核磁共振找水是一种有效的物探直接找水方法。本文以实现核磁共振三维正反演为目的,研究适应复杂地电环境下的核磁共振找水解释方法。根据核磁共振的基本原理,借助有限元方法实现了考虑介质三维电性的核磁共振正演。在反演方面,考虑到复杂地电条件下电阻率分布对核磁共振响应的影响,采用瞬变电磁全域视电阻率定义给出介质电性分布,并根据电性特征确定含水率反演的初始值,利用信赖域算法实现核磁共振非线性反演。通过瞬变电磁与核磁共振联合解释,有效提高含水体解释的准确性。本文从典型的水平层状介质模型出发,计算了回线源条件下层状介质中的磁场分布,在此基础上通过数值模拟考察了层状介质中电阻率分布对磁场各分量的影响,明确了在低阻介质中,核磁共振的正反演有必要考虑电阻率的分布特性。针对地下含水体结构复杂,而现有的一维模型难以准确描述复杂电性分布特征的问题,从麦克斯韦方程组出发,采用有限元方法,计算了频率域三维磁场分布,实现了考虑介质电性三维分布的核磁共振正演,并将数值计算结果和数字滤波解进行了比较,对正演算法的有效性进行了验证。随后,在正演计算的基础上讨论了介质电性分布与核磁共振响应之间的关系,数值模拟表明电性分布对核磁共振应响应影响是非线性的,背景电阻率越小,影响程度越大,随着背景电阻率的增大,电阻率变化对核磁共振应响应的影响程度逐渐减弱。分析了含水体的深度、位置、含水率以及体积等参数信息对核磁共振响应的影响,得到了部分典型含水体构造的核磁共振响应特征。研究了不同的线圈姿态、尺寸大小以及线圈形状下的核磁共振响应差异,发现线圈的姿态信息对于核磁共振信号的观测影响较大,结合探测环境调整线圈大小和形状,有助于提高核磁共振的信噪比。通过数值计算,对比了油、水、油水混合三种典型介质的核磁共振响应特性,结果表明不同含氢特性的介质,核磁共振响应差异明显,相同脉冲矩下,纯水异构体的核磁共振响应最强烈。三维核磁共振正演的研究有助于明晰复杂环境下核磁共振响应特征,同时为核磁共振三维反演的开展奠定了基础。核磁共振的反演就是根据核磁共振响应的观测值得到与含水率相关的地质体参数信息。在核磁共振三维正演的基础上,引入了正则化的参数,构建了反演目标函数,将反演计算转化成求最优解的问题,利用信赖域法实现核磁共振的反演。考虑到复杂电性结构对核磁共振响应的影响,借助瞬变电磁的资料信息获得三维电性分布,根据电阻率与含水率的对应关系,给出含水率反演的初始模型,在此基础上进行核磁共振反演,获取地下含水率分布,提高核磁共振反演的准确性。最后结合典型的核磁共振找水应用,设计了古河道模型、隧道灾害水超前预报模型以及井中水浸模型。结合瞬变电磁资料,利用核磁共振三维反演技术对地面和隧道的找水模型进行数值仿真,解释结果验证了算法的有效性以及在不同环境下的适用性。结合测井模型以及测井信息,考虑梯度场的作用,通过核磁共振三维反演,实现了井中水浸分布特性的成像描述。本文开展的考虑三维电性结构的核磁共振正反演研究,为复杂地电条件下的核磁共振找水提供了有效的解释方法,该方法不仅适用于半空间的地面核磁共振作业,同时也适用于全空间的隧道以及井中核磁共振找水勘探,对于解决不同环境下水体的探测具有实际意义。