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目前,可控源音频大地电磁法的二维数值模拟正演大多数都是以矩形单元或者三角形单元为网格剖分,并且在模拟信号场源时大都是利用一个节点上的电流函数来表示。但是,矩形单元网格剖分在模拟复杂地形时候必然会造成精确度不够,同时也失去一定的灵活度,三角形网格剖分单元虽然能够解决矩形这一问题,但是三角形剖分可能会增加节点的数量,从而增加了计算时间;场源函数分布的节点只有一个就会造成解方程组的不稳定,从而影响数值模拟结果(即电阻率值和视相位值)的稳定性和可靠性。 为了解决以上问题,本文在推导出正演的边值问题和变分问题所满足的微分方程基础上,选择FORTRAN90语言对方程进行有限单元法编译,在有限单元法中利用矩形中的三角形网格剖分离散求解区域和双线性插值进行模拟计算,这样不增加节点节省了计算时间又能灵活而精确地模拟变化复杂的地形。同时,根据模型的变化而选择不均匀网格进行剖分模拟,在异常体和场源部分采用密网格,其他采用稀疏网格。在解决解方程组的不稳定性的问题上,则引入视狄拉克函数对场源进行模拟,使场源被分布在多个结点上,增加了方程右端项的非零值的个数,从而降低这种不稳定性。在验证程序可行性和精确性时,本文通过模拟计算均匀大地模型和“k”型模型到得了相应的视电阻率曲线图和相位图曲线图,再对比两组模型的结果图的解析解和数值解进行了验证。 最后针对具有实际生产意义的几组二维模型(纯地形山脊、纯地形山谷和纯地形斜坡、背斜、向斜、以及含异常体的水平和含异常体起伏地形)进行正演数值模拟分析。结果表明纯地形的山谷会在底部出现低阻高相位异常而地表空气引起的高阻区域向深部拉伸;不含异常体的山脊地形引起底部高阻低相位异常;斜坡模型会引起地表高阻向底部延伸;向斜模型的异常与山谷相似,并在凹陷下面出现一处低阻低相位的异常;背斜与山脊的异常相似,在凸出部分底下出现一处低阻高相位异常;含异常体水平地形模型的异常区域在纵向上有拉伸现象,并对异常体的响应十分明显;山脊会凸出低阻体的异常而掩盖高阻体异常,山谷则相反。本文通过对所设置的各个模拟结果进行了总结,这给后期的反演解译提供了一定的指导和借鉴。