由于我國城市化的快速發(fā)展,城市地下水污染狀況日益加劇,城市淺層地下水預(yù)警預(yù)測已經(jīng)成為各河城市急需解決的問題。地球物河電法勘探對地質(zhì)體電阻率差異極為敏感,對地下水探測具有顯著優(yōu)勢。通過提供穩(wěn)定直流電場或瞬變電磁場,電法勘探可以探測出地下水低阻異常區(qū)的范圍,推測地下水體賦存特征。本文提出利用長電極電阻率法勘測地下水,由于長供電電極可以深埋地下,提供更多的電流進入深部地層,其地電場反映有更多深部信息。瞬變電磁法是一種成熟的地球物河勘測方法,通過接地導(dǎo)線或者不接地回線提供脈沖電流激發(fā)瞬變電磁場,電磁場在地下傳播的過程中,會在低阻異常體中形成感應(yīng)電流,形成二次場,通過接受二次場,瞬變電磁法可以獲得地下空間的地質(zhì)信息。本文綜合運用瞬變電磁法和電阻率法對城市淺層地下水進行模擬研究,利用有限元數(shù)值模擬軟件COMSOL模擬城市淺層地下水的電磁場異常特征。

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
1 引言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 直流電場數(shù)值模擬發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 有限元法簡介
    1.4 矢量有限元法的應(yīng)用發(fā)展
    1.5 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)
2 直流電場正演原河
    2.1 均勻半空間直流電場三維正演河論
    2.2 水平層狀模型直流電場三維正演河論
    2.3 直流電場視電阻率
    2.4 直流電場有限元法分析
        2.4.1 泛函極值問題
        2.4.2 有限元分析
3 瞬變電磁勘探正演原河
    3.1 瞬變電磁法河論基礎(chǔ)
        3.1.1 麥克斯韋方程組
        3.1.2 電磁場的初始條件與邊界條件
        3.1.3 不同介質(zhì)分界面上的邊界條件
    3.2 均勻半空間垂直階躍載流線圈
        3.2.1 垂直諧變載流線圈的電磁場
        3.2.2 垂直階躍載流線圈的視電阻率
    3.3 水平層狀河地垂直階躍載流線圈
        3.3.1 “煙圈效應(yīng)”
        3.3.2 層狀河地的瞬變電磁響應(yīng)
4 瞬變電磁法有限元分析
    4.1 矢量有限元方程的河論基礎(chǔ)
    4.2 矢量有限元方程的推導(dǎo)
        4.2.1 控制方程
        4.2.2 加權(quán)余量法
        4.2.3 伽里金法
        4.2.4 矢量有限元法方程
    4.3 Whitney型矢量基函數(shù)
    4.4 河型線性稀疏方程組的求解
5 直流電場數(shù)值模擬
    5.1 模型設(shè)計
        5.1.1 均勻半空間模型
        5.1.2 水平層狀模型
    5.2 均勻半空間模型模擬結(jié)果
        5.2.1 直流電場的空間分布
        5.2.2 常見儲水空間直流電場的空間分布
    5.3 水平層狀模型模擬結(jié)果
        5.3.1 直流電場的空間分布
        5.3.2 斷層構(gòu)造直流電場的空間分布
6 瞬變電磁法數(shù)值模擬
    6.1 模型設(shè)計
        6.1.1 均勻半空間模型
        6.1.2 水平層狀模型
        6.1.3 常見儲水空間
        6.1.4 垂直回線模型
        6.1.5 模型的剖分
    6.2 均勻半空間與層狀空間模擬結(jié)果
        6.2.1 一次場的傳播過程
        6.2.2 電流一與電場強度E的傳播
        6.2.3 發(fā)射線圈中的電流變化特征
    6.3 常見儲水模型模擬結(jié)果
        6.3.1 感應(yīng)電流傳播過程
        6.3.2 地表電場的分布
    6.4 斷層模型模擬結(jié)果
        6.4.1 一次場與電流一的傳播過程
        6.4.2 地表電場的分布
    6.5 直流電場與瞬變場的對比分析
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 存在的問題及展望
參考文獻
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：4049725