CN111221045A - 一种勘探异常区的频率域传导电法三维勘探的工作参数优化方法 - Google Patents
一种勘探异常区的频率域传导电法三维勘探的工作参数优化方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种勘探异常区的频率域传导电法三维勘探的工作参数优化方法。本方法通过分析勘探异常区的分布情况、勘探区的地形等级、频率域传导电法的装置类型、发送机同时供电的通道数量、设计的勘探深度、欲勘探电性异常体的长宽厚的最小尺寸要求、欲勘探电性异常体与围岩的电性差异、勘探时间要求系数等方面的信息，通过特定的公式获取频率域传导电法优化后的工作参数，如勘探区范围、点距、线距、供电点间距、供电点数量、电法仪接收机至少选配总道数等。该方法能获得频率域传导电法更优的工作参数，从而以更合理的时间和经济成本获得可靠的勘探效果。本方法适用于异常体多、且已知信息少的勘探区内的勘探工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种勘查地球物理领域的勘探异常区的传导电法三维勘探工作参数的优化新方法。
背景技术
目前，频率域传导电法勘探方法的工作参数一般是勘探工作人员基于各自的经验和自己对勘探区情况的大体认识进行大致估计选择，由于每个勘探工作人员的经验、对勘探区的大体情况预估等方面存在差异，从而勘探中的工作参数选择随意性较强，缺乏一个统一的衡量标尺，容易造成设计的勘探工作量过多或过少。勘探工作量过多则容易造成工作量浪费、勘探成本高、效率低等问题；勘探工作量过少则容易造成勘探效果难以满足勘探目标要求、丢失勘探目标体等问题。如何比较有效地解决具体勘探工作的工作参数设计问题，并作为实际勘探工作的具体指导，变得十分必要。
发明内容：
本发明是基于目前常规的频率域传导电法勘探方法的工作参数选择中所存在的问题，通过分析勘探异常区的分布情况、勘探区的地形等级、频率域传导电法的装置类型、发送机同时供电的通道数量、设计的勘探深度、欲勘探电性异常体的长宽厚的最小尺寸要求、欲勘探电性异常体与围岩的电性差异、勘探时间要求系数等方面的信息，通过特定的公式获取频率域传导电法优化后的工作参数，如勘探区范围、点距、线距、供电点间距、供电点数量、电法仪接收机至少选配总道数等。该方法能获得频率域传导电法更优的工作参数，从而以更合理的时间和经济成本获得可靠的勘探效果，即实现勘探成本与勘探效果的最优平衡。本方法适用于异常体多、且已知信息少的勘探区内的三维勘探工作。
一种勘探异常区的频率域传导电法三维勘探的工作参数优化方法，其具体步骤如下：
a)收集勘探区内的地形地貌地物情况，确定勘探区的地形等级(Terrain_level)，根据公式(1)确定地形影响参数K，K＝Terrain-level(1)；确定勘探区的地形等级可以采用相应的勘探标准或规范进行确定，如优选地根据中国地质调查局于2009年10月颁布的《地质调查项目预算标准》中的关于物化探的地形等级划分标准进行确定。
b)收集勘探区内的异常区分布范围的水平长度和水平宽度(异常区分布范围的水平长度为Abnormal_Length，是指可能存在电性异常体的异常区的水平连线长度，单位为米，Abnormal_Length>0；异常区分布范围的水平宽度为Abnormal_Width，是指可能存在电性异常体的异常区的水平连线宽度，单位为米，Abnormal_Width>0)；
c)收集勘探区设计的勘探深度(Prospecting_depth，单位为米，Prospecting_depth>0)；即确定需要了解勘探区内多少米勘探深度范围内的电性异常体的分布情况。优选地，勘探区设计的勘探深度(Prospecting_depth)小于等于1000米。
d)收集勘探区欲勘探电性异常体的最小水平长度、最小水平宽度、最小铅直厚度的尺寸要求(欲勘探电性异常体的最小水平长度为Body_Length单位为米，Body_Length>0；欲勘探电性异常体的最小水平宽度为Body_Width，单位为米，Body_Width>0；欲勘探电性异常体的最小铅直厚度为Body_Thick，单位为米，Body_Thick>0；)；欲勘探电性异常体是指想在勘探区内寻找多大规模的最小电性异常体；由于勘探区内实际存在的电性异常体的形态一般为不规则体，且属于未知信息，故假定需要寻找的电性异常体为规则的长方体，并对其长宽厚的最小尺寸进行限定。优选地，欲勘探电性异常体的最小水平长度、最小水平宽度、最小铅直厚度的最小尺寸均大于等于1米。
e)收集勘探区欲勘探电性异常体的电性参数值与围岩的电性参数值，并计算两者的比值(Electrical_ratio，无量纲)，Electrical_ratio等于欲勘探电性异常体的电性参数值与围岩的电性参数值之比，两者的电性参数类型相同，Electrical_ratio不等于1，Electrical_ratio>0；优选地，欲勘探电性异常体与围岩的电性参数通过测试相应标本的电性确定；若欲勘探电性异常体的电性参数存在多个测试结果，则求取欲勘探电性异常体的电性参数平均值；若围岩的电性参数存在多个测试结果，则求取围岩的电性参数平均值；若勘探区内暂时无法获取到相应电性异常体和围岩的标本，则结合勘探区前期的资料，并综合其他地区的相应岩性标本的电性参数，对本区内的电性异常体和围岩的电性参数进行估算，并把估算值作为相应的电性数值。电性异常体与围岩之间要存在比较明显的电性差异，以便通过电法勘探工作能比较明显地区分电性异常体和围岩。
f)收集勘探区的勘探时间要求系数；勘探时间要求系数是指完成本项勘探工作的整个野外数据采集时间要求(Time，单位为天，Time>0)；优选地，勘探时间要求系数大于等于0.1天。由于有些勘探区(如城市)对于勘探效率和勘探时间有比较严格的要求，希望能尽快完成相关的勘探工作，以便尽快对电性异常体进行评估，并尽量减少勘探工作对勘探区内的人文活动带来的干扰。
g)收集选用的频率域传导电法仪器的发送机同时供电的通道数量(Number_Transmit，单位为个，Number_Transmit>0)；发送机同时供电的通道数量是指频率域传导电法仪器的发送机能同时供电的通道数量，且每个通道所供出信号的频率相互不同；相应的频率域传导电法仪器的接收机能同时接收发送机同时供出的所有频率信号；优选地，选用的频率域传导电法仪器的发送机同时供电的通道数量大于等于1个。优选地，频率域传导电法仪器的发送机能同时发送1个或多个单频信号，即(Number_Transmit≥1)；频率域传导电法仪器的接收机能同时接收发送机同时发出的所有信号；发送机能发送的单频数量与接收机能接收的单频数量相同；发送机能发送的频率值与接收机能接收的频率值相同；即若发送机能同时发送n个单频信号，则接收机也能同时接收n个单频信号。即本类仪器能同时发送或接收多个单频电信号，从而能提高勘探效率、降低勘探成本，也能满足特殊勘探区的时间等方面的要求。
h)确定本次勘探工作中选用的电法勘探装置类型并赋值(ARRAY_TYPE)，其中二极装置的ARRAY_TYPE＝3，三极装置的ARRAY_TYPE＝2，四极装置的ARRAY_TYPE＝1；根据勘探区的具体要求，选用电法勘探装置类型，并根据装置类型进行赋值。
i)采用公式(2)计算频率域传导电法优化后的工作参数，包括勘探区范围的水平长度和水平宽度(勘探区的水平长度为Exploration_Length，单位为米，Exploration_Length>0；勘探区的水平宽度为Exploration_Width，单位为米，Exploration_Width>0)、测点水平点距(Station_Space，单位为米，Station_Space>0)、测线水平线距(Line_Space，单位为米，Line_Space>0)、供电点水平间距(Supply_Space，单位为米，Supply_Space>0)、供电点数量(Supply_Number，单位为个，Supply_Number>0)、选用的频率域传导电法接收机的最小总道数(Number_Measure，单位为道，Number_Measure>0)；
其中MAX()为求取数值中最大值的函数；ROUNDUP()为向上取整函数；log10()表示以10为底的对数；||表示绝对值函数；
j)根据公式(2)获取频率域传导电法优化后的工作参数，开展勘探区的频率域传导电法勘探工作，获取频率域传导电法勘探数据，并进行数据处理和解译，获得勘探成果。采用优化后的工作参数，能满足异常体多、且已知信息少的勘探区对勘探工作的各项特殊要求，从而能实现以更低的时间、经济等成本获得可靠的勘探成果。
附图说明：
图1为本发明的一种勘探异常区的频率域传导电法三维勘探的工作参数优化方法流程图；
具体实施方式：
以下参照图1、结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
a)收集勘探区内的地形地貌地物情况，并根据中国地质调查局于2009年10月颁布的《地质调查项目预算标准》中的关于物化探的地形等级划分标准进行确定，从而确定勘探区的地形等级(Terrain_level)，根据公式(1)确定地形影响参数K，K＝Terrain-level(1)；假定根据2009年10月颁布的《地质调查项目预算标准》中的关于物化探的地形等级划分标准确定某勘探区的地形等级为1级，即Terrain_level＝1，则K＝1；
b)收集勘探区内的异常区分布范围的水平投影的长度和水平投影的宽度(异常区分布范围的水平投影的长度为Abnormal_Length，是指可能存在电性异常体的异常区的水平投影的长度，单位为米，Abnormal_Length>0；异常区分布范围的水平投影的宽度为Abnormal_Width，是指可能存在电性异常体的异常区的水平投影的宽度，单位为米，Abnormal_Width>0)；假定步骤a)选定的某勘探区内异常区分布范围的水平投影的长度为500米，水平投影的宽度为300米，则Abnormal_Length＝500(米)，Abnormal_Width＝300(米)；
c)收集勘探区设计的勘探深度(Prospecting_depth，单位为米)，假定步骤a)选定的某勘探区的勘探深度限定在100米，则Prospecting_depth＝100米；
d)收集勘探区欲勘探电性异常体的最小水平长度、最小水平宽度、最小铅直厚度的尺寸要求(欲勘探电性异常体的最小水平长度为Body_Length单位为米，Body_Length>0；欲勘探电性异常体的最小水平宽度为Body_Width，单位为米，Body_Width>0；欲勘探电性异常体的最小铅直厚度为Body_Thick，单位为米，Body_Thick>0)；假定步骤a)选定的某勘探区想了解勘探区内存在的水平长度至少100米、水平宽度至少50米，铅直厚度至少5米的电阻率异常体，则Body_Length＝100米，Body_Width＝50米，Body_Thick＝5米；
e)收集欲勘探电性异常体与围岩的电性比值(Electrical_ratio)，Electrical_ratio等于欲勘探电性异常体的电性与围岩的电性之比，Electrical_ratio不等于1，无量纲；假定步骤a)选定的某勘探区想通过电阻率参数对地下异常体进行判断和评估，并通过标本测试结果，得到欲勘探的电阻率异常体的电阻率为50Ω·m，围岩的电阻率为500Ω·m，两者电阻率比值为0.1，即本勘探区想寻找相对于围岩而言的低阻异常体，则Electrical_ratio＝50/500＝0.1；
f)收集勘探区的勘探时间要求系数；勘探时间要求系数是指完成本项勘探工作的整个野外数据采集时间要求(Time，单位为天)；假定步骤a)选定的某勘探区的频率域传导电法勘探工作希望在2天内完成，则Time＝2天；
g)收集选用的频率域传导电法仪器的发送机同时供电的通道数量(Number_Transmit，单位为个，Number_Transmit>0)；发送机同时供电的通道数量是指频率域传导电法仪器的发送机能同时供电的通道数量，且每个通道所供出信号的频率相互不同；相应的频率域传导电法仪器的接收机能同时接收发送机同时供出的所有频率信号；优选地，选用的频率域传导电法仪器的发送机同时供电的通道数量大于等于1个。优选地，频率域传导电法仪器的发送机能同时发送1个或多个单频信号；频率域传导电法仪器的接收机能同时接收发送机同时发出的所有信号；发送机能发送的单频数量与接收机能接收的单频数量相同；发送机能发送的频率值与接收机能接收的频率值相同；即若发送机能同时发送n个单频信号，则接收机也能同时接收n个单频信号。即本类仪器能同时发送或接收多个单频电信号，从而能提高勘探效率、降低勘探成本，也能满足特殊勘探区的时间等方面的要求。假定步骤a)选定的某勘探区的勘探工作选用的频率域传导电法仪器的发送机同时供电的通道数量为5，则Number_Transmit＝5；频率域传导电法仪器的接收机也能同时接收5个信号。
h)确定本次勘探工作中选用的电法勘探装置类型并赋值(ARRAY_TYPE)，其中二极装置的ARRAY_TYPE＝3，三极装置的ARRAY_TYPE＝2，四极装置的ARRAY_TYPE＝1；假定步骤a)选定的某勘探区的频率域传导电法勘探工作装置类型为四极装置，则ARRAY_TYPE＝1；
i)根据以上步骤的相关数据，采用公式(2)获取频率域传导电法优化后的工作参数，包括勘探区的水平长度和水平宽度(勘探区的水平长度为Exploration_Length，单位为米；勘探区的水平宽度为Exploration_Width，单位为米)、测点水平点距(Station_Space，单位为米)、测线水平线距(Line_Space，单位为米)、供电点水平间距(Supply_Space，单位为米)、供电点数量(Supply_Number，单位为个)、选用的频率域传导电法仪器的最小总道数(Number_Measure，单位为道)；
(2)；把以上步骤的相关数据代入公式(2)，从而获得如下的工作参数：
，即本勘探区如果想对500米*300米范围的异常区内的100米埋深范围内的水平长度不少于100米，水平宽度不少于50米，水平厚度不少于5米的低阻异常体(Electrical_ratio＝0.1)进行控制，则需要布置1000米*600米的勘探范围，点距17米，线距34米，供电点间距15米，供电点数量1177个，且发送机同时供电的通道数量为5个，选用四极装置的频率域传导电法勘探工作，频率域传导电法仪器的最小总道数为611道，从而能实现在2天内完成本次勘探工作；
j)根据以上获取频率域传导电法优化后的工作参数，开展勘探区的频率域传导电法勘探工作，获取频率域传导电法勘探数据，并进行数据处理和解译，获得勘探成果。采用优化后的工作参数，能满足勘探区对本次勘探工作的各项特殊要求，从而能实现以更低的时间、经济等成本获得可靠的勘探成果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明内。
Claims (7)
1.一种勘探异常区的频率域传导电法三维勘探的工作参数优化方法，其具体步骤如下：
a)收集勘探区的地形地貌地物情况，确定勘探区的地形等级(Terrain_level)，根据公式(1)确定地形影响参数K，K＝Terrain-level (1)；
b)收集勘探区内的异常区分布范围的水平投影的长度和水平投影的宽度(异常区分布范围的水平投影的长度为Abnormal_Length，是指可能存在电性异常体的异常区的水平投影的长度，单位为米，Abnormal_Length>0；异常区分布范围的水平投影的宽度为Abnormal_Width，是指可能存在电性异常体的异常区的水平投影的宽度，单位为米，Abnormal_Width>0)；
c)收集勘探区设计的勘探深度(Prospecting_depth，单位为米，Prospecting_depth>0)；
d)收集勘探区欲勘探电性异常体的最小水平长度、最小水平宽度、最小铅直厚度的尺寸要求(欲勘探电性异常体的最小水平长度为Body_Length单位为米，Body_Length>0；欲勘探电性异常体的最小水平宽度为Body_Width，单位为米，Body_Width>0；欲勘探电性异常体的最小铅直厚度为Body_Thick，单位为米，Body_Thick>0)；
e)收集勘探区欲勘探电性异常体与围岩的电性参数比值(Electrical_ratio，无量纲)，Electrical_ratio等于欲勘探电性异常体的电性参数值与围岩的电性参数值之比，两者的电性参数类型相同，Electrical_ratio不等于1，Electrical_ratio>0；
f)收集勘探区的勘探时间要求系数；勘探时间要求系数是指完成本项勘探工作的整个野外数据采集时间要求(Time，单位为天，Time>0)；
g)收集选用的频率域传导电法仪器的发送机同时供电的通道数量(Number_Transmit，单位为个，Number_Transmit>0)；发送机同时供电的通道数量是指频率域传导电法仪器的发送机能同时供电的通道数量，且每个通道所供出信号的频率相互不同；相应的频率域传导电法仪器的接收机能同时接收发送机同时供出的所有频率信号；
h)确定本次勘探工作中选用的电法勘探装置类型并赋值(ARRAY_TYPE)，其中二极装置的ARRAY_TYPE＝3，三极装置的ARRAY_TYPE＝2，四极装置的ARRAY_TYPE＝1；
i)采用公式(2)计算频率域传导电法优化后的工作参数，包括勘探区范围的水平长度和水平宽度(勘探区的水平长度为Exploration_Length，单位为米，Exploration_Length>0；勘探区的水平宽度为Exploration_Width，单位为米，Exploration_Width>0)、测点水平点距(Station_Space，单位为米，Station_Space>0)、测线水平线距(Line_Space，单位为米，Line_Space>0)、供电点水平间距(Supply_Space，单位为米，Supply_Space>0)、供电点数量(Supply_Number，单位为个，Supply_Number>0)、选用的频率域传导电法接收机的最小总道数(Number_Measure，单位为道，Number_Measure>0)；
其中MAX()为求取数值中最大值的函数；ROUNDUP()为向上取整函数；log10()表示以10为底的对数；||表示绝对值函数；
j)根据公式(2)获取频率域传导电法优化后的工作参数，开展勘探区的频率域传导电法勘探工作，获取频率域传导电法勘探数据，并进行数据处理和解译，获得勘探成果。
2.如权利要求1所述的一种勘探异常区的频率域传导电法三维勘探的工作参数优化方法，其特征在于：优选地，勘探区的地形等级(Terrain_level)根据中国地质调查局于2009年10月颁布的《地质调查项目预算标准》中的关于物化探的地形等级划分标准进行确定。
3.如权利要求1所述的一种勘探异常区的频率域传导电法三维勘探的工作参数优化方法，其特征在于：优选地，勘探区设计的勘探深度(Prospecting_depth)小于等于1000米。
4.如权利要求1所述的一种勘探异常区的频率域传导电法三维勘探的工作参数优化方法，其特征在于：优选地，欲勘探电性异常体的最小水平长度、最小水平宽度、最小铅直厚度均大于等于1米。
5.如权利要求1所述的一种勘探异常区的频率域传导电法三维勘探的工作参数优化方法，其特征在于：优选地，欲勘探电性异常体与围岩的电性参数通过测试相应标本的电性参数确定；若欲勘探电性异常体的电性参数存在多个测试结果，则求取欲勘探电性异常体的电性参数平均值；若围岩的电性参数存在多个测试结果，则求取围岩的电性参数平均值；欲勘探电性异常体和围岩的电性参数类型相同。
6.如权利要求1所述的一种勘探异常区的频率域传导电法三维勘探的工作参数优化方法，其特征在于：优选地，勘探时间要求系数大于等于0.1天。
7.如权利要求1所述的一种勘探异常区的频率域传导电法三维勘探的工作参数优化方法，其特征在于：优选地，频率域传导电法仪器的发送机能同时发送1个或多个单频信号；频率域传导电法仪器的接收机能同时接收发送机同时发出的所有信号；发送机能发送的单频数量与接收机能接收的单频数量相同；发送机能发送的频率值与接收机能接收的频率值相同。
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