浅水多次波衰减技术在多道地震数据处理中的应用

拖缆采集的海上多道地震数据受海水间传播的多次波影响,往往在共炮点道集上发育周期性的强振幅干扰波,这些噪音会掩盖海底以下及强反射层以下地层的面貌,严重影响多道地震数据的成像效果。为了消除海上多道地震数据中存在的海水间传播的多次波对地震数据的干扰,首先分析浅水多次波在海水间多次震荡的产生机制,采用了τ-P域静校正延迟技术对其进行压制,处理的核心是在τ-P域对周期性多次波模型进行预测,再通过自适应相减以去除地震数据中的多次波。实际资料处理结果表明,方法对海水间震荡的浅水多次波具有很好的压制效果,经过浅水多次波去除后的叠加剖面信噪比得到有效提高,剖面的品质得以提升。     

基于多次反射等效界面模型的海上三维多次波预测与剔除

本文在系统分析倾斜界面多次波传播路径的基础上,提出了一种基于多次反射等效界面模型的多次波追踪与剔除方法,通过构建多次反射等效模型,将复杂的多次波反射路径转化为更易射线追踪的一次反射路径,实现了炮集域三维地震多次波的高精度射线追踪;在此基础上,再通过FK滤波算法实现了多次波的有效剔除。该方法避免了常规CMP域多次波剔除时的共面元道集覆盖次数分布不均匀以及动校畸变的问题,且可高效高精度的实现三维地震多次波的预测与剔除。理论模型检验和海上实际资料的处理结果均验证了该方法的有效性。     

基于逆时偏移的浅水自由表面多次波成像技术

浅水环境中,多次波广泛发育且很难压制。与一次有效波相比,多次波具有反射角小、传播路径长、照明范围广等优点,如何较好地处理浅水自由表面多次波是海洋地震资料处理的重要环节。本文改变将多次波当作噪音进行压制的做法,实现对其有效利用。首先基于确定性水层多次波压制（DWD）技术加自由表面多次波压制（SRME）技术联合实现对于浅水自由表面多次波与有效反射波的良好分离;然后利用分离的有效波通过反馈环理论实现不同阶次多次波的预测;最后基于成像精度更高的逆时偏移成像技术,实现不同阶次多次波的分阶成像。模型资料和实际资料的试处理结果表明,组合分离方法实现了对浅水自由表面多次波与反射波的良好分离,而分阶成像既避免了成像过程中串扰噪音的影响,又通过利用不同阶次多次波进行成像,扩大了成像照明范围,提升了浅水发育区域地震资料的成像质量,实现了对浅水自由表面多次波的有效利用。     

基于SVI方法的折射波信噪比改善效果研究

折射波在地震勘探中有非常重要的作用,但由于近地表噪声等因素影响,折射波在地震记录上往往能量较弱,信噪比较低。因此,Bharadwaj、Mallinson等提出了超虚拟折射干涉法(Supervirtual refraction interferometry-SVI),用于提高折射波的信噪比。在此基础上,结合正演模拟数据和实际资料,对该方法的抗噪性以及相关叠加道数、褶积叠加道数等因素对处理效果的影响进行了研究,结果表明,对于信噪比0.2的资料,在满足一定相关叠加道数和褶积叠加道数时,使用本方法后能使信噪比得到显著增强。     

浅水环境下波浪能能流密度计算方法研究

本文列举了3种波浪能能流密度计算方法,通过实测资料和数值模拟的实验,分析了3种方法在浅水环境中的适用性。分析得知,定义方法对浅水环境中的海浪特征考虑最为周全,计算结果最准确,但强烈依赖海浪谱的存在,适用面较窄;经验方法仅依赖常规海浪参数,对各种基础资料几乎都适用,但对波能能流密度的估计往往偏低,且不能明显反应出地形抬升对波能能流密度的汇聚效应;修正方法考虑了浅水的影响,通过适当的选取参数,可以给出较准确的结果,但对于大的波能能流密度值存在过高估计的问题。3种计算方法各有优劣,可以根据实际需要适当选择。     

2016年全球地震海啸监测预警与数值模拟研究

回顾了国家海洋环境预报中心(国家海洋局海啸预警中心)2016年全球地震海啸监测预警的总体状况, 并基于震源生成模型和海啸传播数值模型的计算结果详细介绍了几次主要海啸事件及其影响特性。2016年全年国家海洋环境预报中心总共对全球6.5级(中国近海5.5级)以上海底地震响应了45次,发布海啸信息81期, 没有发生对我国有明显影响的海啸。结合精细化的数值模拟结果和浮标监测数据,重点介绍了苏门达腊7.8级地震海啸、厄瓜多尔7.8级地震海啸、新西兰7.1级和7.8级地震海啸, 以及所罗门7.8级地震海啸的波动特征和传播规律, 模拟结果与实测海啸波符合较好。针对厄瓜多尔7.8级地震海啸事件, 本文比较分析了均匀断层模型和多源有限断层模型对模拟结果的影响; 针对新西兰7.1级地震海啸, 探讨了色散效应对海啸波在大水深、远距离传播过程的影响规律。     

研究海水温盐结构的反射地震方法

在物理海洋学的研究中,利用CTD(Conductivity, Temperature and Depth sensors)测量方法研究海水温盐结构存在着获取数据时间长、数据横向精度低的缺点,而利用反射地震记录可以获得剖面上连续的水体温盐结构,弥补了传统方法的不足.反射地震方法研究海水温盐结构是个新的交叉学科方法,称为"地震海洋学".由于海水水体的物性变化比地层物性变化小得多,造成海水水体的反射地震资料信噪比很低,各类干扰强烈,因而海水水体的反射地震资料处理也和常规地震资料处理方法有所不同.它处理的重点是振幅补偿,叠前去噪以及叠后处理.笔者通过对"十五"973项目在南海东北部采集的一条高分辨率多道反射地震测线的海水水体部分的地震数据进行处理,压制了强线性干扰波,获得了水体反射图像.地震叠加速度分析获取的3个CDP (Common Depth Point)的垂向速度从1540 m·s-1单调减小到1478 m·s-1,与CTD测量得到的速度变化趋势一致.     

浅水中浮体在波浪作用下运动的三维时域计算模型

港口中系泊船在波浪作用下运动问题的本质是浅水波浪与浮体的相互作用。与深水情况不同,浅水问题应当考虑水底、水域边界的影响及浅水波浪自身的特性,单一模型很难实现该模拟过程。为此,建立了Boussinesq方程计算入射波和Laplace方程计算散射波的全时域组合计算模型。有限元法求解的Boussinesq方程能使入射波充分考虑到水底、水域边界的影响和浅水波浪的特性;散射波被线性化,采用边界元法求解,并以浮体运动时的物面条件为入射波和散射波求解的匹配条件。该方法为完全的时域方法,计算网格不随时间变动,计算过程较为方便。通过与实验及其他数值方法的结果进行比较,验证了本模型对非线性波面、浮体的运动都有比较理想的计算结果,显示了本模型对非线性问题具有较好的计算能力。     

基于OBS和MCS数据的水合物地层速度特征

天然气水合物是一种新型的清洁能源, 南海北部神狐海域的地质条件有利于水合物的形成和储藏。传统的多道地震(MCS)数据难以得到精确的速度信息, 并且只能从时间域上判断地质体纵向分布。海底地震仪(OBS)是一种常用的主动源地震仪器, 可以接收到更清晰的气枪信号。相比于MCS, OBS剖面上的折射震相可以揭示较深部的地层速度信息。文章结合MCS和OBS的优势, 识别水平叠加剖面上的反射层位, 并得到初始模型; 将OBS剖面和水平叠加剖面拼合, 从而判断OBS剖面上反射震相所对应层位; 拾取OBS台站上的反射和折射震相, 使用RayInvr软件正演模拟得到水合物存在区域的二维速度模型, 解决了MCS中较为困难的时深转换问题。最终模型显示了水合物、游离气区域的埋深、厚度和速度, 以及似海底反射(BSR)下方更深部界面的深度和速度特征。     

北方沿海风电工程多桩承台混凝土冻融环境下的耐久性研究

针对我国北方浅海地区风电工程多桩承台所耐受环境,通过模拟海洋工况,如冻融循环、氯盐溶液浸泡,并在此模拟环境作用基础上进行抗压强度试验和抗折强度试验,再结合钢筋粘结的拔出试验,探讨不同混凝土强度等级在氯盐侵蚀的情况下,分别进行不同次数的冻融循环,来对比分析各种工况对混凝土物理性能的影响。运用超声波探测技术有效地解释混凝土在冻融循环和氯离子复合作用下强度降低的劣化机理。最后,利用有限元数值模拟多桩承台的作业环境,再一次验证了冻融循环对风机承台混凝土结构的影响规律。此研究可为北方海域冻融环境较为恶劣区域的风电项目建设提供有益参考。     

一般曲线坐标系下波浪传播的数值模拟

在曲线坐标系下,建立了缓变水深水域波浪传播的数值模拟模型.模型适宜于复杂变化的边界形状,克服了各种代数坐标变换的局限性.在建立模型时,将原始的椭圆型缓坡方程的近似型式——依赖时间变化的抛物型方程,作为控制方程,既克服了一般抛物近似方法的缺点,又便利了方程的求解;从开边界条件、不同反射特性的固壁边界条件相统一的表达式出发,对边界条件进行处理;用ADI法数值求解控制方程.对模型的验证表明,数值解与物模实验值吻合良好,模型对于具有复杂边界的工程实际有较强的适应性.     

局地海啸波传播数学模型的研究

推导了地震海啸波传播的理论方程,并时局地地震海啸情况下的理论方程进行了求解.基于Boussinesq方程出发,建立了二维局地海啸渡传播数学模型;对局地海啸进行了数值计算,计算方法采用有限差分方法.差分格式采用交替方向隐格式,即ADI方法.利用该模型对发生在台湾海峡的一次地震海啸进行了模拟计算.将计算结果与理论方程的计算结果以及实际情况进行了对比.计算结果较好.为局地海啸波传播提供了一种模拟方法.     

利用地震反射资料研究滑坡区的游离气体——以挪威Finneidfjord为实例

1996年6月20日,在挪威的Finneidtjord,有近1×10^6m3的土体垮塌。垮塌的地点有许多与海洋地质灾害以及大型海底滑坡有关的地质和环境条件。所选实例是易滑动的层,岩性在横向和纵向上易变,有滑块、含气沉积物以及运移通道,清楚地说明存在超孔隙压力。多期、逆行的滑坡起始于水下,它在几个小时之内破坏了一条公路和几间房屋,夺走了四个人的生命。     

基于数值模拟的渤海海域地震海啸危险性定量化研究

根据地震海啸产生的条件,结合渤海海域的地形特征、地质构造、地震学特征和历史地震及海啸记录对渤海海域潜在的地震海啸进行了数值模拟研究。分析了渤海可能引发地震海啸的震源区域,讨论了渤海发生海啸灾害的可能性。文中通过数值模拟再现了渤海历史上几次规模较大的地震事件可能引发的海啸情景,研究分析了可能的地震海啸在渤海及周边海域的传播过程及波动特征.地震海啸传播模型采用基于四叉树原理的自适应网格加密技术,有效解决了局部分辨率与计算效率之间的矛盾。数值计算包括地震海啸产生及传播过程。利用该模型对渤海潜在的地震海啸进行了数值计算,基于数值计算结果定量阐述了渤海海域潜在地震海啸对渤海局部岸段及北黄海沿岸的影响,给出了渤海可能地震海啸危险性划分;研究结果将为我国海啸危险性分析和海啸预警技术研究工作提供技术支持。     

海沙开采工程环境的影响分析预测研究——以绥中县三道砂干开采海沙工程海域使用可行性研究为例

分析了岸滩、海底地形和海岸地貌现代作用过程,用数值模拟方法研究了海沙开采导致的海底地形改变,以及由此引起流场及波浪折射而造成的海岸动力变化,讨论了这种变化对海底和海岸的动态影响。通过计算悬浮泥沙和再释放污染物的浓度变化、扩散和输运途径,预测了环境质量影响范围,以减轻海砂开采活动对周围环境带来的影响。     

越洋海啸波传播数学模型的研究

应用内外解匹配的方法和驻相法推导了柱坐标系下地震引起的水面波动方程的解,即推导了地震海啸波生成与传播的理论方程,并对越洋地震海啸理论方程进行了求解。基于Boussinesq方程出发,建立了二维越洋海啸波传播数学模型,并对越洋海啸进行了数值计算,计算方法采用有限差分方法,差分格式采用交替方向隐格式(Alternating Direction Implicit即ADI方法)。利用越洋海啸计算模式对发生在大洋中的地震海啸进行了模拟,将数值模拟结果与地震海啸波理论方程的计算结果进行了比较,两种计算结果吻合较好。     

波流耦合下保守污染物迁移扩散的模拟研究

基于三维潮流和谱波浪模型,以及输移扩散模型和拉格朗日粒子追踪模型,构建了波流耦合下保守污染物的迁移扩散模型。模型基于非结构化网格,对近岸复杂岸线有很好的拟合,可用于大范围波流耦合计算。运用所建的耦合模型研究了旅顺港内外的潮流变化、波生流场、保守污染物输移、粒子运动、以及新水道对湾内污染物迁移的影响,模拟的潮流场与实测数据吻合较好。结果表明:潮流会在湾内近湾口处形成一逆时针涡,波浪对湾内影响较小,但波生流会改变湾口流场分布;在湾内处于涡中的水体潮流自净能力较强,而湾中及湾底则较弱,SE向波浪会降低湾内水体的自净能力;新潮流通道的开挖,会显著改善水体的自净能力,尤其对湾底浅水区域作用明显。     

较大尺度下潮流物模试验理论可行性的数值研究

以渤海及其局部海域为例,通过数值模拟量化地转缺失对水动力过程的影响,评价不同空间尺度下实施潮流物理模型试验的理论可行性。结果表明,对整个渤海、辽东湾这么大尺度的海域实施物模试验理论上是不可行的;对90km尺度的渤海湾,地转缺失使模拟结果存在较大偏差;对莱州湾61km尺度的海域可进行物模试验。研究确定60km为实施潮流物模试验一般的理论允许尺度。     

受迫流动下的枝晶生长相场法模拟研究

基于耦合流场和热噪声的相场模型及合理高效的三维动态求解域加速算法,定量模拟了在受迫流动下枝晶的非对称生长及流速对迎流、背流两侧的温度分布和层流层分布的影响.计算结果表明,受迫流动使迎流、背流两侧温度的分布与层流层分布呈现不对称状态,导致迎流侧与背流侧的过冷度不同,而熔体施加于枝晶界面前沿迎流侧的力还不足以抑制过冷度的作用,结果造成枝晶迎流方向优先生长,从而产生倾向于散热方向的倾斜;同时,由于迎流侧的实际过冷度大于背流侧,有利于促进迎流一侧枝晶生长速度以及稳定侧向分枝生长,从而导致了侧向分枝的非对称生长.随     

拉伸与扭转载荷作用下LNG低温复合软管的力学性能研究

LNG低温复合软管结构复杂,且在运行时受风、浪、流等多种载荷联合作用,其在超低温环境下的力学性能直接关系到其能否安全运行。首先参考江苏某软管公司生产的4英寸LNG低温复合软管,建立软管精细化有限元模型,接着对软管在拉伸、扭转两种轴对称载荷作用下的力学性能进行研究,最后就软管结构尺寸对其力学性能的影响展开分析。结果表明：在拉伸及扭转载荷作用下,不同层芳纶布以及同层芳纶布不同材料主方向在对应波峰、波谷处的受力情况不同。芳纶布铺设角度、芳纶布铺设层数、钢丝螺距以及钢丝直径对复合软管力学性能影响显著,分析相应的灵敏度规律从而对结构尺寸做出调整。研究成果可以为LNG低温复合软管的结构设计提供参考。