随着我国经济的迅速发展以及人民生活水平的不断提高,工农业及生活用水需求量逐年增加,这给我国,特别是北方地区的大中城市水资源供需形势带来更大的压力,水资源已成为影响当地经济发展的一个主要制约因素。地下水资源在我国水资源中占有举足轻重的地位,由于其分布广、水质好、不易被污染、调蓄能力强、供水保证程度高,正被越来越广泛地开发利用。核磁共振是近些年来发展很快的一个物理学分支,它最早使用于医学透视,近十几年来,被地球物理学家们所关注并应用于地球物理探测,地面核磁共振找水作为目前唯一能直接探测地下水的地球物理学方法,以其低廉的野外施工成本和良好的找水效果,被越来越广泛的应用于世界上无水或者缺水地区的地下水资源勘察。目前,以Legchenko,A.,Yaramanci,u.,Weichman,P.B.等为代表的西方许多科学家正在积极开展研究和开发工作,并取得了相当的成果,核磁共振一维正、反演理论经过近几年的研究创新已经发展的较为成熟,反演理论也由当初的纯粹的利用核磁共振初始振幅反演含水率参数发展到结合并利用核磁共振信号相位同步反演地下电阻率信息的新阶段,一改过去必须借用其他电磁测深法预先勘察地下电阻率分布的思路。国内目前这一领域的研究大多都集中在该方法野外试验有效性的讨论上,除了吉林大学翁爱华老师先后发表的数篇代表国内现阶段核磁共振理论最新动态的文章外,真正涉及正、反演等相关方法理论的研究并不多,在国内,正演相对反演较为成熟,核磁共振反演理论尚处在尝试阶段,距离我们期待的严格符合实际情况的核磁共振正、反演软件国产化目标还有一定距离。本文分六个章节来总结硕士论文的研究工作。第一章为绪论。论述了本论文选题的目的和意义;核磁共振正反问题的国内外研究现状和存在的问题;论文的研究目标、内容和解决的关键问题;研究过程中采取的方法和技术路线以及研究过程中的几点创新。第二章简单介绍了核磁共振的基本原理。其中主要包括拉摩尔进动、在交变磁场作用下M的运动以及核磁共振找水方法野外测量参数和反演得到的水文地质参数介绍。第三章详细推导、数值模拟并研究了核磁共振地下垂直激发场。其中主要包括:核磁共振地下激发场非齐次边值关系的形成;地面导线环在地下形成的电场、磁场、垂直激发场的公式推导;利用经典的Chave算法对含有贝塞儿函数的积分核进行积分运算;探讨了地磁倾角、磁偏角和地下介质导电性对垂直场强度和相位的影响。第四章为核磁共振正演理论研究。详细推导和阐述了核磁共振正演理论、计算方法;数值模拟了核磁共振扳倒角、三维核函数、一维核函数,并研究探讨了其与激发脉冲矩、地下介质导电性、具体深度等参数之间的关系;分别利用常规方法和简约模型计算了核磁共振初始响应;探讨了影响核磁共振初始振幅的各因素。第五章为核磁共振反演理论研究。在介质不导电的情况下,利用奇异值分解法对不同的含水层模型的理论观测数据和添加高斯随机噪声后的观测数据进行了反演研究;改进了模拟退火算法,把模拟退火算法和“区域思想”进行了有机的结合;利用改进的模拟退火算法对一般条件下的含水层模型理论观测数据和添加高斯随机噪声后的观测数据进行了反演试验,验证了改进的模拟退火算法反演地面核磁共振含水率分布的可行性。第六章归纳全文,同时对该方法存在的问题、后续研究任务、未来发展及其将来的应用进行展望与评述。核磁共振找水方法是一种年轻的全新的地球物理方法,研究开发的空间还很广阔,同时由于它属于较尖端且较前缘的具有一定学科交叉性的探测技术,整个学科发展还受到物理学、工程水文地质、岩石物理学、测控技术、软件技术等相关学科的影响,要想使核磁共振找水方法更好的为我们服务,就必须提高与之相关学科的建设,这也决定了它以后的发展道路将是漫长而曲折的,但笔者坚信,随着核磁共振找水研究工作的不断深入和发展,核磁共振找水相关理论将日臻完善,会越来越显示出强大的生命力,为当今地球科学的发展做出自己的贡献。