地面核磁共振方法资料.ppt

1.中 国 水 资 源 形 势 ， 中国是一个水资源大国，水资源总量为2.8万亿立方米，居世界第6位。 　　人均占有量仅2300立方米，不足世界人均值的1/4，世界排名第121位。18个省（区市）人均占有量低于2300立方米； 　　缺水:农、林缺水; 城市缺水,　300多个城市缺水；其中188个城市严重缺水； 水体被污染; 水的浪费等. 人口增长　用水量增加，至21世纪中期，全国总的供水量将增长60%，很有可能发生更大范围的水危机。 　　加强管理;开源节流;利用高新技术,探查地下水资源. 利用NMR技术进行找水的首创国是前苏联 1978～1981年，前苏联 ICKC以A G　Semenov为首的一批科学家研制成出了世界上第一台在地磁场中测定NMR信号的　Hydroscope,在苏联(1988年)和英国(1989年)申请了专利. 在中亚地区等已知400多个水文钻资料的区段对比试验，总结和研制出了一套正反演数学模型、计算机处理解释程序和水文地质解释方法，取得了世界领先水平的研究成果。 在澳大利亚、以色列等国家（地区）试验，证明了地面核磁共振方法是目前世界上唯一的直接找水的地球物理新方法。 1991年俄罗斯创办水文地质层析成像公司，开展水文、工程地质和生态学方面的业务活动，在各种水文地质条件地区进行了现场作业，例如，在葡萄牙、西班牙、沙特阿拉伯、中国辽宁、新疆等国家和地区的应用，进一步检验和证实了方法的找水效果。 常规的找水方法 . NUMIS 外 貌 NUMIS+外貌 NUMIS升级为NUMIS+ NUMIS+瞬时最大输出：450A、4000V 模块式的找水设备 勘探深度：150m左右 设备每个部分的重量都在25kg以内，便于一个人搬运。 SNMR仪器和方法特点 优点： 1、NMR找水仪是输出功率高、接收灵敏度高并由PC机控制的当今世界上最先进的直接探测地下水的地球物理仪器。 2、直接找水 ，受地质因素影响较小 3、反演解释具有量化的特点，信息量丰富 ，垂向分辨率高 4、地形影响较小 5、经济、快速 缺点： 探测深度：NUMIS系统为100m，NUMIS+系统为150m。尚不能用来探测埋藏深度大于150m的地下水； 易受电磁噪声干扰：核磁共振找水仪的接收灵敏度高（接收纳伏级的信号）。 一.地面NMR方法直接找水原理概述 SNMR找水方法又称为磁共振测深（MRS） 物性前提：不同物质原子核弛豫性质差异产生的NMR效应，,即利用了水中氢核（质子）的弛豫特性。 核磁共振现象是一个基于原子核特性的物理现象，系指具有核子顺磁性的物质选择性地吸收电磁能量。 　 应用NMR技术的唯一条件: 所研究物质的原子核磁矩不为零。 水中氢核具有核子顺磁性，其磁矩不为零，且氢核是地层中具有核子顺磁性物质中丰度最高、磁旋比γ最大的核子。 SNMR方法找水原理 三种磁场: 稳定的地磁场B0 氢核象陀螺一样绕地磁场方向旋进，其旋进频率--拉摩尔圆频率ω0）与地磁场强度Ｂ０和氢核的磁旋比γ有关： ω0＝γB0 激发磁场B1(ω0) 对地下水中的质子进行激发，则使原子核能级间产生跃迁，即产生核磁共振。 弛豫磁场 SNMR方法原理 向线圈供入拉摩尔频率的交变电流脉冲，其包络线为矩形。 交变磁场激发使地下水中氢核形成宏观磁矩。宏观磁矩在地磁场中产生旋进运动。 在切断激发电流脉冲后，用同一线圈拾取NMR信号，该信号的包络线呈指数规律衰减。 NMR信号强弱或衰减快慢直接与水中质子的数量有关，即NMR信号的幅值与所探测空间内自由水含量成正比。 二.SNMR方法测量参数和反演参数 1. SNMR方法测量参数 NMR信号的初始振幅E0　 初始相位φ0 平均衰减时间T2* 纵向弛豫时间T1 这些参数的变化直接反映出地下含水层的赋存状态和特征。 E0 - q 曲线　　 式中n(z) 是含水量，0≤ n(z) ≤1。 L = 2D，D是天线直径，单位为m。 　含水层的含水量多少直接影响到E0值的大小。 ? 每个NMR测深点都有一条NMR信号E0随q值变化而形成的曲线－NMR测深曲线。 E0 - t 曲线 实测T2 * 值和含水层类型的近似关系 2.反演解释提供某些水文地质参数 在SNMR方法的探测深度范围内,不打钻就可以判断是否存在地下水并给出各含水层