基于非分裂CFS-PML边界条件的频散介质GPR时域有限元模拟

通过数值模拟研究探地雷达（GPR）高频电磁波在频散介质中的传播规律,对提高实测资料的解释精度具有重要意义.复频移完全匹配层边界条件（CFS-PML）以其优越的吸收特性被广泛用于一阶电磁波动方程的GPR时域有限差分数值模拟中,其实现过程大都涉及电磁场的卷积计算,辅助变量较多,降低计算效率.为此,本文从复拉伸坐标系下的Debye频散介质电磁波动方程出发,通过合理构造辅助微分方程,推导了二阶Debye频散介质电磁波动方程的非分裂CFS-PML边界条件实现公式,避免了电磁波场的分裂和卷积计算.在此基础上,利用Galerkin法和Newmark-β差分法推导了基于非分裂CFS-PML边界条件的GPR有限元方程及其时域差分离散格式.两个GPR模型的模拟结果表明：本文提出的基于辅助微分方程的非分裂CFS-PML边界条件实现方法可有效地吸收大角度入射的低频虚假反射波,提高模拟精度;相比于非频散介质,高频电磁波在频散介质中传播衰减更强、子波持续时间增大、分辨率和传播速度降低、直达波和反射波的主频更小,分析结果有助于提高实测GPR资料的解译精度.

     

等深模式电极序列法电测深研究

从均匀半空间体元电阻率变化出发,介绍了响应函数的基本原理,并以对称四极测深为例,说明了等深模式电极序列法的基本思想.通过实例,探讨了等深模式序列方法相对传统方法在优化电极序列、增加目标深度信息密度、提高深度分辨能力等方面所具有的优势,结合反演结果,分析了利用等深模式序列快速估算异常体深度的合理性.     

武汉市区域似大地水准面精化成果应用分析

介绍了武汉市区域似大地水准面精化成果的应用分析、评价以及应用GPS静态和以WHCORS系统的网络RTK的两种作业方法,对两种方法所得成果进行了精度分析,并论述了两种方法的适用范围。     

高速非均质体多尺度散射的实验研究（英文）

地下介质内部存在着复杂的非均质体,其非均质尺度对地震波传播具有显著影响。本文设计了一组11种直径的玻璃珠高速非均质模型,研究了这种三维非均质体对纵波传播的影响。每个模型中玻璃珠的体积分数（10%）相同,玻璃珠直径在0.18-11mm范围内变化。通过三种基质频率（0.83、0.61和0.34MHz）的超声脉冲测试,分析了纵波随非均质体尺度变化的波场特征及基质波数与非均质尺度乘积（ka）对纵波速度的影响。实验发现,非均质尺度影响波的传播,其波场变化较为复杂,记录的波形、振幅、速度等的变化与非均质尺度有明显的相关性;对于非均质体尺度较大的前向散射,在实验室中观察到明显的直达波与衍射波,这表明对于大尺度非均匀体,不能忽略直达波与衍射波的影响;速度与ka的关系表现出频率依赖性,这主要是由波数k、非均质尺度a引起的速度变化率不同引起的;不论是依据波形、振幅变化规律,还是不同频率速度与非均质尺度a之间的关系,确定的射线近似转换点在ka=10附近;当ka小于1时,速度缓慢变化并逐渐接近有效介质速度;对于速度扰动较大的非均匀介质,实验室测量的射线速度要明显小于微扰理论预测的速度。     

地震面波频散的数字计算——方法与试验

在108-乙型数字计算机上进行了地震面波频散处理方法的试验。包括:（1）参数固定的和可变的数值滤波;（2）测定群速度的“移动窗”和“多重滤波”技术;（3）测定相速度的互相关法。应用了快速傅氏变换计算两个台记录的地震面波的互相关函数。使用数字处理技术分析地震面波频散,除了提高计算速度和便于处理之外,还可扩大测量周期的范围至20—70秒,从此可作出对地壳参数性质的更可靠的测定。     

佘山重力垂直梯度偏小的原因及其对大地测量的影响

根据推导的公式计算了由山体质量引起的梯度效应,结果与实测值甚为接近。分析了佘山重力垂直梯度偏小的原因,认为这是由于山体质量分布引起的。最后讨论了垂直梯度偏小对重力值的高度归算和大地水准面的影响。     

Kirchhoff型高保真反偏移理论

为了使Kirchhoff型反偏移的输出结果与数值模拟结果相等,提出了一种旨在消除Kirchhoff型反偏移中所出现的振幅畸变现象的高保真反偏移方法。与常规的Kirchhoff型反偏移不同,高保真反偏移是一种与反射面有关的反射地震成像方法。因此,在高保真反偏移中首先要确定反射面的位置,其次要确定振幅畸变因子的数值,最后要根据在反射点上振幅畸变因子恒等于1这一事实进行振幅畸变校正。在具体实施过程中,为了求出反射点的空间位置和振幅畸变因子的具体数值,采用四重加权叠加法,即在一次反偏移运算中同时采用一个单位加权函数和三个非单位加权函数。其中,非单位加权函数由常规的真振幅加权函数和用于建立Kircohhoff型反偏移算子的全局坐标系中的水平坐标组成。通过在四个反偏移场之间进行比值运算,可以达到提取反射点坐标和振幅畸变因子的目的。一旦得到反射点坐标和振幅畸变因子的具体数值,就可以通过简单的除法消除掉振幅畸变因子对反偏移像场振幅的影响。     

暴雨内涝危险性情景模拟方法研究——以上海中心城区为例

本文采用地理信息系统技术（GIS）与水文/水动力学相结合的方法,使用修正的SCS模型进行产流模拟,利用局部等体积法和水动力模型进行汇流模拟,建立了基于情景的城市暴雨内涝危险性模拟工具,并对相同雨强情景下不同汇流模型的模拟结果与精度进行了对比分析。结果表明：（1）局部等体积法计算简单,对降雨的时程分配较为敏感,峰前历时和雨强对结果影响显著,较适合于雨型确定的城市暴雨内涝危险性快速模拟;水动力模型计算复杂,与整个降雨历时存在明显关系,模拟精度较高。（2）利用台风“麦莎”带来强降雨导致的积水实测数据,对模拟结果进行对比和验证,表明本文建立的水动力模型法模拟结果与实测降雨积水更为接近,更适合上海中心城区暴雨内涝危险性情景模拟。