一种校正可控源音频大地电磁法静态效应的方法技术

本发明专利技术公开了一种校正可控源音频大地电磁法静态效应的方法，其特征是：沿可控源音频大地电磁法（CSAMT法）测线方向，以测点为四极法的测量中心进行中心对称布线的浅层大地电阻率四极法勘探，通过对四极法测量取得的大地电阻率数据进行反演，从而获得表层土壤的等效层状大地电阻率分布，并基于这一浅层大地模型用来校正CSAMT的静态效应。本发明专利技术利用四极法校正CSAMT静态效应，在电力系统内实现了基于可测量的实际数据进行静态效应校正。

【技术实现步骤摘要】
一种校正可控源音频大地电磁法静态效应的方法
本专利技术涉及电力系统
，具体涉及直流接地极极址大地电阻率勘探领域，尤其涉及一种在浅表大地电阻率对深层大地电磁法测量结果形成静态效应的情况下，利用四极法的测量结果校正可控源音频大地电磁法（CSAMT法）静态效应的方法。
技术介绍
直流接地极极址大地电阻率勘探通常是使用四极法（现场测量原理图见图1）、音频大地电磁法（AMT法）和大地电磁法（MT法）。AMT法和MT法均是利用自然噪声作为测量信号源来测量大地视在阻抗的方法，在现场应用时容易受到噪声的干扰。为了进一步提高测量的准确度，出现了提出利用人工强信号源的可控源音频大地电磁法（CSAMT法，现场测量原理图见图2）进行直流接地极极址大地电阻率勘探。无论是AMT法、MT法，还是CSAMT法在现场应用时均需要克服静态效应的问题。浅表大地存在电阻率局部不均匀（异常高于或者低于附近土壤电阻率）的电阻率块会使相邻测点的视在电阻率曲线或者同一测点的两条视在电阻率曲线（TE线和TM线，我国主要使用TM线，见图2）发生整体向上或者向下的平行移动，而相位曲线几乎不变，这种畸变称为“静态效应”。反演前必须判断观测资料中是否含有静态效应，若有还需要进行校正。当地表存在电阻率局部不均匀块时，静态效应在观测曲线表征深层大地电阻率的低频段仍然包含着浅表大地电阻率局部不均匀块的影响。若对观测资料不做任何校正而直接进行反演解释，所得结果将大大偏离实际。现实中我国有多个直流输电工程由于极址勘探的静态效应导致了评估直流接地极对周边环境影响程度过于乐观，在工程后期运维时遇到了直流偏磁风险超标等一系列问题。目前地质行业内静态效应校正多采用数据处理的方式来进行，主要包括空间滤波法、阻抗张量校正、变换法和曲线平移等方法。由于地质专业设备并不对电力系统开放原始数据，校正方案多依赖经验而不是基于可量测的客观实际，缺乏标准校正量。针对目前直流接地极大地电阻率勘探遇到的静态效应问题，本专利技术提出在CSAMT目标函数内集成四极法反演的浅层大地电阻率模型作为约束条件从而有效校正静态效应。根据图1的四极法和图2的CSAMT法原理示意图进行静态效应校正。以CSAMT法的测线为方向，以测点为四极法的测量中心进行中心对称布线的浅层大地电阻率四极法勘探。获得了表层土壤的等效层状大地电阻率分布以后就可以用来校正CSAMT的静态效应。
技术实现思路
针对现有技术方法存在的不足，本专利技术从四极法勘探先获得表层土壤的等效层状大地电阻率模型入手，提出了利用四极法测量结果校正CSAMT静态效应的方法。本专利技术提出了以下解决方案：沿CSAMT法测线方向，以测点为四极法的测量中心进行中心对称布线的浅层大地电阻率四极法勘探，通过对四极法测量取得的大地电阻率数据进行反演，从而获得表层土壤的等效层状大地电阻率分布，并基于这一浅层大地模型用来校正CSAMT的静态效应。本专利技术提供的利用四极法校正CSAMT静态效应的方法，具体步骤如下：步骤1、CSAMT测点为测量中心，使用对称布线形式的四极法测量沿CSAMT测线的视在大地电阻率数据，推荐使用的四极法布线为温纳布线方式，极距选取范围为0.3m~100m，相邻极距之比取为1.2~1.5。本专利技术推荐的极距方案为：0.3m,0.5m,0.7m,1.0m,1.3m,1.5m,1.7m,2.0m,2.3m,2.5m,2.7m,3.0m,3.5m,4.0m,4.5m,5.0m,6.0m,7.0m,8.0m,9.0m,10.0m,13.0m,15.0m,17.0m,20.0m,23.0m,25.0m,27.0m,30.0m,35.0m,40.0m,45.0m,50.0m,60.0m,70.0m,80.0m,90.0m,100.0m。步骤2、使用四极法反演的专业软件，如CDEGS的RESAP模块、软件IP2WIN或ZondIP1D等对四极法测量数据进行反演解释，取得浅层的水平多层大地电阻率模型。步骤3、依据水平多层结构大地的传输线模型得到视在阻抗的表达式公式（1），其中，为角频率，分别为第i层土壤的厚度、电阻率和磁导率，i为第i层土壤的波数，ri为第i层土壤的波阻抗，R1为地表视在阻抗，Ri（i=2,…,m）为阻抗系数，m为土壤的总层数。进一步，步骤3中，依据水平多层结构大地的视在阻抗的表达式，结合CSAMT法的测量角频率，计算四极法的反演土壤模型的视在电阻率曲线，并与CSAMT法的视在电阻率曲线做对比，判断是否存在静态效应。若不存在静态效应则直接按常规方式完成CSAMT法的反演；若存在较明显的静态效应则转入步骤4。步骤4，使用带约束的反演算法完成CSAMT法测量数据的反演。进一步，步骤4中，CSAMT带约束的反演目标函数表达式为：式中：为均方根误差的目标函数；fi为测量频率序列；ZM和ZD分别为视在电阻率关于测量频率序列f={fi}（i=1,…,n.）的测量值和正演值；Zf为视在电阻率关于测量频率f的正演函数；SS为四极法反演取得的浅表土壤模型参数，反演过程中不会发生变化；SD为反演的深部土壤参数，需要在反演过程中调整以满足均方根误差最小的寻优条件。其中：目标函数不再发生明显改进是指相邻两次迭代前后两次目标函数之差小于；目标函数小于预设误差时即完成反演，预设误差可由用户指定，本专利要求预设误差取5%的相对误差；如果目标函数未能小于预设误差，则反演运算调用目标函数的计算次数超出预设值也会完成反演，运算量预设值可由用户指定，本专利要求运算量不少于5千次。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：该方法能利用四极法校正CSAMT静态效应，在电力系统内实现了基于可测量的实际数据进行静态效应校正。附图说明图1是四极法测量大地电阻率的示意图。图2是可控源音频大地电磁法测量大地电阻率的示意图。图3是传输线模型示意图。图4是带约束的可控源音频大地电磁法测量数据反演算法流程图。图5是四极法测量结果与反演曲线的对比图。图6是CSAMT测量结果与反演曲线的对比图。图7是综合勘探反演结果与四极法正演数据以及CSAMT法测量数据的对比图。图8是电位拟合法测量数据与表2模型计算结果的对比图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。本专利技术提供的利用四极法校正CSAMT静态效应的方法，分如下五个步骤完成：步骤1：CSAMT测点为测量中心，使用对称布线形式的四极法测量沿CSAMT测线的视在大地电阻率数据，推荐使用的四极法布线为温纳布线方式，极距选取范围为0.3m~100米，相邻极距之比取为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种校正可控源音频大地电磁法静态效应的方法，其特征是：可控源音频大地电磁法简称CSAMT法，沿CSAMT测线方向，以测点为四极法的测量中心进行中心对称布线的浅层大地电阻率四极法勘探，通过对四极法测量取得的大地电阻率数据进行反演，从而获得表层土壤的等效层状大地电阻率分布，并基于这一浅层大地模型用来校正CSAMT法的静态效应；/n具体步骤如下：/n步骤1、CSAMT测点为测量中心，使用对称布线形式的四极法测量沿CSAMT测线的视在大地电阻率数据；/n步骤2、对四极法测量数据进行反演解释，取得浅层的水平多层大地电阻率模型；/n步骤3、按水平多层结构大地的传输线模型和视在阻抗的表达式，结合CSAMT法的测量 角频率

【技术特征摘要】
1.一种校正可控源音频大地电磁法静态效应的方法，其特征是：可控源音频大地电磁法简称CSAMT法，沿CSAMT测线方向，以测点为四极法的测量中心进行中心对称布线的浅层大地电阻率四极法勘探，通过对四极法测量取得的大地电阻率数据进行反演，从而获得表层土壤的等效层状大地电阻率分布，并基于这一浅层大地模型用来校正CSAMT法的静态效应；
具体步骤如下：
步骤1、CSAMT测点为测量中心，使用对称布线形式的四极法测量沿CSAMT测线的视在大地电阻率数据；
步骤2、对四极法测量数据进行反演解释，取得浅层的水平多层大地电阻率模型；
步骤3、按水平多层结构大地的传输线模型和视在阻抗的表达式，结合CSAMT法的测量
角频率，计算四极法的反演土壤模型的视在电阻率曲线，并与CSAMT法的视在电阻率曲线
做对比，判断是否存在静态效应；若不存在静态效应则直接按常规方式完成CSAMT法的反
演；若存在较明显的静态效应则转入步骤4；
步骤4、使用带约束的反演算法完成CSAMT法测量数据的反演。


2.根据权利要求1所述的一种校正可控源音频大地电磁法静态效应的方法，其特征是，步骤3中，视在阻抗的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐碧川，万华，潘卓洪，李唐兵，王鹏，刘玉婷，童军心，王华云，
申请(专利权)人：国网江西省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36