}{h_1}-\lg \frac{{\mathrm{AO}}_{(n-1)}}{h_1}}=\frac{\lg {\mathrm{\ρ}}_{s\left(n\right)}-\lg {\mathrm{\ρ}}_{s(n-1)}}{\lg {\mathrm{AO}}_{\left(n\right)}-\lg {\mathrm{AO}}_{(n-1)}}=\frac{\lg \frac{{\mathrm{\ρ}}_{s\left(n\right)}}{{\mathrm{\ρ}}_{s(n-1)}}}{\lg \left[\frac{{\mathrm{AO}}_{\left(n\right)}}{{\mathrm{AO}}_{(n-1)}}\right]}$

上述公式证明K值的误差实质上是由相邻极距ρs值的比值误差造成的。 

(2)、有限元法原理的应用 

根据有限元法原理，在进行测点某极距的视电阻率测量时，在该极距供电影响范围内，可将地下半空间的地质体划分成许多小单元，各单元电位值叠加运算后，则可得到该极距的总电位值。因此，该极距的视电阻率值也可由各小单元地质体的视电阻率值叠加计算后得出。 

在本测区塬上进行测量时，测点下近似梯形的地质体产生的电位差和视电阻率观测值用ΔV岩和ρ岩表示，由地形影响的空间产生的电位差和视电阻率观测值用ΔV扰和ρ扰表示，ΔV真和ρ真则表示测点没有地形影响时准确图地形横截面示意图 

的电位差值和视电阻率值，n及(n-1)为相邻的两个测点号。 

则 

ΔV真＝ΔV岩+ΔV扰 

∴ρ_真＝ρ_岩+ρ_扰＝ρ_岩+ρ_扰(I)+ρ_扰(Π)

ρ_真(η)＝ρ_岩(η)+ρ_扰(η)

ρ_真(n-1)＝ρ_岩(n-1)+ρ_扰(n-1)

当供电极距较小时，实测ρs值受地形变化的影响一般是较小的，即ρ扰相对ρ岩较小，故根据误差理论，ρ岩与ρ岩(n-1)的比值误差更小。则 

而当供电极距较大时，因该方法极距很密，极距差小，故根据有限元法理论，相邻极距ρs值的变化值Δρs也相对较小，则Δρ岩和Δρ真相对ρ岩和ρ真也较小。同样，根据误差理论各相邻极距ρ岩/ρ真的比值近似相等，即： 

此推导结果与(1)式相同。 

(3)、误差讨论 

用比值法工作时相邻极距视电阻率比值的真值与实际观测值的相对误差为： 

设ρ_岩＝X％ρ_真

因高分辨率反射系数法极距很密，各相邻极距x％值近似相等。 

则 

上述论证说明：当相邻极距地形影响的程度相同时，地形对K_S值的干扰影 响为零。实际工作中相邻极距受地形影响的程度(即地形变化产生的ρ扰变化占ρ真的百分比的变化)不会很大，因此K_S值受地形影响产生的误差也是很小的。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。 

Claims (3)

1.一种高分辨率反射系数探测方法，其特征在于：所述方法包括：供电电极AB以等间距递增的方式布设，同样以逐次等深递增的方式设置电极设置的深度，固定MN装置，其中供电电极采用最大电极距AB/2(max)＝1.3H；

以相邻的电极距及视电阻率值进行差分运算的，得到视反射系数K_S和视反射系数的倒数K_D；

基于相邻电极距、视点阻率、视反射系数K_S和视反射系数的倒数K_D进行资料分析。

2.根据权利要求1所述的高分辨率放射系数探测方法，其特征在于：所述电极之间等距递增的间距为6米至10米。

3.根据权利要求1所述的高分辨率放射系数探测方法，其精度要求在于：重复观测的视电阻率值的误差为2％。