王 飛

(寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，寧夏 銀川 750021)

1、引言

EH-4 電導(dǎo)率成像系統(tǒng)是1996年由美國EMI 與Geometrics兩家公司聯(lián)合研制而成，該系統(tǒng)是世界首創(chuàng)的變頻率電磁系統(tǒng)，重點(diǎn)解決淺、中深度范圍內(nèi)工程地質(zhì)問題的一種雙源型電磁系統(tǒng)，工作頻率范圍10HZ～100KHZ。采用獨(dú)特的正交磁偶極可控源，系統(tǒng)可快速、自動(dòng)、多頻率采集數(shù)據(jù)、現(xiàn)場實(shí)時(shí)彩色成像。單點(diǎn)采集時(shí)間5-20 分鐘，勘探深度可達(dá)1000 米左右。廣泛應(yīng)用于巖土電導(dǎo)率分層、地下水探測、基巖埋深調(diào)查、環(huán)境調(diào)查、咸淡水界面劃分、金屬礦/煤田詳查和普查、鐵路/公路路基/隧道勘查等領(lǐng)域。

2、問題提出

隨著近年來經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化的加快，為了滿足城鎮(zhèn)居民生活要求，越來越多的基礎(chǔ)工作圍繞城鎮(zhèn)區(qū)域展開。例如我院近年來找水工作區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)較多，干擾源較多，外界客觀因素?zé)o法改變，因此測量數(shù)據(jù)的處理、選用顯得尤為重要。

大地(音頻)電磁測深(MT/AMT)中的人文和環(huán)境噪聲主要來源于人類活動(dòng)，并隨著國民經(jīng)濟(jì)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，此類干擾日趨嚴(yán)重。凡是與電磁有關(guān)的人類生產(chǎn)和社會(huì)文化活動(dòng)都可能是干擾源，這些干擾都是主動(dòng)型的。主動(dòng)型干擾因素較多，在工業(yè)城鎮(zhèn)及工礦附近的地下由于電氣設(shè)備接地和漏電等會(huì)形成復(fù)雜的工業(yè)游散電流，導(dǎo)致地電干擾，使實(shí)測的電磁信號(hào)波形雜亂無章，毫無規(guī)律。電臺(tái)、雷達(dá)站、載波電話、有線廣播、鐵路、動(dòng)力線的開關(guān)和控制信號(hào)，以及行駛的機(jī)動(dòng)車輛等，構(gòu)成最普遍的電磁干擾。

噪聲可以分為兩類;一類是不相關(guān)噪聲，即噪聲與信號(hào)無關(guān)，道與道之間的噪聲也無關(guān);另一類是相關(guān)噪聲，即道與道之間的噪聲相關(guān)或噪聲與信號(hào)相關(guān)。抑制噪聲，提高信噪比可以從兩個(gè)角度著手，一是從野外數(shù)據(jù)采集角度提高數(shù)據(jù)質(zhì)量;另一就是從室內(nèi)數(shù)據(jù)處理的角度來改善數(shù)據(jù)質(zhì)量。文章主要從室內(nèi)數(shù)據(jù)處理的角度就相關(guān)噪聲數(shù)據(jù)的處理、選取問題進(jìn)行討論。

3、問題分析

根據(jù)大地電磁法理論及公式推導(dǎo)，大地電磁法最終阻抗文件中的標(biāo)量視電阻率值是從E 和H 的自功率譜計(jì)算出來的，采用如下關(guān)系式:

此公式表明了均勻各向同性大地介質(zhì)條件下地面電磁測量與大地電阻率的關(guān)系，也是大地電磁測深最基本的公式。

從公式可知，如果電道、磁道信號(hào)同時(shí)受干擾，且僅當(dāng)在強(qiáng)干擾條件下，電場、磁場同時(shí)被擴(kuò)大相同或者相近 (nE/nH)倍數(shù)時(shí)，在計(jì)算視電阻率時(shí)，由公式可見，計(jì)算數(shù)值相同(nE/nH≈E/H)，即對(duì)電阻率無明顯影響，但此時(shí)數(shù)據(jù)采集中時(shí)序曲線可觀測到工頻的明顯干擾，如圖1 所示，時(shí)序曲線中電道、磁道信號(hào)同時(shí)受到影響，但其一致性較高，相關(guān)性較好，相位也符合要求。

同時(shí)，為了方便對(duì)比，在同一剖面上選取24號(hào)測點(diǎn)作為對(duì)比測點(diǎn)，且根據(jù)地質(zhì)及鉆孔已知19、24號(hào)測點(diǎn)附近均為平原第四系細(xì)砂、粉細(xì)砂，電性特征。

圖1 某地19 剖面19號(hào)測點(diǎn)

相似。結(jié)果表明，24號(hào)測點(diǎn)在原始數(shù)據(jù)基本未受到干擾，整體數(shù)據(jù)較好，畸變頻點(diǎn)少，但根據(jù)兩者測量結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，視電阻率曲線在基本一致，阻值范圍也大致相同，為了更直觀的對(duì)比二者視電阻率值，對(duì)兩測點(diǎn)的數(shù)據(jù)計(jì)算阻抗文件進(jìn)行提取對(duì)比。從兩者阻抗(阻值)對(duì)比來看，二者在大部分頻段阻值相近，在低頻、個(gè)別頻點(diǎn)阻值略有差異。結(jié)合曲線及阻值，認(rèn)為二者電阻率基本表現(xiàn)一致。

4、結(jié)論

通過理論分析與實(shí)際工作中采集數(shù)據(jù)對(duì)比分析，認(rèn)為在日益復(fù)雜多變的工作環(huán)境中，干擾有時(shí)難以避免，如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析、選取及利用顯得尤為重要，文章通過分析對(duì)比，認(rèn)為數(shù)據(jù)中含有干擾、噪聲時(shí)，不應(yīng)因數(shù)據(jù)受干擾而直接甚至盲目刪除，建議判斷噪音來源、原因，在選取、處理過程中應(yīng)以電磁法理論為基礎(chǔ)，結(jié)合已知鉆孔、地質(zhì)等資料，多層次、多角度對(duì)比分析，特別在干擾較多或無法完全避開干擾的情況下，更應(yīng)做好數(shù)據(jù)的選取、利用，為更加真實(shí)、可靠的結(jié)果奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

［1］EH4操作手冊.勞雷公司，1998.

［2］劉慧鵬，李文堯.10KV高壓電線對(duì)EH4觀測的影響特征分析及噪聲壓制.地球物理學(xué)進(jìn)展，2011，26(5):1859～1867，doi:10 .3969/j.issn.1004-2903.2011.05.043.

［3］席振銖，龍霞，董晨，等.EH4系統(tǒng)中工頻干擾的處理與改進(jìn).地球物理學(xué)進(jìn)展，2010，25(3):1105～1109，DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2010.03.052.