基于改进遗传算法的BISQ模型多参数反演方法研究

BISQ模型反演在油气资源与海洋地震勘探中具有广阔的应用前景与实用价值.为解决具高维参数与多峰值的BISQ模型参数反演问题,本文在传统的遗传算法基础上添加插入了全局保优机制、Boltzmann生存机制、小生境之DC漂移技术和群体灾变等方法与技术,使改进组合的遗传算法能在高维参数与多峰值的反问题中搜索得到全局最优解.结合海底多频原位沉积物声学测量数据,应用本文方法,得到了与声波传播速度相似性最优模型的各参数值,效果明显.

遗传算法的堆石料非线性本构模型参数反演方法

为了解决现有的堆石料非线性本构模型参数估计方法预测精度低问题,提出了基于遗传算法的材料非线性本构模型参数反演方法.采用Duncan-Chang非线性本构模型描述堆石料的应力-应变特性.建立了堆石料三轴压缩实验轴向应变与垂直载荷关系的近似解析计算方法.根据实验室堆石料三轴压缩实验观测数据,反演得到了堆石料的本构模型参数.研究结果表明:与现有的参数估计方法相对比,新方法预测的应变值与实验观测值具有较高的拟合精度.

小生境遗传算法求解多峰问题在反演中应用

基于反演问题的不确定性和目标函数的多峰性 ,引入改进的小生境遗传算法 ,求解出目标函数的若干个局部峰 (或全局峰 ) ,然后利用先验知识 ,判定得到满意解 .并利用褶积模型进行层速度反演 ,通过理论速度与反演速度的比较 ,验证了进行多峰优化的有效性 .

基于非饱和多孔隙介质BISQ模型的储层参数反演

Biot流动和喷射流动是含流体多孔隙介质中流体流动的两种重要力学机制 .文中基于同时包含这两种力学机制的非饱和多孔隙BISQ模型 ,利用小生境遗传算法实现了储层参数 (孔隙度、渗透率、含流体饱和度等 )的反演 .结果表明 ,本文方法在储层参数的反演过程中目标函数收敛快、且具有较强的抗“噪声”干扰性能 ,当观测噪声ε≤ 5 %时 ,储层参数的反演精度很高 .最后 ,通过实测数据的反演应用验证了该方法处理储层参数反演问题的有效性和非饱和BISQ模型的准确性 .

基于遗传算法和雷达后向散射模型的地表参数反演研究

在地表自然裸露条件下,利用雷达后向散射系数反演地表粗糙度及地表土壤含水量已经开展了很多的研究,许多学者提出了很多相关的模型及反演技术。在已有散射模型的基础上,利用遗传算法反演地表参数,并且对反演效果进行了验证;然后分别基于AIEM模型和Oh模型对SIR-C雷达图像进行了反演计算,并对反演结果作了统计分析,从而为利用雷达图像反演地表信息提供了新的研究思路。

小生境遗传算法在孔隙介质反演中的应用研究

为加快寻找地下复杂介质中的油气,针对含单相饱和流体的孔隙介质,综合了等效孔隙介质理论、Radon变换以及小生境遗传算法等,将接收信号与遗传群体相联系,引入了最小二乘原理和小生境迭代,形成了基于等效孔隙介质模型与地震CT技术的小生境多参数反演算法。理论分析与反演结果表明,该方法能够有效避开波动方程求解的复杂性,精度高、求解方便,具有一定的实用价值,能有效解决井间地层成像问题。

基于BISQ模型的储层物性参数贝叶斯反演方法

对于物性参数反演这类存在多解性的问题,常见的方法往往难以高效、高精度地获得最优解。因此,根据贝叶斯统计学,采用高斯先验模型引入测井数据约束,并发展储层物性参数贝叶斯反演方法,以克服反演的多解性。其次,在BISQ理论和等效流体理论的基础上建立了岩石物理正演模型,该模型反映了孔隙介质中固体和流体的多种物理作用,可精细地刻画储层中地震波的传播过程,进而提升反演结果的可靠性。此外,由于确定性优化算法通常只有局部收敛能力,无法收敛到反演问题的全局最优解,所以引入具有全局收敛能力的杂交遗传算法,以提高反演方法的精度和效率。最终,利用所提反演方法预测中国东部A油田目标区域的孔隙度和含水饱和度,获得了较好效果。

基于阻抗模型的玻璃棉声学参数反演方法研究

为了能准确获取玻璃棉材料的声学参数,文章对玻璃棉声学参数在不同阻抗模型下的声学参数进行了反演。采用了厚度分别为22 mm和44 mm的玻璃棉样本实测吸声曲线及各声学参数,选取四种常用阻抗模型,通过遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对玻璃棉材料进行声学参数的反演,并选择反演效果最优的模型进行敏感性分析。比较各参数反演结果的误差比,并对比不同模型描述的吸声曲线与测试曲线的一致性,最后量化并比较Johnson-Champoux-Allard(JCA)模型中各参数对吸声系数的影响程度。研究表明,使用GA结合JCA模型或Johnson-Champoux-Allard-Lafarge(JCAL)模型反演的参数值与测试值误差较小;JCA模型适用于玻璃棉材料的声学参数反演,模型中流阻率和曲折度的敏感性较高,反演过程需保证其精确度。

一种遗传算法的声带模型参数反演方法

采用遗传算法进行声带模型参数反演能够有效地实现概率意义的全局搜索,但存在易陷入局部最优解和收敛性能弱等缺陷,针对这些问题本文提出了一种改进遗传算法的声带模型参数反演方法。通过声门波形参数构建目标函数,引入精英保留策略,选择适应度高的精英个体保留至下一代种群,对普通种群进行双向邻域搜索;通过目标函数值进行模型参数反演操作,得到模型参数最优解。实验结果表明,反演后得到的特征相对误差不超过1.5%,改进后的加权平均相对误差比改进前减小了0.11%。说明改进后的遗传算法搜索性能好,收敛性能高;得到的特征参数精确度更高。

一种基于改进型混合遗传算法的地-井TEM多参数反演方法

在地球物理反演中,往往是要用有限的信息去反演尽可能多的参数,以期获得关于目标体的详尽信息,传统的基于求偏导数的反演方法,在初始模型偏离真值较大的时候,反演很难收敛,而遗传算法则可以克服反演对初值的依赖。这里使用基于等效涡流的方法,简化地-井TEM三分量响应为圆形电流环在自由空间的响应模型,并使用逐步缩小搜索范围和多重小生境相结合的改进型混合遗传算法,较为精确地反演了表征导电薄板异常的七个参数,理论模型算例在多次搜索遗传计算之后,反演获得的模型参数误差小于5‰。

BOD-DO水质模型多参数反演的遗传算法

给出了利用遗传算法求解河流水质BOD-DO模型参数反演的一种新方法,该方法把参数反演问题转化为优化问题用遗传算法求解,其特点在于:从多个初始点开始寻优,并借助交叉、变异算子来获得水质参数的全局最优解。模拟结果表明,该方法具有精度高,收敛速度快且易于计算机实现等特点。

考虑颗粒破碎的砂土UH模型及其参数反演

颗粒破碎对粒状土临界状态的影响十分显著,研究认为在e-lnp空间内,粒状土的临界状态线会随着破碎的进行向下漂移,而捕捉颗粒破碎量与临界状态线漂移量之间的一一映射关系是一项巨大的挑战。通过引入颗粒破碎参数eB对砂土UH模型进行了修正,并将其嵌入实数编码免疫遗传算法(RIGA)中,构建了RIGA-MUH模型,提出了可获取不同破碎程度下临界状态线的新方法。为得到更加准确的临界状态参数,模型通过调整粒状土临界状态下在误差函数中的权重比进行优化改进,并通过Toyoura砂和Cambria砂的常规排水三轴压缩试验结果,验证模型的稳定性、合理性和准确性。结果表明,该模型可以得到某一颗粒破碎量下精度较高的临界状态线,为提出考虑颗粒破碎的本构方程提供一种新方法。

马斯京根模型参数反演的改进粒子群算法

针对传统粒子群算法容易陷入局部最优(即"早熟"现象)的问题,将基于适应值共享原则的小生境策略与粒子群算法相结合,提出了一种改进的粒子群算法——小生境粒子群算法,并将之应用于4个典型测试函数的数值仿真以及基于马斯京根模型的参数反演计算。数值模拟结果显示,相比于传统的粒子群算法,小生境粒子群算法具有精度高、收敛速度快的特点,但其抗噪性较差。为了进一步提高算法的抗噪性,将基于小波多分辨分析的多尺度反演策略和小生境粒子群算法相结合构造了多尺度小生境粒子群算法。带有5%随机噪声的马斯京根模型参数反演结果显示,新提出的多尺度小生境粒子群算法能够有效提升小生境粒子群算法的抗噪性,从而使反演结果的精度得到较大的改善。

遗传算法在河网糙率参数反演中的应用

确定糙率参数是河网水流数值模拟的关键问题。该文基于与河网水动力学模型耦合的遗传算法建立了河网糙率参数优化反演模型,并应用于韩江三角洲河网的糙率参数反演中。结果表明,遗传算法在河网糙率参数的反演中是可行的,且具有精度高、收敛快和易于计算机实现的优点,有效地克服了试错法和传统优化反演方法的缺陷。

非线性遗传优化海域水质耦合模型多参数反演方法研究

通过遗传算法和海域水质模型的有机耦合,提出了基于非线性遗传优化海域水质耦合模型多参数反演的新方法。将海域水质模型嵌入遗传算法模型中,以海域内部验证点位的误差函数为适应度,进行模型多参数的优化反演。文中以渤海湾海域水质模型多参数反演的"孪生"试验来验证方法的有效性。数值结果表明:该反演新方法具有较高的精度。

实数编码的遗传算法在流变参数反演中的应用

基于实数编码个体表示形式的优点,编制了实数编码的遗传算法程序,进行了围岩流变模型参数的反演,并与FLAC正分析相结合,模拟了围岩在施工过程中的动态变化以检测算法的可行性,结果表明,此算法能满足工程的需要。

基于BFGS算法的概率积分模型的参数反演

概率积分模型是描述煤炭开采引起地表变形规律的重要数学模型,通常采用传统优化算法和智能优化算法,对概率积分模型中的未知参数进行反演,以确定明确的地表变形特征。为了更有效地反演概率积分模型中的未知参数,引入最优化方法,提出一种基于BFGS算法的概率积分模型中参数反演方法,该方法利用相邻两迭代点之间的位移和目标函数的一阶导数构建近似Hesse矩阵,然后确定牛顿方程产生的搜索方向,通过非精确线搜索完成迭代过程,从而获得参数的最优解。仿真实验结果表明:新算法能够有效反演出全部参数,且在不同的误差水平下,新算法的参数反演精度均明显高于模矢法(传统优化算法)和遗传算法(智能优化算法);同时,在不同的粗差水平和数据缺失情况下,新算法的参数反演精度仍明显优于其他两种算法,一定程度上说明了引入新算法进行概率积分模型中参数反演的可行性和优越性。工程实例中,反演结果和下沉值的拟合曲线图进一步验证了新算法的可靠性,但工程实例中拟合单位权中误差明显大于仿真实验,其主要原因是矿区较大的地表起伏造成较大的概率积分模型误差,进而影响参数反演的精度。因此,对于具体的工程案例,除了采用有效的参数反演方法,还需要根据实际情况制定合理的反演方案,以达到更好的参数反演效果。

遗传算法反演龙门山断裂带断层三维滑动参数研究

利用位错理论模型将遗传算法运用于断层三维滑动参数反演问题的求解,采用川西地区2004—2007年GPS观测数据对龙门山断裂带主要断层的三维滑动速率进行计算分析。结果表明:反演结果在量值上整体较小,与地质结果具有较好的一致性,走滑分量︱U1︱<3.2 mm/a,倾滑分量︱U2︱<1.54 mm/a,张开分量︱U3︱<2.5mm/a,低滑动速率反映断层的闭锁及应力的积累及大地震发生的危险性;局部分量较地质结果偏大,反映实测GPS数据反演结果体现的是断层实时活动状态;遗传算法的全局收敛、不依赖初值等优点使结果更加稳定,而张开分量显示局部不规律性,表现出各子断层空间活动不均匀性。

用改进的遗传算法反演地下水数值模型参数

在简单的遗传算法的基础上,结合优体克隆操作、子体优生操作和多代调环操作,提出了一种综合改进的遗传算法,并以非均质各向同性承压二维非稳定流动为算例,以有限元法讨论了用遗传算法反演地下水数值模型参数的过程。计算结果表明,综合改进的遗传算法进行参数识别时,具有收敛速度快、解的精度高和避免出现早熟等优点,可用于地下水渗流和水资源评价计算中。

砌体结构分离式有限元模型的参数反演

为了对砌体结构分离式有限元模型进行研究,在有限元软件ANSYS中,建立了考虑砂浆与砖块之间黏结作用和剪切滑移作用的三维有限元模型。由于砖与砂浆之间的黏结滑移关系目前研究尚不成熟,提出了一种黏结滑移关系曲线。以双剪面单砖砌体试验数据为目标函数,提出一种改进遗传算法,通过ANSYS软件的APDL语言编制反演分析程序,在ANSYS中实现黏结滑移关系曲线的参数反演。研究结果表明,该有限元模型及反演得到的计算参数,可用于砌体结构的有限元分析。