EH-4 數(shù)據(jù)在干擾區(qū)域的選取方法

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。采用獨特的正交磁偶極可控源，系統(tǒng)可快速、自動、多頻率采集數(shù)據(jù)、現(xiàn)場實時彩色成像。單點采集時間5-20 分鐘，勘探深度可達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)濟社會的快速發(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，外界客觀因素無法改變，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，并隨著國民經(jīng)濟和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，此類干擾日趨嚴重。凡是與電磁有關(guān)的人類生產(chǎn)和社會文化活動都可能是干擾源，這些干擾都是主動型的。主動型干擾因素較多，在工業(yè)城鎮(zhèn)及工礦附近的地下由于電氣設(shè)備接地和漏電等會形成復(fù)雜的工業(yè)游散電流，導(dǎo)致地電干擾，使實測的電磁信號波形雜亂無章，毫無規(guī)律。電臺、雷達站、載波電話、有線廣播、鐵路、動力線的開關(guān)和控制信號，以及行駛的機動車輛等，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)或噪聲與信號相關(guān)。抑制噪聲，提高信噪比可以從兩個角度著手，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量視電阻率值是從E 和H 的自功率譜計算出來的，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、磁道信號同時受干擾，且僅當在強干擾條件下，電場、磁場同時被擴大相同或者相近 (nE/nH)倍數(shù)時，在計算視電阻率時，由公式可見，計算數(shù)值相同(nE/nH≈E/H)，即對電阻率無明顯影響，但此時數(shù)據(jù)采集中時序曲線可觀測到工頻的明顯干擾，如圖1 所示，時序曲線中電道、磁道信號同時受到影響，但其一致性較高，相關(guān)性較好，相位也符合要求。

同時，為了方便對比，在同一剖面上選取24號測點作為對比測點，且根據(jù)地質(zhì)及鉆孔已知19、24號測點附近均為平原第四系細砂、粉細砂，電性特征。

圖1 某地19 剖面19號測點

相似。結(jié)果表明，24號測點在原始數(shù)據(jù)基本未受到干擾，整體數(shù)據(jù)較好，畸變頻點少，但根據(jù)兩者測量結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，視電阻率曲線在基本一致，阻值范圍也大致相同，為了更直觀的對比二者視電阻率值，對兩測點的數(shù)據(jù)計算阻抗文件進行提取對比。從兩者阻抗(阻值)對比來看，二者在大部分頻段阻值相近，在低頻、個別頻點阻值略有差異。結(jié)合曲線及阻值，認為二者電阻率基本表現(xiàn)一致。

4、結(jié)論

通過理論分析與實際工作中采集數(shù)據(jù)對比分析，認為在日益復(fù)雜多變的工作環(huán)境中，干擾有時難以避免，如何對數(shù)據(jù)進行有效的分析、選取及利用顯得尤為重要，文章通過分析對比，認為數(shù)據(jù)中含有干擾、噪聲時，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、可靠的結(jié)果奠定堅實基礎(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EH4觀測的影響特征分析及噪聲壓制.地球物理學進展，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.地球物理學進展，2010，25(3):1105～1109，DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2010.03.052.