三维复杂速度模型的交切法地震定位

地震定位是地震监测与减灾研究重要基础.基于均匀或横向均匀介质模型,利用震源轨迹确定震源位置的交切法具有稳健和效率高的优点,但定位精度较低,特别是震源深度.为提高震源定位精度,我们提出适用于三维复杂速度模型的地震定位交切法.将地壳速度模型由均匀或横向均匀介质模型扩展为三维复杂速度模型;均匀或横向均匀介质模型对应的原假设为球面或双曲面的震源轨迹通过最小走时树射线追踪技术予以确定.确定震源位置的震源轨迹以到时差作为约束条件;将震源定位于震源轨迹交汇最密集的点处,即总的到时差残差(RDT)最小的点处.定位结果的不确定性可通过RDT值较小节点的空间分布予以定性表示.考察了准确速度模型、扰动速度模型、扰动观测到时及地震在台网外等4种情况下改进方法的地震定位效果,结果表明改进的交切法可用于三维复杂速度模型的地震定位;综合利用P波与S波的到时差信息,可明显改善震源位置约束;使用多条震源轨迹进行定位,有助于减少由随机因素导致的定位误差.

复杂速度模型的地震交切定位方法(英文)

交切法是最基本的地震定位方法之一,该定位方法具有稳定性强、速度快的优点。由于速度模型假设为均匀或水平均匀介质,与实际介质有较大偏差,因此定位精度较低,特别是震源深度。为克服传统交切法的缺点,我们对其进行了改进。在改进的方法中,震源轨迹不再假设为圆形或双曲线形,而是利用最小走时树射线追踪方法进行精确计算。数值模型计算表明,本文提出的改进方法,可用于复杂速度模型的地震定位。

二维复杂速度结构中的射线追踪

针对二维复杂速度结构中的射线追踪,给出模型参数和追踪方法。采用该方法,能够精确地描述复杂的二维地质形体及地质构造的分界面特征,并且能够适用于各种复杂地形的情形;对不同的地层或地质体,根据其速度分布特征,采用局部网格化对其进行描述,减小了复杂地质结构在描述速度时计算机所需要的内存量,进一步提高了计算速度。本射线追踪方法不仅可以对复杂模型的反射波及回折波进行追踪,而且可以利用"微折射"方法对目标界面的首波进行追踪。

复频移完全匹配层在复杂速度模型中的应用

地震波数值模拟中因离散网格空间大小有限,导致计算模型最外层时易产生虚假反射。完全匹配层(PML)方法可有效吸收虚假反射,其中复频移完全匹配层(CFS-PML)的吸收效果尤为突出。但前人针对CFS-PML参数优化取值问题的研讨大多是基于均匀速度模型,而实际模拟中面临的更多是具有强非均匀性的复杂模型。为此,基于均匀速度模型参数选取方法,对复杂速度模型的CFS-PML参数设置进行了探究。认为参数的设置除了与震源和网格性质有关外还同吸收层内的速度值和波长相关,即高度依赖于速度模型;对于复杂速度模型,参数设置的关键在于参考速度的选取,并给出了参考速度的三种实用选取方法。通过对双层、多层及Marmousi模型进行测试和吸收效果对比,明确了"统一设置为边界介质速度中间值"为最佳的参考速度选取方法,进而总结出完整的复杂速度模型CFS-PML优化参数设置方法。

基于MSFM的复杂速度岩体微震定位研究

快速精准的微震震源定位方法是微震监测技术更好地发挥岩体稳定性预测预警作用的基础。精确的初至波走时计算是提高微震定位精度的关键。针对实际工程中带有空洞和速度分区的复杂波速岩体,引入速度快、精度高和对复杂模型适应性强的多模板快速行进法multi-stencils fast marching methods(MSFM)用于初至波走时计算。该方法利用坐标旋转的方式生成新的计算模板,使网格对角邻点参与计算,提高了the Fast Marching Method(FMM)在对角方向的计算精度。首先,对比分析了一、二阶FMM和MSFM计算精度和效率,表明二阶MSFM具有更高的计算精度;其次,在分层速度岩体和带空洞岩体中分别采用单一速度模型和二阶MSFM计算初至波走时,通过与解析解对比发现,二阶MSFM较单一速度模型的计算绝对误差平均减小了97.65%和95.18%;然后,建立速度分层且带有隧洞的岩体模型,验证了二阶MSFM算法对复杂速度模型适应性极强的特点;最后,提出了基于MSFM的复杂速度岩体微震定位算法,并将其应用到白鹤滩水电站左岸边坡微震定位。通过对现场采集的4个爆破事件进行定位试算,得到使定位误差平均值最小(9.6 m)的相对最优层速度组合并用于考虑空洞的速度模型构建,爆破事件走时正演验证了本速度模型的可靠性。对2015年5月的128个微震事件分别采用单一速度模型和提出的定位算法进行定位,通过对比定位效果,发现后者定位的事件较前者在岩体主要损伤区(层内错动带LS331和LS337)附近有更明显呈条带状分布的聚集现象。研究表明MSFM算法作为走时正演方法具有很好的应用价值,提出的基于MSFM的微震定位方法能够有效地提高震源定位精度。

水上交通流宏观复杂度建模与仿真

为了准确描述交通管理人员对水上交通流认知的难易程度,提出了一种定量计算水上交通流宏观复杂度的方法。通过模糊聚类将区域交通流的宏观复杂度量转化为对交通簇内、外认知复杂性的测度,并根据交通流动力方程插值得到整个水域的历史交通流场,分别计算聚集复杂度、速度特征复杂度以及密度特征复杂度,通过水上交通流宏观复杂度模型获得水上交通流宏观复杂度。构造典型水域进行仿真实验,验证了该模型可客观反映水上交通流宏观复杂度的空间分布,交通管理人员能及时地发现复杂度较高的区域,并识别偏离航道或逆航道航行等船舶异常行为。

运用改进的地震定位交切法重定位2001—2010年云南地震

传统地震定位方法利用震源轨迹确定震源位置,但基于均匀或横向均匀介质模型必然导致定位误差。为此对传统方法进行改进,发展适用于三维复杂地壳速度模型的地震定位交切法。利用最小走时树射线追踪技术,以离散方式准确计算三维复杂地壳速度模型中的震源轨迹,将震源定位于震源轨迹交汇的密集点。将该方法应用于云南地区地震重定位,得到较高定位精度。

广义道A~＋的两个并行算法

设 ，本文根据矩阵Ａ~＋的两个显形算式给出相应的两个并行算法，同时给出这两个算法的关行计算复杂性和速度倍数及其效率。