非均匀TI介质P-SV波传播交错网格高阶有限差分数值模拟

给出了在非均匀横向各向同性(TI)介质情况下,四阶时间精度、高阶空间精度的一阶速度-应力P-SV波的波动方程交错网格有限差分解法.首先根据一阶速度(应力)波动方程把速度(应力)对时间的一阶和三阶导数转换为应力(速度)对空间的导数,从而在使用四阶时间精度有限差分格式计算某一时刻的波场时只需要前面两个时间步的波场值;然后在空间上采用高阶有限差分格式以提高数值模拟的精度.数值模拟结果和实测垂直地震剖面(VSP)记录符合得很好,说明该方法是可行的.     

交错网格任意阶导数有限差分格式及差分系数推导

交错网格有限差分算法以其高效、精确、实用等优点在地震波数值模拟中得到广泛应用。目前交错网格有限差分的精度已达到时间4阶、空间2N阶;然而在求空间三次导数时,差分格式实际上并未达到所谓的2N阶精度,而是采用了低阶的差分格式及差分系数,这样有利于提高大尺度空间正演时的计算效率;但从计算精度的角度考虑,有必要推导出准确的满足2N阶精度的交错网格有限差分格式及差分系数,以得到更高精度的正演结果。笔者利用Taylor公式展开首次推导出了可导函数任意次导数的任意偶数阶精度的差分近似式及相应的差分系数,从而完善了常规高精度交错网格有限差分算法。采用新推导的交错网格有限差分格式得到的正演波形与解析解进行了对比,证明了新推导的差分格式的正确性,并与常规差分格式的正演波形进行了比较,结果显示,新推导出的交错网格有限差分格式模拟结果稳定性好,精度更高。     

荒漠-草原生态交错区植物对温度变化的动态响应--以美国新墨西哥州Sevilleta生态交错区为例

美国新墨西哥州中部的Sevilleta荒漠-草原生态交错区是监测全球气候变化和人类活动对生物影响的重要区域之一。本文以Sevilleta荒漠-草原生态交错区为例,利用气象资料和物候观测数据,通过回归和相关分析,研究在当前全球气候变暖的条件下,温度变化对交错群落的影响。研究结果表明,最近10年（1989¹998）该区域的温度变化具有反向不对称性:夏秋季节最高气温升高很明显,冬春季节最低气温降低较明显,而年平均最高气温升高较明显,平均最低气温和平均气温变化不明显。本区荒漠/草原过渡群落的两种优势物种Bouteloua eripoda和Bouteloua gracili对温度的变化表现出不同的动态响应。第二优势种Bouteloua gracilis的盖度随着冬春最低气温的降低呈现明显的下降趋势。第一优势种Boutel-oua eripoda的盖度与冬春最低气温之间没有明显的相关性。温度的变化对群落的结构目前还没有产生明显的影响。     

贴井壁声波测井仪的有限差分模拟研究

贴井壁声波测井仪在石油勘探开发中具有广泛的应用.它能够避开泥浆的影响而直接检测井壁附近的地层性质.但目前对此进行的数值模拟研究还仅局限于比较简单的模型.有限差分法可以模拟比较复杂的井眼模型,然而贴井壁声源的频率较高（80kHz左右）,使有限差分法计算量过大.本文应用局部加密交错网格有限差分方法解决了这类数值模拟中计算精度和计算量之间的矛盾.用这种算法模拟了井中有仪器时贴井壁声源激发的声场,并将其与无仪器时的声场作了比较.对模拟结果的验证和分析显示,该有限差分方法能够正确模拟贴井壁声源激发的声场.通过考察井中仪器本体对贴井壁声源激发声场的影响发现,测井仪器本体能够对直达波进行衰减而对环绕井壁传播的面波影响不大.     

农地城市流转:途径、方式及特征

农地城市流转是乡村城市化和土地利用竞争的必然结果。当前需要对流转农地的数量、质量和区位作出可操作性的规划和合理决策。该文分析农地城市流转的途径、方式 ,并总结农地城市流转的特征。阐述农地城市流转有市场和非市场两种途径 ,有蛙跳式侵占、轴式扩展、环状蔓延、条块分割与吞没和指状填充五种方式 ,具有优质性、地域性、同步性、不可逆性、非市场性和多重权属转移性等特性。     

徐州地区震旦系贾园组的风暴沉积

徐州地区震旦系下部的贾园组具有丰富典型的风暴沉积标志,包括各种冲刷－充填构造、丘状交错层理、碎屑流沉积、粒序层理及卷曲层理等。通过详细的野外观测及室内研究,根据风暴沉积标志的组合可划分出6种风暴沉积序列类型。其中,类型Ⅰ为具粒序层理的薄层含粉砂灰岩,形成于风暴浪基面以下的远源风暴浊流的末梢;类型Ⅱ以渠模与丘状交错层理的组合为特征,出现在风暴浪基面与晴天浪基面之间;类型Ⅲ为风暴流成因的碎屑流沉积内碎屑灰岩与底面的冲刷沟槽、丘状交错层理的组合,是形成于晴天浪基面附近的槽道碎屑流型风暴沉积;类型Ⅳ为具颗粒流沉积特征的内碎屑灰岩与冲刷面构造及丘状交错层理的组合,丘状纹层段中常见卷曲层理,形成于滩前陆棚斜坡的上部;类型Ⅴ为夹于湖相薄层灰岩中的鲕粒砾屑灰岩,为风暴水流冲越鲕滩,在滩后湖近滩一侧的风暴沉积;类型Ⅵ为湖相风暴岩,由冲刷面构造、薄层内碎屑灰岩及丘状交错层理的组合,顶部具晴天沉积。各种序列在垂向上叠置,构成向上变浅序列。风暴沉积的研究对于深化区域古地理及地层对比研究具有重要的理论和现实意义。     

三维各向异性裂缝介质正演模拟的三种交错网格适应性比较及Lebedev方法的改进

研究了三维各向异性裂缝介质的正演模拟的三种不同有限差分法,即标准交错网格(SSG)、旋转交错网格(RSG)和Lebedev方法(LS),详细对比分析这三种交错网格方法在模拟复杂各向异性介质的优势与局限.提出一种新的改进方法,简化了LS有限差分法在任意各向异性介质中的正演模拟.为了模拟三维大规模复杂各向异性介质的地震响应,提出一个优化的正演模拟计算流程：将模型参数分为模型介质参数和模型构造参数.该计算流程适用于三种有限差分法中的任何一种.使用LS方法实现任意三维各向异性裂缝介质地震响应的三维全波场模拟,通过使用三种不同的有限差分模拟方法进行二维和三维模型数值模拟试验,验证了所提出方法有效.     

等价各向异性介质一阶拟声波 方程正演模拟及其效率分析

为克服各向异性弹性波动方程正演模拟的局限,本文研究了各向异性介质拟声波方程的交错网格有限差分数值解法.首先,从VTI介质胡克定律和qP-qSV波频散关系两种思路出发,通过声假设近似,给出了两种不同形式的VTI介质一阶拟声波方程,并通过引入波场的伪速度分量,推导了一种新的VTI介质一阶应力-速度方程,并通过旋转坐标系将其推广到TTI介质中;其次,构造了一阶拟声波方程的交错网格高阶有限差分格式,并推导了相应的PML边界条件;最后,对本文方法中固有的qSV人为干扰波的产生机制和压制方法进行了简单讨论.数值结果表明:3种一阶拟声波方程在运动学和动力学上是等价的,相对于各向异性弹性波正演模拟,其节省了内存,提高了计算效率;各向异性因素会影响反射波旅行时和振幅等波场特征,在后续的处理、反演和解释中不可忽略;VTI介质HESS模型的逆时偏移结果也验证了本文方法的合理性.      

波动方程数值模拟的三种方法及对比

波动方程数值模拟方法是研究地震波场传播的一种重要手段,本文采用交错网格高阶有限差分方法分别对双程声波方程和双程弹性波方程进行了波场数值模拟,并且根据定位原理采用傅立叶有限差分算子进行了单程波方程数值模拟,在分析定位原理的基础上,对其计算过程稍作修改,将延拓到地面的波场直接由每个检波点接收,无需横向叠加过程,得到了单程声波方程共炮记录.基于不同波动方程的数值模拟结果表明,双程波方程结果包含直达波、多次波等干扰波,信噪比低;单程波数值模拟结果只包含了介质分界面的一次反射波,信噪比高,但对于大角度入射波误差较大,并且对于同一个地质模型而言,双程弹性波方程计算速度最慢,双程声波方程次之,单程声波方程计算速度最快.因此对于复杂地质模型,三种模拟方法可以取长补短,综合应用.     

一种全局优化的隐式交错网格有限差分算法及其在弹性波数值模拟中的应用

在数值模拟中,隐式有限差分具有较高的精度和稳定性.然而,传统隐式有限差分算法大多由于需要求解大型矩阵方程而存在计算效率偏低的局限性.本文针对一阶速度-应力弹性波方程,构建了一种优化隐式交错网格有限差分格式,然后将改进格式由时间-空间域转换为时间-波数域,利用二范数原理建立目标函数,再利用模拟退火法求取优化系数.通过对均匀模型以及复杂介质模型进行一阶速度-应力弹性波方程数值模拟所得单炮记录、波场快照分析表明:这种优化隐式交错网格差分算法与传统的几种显式和隐式交错网格有限差分算法相比不但降低了计算量,而且能有效的压制网格频散,使弹性波数值模拟的精度得到有效的提高.