电测深法视电阻率对介质电阻率偏导数的计算

在前人工作基础上,对电测深法一维正演解析解递推电阻率转换函数求偏导,给出了电测深法视电阻率对介质电阻率偏导数的解析计算方法;根据Seigel体激发极化理论,采用视电阻率对介质电阻率偏导数矩阵的线性组合,计算出了电测深法的视极化率,其结果与"等效电阻率法"计算视极化率最大相对误差小于1.1%。在一次正演计算过程中就可以同时得到视电阻率、视极化率以及视电阻率对介质电阻率的偏导数矩阵,提高了计算效率,也为后续的多层地电模型电测深法数据优化反演计算提供了关键性技术。     

大定源瞬变电磁三分量全域视电阻率定义与三分量联合反演

多数瞬变电磁仪器可以同时采集三个分量的响应,但目前瞬变电磁的解释方法却主要以中心回线垂直分量为主。为了充分利用瞬变电磁三分量的信息,介绍一种大定源瞬变电磁三分量约束反演方法。基本思想是利用瞬变电磁三个分量的场分别求取全区视电阻率,并以此为基础建立初始模型,利用阻尼最小二乘法进行三分量反演。首先,将回线源看成是多个电偶极子产生的场的叠加,利用偶极子叠加的原理求取回线的三分量电磁响应,并推导视电阻率的全区与全期定义(即全域视电阻率定义);然后,利用烟圈理论求取视深度,并以此建立反演的初始地电模型。最后,利用阻尼最小二乘法实现三分量约束反演。利用文中视电阻率定义方法对已知模型数据进行处理,视电阻率曲线与模型的电性参数变化一致;以视电阻率结果为依据建立初始模型,利用三分量约束反演方法对层状模型数据进行反演,结果与模型吻合较好。     

有限单元法三维电阻率最小二乘反演中存在问题的研究

针对有限单元法在三维电阻率最小二乘反演中关于深部单元的反演能力、反演稳定性和速度问题进行了讨论与改进.首先构造了全新的"体积因子"作为先验信息加入到电阻率反演中,使地质体赋存区域的电阻率变化更符合实际情况,提高了深度较大的地质体的分辨能力.反演计算中对实测电阻率数据和模型正演数据分别取对数,并改进迭代修正量的计算方法,将以前的加减修正量改为与修正量指数之积,这样,不但可以改进电阻率模型出现负值的缺陷,提高反演计算的稳定性,而且还可减少迭代次数;针对反演时间过长的缺陷,将三维全域反演改为三维局域反演,使每次迭代的时间由4 h减少到目前的15 min;对模型的反演计算表明,以上改进是非常有效的.     

直流电阻率测深二维自适应正则化反演

直流电阻率测深二维反演中,正则化参数的选取影响反演结果分辨率及反演过程稳定性。利用主动约束平衡正则化因子,进行直流电阻率光滑约束最小二乘二维自适应反演,改善直流电阻率测深二维反演的分辨率与稳定性。在反演迭代过程中,正则化因子根据模型参数的空间展布函数进行自适应计算、正则化参数的自适应计算。模拟数据反演结果验证了该方法的有效性与可行性,反演结果能准确地反映地下模型的真实电性结构。     

Transformer网络在大地电磁反演成像中的应用

传统大地电磁反演通常是基于确定性梯度的迭代求解,不仅需要大量时间计算雅可比矩阵,还依赖于初始模型的输入和正则化因子等参数的设置。近年来学者们不断引入机器学习方法以试图改善大地电磁反演,该方法不需要计算雅可比矩阵,不用输入初始模型,训练好的网络仅需几毫秒就可实现反演成像。这里利用Google团队提出的Transformer神经网络经典框架搭建大地电磁数据和模型之间的映射网络,以9240组正演数据为样本,对Transformer网络参数进行训练。采用南非开源大地电磁数据,实现了由视电阻率图像到电阻率模型的反演成像。研究表明:①经训练后的Transformer网络可以较准确的反映出异常体位置和大小;②网络实现了简单的矩阵并行化运算,大幅度提高训练的效率,且成像效率高于传统的反演。     

烟圈反演和视纵向电导解释方法对比

基于浮动薄板理论,研究瞬变电磁场层状介质中视纵向电导的计算方法,利用遗传算法代替常用的阻尼最小二乘法来获取关键参数。进行“烟圈”反演计算,并分别采用3层H (K)型和4层HK型地电模型对比视纵向电导曲线和电阻率—深度曲线。结果表明,“烟圈”反演具有不需初始模型、计算简便等优点,在定性反演方面,视纵向电导解释方法可以更准确地划分电性层,且能够比较直观地体现电性变化趋势。      

一种快速建立层析反演初始模型的方法

建立近地表层析反演模型时,通常利用射线追踪方法来计算模型初至旅行时,再与观测的初至实际旅行时进行比较,反复修改模型直到计算值与观测值的误差达到最小。因此,初始模型建立的质量直接影响到层析反演的精度、收敛速度和迭代次数。通过模拟近地表模型,利用时间项反演方法快速建立初始模型,提高了层析反演的精度,加快了收敛速度,减少了迭代次数。      

CSAMT自适应正则化一维全资料反演

相比于传统反演算法对初始模型依赖性强的弱点,自适应正则化对初始模型要求较低,正则化因子可以根据每次迭代的数据目标函数和模型目标函数的关系,快速计算得到.这里采用自适应正则化反演算法尝试对一维全资料CSAMT的层状介质进行反演,通过三层和五层模型及其使用近场视电阻率数据的反演计算,表明了CSAMT自适应正则化一维全资料反演算法稳定,也发现该方法不仅能够避免传统CSAMT近场校正带来的误差,而且由于不用反复搜索正则化因子,加快了迭代收敛速度.     

电阻率三维反演稳定性和可靠性研究

电阻率三维反演参数太多,将导致反演不稳定性和高度非唯一性等诸多方面的问题。比较传统的最小二乘反演方法,利用共轭梯度的电阻率三维最小构造反演显示了更好的效果。讨论了初始模型选择及数据误差对三维反演结果的影响,说明了反演方法的稳定性和可靠性。      

基于频点CSAMT-维最小构造反演

传统CSAMT线性反演方法,往往存在对初始模型依赖性强和对某些低阻薄层反映不灵敏的弱点,这里在CSAMT最小二乘反演的基础上,在目标函数加入光滑约束条件,构成最小构造反演。另外,根据频点个数和地表电阻率来构建初始模型,使反演的初始模型更加灵活、简单、合理、更易应用于实际数据处理中。     

Efficient reservoir history matching using subspace vectors

In this paper, we describe a method of history matching in which changes to the reservoir model are constructed from a limited set of basis vectors. The purpose of this reparameterization is to reduce the cost of a Newton iteration, without altering the final estimate of model parameters and without substantially slowing the rate of convergence. The utility of a subspace method depends on several factors, including the choice and number of the subspace vectors to be used. Computational gains in efficiency result partly from a reduction in the size of the matrix system that must be solved in a Newton iteration. More important contributions, however, result from a reduction in the number of sensitivity coefficients that must be computed, reduction in the dimensions of the matrices that must be multiplied, and elimination of matrix products involving the inverse of the prior model covariance matrix. These factors affect the efficiency of each Newton iteration. Although computation of the optimal set of subspace vectors may be expensive, we show that the rate of convergence and the final results are somewhat insensitive to the choice of subspace vectors. We also show that it is desirable to start with a small number of subspace vectors and gradually increase the number at each Newton iteration until an acceptable level of data mismatch is obtained.     

A parallel, implicit, cell‐centered method for two‐phase flow with a preconditioned Newton–Krylov solver

A new parallel solution technique is developed for the fully implicit three‐dimensional two‐phase flow model. An expandedcell‐centered finite difference scheme which allows for a full permeability tensor is employed for the spatial discretization, and backwardEuler is used for the time discretization. The discrete systems are solved using a novel inexact Newton method that reuses the Krylov information generated by the GMRES linear iterative solver. Fast nonlinear convergence can be achieved by composing inexact Newton steps with quasi‐Newton steps restricted to the underlying Krylov subspace. Furthermore, robustness and efficiency are achieved with a line‐search backtracking globalization strategy for the nonlinear systems and a preconditioner for each coupled linear system to be solved. This inexact Newton method also makes use of forcing terms suggested by Eisenstat and Walker which prevent oversolving of the Jacobian systems. The preconditioner is a new two‐stage method which involves a decoupling strategy plus the separate solutions of both nonwetting‐phase pressure and saturation equations. Numerical results show that these nonlinear and linear solvers are very effective.     

回线源瞬变电磁法一维反演算法

由于传统的阻尼最小二乘法只适合于模型较少的简单模型,因此当介质的层数较多时,反演就会受到多解性的影响,有时甚至出现不收敛的情况,并且反演十分耗时。为此,使用正则化思想引入模型约束进行反演,且正则化因子通过计算每次迭代的数据目标函数和模型目标函数自适应得到,使反演能够稳定地进行;引入拟牛顿法来更新雅可比矩阵,大大缩短反演所需要的时间,通过典型的3层与多层理论模型的反演试算,证明了拟牛顿法自适应正则化反演算法对初始模型的要求不高,拟合效果好,收敛速度快,适应性强,体现了良好的稳定性和可靠性。      

一种高频面波频散函数的快速算法—改进的Abo-Zena法

作者在本文中首先介绍了改进的Anas Abo-Zena传递矩阵法面波频散函 数的计算问题。这是一种高频时稳定的算法，适用于一般地基勘查和无损检测的面波频散函数计算。其次，还讨论了用Monte Carlo法求解面波频散函数的问题。并用这种算法和Newton迭代法进行了对比，显示了对于Newton迭代法不能计算的速度逆转剖面（即层速度自上而下逐层减递），Monte Carlo法也适用。     

Numerical simulation of a stratigraphic model

A multi-lithology diffusive stratigraphic model is considered, which simulates at large scales in space and time the infill of sedimentary basins governed by the interaction between tectonics displacements, eustatic variations, sediment supply, and sediment transport laws. The model accounts for the mass conservation of each sediment lithology resulting in a mixed parabolic, hyperbolic system of partial differential equations (PDEs) for the lithology concentrations and the sediment thickness. It also takes into account a limit on the rock alteration velocity modeled as a unilaterality constraint. To obtain a robust, fast, and accurate simulation, fully and semi-implicit finite volume discre tization schemes are derived for which the existence of stable solutions is proved. Then, the set of nonlinear equations is solved using a Newton algorithm adapted to the unilaterality constraint, and preconditioning strategies are defined for the solution of the linear system at each Newton iteration. They are based on an algebraic approximate decoupling of the sediment thickness and the concentration variables as well as on a proper preconditioning of each variable. These algorithms are studied and compared in terms of robustness, scalability, and efficiency on two real basin test cases.     

岩石力学参数的非线性随机反分析

从概率统计学估计原理出发，考虑工程中实测位移的随机波动性，应用随机反分析的目标函数，并得出反演参数方差计算公式，引用弹塑性开裂模型描述岩体的性态，非线性迭代采用收敛稳定的子增量变Kp法。同最小二乘法反分析作比较，研究结果表明随机反分析更符合实际岩石工程的实际情况。     

偏最小二乘回归神经网络的矿坑涌水量预测

影响矿坑充水的因素多且复杂,矿坑涌水量预测模型主要考虑降水、地表水、引水灌溉等影响因素,因变量和自变量的关系比较复杂。将偏最小二乘回归与神经网络耦合,建立了矿坑涌水预报模型。模型将自变量利用偏最小二乘回归处理,提取对因变量影响强的成分,既可以克服变量之间的相关性问题,又可以降低神经网络的输入维数,并能较好地解决非线性问题,提高了模型的学习能力和表达能力。以河南鹤壁八矿涌水量为例,建立了基于偏最小二乘回归和神经网络耦合的矿坑涌水量预测模型。计算验证表明,该类模型具有较高的预报精度和推广应用价值。     

双曲Radon变换参数分析

为避免双曲Radon变换在消除多次波和提取速度差异的过程中出现假频现象,对地震资料处理造成一定的影响。笔者在时间域对最小二乘双曲Radon变换中的曲率参数和最小二乘迭代次数进行了研究,计算出平衡准确度和计算量的最佳参数选取范围为,曲率参数在30~40之间,迭代次数在6~10之间。理论模型测试和实际资料处理结果表明,适当的参数选取能够在保证准确度的同时极大减小计算量,有利于双曲Radon变换的实际应用。     

土体渗流固结参数识别方法

根据土体固结过程中超孔隙水压力观测资料，建立了基于遗传算法的土体渗流团结参数非线性识别方法，解决了经典高斯－牛顿极小化问题所存在的局部极小问题和最小二乘法所存在的当初始值选择不合适时迭代过程发散的问题，提出了根据观测仪器的精度，建立 工终止条件的方法，数值计算结果表明，本文所提出的非线性反演方法适合于土体团结参数识别等类似的反问题。     

运用地下水对潮汐的响应识别压力传导系数

在地下水扩散方程中,压力传导系数是描述地下水运动的重要参数。传统的方法是通过抽水或注水给地下水系统一个扰动,监测地下水水位的响应,由此计算含水层的压力传导系数。文章提出用潮汐衰减率方法识别含水层压力传导系数,其适用于滨海区承压含水层的参数识别。在推导出解析解的基础上,通过数值拟合、最小二乘法、牛顿迭代法求得含水层的压力传导系数,提出潮汐衰减率的概念,建立余切函数与潮汐衰减率的线性关系,用线性关系中的斜率和截距识别压力传导系数。用潮汐衰减率方法识别出的压力传导系数与其实际值相等,说明该方法是正确有效的。潮汐信号衰减率与海水振荡的余切函数线性相关。数值仿真表明,该方法可以准确地估算出含水层的压力传导系数。潮汐衰减率方法具有少打井,经济高效等优点。潮汐衰减率方法为实际工程应用提供了可靠的理论基础,它可以用于部分实际工程中。该方法的局限性在于需要提供含水层的部分参数,如含水层的长度、海水波动振幅、频率等。