磁共振测深原理与工程应用

磁共振测深是基于核磁共振理论为原理找水的地球物理新方法。本书第1～4章论述磁共振测深的基础理论和原理，介绍该方法的正演计算、数据处理和反演解释的新方法。第5～11章介绍磁共振测深仪器原理、组成、工作方法及仪器维护，阐述该方法对各类地下水资源探测、考古和文物保护中的应用成果、地质灾害（滑坡、堤坝）探测/检测，还介绍该方法在冻土及陆域水合物研究中的应用、在生态环境（地下水被烃类物污染）检测中的作用。

第0章绪论1
0.1核磁共振现象的发现2
0.2核磁共振技术的应用和发展2
0.2.1核磁共振技术在地球科学中的应用和发展2
0.2.2核磁共振找水方法的出现和仪器研制3
0.2.3新型的核磁共振找水仪问世3
0.3磁共振测深方法在中国的应用和发展4
0.4磁共振测深找水方法的特点5
0.5磁共振测深发展展望6
0.5.1探求磁共振测深数据处理的新方法7
0.5.2研究磁共振测深反演的新方法7
0.5.3对磁共振测深仪器改进与研制7
0.5.4扩大磁共振测深应用领域8
参考文献11
第1章磁共振测深方法的基础理论和原理13
1.1磁共振测深方法的基础理论14
1.1.1原子核的特性14
1.1.2核磁共振原理19
1.2磁共振测深方法的原理32
1.2.1磁共振方法探测地下水的原理32
1.2.2磁共振测深方法的测量参数36
1.2.3磁共振测深方法求取水文地质参数40
参考文献42
第2章磁共振测深正演45
2.1地下介质中的激发场计算46
2.1.1数值积分算法46
2.1.2有限元算法49
2.2磁共振测深正演数值模拟52
2.3影响因素分析56
2.3.1导电性对磁共振测深的影响56
2.3.2地磁场对磁共振测深的影响60
2.3.3局部磁性不均匀体对磁共振测深的影响61
2.3.4地形对磁共振测深的影响62
2.3.5其他因素对磁共振测深的影响64
2.4典型模型计算与分析66
2.4.1滑坡模型66
2.4.2堤坝模型66
2.4.3岩溶模型68
2.4.4冻土水合物72
2.5物理试验73
2.5.1冻土73
2.5.2水合物79
2.5.3有机污染物91
参考文献100
第3章磁共振测深数据处理101
3.1磁共振测深方法信号处理概述102
3.1.1噪声压制方法的发展102
3.1.2磁共振测深方法信号处理流程102
3.2电磁噪声类型及特征103
3.2.1电磁噪声类型104
3.2.2电磁噪声特征104
3.3噪声的压制方法107
3.3.1滤波方法108
3.3.2叠加方法及叠加准则116
3.4关键参数的提取121
3.4.1零时外延121
3.4.2线性拟合及非线性拟合122
参考文献122
第4章磁共振测深反演125
4.1磁共振测深反演基本理论126
4.2吉洪诺夫正则化反演法127
4.3基于奇异值分解的广义反演法131
4.4模拟退火法135
4.5QT反演136
参考文献139
第5章磁共振测深仪器141
5.1磁共振测深仪器研制和应用状况概述142
5.2磁共振测深仪器的工作原理143
5.2.1对仪器的基本技术要求143
5.2.2仪器的工作原理概述144
5.3磁共振测深的工作方法和仪器维护147
5.3.1磁共振测深的工作方法147
5.3.2技术安全要求和仪器维护152
参考文献152
第6章磁共振测深在水资源探测中的应用153
6.1地下水的主要类型及其特点154
6.1.1孔隙水154
6.1.2裂隙水155
6.1.3岩溶水156
6.2磁共振测深方法探测地下水资源应用实例157
6.2.1以磁共振测深为主导的综合电法寻找孔隙水（淡水）157
6.2.2探测岩溶水159
6.2.3探测基岩裂隙、红层裂隙水160
6.2.4探测风化的花岗岩中地下水161
6.2.5探查地下热水资源162
6.2.6探测卤水165
6.2.7探测冻土地区地下水169
参考文献171
第7章磁共振测深在考古和文物保护中的应用173
7.1磁共振测深在考古和文物保护中的作用概述174
7.2磁共振测深在考古或文物保护中的应用实例174
7.2.1磁共振测深在秦始皇陵考古中的应用174
7.2.2磁共振测深在阳华岩摩崖石刻文物保护中的应用179
7.2.3磁共振测深在金灯寺石窟渗水病害勘查中的应用182
参考文献185
第8章磁共振测深在滑坡探测与监测中的应用187
8.1磁共振测深在滑坡探测与监测中的作用概述188
8.1.1滑坡稳定性与地下水的关系188
8.1.2磁共振测深方法在探测与监测滑坡稳定性中的作用188
8.2磁共振测深滑坡探测与监测中的应用实例189
8.2.1磁共振测深在保扎滑坡探测中的应用189
8.2.2磁共振测深监测赵树岭滑坡内地下水分布特征194
8.2.3磁共振测深监测白水河滑坡内地下水分布特征197
8.2.4磁共振测深在杨家山滑坡探测中的应用205
参考文献210
第9章磁共振测深在堤坝检测中的应用211
9.1磁共振测深在堤坝检测中的作用概述212
9.2磁共振测深在大堤检测中的应用212
9.3磁共振测深在坝体检测中的应用215
9.3.1安徽滁州堤坝浸润线深度探测215
9.3.2云南鲁甸堤坝浸润线深度探测218
9.3.3湖北咸宁坝体渗漏探测221
参考文献225
第10章磁共振测深在冻土及陆域水合物研究中的应用227
10.1冻土性质与特点228
10.2磁共振测深在冻土研究中的应用228
10.3磁共振测深在陆域水合物研究中的应用232
参考文献235
第11章磁共振测深在生态环境检测中的应用237
11.1磁共振测深方法探查地下水污染的基本理论依据238
11.2磁共振测深方法探查含水层被烃类污染实例239
11.3磁共振测深方法在地下水污染检测工作中的应用前景240
参考文献241
附录243