基于逐减随机震源采样法的频率域二维黏滞声波方程全波形反演

全波形反演方法利用叠前地震波场的运动学和动力学信息重建地下速度结构,具有揭示复杂地质背景下构造与岩性细节信息的潜力。然而,巨大的计算量是阻碍其发展的一个瓶颈问题。为此,研究者们提出了震源编码技术来减少计算量,但是此方法在模型更新过程中会引进随机串扰噪声,降低反演结果准确性。所以,在保证计算精度的情况下,本文提出了采用逐减随机震源采样的方法来高效计算全波形反演问题。笔者将此方法应用于频率域二维黏滞声波波动方程全波形反演,开始了在频率域进行随机震源采样类方法的研究,计算过程中共使用了依次增大的8个频率段;并应用Overthrust模型来验证此类随机震源采样法的正确性。实验结果表明：基于逐减随机震源采样法的反演结果与实际Overthrust模型的拟合误差为0.065 65,而应用基于全部震源的全波形反演方法得到的反演结果与实际Overthrust模型的拟合误差为0.064 64,两者差别不大;但计算用时由740 min减少到291.2 min,即计算效率提高了2.54倍。为了更好地确定方法的有效性,将其应用于Marmousi模型进行试算。模型试算结果表明：基于逐减随机震源和基于全部震源得到的反演结果与实际Marmousi模型的拟合误差分别为0.080 12和0.078 97,相差不大;但计算用时由1 218.9 min减少到274.4 min,计算效率提高了4.44倍。综上,在保证反演精度的情况下,基于逐减随机震源采样法的频率域全波形反演方法大大减少了计算量,具有不可替代的计算优势,并且没有引进随机串扰噪声。     

对近年来地震危险区预测效果的评估

采用R值评分方法，对中国地震局地球物理研究所2001—2004年度划定的全国地震危险区进行了评估，2001—2004年度的R值分别为0．265、0．182、0．293、0．404。近两年的R值相对高些，为了排除随机成分，做了相应的随机预报试验检验，并对地震落入危险区的随机概率作了估计。结果表明，4个年度的R值明显高于随机预报，除2002年度外，地震随机落入危险区的概率很低，不到2％。这说明中国地震局地球物理研究所实际地震危险区划分取得了一定的效果，且逐年提高。     

基于机器学习模型的淮河流域中长期径流预报研究

准确可靠的中长期径流预报是支撑水资源科学调配、提高水资源利用效率的关键。本研究采用AdaBoost模型(AdB)、随机森林模型(RF)和支持向量机模型(SVM)进行淮河流域王家坝和蚌埠站当年11月至次年10月共12个月的中长期径流预报研究。采用置换准确度重要性度量法从130项气象-气候因子及前期降雨/流量构建的1 562个因子变量中筛选出影响各月径流的关键因子,构建了基于AdB、RF和SVM模型的各月径流预报模型,模型参数采用随机搜索技术并结合交叉验证方式确定。采用变幅误差合格率和等级(五级)预报合格率指标对模型的预报精度进行了评估。变幅误差合格率指标表明,王家坝12个月的平均合格率分别为99.8%(AdB)、96.6%(RF)和95.9%(SVM),蚌埠站分别为100%(AdB)、94.8%(RF)和93.8%(SVM);等级预报合格率指标表明,王家坝12个月的平均合格率分别为79.0%(AdB)、76.4%(RF)和79.9%(SVM),蚌埠站分别为81.0%(AdB)、75.6%(RF)和76.6%(SVM)。模型均具有较好的预报效果,但RF和SVM模型对于高流量值的预报存在偏低现象,AdB模型整体上优于RF和SVM模型。     

随机载荷下的疲劳损伤计算公式

本文推导了随机载荷下的疲劳损伤计算公式。数值计算结果表明：Ｐ．Ｈ．Ｗｉｒｓｃｈｉｎｇ给出的公式在宽带情况下与实际情况不符；Ｇ．Ｃｈａｕｄｈｕｒｙ给出的公式在窄带情况下与实际不符；本文绘出的公式不仅适合于窄带，也适合于具有各种不同带宽的宽带随机载荷。     

随机误差对七参数转换模型的影响分析

针对在七参数坐标转换过程中,控制点本身含有的各种误差会对坐标转换的结果产生影响的问题,该文探讨了随机误差对七参数转换模型的影响:以七参数坐标转换模型为研究对象,模拟不同尺度范围的空间直角坐标,给定七参数数值求解另一组空间直角坐标,然后加入不同幅度的随机误差,利用最小二乘准则求解参数,从数值角度分析随机误差对七参数数值以及坐标转换结果的影响。实验结果显示,大范围的七参数模型解算的稳定性优于小范围的模型解算,以及X、Y、Z方向某一方向上的误差对另两个方向的解算结果影响较小。     

Flexible spectral methods for the generation of random fields with power-law semivariograms

Random field generators serve as a tool to model heterogeneous media for applications in hydrocarbon recovery and groundwater flow. Random fields with a power-law variogram structure, also termed fractional Brownian motion (fBm) fields, are of interest to study scale dependent heterogeneity effects on one-phase and two-phase flow. We show that such fields generated by the spectral method and the Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) have an incorrect variogram structure and variance. To illustrate this we derive the prefactor of the fBm spectral density function, which is required to generate the fBm fields. We propose a new method to generate fBm fields that introduces weighting functions into the spectral method. It leads to a flexible and efficient algorithm. The flexibility permits an optimal choice of summation points (that is points in frequency space at which the weighting function is calculated) specific for the autocovariance structure of the field. As an illustration of the method, comparisons between estimated and expected statistics of fields with an exponential variogram and of fBm fields are presented. For power-law semivariograms, the proposed spectral method with a cylindrical distribution of the summation points gives optimal results.     

基于f-x域时频非凸正则化低秩矩阵近似的共偏移距道集去噪方法

随机噪声压制是地震数据处理的关键环节,而时频稀疏低秩近似算法逐道处理地震数据过程中无法利用信号的道间相干性。为此,将时频稀疏低秩近似与f-x域去噪结合,提出一种f-x域时频非凸正则化低秩矩阵近似算法。该算法对f-x域中每一单频分量作时频分解后,再对时频系数矩阵作低秩矩阵近似计算,能够利用信号和噪声的时频谱差异实现非平稳信号去噪处理。与共炮点道集和共中心点道集相比,共偏移距道集具有平缓甚至接近水平的同相轴结构,基本满足f-x域去噪的线性同相轴假设前提,建议将所提算法应用于共偏移距道集去噪处理。通过数值模拟和实际地震数据试算,证明本文方法能够有效压制随机噪声,同时保持有效信号不被损害。     

随机反演在储层预测中的应用

利用常规地震反演进行储层预测,影响因素诸多。而随机反演将随机模拟技术与常规地震反演相结合,有效地综合地质、测井和三维地震数据,可以弥补井点资料的不足,提高预测精度,在滚动开发阶段可以起到积极的作用。利用随机反演对某地区三维工区Eq41、Eq42、Eq43层段的渗透性砂岩进行预测,取得了较好的效果。     

开挖边坡随机楔体稳定分析与加锚优化方法

随机楔体的破坏是岩石开挖边坡中常见的破坏类型之一，在对组成楔体的结构而调查统计的基础上，应用随机模拟的方法，生成开挖边坡的三维裂隙网络，进一步运用随机搜索方法与块体理论，搜索出边坡面上的随机楔体，进行楔体的稳定分析，采用风险设计的理论，建立系统锚杆的优化设计方法，将研究结果应用于小湾水电站进水口开挖边坡的稳定分析与锚固优化设计中，得到了较为可信的结果。     

基于提升算法和百分位数软阈值的小波去噪技术

在地震勘探领域,随机噪声一直是影响地震信号信噪比的主要因素之一,如何从被干扰的地震信号中有效去除随机噪声并保护有用信号具有重要的意义.针对经典小波变换在计算效率方面的缺陷,本文推荐应用提升算法实现第二代小波变换的构建,分析和对比了提升算法(Lifting Scheme)下不同小波变换方法的特性,选取更加符合小波域去噪原理的CDF 9/7双正交小波变换作为基本算法,同时应用了简单、有效的百分位数(Percentiles)软阈值进行信噪分离.通过理论模型处理,本方法可以在去噪能力和保护有用信号之间找到很好的平衡点.实际剖面的处理效果表明,此方法不仅能有效的滤除随机噪声,而且很好地保护有用信号,提高地震数据分析的精确性.