1.一种基于禁忌搜索的大地电磁二维反演方法,包括以下步骤:S 1 、构建二维空间模型:将地下二维空间从横、纵两个方向剖分为矩形网格,在观测目标区域内网格大小为等间隔,且网格大小与拟探测目标体大小相当;在观测区域外部,随着距离增大网格大小也逐渐线性增大;S 2 、搜集测量工区以往的钻探记录、测井成果以及地质调查资料;S 3 、依据步骤S 2 搜集的资料进行综合分析,初步确定工区岩性分类、地下各地层层序、层厚度及各地层岩石电阻率值范围信息,根据这些信息建立二维空间模型中各单元的禁忌搜索列表,该禁忌搜索列表中的参数包括地层厚度范围和地层电阻率范围,这些参数的下一级参数中包含S 1 中空间模型的坐标信息;S 4 、在S 3 建立的禁忌搜索列表基础上,对S 1 中空间模型各单元的取值及搜索范围进行约定,在建立的禁忌搜索原则中同时考虑观测数据曲线的形态,并对深浅地层结构的电阻率进行约定;S 5 、依据S 3 建立的禁忌搜索列表和S 4 建立的禁忌搜索原则,给S 1 中构建的二维空间模型各单元赋电阻率值,建立电阻率反演初始模型ρ 0 ;S 6 、基于建立的模型进行大地电磁二维正演计算,计算地表观测点的电场E x E y 、磁场H x H y ,并根据电场、磁场值进一步计算视电阻率ρ和相位φ;S 7 、正演计算完成后,进行计算值与观测值的残差计算,并判断该残差是否达到设置值,如达到,则执行步骤S 10 ;如未达到,则执行步骤S 8 ;S 8 、采用互换定理,将网格节点与测点互换,利用正演一次求解,获取多节点的灵敏度,合成灵敏度矩阵;S 9 、依据S 8 合成的灵敏度矩阵对S 5 建立的电阻率反演初始模型中各单元的电阻率值进行修改,使各单元电阻率值ρ=ρ 0 +δρ,δρ是地下介质电阻率的修正量,模型参数修改后,返回步骤S 6 ,重新进行大地电磁二维正演计算;S 10 、输出反演结果:输出观测区域下方各单元的电阻率值ρ以及各单元的实际坐标值x,y,其中,步骤S8中灵敏度矩阵的合成方法为:TE模式下灵敏度矩阵方程如下:TM模式下灵敏度矩阵方程如下:式中 σ为电导率,μ为磁场率,i为虚数单位,圆频率ω=2πf,π为圆周率,f为频率;上述方程中 和 为走向电场和磁场对各单元电导率的偏导数;采用互换定理求解该方程,将方程右端置于地表,与地下单元节点互换,此时,灵敏度矩阵方程与正演方程相似,通过m次正演计算得到地下节点的场 然后利用互换定理可得灵敏度矩阵 其中F′为 s j 为灵敏度矩阵方程中右端项,最后,将F′合成,即为灵敏度矩阵,其中m为地表测量点数量,m远小于n。
2.根据权利要求1所述的大地电磁二维反演方法,其特征在于,步骤S 3 建立禁忌搜索列表的步骤为:S 31 、依据搜集的资料进行统计分析,初步确定工区岩性分类,并按工区岩性类型将整个工区划分为5-8个子区域;S 32 、确定各子区域的地层层序和层厚度;S 33 、各子区域以测井成果中的电阻率为基础,进行综合分析,确定各地层岩石电阻率,给出岩石电阻率参考范围;S 34 、按照前述综合分析结果创建禁忌搜素列表,表内包括区域编号、岩性、平面坐标范围、地层层序、层厚度和地层岩石电阻率范围。
3.根据权利要求1所述的大地电磁二维反演方法,其特征在于,步骤S 4 建立禁忌搜索原则的步骤为:S 41 、根据平面坐标值确定计算单元所处位置,并在禁忌搜索列表中查找对应信息;S 42 、根据禁忌搜索列表给计算单元的电阻率属性赋值;S 43 、根据大地电磁观测数据曲线形态,在纵向上给各计算单元的电阻率值乘以加权系数。
4.根据权利要求3所述的大地电磁二维反演方法,其特征在于:对于曲线起伏较大区段,所述加权系数取0.8-0.9;对于曲线起伏较小区段,所述加权系数取1.0-1.1。
5.根据权利要求1所述的大地电磁二维反演方法,其特征在于,步骤S 6 中大地电磁二维正演的方法为:TE模式下,在S 5 构建的电阻率反演初始模型基础上求解下述方程,未知数为E y ,求解地表或地下空间各节点的电场值:TM模式下,在S 5 构建的电阻率反演初始模型基础上求解下述方程,未知数为H y ,求解地表或地下空间各节点的磁场值:其中, σ为电导率,μ为磁场率,i为虚数单位,圆频率ω=2πf,π为圆周率,f为频率;上述方程求解中,采用矩形网格剖分,8个节点,双二次插值建立形函数,进而有限元求解:形函数N i 构造如下:式中,ε,η为规则变换网格中的坐标轴;将以上形函数代入TE、TM方程,对方程组求解,得到电场E和磁场H,并根据电场、磁场值进一步计算视电阻率ρ和相位φ:视电阻率 相位