電測(cè)深正演模擬課件

1、本科生實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)課程 電法與電磁法勘探 學(xué)院名稱 地球物理學(xué)院 專業(yè)名稱 勘查技術(shù)與工程 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn) 地球物理學(xué)院實(shí)驗(yàn)室5417 實(shí)驗(yàn)成績(jī) 二 年 月 二 年 月填寫說(shuō)明1、 適用于本科生所有的實(shí)驗(yàn)報(bào)告（印制實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)除外）；2、 專業(yè)填寫為專業(yè)全稱，有專業(yè)方向的用小括號(hào)標(biāo)明；3、 格式要求： 用A4紙雙面打印（封面雙面打?。┗蛟贏4大小紙上用藍(lán)黑色水筆書(shū)寫。 打印排版：正文用宋體小四號(hào)，1.5倍行距，頁(yè)邊距采取默認(rèn)形式（上下2.54cm，左右2.54cm，頁(yè)眉1.5cm，頁(yè)腳1.75cm）。字符間距為默認(rèn)值（縮放100%，間距：標(biāo)準(zhǔn)）；頁(yè)碼用小五號(hào)字底端居中。

2、具體要求：題目（二號(hào)黑體居中）；摘要（“摘要”二字用小二號(hào)黑體居中，隔行書(shū)寫摘要的文字部分，小4號(hào)宋體）；關(guān)鍵詞（隔行頂格書(shū)寫“關(guān)鍵詞”三字，提煉3-5個(gè)關(guān)鍵詞，用分號(hào)隔開(kāi)，小4號(hào)黑體)； 正文部分采用三級(jí)標(biāo)題；第1章 ××(小二號(hào)黑體居中，段前0.5行)1.1 ×××××小三號(hào)黑體×××××（段前、段后0.5行）1.1.1小四號(hào)黑體（段前、段后0.5行）參考文獻(xiàn)（黑體小二號(hào)居中，段前0.5行），參考文獻(xiàn)用五號(hào)宋體，參照參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則（GB/T 77142005）。13成都

3、理工大學(xué)本科生課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告水平層狀介質(zhì)視電阻率測(cè)深正演模擬摘 要電測(cè)深曲線在實(shí)際工作中有很大的用處，掌握理解曲線變化的本質(zhì)對(duì)時(shí)間勘探工作有指導(dǎo)意義；本次實(shí)驗(yàn)用C語(yǔ)言編程計(jì)算了在地下為三層介質(zhì)的情況下，地面同一點(diǎn)電阻率隨深度增加而變化的視電阻率，并用繪圖軟件繪制了電測(cè)深圖件分別的到A型、Q型、H型和K型電阻率測(cè)深曲線，最后分析了第一層電阻率變化及第一層深度變化所對(duì)應(yīng)的曲線有哪些不同，得出在第一層深度先相同的情況下，電阻率增大導(dǎo)致曲線起止點(diǎn)的縱坐標(biāo)增大，在電阻率相同的情況下，深度增大會(huì)使曲線首支近似水平的那一段長(zhǎng)度增大；并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，第二層深度越大曲線中間的拐點(diǎn)越突出；這些曲線變化能幫助我

4、們判斷地下介質(zhì)的層數(shù)、電阻率變化、第一層的電阻率及深度等； 關(guān)鍵詞：層狀介質(zhì)；視電阻率測(cè)深；正演；第3章 水平層狀介質(zhì)視電阻率測(cè)深正演模擬3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康母鶕?jù)水平層狀介質(zhì)條件下電場(chǎng)理論導(dǎo)出的電測(cè)深視電阻率計(jì)算公式，設(shè)計(jì)程序計(jì)算水平層狀介質(zhì)視電阻率測(cè)深曲線，分析不同類型地電斷面對(duì)應(yīng)的視電阻率測(cè)深曲線特征，以及厚度變化對(duì)視電阻的影響規(guī)律。3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）根據(jù)水平層狀介質(zhì)電測(cè)深視電阻率計(jì)算公式，設(shè)計(jì)計(jì)算方法，設(shè)置相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)，完成二層或多層介質(zhì)的視電阻率測(cè)深正演計(jì)算。（2）根據(jù)不同地電斷面的計(jì)算結(jié)果繪制視電阻率測(cè)深曲線圖，分析并總結(jié)不同電性及厚度變化時(shí)地面視電阻曲線的變化特征。3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)

5、備本次實(shí)驗(yàn)為理論計(jì)算，用到的主要設(shè)備為個(gè)人計(jì)算機(jī)。需要的工具軟件分別是程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，及成果圖件繪制軟件Golden Software Grapher 7.0，完成測(cè)深曲線的繪制。3.4 實(shí)驗(yàn)步驟3.4.1 實(shí)驗(yàn)原理水平層狀地層理論模型示意圖如圖3-1所示。根據(jù)水平層狀介質(zhì)電場(chǎng)理論，計(jì)算在地面某點(diǎn)視電阻率測(cè)深曲線。圖3-1 水平層狀地層理論模型示意圖計(jì)算方法：根據(jù)多層層狀介質(zhì)的理論，地面觀測(cè)點(diǎn)的電位可記為 （3-9）利用電場(chǎng)強(qiáng)度和視電阻之間的關(guān)系式： （3-10）上述視電阻率是供電極距的函數(shù)（=AB/2），因此上式可改寫為： （3-11）令，則（3-11）變?yōu)?（3-12）即為電阻率轉(zhuǎn)換函數(shù)。對(duì)

6、于N層介質(zhì)，且具有以下遞推關(guān)系：當(dāng)n層以上全去除后，在第n層以下為均勻空間，則有第n層頂界面上 （3-13）當(dāng)存在第n-1層和第n層這兩層時(shí)，第n-1層頂界面上有 （3-14）上式（3-14）可改寫為： （3-15）式（3-15）稱為層狀介質(zhì)電阻率轉(zhuǎn)換函數(shù)的遞推公式。直流電測(cè)深計(jì)算視電阻率的公式（3-12）的積分在計(jì)算機(jī)求解時(shí)采用數(shù)字濾波法計(jì)算，通常采用20點(diǎn)濾波器實(shí)現(xiàn)，具體形式（3-16）為 （3-16）其中，為供電極距AB/2，一般取；，為位移系數(shù)，計(jì)算中取，為濾波系數(shù)，取值如下表3-1。表3-1 視電阻率測(cè)深正演采用的20點(diǎn)濾波系數(shù)表kCkkCkkCkkCk10.00304260.237

7、40112.7044016-0.025212-0.00119870.6194012-1.13240170.0112530.0128481.18170130.3930018-0.00497840.0235090.4248014-0.14360190.00207250.0868810-3.45070150.0581220-0.000318采用本方法計(jì)算層狀介質(zhì)視電阻率測(cè)深曲線時(shí)，只需要根據(jù)（3-16）式編寫程序，通過(guò)輸入不同的供電極距，即可獲得不同供電極距的視電阻率。但應(yīng)注意供電極距不是任意設(shè)定的，需要考慮采樣值與供電極距的關(guān)系。計(jì)算流程為：（1）輸入層參數(shù)，包括層數(shù)N，各層的層厚度和電阻率，存入

8、相應(yīng)的數(shù)組中；（2）輸入要計(jì)算的個(gè)供電極距值，存入對(duì)應(yīng)的數(shù)組中；（3）讀取要計(jì)算的第個(gè)供電極距值，（4）根據(jù)濾波系數(shù)序列計(jì)算第個(gè)值，即； （5）用電阻率轉(zhuǎn)換函數(shù)遞推公式，循環(huán)計(jì)算對(duì)應(yīng)的（6）將計(jì)算得到的第個(gè)與第個(gè)濾波系數(shù)相乘，重復(fù)步驟（4）-（5）；（6）將得到的20個(gè)值求和即可得到供電極距時(shí)的視電阻率值； （7）重復(fù)步驟（3）-（6），即可獲得所有供電極距對(duì)應(yīng)的視電阻率值。（8）輸出供電極距與的值，即可獲得電測(cè)生正演結(jié)果。3.4.2 電測(cè)深視電阻率計(jì)算過(guò)程（1）計(jì)算參數(shù)設(shè)計(jì) 供電極距的計(jì)算與設(shè)置計(jì)算視電阻率采用如表3-2的供電極距參數(shù)，表中的參數(shù)系根據(jù)計(jì)算得到，計(jì)算結(jié)果如表3-2，共35個(gè)供

9、電極距。表3-2 視電阻率測(cè)深采用的供電極距參數(shù)表序號(hào)AB/2（m）序號(hào)AB/2（m）序號(hào)AB/2（m）序號(hào)AB/2（m）11.211528106.8129211938.31186728215.44345521.467799118.2540422046.41588629261.01570431.7782791210.0000002156.23413030316.22774442.1544351312.1152762268.12920331383.11865852.6101571414.6779922382.54041432464.15884963.1622781517.7827932499.9

10、9999433562.34128273.8311871621.5443462512129201684.6415891726.10157126146.77991835825.40411995.6234131831.62277527177.82793036999.999917 模型參數(shù)設(shè)置：本次試驗(yàn)中需要計(jì)算的模型參數(shù)如下表3-3，共12個(gè)模型，分為四組。表3-3 水平層狀三層介質(zhì)模型層參數(shù)表模型組號(hào)模型序號(hào)第一層電阻率第二層電阻率第三層電率第一層厚度第二層厚度第一組120.00100.00200.004.050.0220.00100.00200.008.050.0330

11、.00100.00200.0012.050.0440.00100.00200.0012.050.0第二組5200.00100.00204.050.06200.00100.00208.050.07220.00100.002012.050.08240.00100.002012.050.0第三組9100.0020.00200.004.016.010100.0020.00200.008.016.011120.0020.00200.0012.016.012140.0020.00200.0012.016.0第四組13100.00200.00304.016.014100.00200.00308.016.01

12、5120.00200.003012.016.016140.00200.003012.016.0（2）計(jì)算程序設(shè)計(jì)與代碼 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言C語(yǔ)言程序 程序中的變量說(shuō)明程序中使用的主要變量名、數(shù)據(jù)類型及其數(shù)值含義說(shuō)明如表3-4。表3-4 程序中使用的主要變量及其說(shuō)明序號(hào)變量名數(shù)據(jù)類型功能含義備 注1N整型地層層數(shù)輸入?yún)?shù)2i、j、k、n整型循環(huán)參數(shù)3H浮點(diǎn)型數(shù)組名存放輸入的地層深度數(shù)據(jù)輸入?yún)?shù)3Rho浮點(diǎn)型數(shù)組名存放輸入的地層電阻率數(shù)據(jù)輸入?yún)?shù)5T浮點(diǎn)型數(shù)組名存放計(jì)算中得出的電阻率轉(zhuǎn)換函數(shù)數(shù)據(jù)6file_name字符型數(shù)組名存放輸入索要輸出的文件名輸入?yún)?shù) 程序源代碼及相關(guān)注釋#include<

13、stdlib.h>#include<stdio.h>#include<math.h>#include<string.h>void main()void dian_ce_shen(int N,float*h,float*rho,float*T);/聲明計(jì)算電測(cè)深函數(shù)int N;float*h,*rho,*T;printf("輸入地層層數(shù)（至少2層）："); scanf("%d",&N);h=(float*)malloc(N-1)*sizeof(float); /h,rho,T均為定義動(dòng)態(tài)數(shù)組，分別表示每層的

14、深度、電阻率、電阻率轉(zhuǎn)換函數(shù)rho=(float*)malloc(N*sizeof(float);T=(float*)malloc(N*sizeof(float);dian_ce_shen(N,h,rho,T);free(h);free(rho);free(T);void dian_ce_shen(int N,float*h,float*rho,float*T)int i,j,k,n=1; /循環(huán)變量float r=0.0,rho_s=0.0,mj=0.0; /r為電極距、rho_s為視電阻率，均初始為零， float delta=log(10)/6,s=-2.1719; /delta為采樣間

15、隔，s表示位移系數(shù)float C20=0.0; /定義固定長(zhǎng)度的數(shù)組，存放濾波系數(shù)char file_name256=0; /該數(shù)組用于存放指定的文件名printf("輸入要建立的文件名:");scanf("%s",file_name); /輸入文件名strcat(file_name,".txt");FILE*fp_LBXS,*fp_rhos; fp_rhos=fopen(file_name,"w");fp_LBXS=fopen("濾波系數(shù).txt","r");for(i=0

16、;i<20;i+) /將濾波系數(shù)讀入到一個(gè)數(shù)組fscanf(fp_LBXS,"%f",&Ci);fclose(fp_LBXS);for(i=0;i<N-1;i+) /輸入各層的深度和電阻率printf("第%d層的深度和電阻率：",i+1);scanf("%f %f",&hi,&rhoi);printf("第%d層電阻率：",N);scanf("%f",&rhoN-1);TN-1=rhoN-1;while(1) rho_s=0.0;r=exp(0.5*

17、n*delta);printf("%fn",r); /電極距的大小，可以改變0.5來(lái)改變電極距的密度n+;if(r>1000)break; /我們只需要電極距在1000米以內(nèi)for(j=1;j<21;j+)mj=exp(j*delta+s)/r;for(k=0;k<N-1;k+) /用循環(huán)體計(jì)算T1TN-k-2=rhoN-k-2*(rhoN-k-2*(1-exp(-2*mj*hN-k-2)+TN-k-1*(1+exp(-2*mj*hN-k-2)/(rhoN-k-2*(1+exp(-2*mj*hN-k-2)+TN-k-1*(1-exp(-2*mj*hN-k-

18、2);/電阻率轉(zhuǎn)換函數(shù)的地推公式rho_s=T0*Cj-1+rho_s;fprintf(fp_rhos,"%f %fn",r,rho_s);fclose(fp_rhos); 輸出數(shù)據(jù)文件名稱及格式輸出文件名稱：根據(jù)運(yùn)行程序時(shí)輸入的文件名而把計(jì)算的數(shù)據(jù)輸出到響應(yīng)的文件中；成果數(shù)據(jù)文件格式：二列，第1列為AB/2值，第2列為供電極距對(duì)應(yīng)的視電阻率值。（3）二層地電模型電測(cè)深視電阻率計(jì)算結(jié)果計(jì)算獲得的不同模型電測(cè)深視電阻率結(jié)果（列出前8個(gè)模型計(jì)算結(jié)果）如表3-5。表3-5 不同模型電測(cè)深視電阻正演計(jì)算結(jié)果供電極距模型序號(hào)對(duì)應(yīng)的視電阻率AB/2模型1模型2模型3模型4模型5模型6模

19、型7模型81.21152820.09820.01230.00440.004199.57199.94219.98239.981.46779920.17320.02230.00740.008199.25199.9219.96239.961.77827920.30220.03930.01440.014198.69199.82219.93239.922.15443520.52320.0730.02540.026197.74199.68219.88239.862.61015720.89320.12430.04540.047196.16199.44219.78239.753.16227821.49820.

20、21830.0840.085193.61199.03219.62239.553.83118722.45320.3830.14240.15189.65198.31219.33239.214.64158923.920.65530.2540.265183.8197.1218.83238.625.62341325.97721.11230.43640.461175.71195.1217.96237.66.81292128.7921.85130.75240.796165.36191.9216.49235.878.25404232.36923.00331.2841.355153.23186.99214.06

21、2331036.67324.71932.13642.261140.25179.83210.13228.3912.1152841.61927.14433.47943.681127.46170.05204.05221.2614.6779947.13530.37435.49345.811115.55157.62195.08210.7817.7827953.18634.4438.36148.842104.58142.98182.64196.3121.5443559.78439.32242.21652.91593.983126.89166.55177.7326.1015766.97744.98747.1

22、1458.08583.055110.14147.25155.6731.6227874.83451.43253.03964.33171.40893.294125.79131.4838.3118783.40958.68159.94371.59659.3576.831103.55106.8746.4158992.70766.76367.78379.81947.84361.3882.07283.59956.23413102.6575.67576.51388.92238.05147.86962.84563.23768.1292113.0685.35486.05698.77830.75337.21247.

23、16446.99982.54041123.795.67896.276109.1926.01429.80635.75835.43999.99999134.26106.46106.98119.8923.29925.30528.48328.214121.1528144.47117.47117.93130.621.87222.87324.42124.256146.7799154.04128.46128.85141.0221.13321.64222.37822.292177.8279162.75139.13139.47150.8820.72921.00921.38321.341215.4435170.4

24、5149.23149.52159.9320.48920.65720.86820.847261.0157177.05158.52158.7716820.33820.44420.57520.565316.2277182.53166.82167.03174.9920.2420.3120.39520.39383.1187186.95174.02174.18180.8420.17520.22120.27920.277464.1588190.42180.07180.2185.6120.13220.16320.20220.203562.3413193.08185.01185.11189.3920.10220

25、.12420.15220.154681.292195.06188.92189192.2920.08220.09820.11820.121825.4041196.51191.95192194.4820.06720.0820.09520.099999.9999197.55194.22194.27196.0920.05720.06820.0820.084（4）四組模型視電阻率測(cè)深曲線圖及其特征分析通過(guò)計(jì)算，獲得的視電阻率測(cè)深數(shù)據(jù)繪制的測(cè)深曲線圖如下圖3-2、圖3-3、圖3-4、圖3-5，共四幅圖，每個(gè)圖為一組模型的計(jì)算結(jié)果，采用的坐標(biāo)為雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖3-2 第一組模型電測(cè)深曲線圖 圖3-3 第二組模型

26、電測(cè)深曲線圖圖3-4 第三組模型電測(cè)深曲線圖 圖3-5 第四組模型電測(cè)深曲線圖視電阻率測(cè)深曲線圖特征分析：對(duì)于第一組曲線，曲線類型為A類型，曲線整體增大，最終趨于第三層電阻率值，曲線首支起始點(diǎn)的縱坐標(biāo)隨著第一層的電阻率增大而增大；在第一層電阻率相同的情況下，第一層深度小的曲線相對(duì)深度更大的曲線在增大到第二層電阻率時(shí)斜率更顯增大；曲線中段出現(xiàn)兩個(gè)拐點(diǎn)，在第一層電阻率與第二層電阻率之間和第二層與第三層之間各一個(gè)， 曲線尾支趨于第三層電阻率；對(duì)于第二組曲線，曲線類型為Q類型，曲線整體逐漸減小，最終趨于第三層電阻率值，曲線起始點(diǎn)縱坐標(biāo)隨著第一層的電阻率增大而增大，在第一層電阻率相同的情況下，第一層深度小的曲線相對(duì)深度更大的曲線在增大到第二層電阻率時(shí)斜率更顯增大；曲線中段出現(xiàn)兩個(gè)拐點(diǎn)，在第