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原文传递一种基于地面磁共振弛豫信号的水力特征参数估计方法

专利名称：	一种基于地面磁共振弛豫信号的水力特征参数估计方法
摘要：	本发明属于水文特性参数监测领域，为一种基于地面磁共振弛豫信号的水力特征参数估计方法，利用地面磁共振仪器测量得到多指数弛豫信号，利用QT反演方法获得地下每一深度的含水量和横向弛豫时间谱分布，再对横向弛豫时间的谱分布进行累加计算，得到横向弛豫时间的累计谱根据含水量和横向弛豫时间谱分布随深度的变化，确定非饱和带和饱和带的分界面；根据饱和带含水量和横向弛豫时间得到饱和水力传导度；根据非饱和带含水量和横向弛豫时间的累计谱得到相对水力传导度，得到非饱和水力传导度和有效饱和度。本发明克服传统的电阻率成像和地质雷达等非入侵地球物理方法只能获得电阻率和介电常数等地球物理信息，校正困难和计算结果不确定度高问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	吉林大学
发明人：	蒋川东;王琦;田宝凤;易晓峰;郜泽霖;魏晋;杨雨桥
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910588244.9
公开号：	CN110231359A
代理机构：	沈阳铭扬联创知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	屈芳
分类号：	G01N24/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N24
申请人地址：	130012 吉林省长春市朝阳区前进大街2699号
主权项：	1.一种基于地面磁共振弛豫信号的水力特征参数估计方法,其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1、利用地面磁共振仪器测量得到多指数弛豫信号e(t)，其表达式：其中e0为初始振幅，与含水量成正比，为第n个孔隙大小对应的横向弛豫时间，In为弛豫时间为的信号所占比例大小，t为时间；步骤2、利用QT反演方法获得地下每一深度的含水量和横向弛豫时间谱分布，再对横向弛豫时间的谱分布进行累加计算，得到横向弛豫时间的累计谱步骤3、根据步骤2得到的含水量和横向弛豫时间谱分布随深度的变化，确定非饱和带和饱和带的分界面；步骤4、根据饱和带的含水量和横向驰豫时间得到饱和水力传导度以及根据非饱和带含水和横向驰豫时间的累计谱得到相对水力传导度，进而得到非饱和水力传导度和有效饱和度。 2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于，所述饱和带，有效饱和度SE＝1，饱和水力传导度为其中，υ是密度，g是重力加速度，τ是弧弦比定义的曲率，η是动力粘度，θS是饱和含水量，D是自扩散常数，ρ是表面弛豫，TB是体积水弛豫时间。 3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于，根据非饱和带得到相对水力传导度和有效饱和度，包括：选择VG水分特征曲线模型；基于地面磁共振信号累计谱和VG水分特征曲线模型加权差值建立目标函数，利用Levenberg-Marquardt最优化算法，拟合得到参数θS，θR，α，λ和m的值；其中，θ是孔隙介质含水量，θR是剩余含水量，α是缩放参数，h是压力水头，λ是孔隙分布指数，m＝1-1/λ。由参数θS，θR，α，λ和m的值，根据式(5)计算非饱和带有效饱和度SE，根据VG水分特征曲线模型，相对水力传导度为：其中KU为非饱和水力传导度，KS为饱和水力传导度,计算得到非饱和带水力传导度。 4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于，VG水分特征曲线模型：其中，θ(h)是孔隙介质含水量，θR是剩余含水量，α是缩放参数，h是压力水头，λ是孔隙分布指数，m＝1-1/λ。 5.按照权利要求4所述的方法,其特征在于，水分特征曲线等价于累计孔径尺寸分布，得出式(2)水分特征曲线与步骤2得到的累计谱形态一致，与h的比例关系：其中C为比例系数。 6.按照权利要求5所述的方法,其特征在于，利用一个水分特征测量点标定地面磁共振信号与压力水头h间的比例关系，具体如下：使用压力板装置在压力水头为某一固定值h1时测量有效饱和度SE1，根据式(2)，计算得到孔隙介质含水量θ1 θ1＝(θS-θR)SE1+θR (4) 在步骤2中得到的地面磁共振信号累计谱中找到寻找孔隙介质含水量θ1对应的地面磁共振信号将h1和代入式(3)，得到比例系数C；对步骤2中所有乘以比例系数C得压力水头的值，代入到式(2)中，得到水分特征曲线θ(h)。
所属类别：	发明专利