电导率线性变化直流电测深二维有限元法正反演

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直流电阻率法在工程实际中运用非常广泛,近些年来,直流电阻率法向着高分辨率、高效率的方向发展,对地质资料解释提出了更高要求,现阶段电阻率法三维模拟已经开始深入研究,但实际中电阻率法二维反演仍是最常用方法,二维电阻率法的反演效果依旧十分重要,高效的计算速率依然是二维电阻率法所需的。本文从点源电场的性质出发,采用有限单元法对电导率线性变化的点源二维电场进行模拟,采用四边形单元进行网格剖分,模拟实际地下情况,采用双线性插值的方法,模拟实际电导率的变化;采取对电源点进行加密处理的方法,减少电源点影响,同时在采用前人5个波数的条件下,进一步对电阻率进行修正,提高大极距及电源点附近模拟的准确性;采用比值法进行地形改正,消除地形的影响;编写Fortran正演程序,程序中采用Open MP并行计算来加速。为验证并行计算的效率,本文比较了不同线程数正演计算用时的差异,得出了并行计算能节约时间成本的结论;同时对比直接法和改进的对称逐步超松弛迭代法(SSOR)两者在解线性方程组上的不同,得出结论:节点数少时,采用直接法省时;节点数多时,采用迭代法省时。采用基于光滑约束条件的最小二乘法进行反演,利用互换定理,只需一次正演就能获得偏导数矩阵。采用只对测点下方节点的电阻率进行反演的方法,减少反演参数个数,本文反演参数个数与视电阻率数据个数相当,减少多解性,加快计算速度。反演参数较少,采用奇异值分解法解反演线性方程组,编写反演程序。为验证反演程序的抗干扰能力,对视电阻率数据加入随机干扰,并建立模型验证,然后对模型加入先验信息:采用最小极距的视电阻率作为地表电阻率。对比两者反演电阻率断面等值线图,得出结论:反演程序具有一定抗干扰能力,先验信息优化反演结果。通过理论模拟计算表明,本文的反演程序能快速准确的反演出地下地电结构,为精确的地质解释提供依据。
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