可控源电磁和微动探测数据联合反演及其在北京市地热勘探中的应用

20220130

水利、环境和公共设施管理业

项目研究实际开发了三套算法和程序：一套可控源电磁法横向约束拟二维/三维反演算法和程序，一套微动探测法横向约束拟二维/三维反演算法和程序以及一套基于横向约束的可控源电磁和微动探测数据拟二维/三维联合反演算法和程序。已经采用Fortran程序分别实现了可控源电磁法横向约束拟二维/三维反演算法、微动探测法横向约束拟二维/三维反演算法、可控源电磁和微动探测数据横向约束拟二维/三维联合反演算法。联合反演程序包括：CSEM一维正演子程序、微动一维正演子程序、LBFGS计算目标函数程序、三维横向约束矩阵生成程序等多个联合反演子程序。通过设计理论模型进行了合成数据的反演研究，检验了算法和程序的可靠性和有效性。而且，对北京市延庆区某地热田的实测资料进行了可控源电磁和微动探测数据的拟三维联合反演，获得了同一测线上多测点的电阻率和S波速度参数结构模型，证明了研发的可控源电磁和微动探测数据横向约束拟二维/三维联合反演算法和程序达到了实用化的程度。目前的程序已经开发成功，但还需在运行效率等方面做细节上的优化完善即可成熟应用，达到科技成果转化的要求。计划很快将会把这项新技术通过论文形式发表，而且把这套算法程序开发成软件，更好地服务于北京市城市地热资源探测与评估。

1、资金和人员需求 如果有意向可以当面洽谈。 2、场地需求 应用工作场所不仅限于非城市环境下的油气、金属矿勘探等场地，也可在城市内的噪音环境下开展。相比地热勘探中传统的地球物理单方法反演，本项目的联合反演研究能够适用于电磁干扰和震动噪声严重的城市环境。结合地质资料解释能直接用于地热资源地下空间分布状态的定量描述和监测。 3、设备需求 需要有开展可控源电磁法和微动探测法的仪器和设备。例如：GDP32-II 多功能电法仪和Smart Solo地震仪。GDP32-II 多功能电法仪至少需要1台套，Smart Solo地震仪至少需要20台套。

可国（境）内外转让

地热是绿色低碳、可循环利用的可再生能源，具有广泛的用途。地热水中含有的热能可交换出来用于采暖，以替代常规化石燃料，具有运行成本低和环境效益突出等优点。北京地区富含盆地传导型中低温地热资源，地热水总储量约180亿立方米，目前已开发地热田10个，在北京平原地区（含延庆盆地）广泛分布。但是经过多年开发利用，已突显出资源综合利用率低、水位持续下降以及资源勘查评价工作薄弱等一系列问题。 近年来，北京市内部署可控源音频大地电磁和微动探测剖面进行地热勘探的实例在逐渐增多。本项目开展了基于横向约束的可控源音频大地电磁法和微动探测数据联合反演研究。通过研发可控源电磁和微动探测数据的单方法横向约束拟二维反演算法，解决单点反演地下复杂结构出现物性参数和界面不连续的问题；进一步开展可控源电磁和微动探测数据拟二维联合反演算法研究，不仅考虑相邻测点物性参数、层厚度和深度的横向约束，而且同时拟合这两种方法的数据，减小反演的多解性，提高了结果的可靠性和一致性。项目研究通过理论模型算例和北京市延庆某地热田的实测数据证明了所研发的联合反演算法和程序的可靠性，最终形成的联合反演方法技术可有效提高地热勘探数据的解释精度和应用效果。结合地质资料解释能直接用于地热资源地下空间分布状态的定量描述和监测。相比地热勘探中传统的地球物理单方法反演，本项目的联合反演研究能够适用于电磁干扰和震动噪声严重的城市环境，具有更广泛的应用前景。 本项目成果不仅可以服务于首都地热资源的勘查评价，指导地热资源科学开发利用与满足科学管理的需要，而且还可以广泛应用于诸如垃圾填埋场选址、污染场地调查、地铁工程勘察、隐伏活动断裂探测、地下采空区或陷落柱探测等其它方面的城市近地表综合地球物理勘探工作，甚至非城市环境下的油气、金属矿勘探等应用领域，具有较好的社会、经济效益和环境效益。后期将会把这项新技术通过论文形式发表，而且把这套算法程序开发成软件，更好地服务于北京市城市地热资源探测与评估。

北京市自然科学基金面上项目

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

本项目依托北京市自然科学基金基金面上项目（资助编号：8192041），开展了“可控源电磁和微动探测数据联合反演及其在北京市地热勘探中的应用”研究。本项目首先研发了可控源电磁和微动探测数据的单方法横向约束拟二维/三维反演算法，解决单点反演地下复杂结构出现物性参数和界面不连续的问题；进一步开展可控源电磁和微动探测数据拟二维/三维联合反演算法研究，不仅考虑相邻测点物性参数、层厚度和深度的横向约束，而且同时拟合这两种方法的数据，减小反演的多解性，提高结果的可靠性和一致性，通过理论模型合成数据反演检验算法的可靠性和有效性；对北京市多个地热田进行了实地踏勘，在延庆某地热田实施了5条可控源电磁和2条微动探测的综合勘探剖面，共获得142个可控源电磁测点和34个微动测点的数据。通过对实测资料进行联合反演和地质解释检验算法的实用性。研究结果表明，横向约束联合反演使电阻率结构和横波速度的层状物性分布以及界面起伏形态更加趋于一致，证明了联合反演算法了可靠性和有效性；初步的地质解释结果表明在该研究区地下300米至500米范围的低阻低速中间层可能为地下水的有利储层。最终形成的联合反演方法技术可有效提高地热勘探数据的解释精度和应用效果。结合地质资料解释能直接用于地热资源地下空间分布状态的定量描述和监测。相比地热勘探中传统的地球物理单方法反演，本项目的联合反演研究能够适用于电磁干扰和震动噪声严重的城市环境，具有更广泛的应用前景。 本项目成果不仅可以服务于首都地热资源的勘查评价，指导地热资源科学开发利用与满足科学管理的需要，而且还可以广泛应用于诸如垃圾填埋场选址、污染场地调查、地铁工程勘察、隐伏活动断裂探测、地下采空区或陷落柱探测等其它方面的城市近地表综合地球物理勘探工作，甚至非城市环境下的油气、金属矿勘探等应用领域，具有较好的社会、经济效益和环境效益。后期将会把这项新技术通过论文形式发表，而且把这套算法程序开发成软件，更好地服务于北京市城市地热资源探测与评估。