一维溶质运移源(汇)项系数反演的迭代正则化算法

对于多孔介质中发生物理化学反应的溶质运移现象,可以用带有非线性源(汇)项作用的一维对流弥散-反应扩散方程来描述,但方程中反映溶质吸附/解吸附能力的源(汇)项系数往往是未知的.本文讨论了基于出流端浓度观测数据的源项系数反演问题.根据Tikhonov正则化和矩阵的奇异值分解系统,建立了一种离散的迭代正则化算法,给出了算法实现步骤.数值模拟结果表明该算法不仅精度高,而且对于数据的随机扰动具有稳定性.最后应用建立的算法反演计算了一个具体的土柱试验源项系数,数值结果也表明文中所构造算法的有效性.

基于粒子群支持向量机的高心墙堆石坝渗透系数反演

渗流场参数的获取是研究运行期高心墙堆石坝渗流特性的难点之一。针对糯扎渡高心墙堆石坝,利用饱和–非饱和渗流场有限元程序生成学习样本,借助支持向量机的高度非线性映射能力,建立了渗透系数与水头之间的映射关系。再以识别误差目标函数为适应值,采用粒子群优化算法反馈搜索以建立大坝渗透系数反演模型。以大坝最大横剖面典型渗压计测点为实测点,采用一维固结理论推导了大坝心墙超静孔隙水压力消散计算公式,并对心墙水头实测值进行修正。通过对运行期库水位稳定时段渗流场的反演得到大坝待反演分区的渗透系数,再利用水位上升期对应的渗流场进行验证。结果表明,渗透系数反演结果是合理的。

Geman范数约束的频率域反射系数反演

以Geman范数为约束,利用加权重迭代法在有效频带内进行频率域反射系数反演,不仅减弱了高频噪声影响,而且可获得高分辨反射系数序列。反演结果既可分辨小于调谐厚度的薄层,又具有一定的抗噪性。考虑到地下介质的非均匀性和黏滞性,在反射系数反演中兼顾了衰减信息的处理,较好地消除了子波及其衰减的影响,获取了更可靠的反射系数序列,有利于后续的数据处理及资料解释。模型数据测试结果验证了方法的有效性。

RBFNN模型在渗透系数反演中的应用

针对经典的BP网络存在的一些缺陷,采用了径向基函数神经网络(RBFNN)。在相同的收敛条件下,用RBFNN和经典算法的BP网络进行了比较,表明前者具有优越性。在工程实例中,基于人工神经网络的非线性特点,在三维渗流有限元的基础上,利用RBFNN反演了大坝的渗透系数。并利用反演结果进行渗流场分析,水头预报值也有很高的精度,说明反演结果是正确的,从而,验证了RBFNN应用于反演分析中的可靠性。

反射系数反演方法的改进及其在车排子地区白垩系薄储层预测中应用

受分辨率和薄层干涉影响,基于原始地震资料薄层描述难度大,而反射系数反演核心算法在提高砂体空间分辨率和消除薄层干涉方面虽有明显优势,但反演结果受噪声扰动明显。针对该问题,创新提出了多正则化参数不同反演结果加权叠加反演策略,有效压制了反演噪声,同时使薄层发育位置较弱的有效信号也得到了保持或增强。将该方法运用于车排子地区白垩系薄储层预测,结果显示白垩系底部扇三角洲砂体主要分布在西部近岸区域,且扇体内部厚度不一,而远源多为规模小、厚度薄的点状滩坝砂体。该方法有利于提高岩性圈闭及储层预测的可靠程度,指导井位部署,加快勘探开发进程。

微动多阶瑞雷波SPAC系数反演方法及应用研究

为充分利用微动信号中基阶和高阶模式瑞雷波,本文研究了基于多阶瑞雷波SPAC系数直接反演的方法.该方法首先基于地层介质响应计算多阶瑞雷波的能量占比,考虑实际观测台阵有限台站个数对SPAC系数影响,正演计算多阶瑞雷波SPAC系数,再采用快速模拟退火算法对其反演以获得地下介质横波速度结构.在此基础上,本文通过数值模拟验证该方法的可靠性,分别选取三种典型地质模型,基于模式叠加算法合成理论微动信号,采用本文方法计算其理论多阶瑞雷波SPAC系数并反演,给出反演结果与真实模型对比.我们将该方法应用于上海中心城区的地质调查中,通过与钻探结果对比,进一步验证该方法的有效性.本文理论与实际应用研究表明,基于多阶瑞雷波SPAC系数直接反演的微动探测方法有助于提高反演结果的可靠性,尤其对含软硬夹层的复杂地层介质,可提高探测精度.

随机扰动条件下对流弥散方程源项系数反演的数值模拟

应用梯度正则化算法对一维对流弥散方程中未知的源项系数进行了数值反演.在附加数据取真值的情况下,反演计算结果非常精确;而在附加数据有扰动的情形下,计算结果也基本稳定.这表明梯度正则化算法对于求解一维溶质运移中的源项反演问题是可行的和有效的.

反射系数反演方法研究及其在薄层识别中的应用

随着地震勘探开发的不断深入,要求地震方法对地层结构的研究能力越来越强。利用地震资料来识别薄层地层较难,主要原因是目前地震垂向分辨率较低。本文采用反射系数反演方法,这种方法是一种叠后地震反演方法,可以识别小于调谐厚度的地层,这种薄层反演方法的输出成果是反射系数剖面和反射系数体,其分辨率远高于原始地震数据,因此这种反演方法非常适用于薄层的储层解释和描述工作。通过对实际地震资料应用,该方法很大程度上提高地震解释的精度,并且较准确识别微构造等。

岩体渗透系数反演的遗传模拟退火方法及其在边坡工程中的应用

基于岩体内地下水渗流的数学模型,根据观测信息采用反演的方法确定岩体的渗透系数。将遗传算法和模拟退火算法相结合,建立遗传模拟退火算法以保证反演结果的全局最优性并提高收敛速度。结合边坡工程实例检验了所提出反演方法的有效性。

基于混合优化算法的岩体渗透系数反演方法

基于遗传算法全局搜索能力强和梯度优化方法收敛速度快的特点,考虑渗透系数反演问题本身的特性,在遗传算法的全局搜索过程中加入基于梯度的局部搜索过程以构造混合优化方法.所提出的算法在保证全局搜索能力的同时,具有较快的收敛速度.结合工程实例检验了所提出算法的全局最优性和快速收敛性.

基于改进广义S变换的时变反射系数反演

由于地层吸收衰减等因素的影响,实际地震子波会随传播时间及空间发生变化,因此,若采用统一子波对非平稳地震记录进行反演将导致所求反射系数的不准确。本文利用改进广义S变换对地震资料进行时频分析,据此提取时变地震子波,重新构建时变子波褶积模型并求解相应的L1范数稀疏约束正则化问题,实现了基于改进广义S变换的时变反射系数反演,由此可获得与常规方法相比具有更高精度的反演结果。

基于反射系数反演提高地震资料分辨率

传统的地震资料拓频方法大多采用反褶积、反Q滤波等方法,对中高频进行补偿以拓宽地震频带,但上述方法在低频拓展方面效果不太理想。在压缩感知框架下,利用反射系数反演研究了在频带双向拓宽的基础上提高地震资料分辨率的方法。首先根据压缩感知理论,利用反射系数的稀疏性和地震资料的可压缩性,构造了稀疏规则算子约束下的目标函数;然后通过快速软阈值迭代法反演反射系数,利用反射系数频谱中的低频及高频成分补偿地震资料的频谱,实现地震资料频谱的重构;最终达到频带双向展宽以提高地震资料分辨率的目的。模型及实际地震资料测试结果表明,利用上述方法可同时对低频端和高频端进行双向拓宽,在不改变原始地震剖面特征的同时,可以使地震资料有效频带拓宽20 Hz以上,并且提高了地震资料识别薄储层的能力,为“两宽一高”地震资料处理提供了技术支撑。

地下水位监测频率和时长对滑体渗透系数反演结果的影响

滑体渗透系数是决定滑坡对降水入渗或库水位波动响应的关键参数。当滑坡区有较丰富的地下水位监测数据时,基于监测数据反演滑体渗透系数是公认的最有效途径之一。然而,反演参数的准确性受制于监测数据的采集频率和时长。确定反演滑体渗透系数的相对最优监测频率和监测时长是获取准确反演结果的前提。本文以三峡库区典型的碎石土滑坡——李家坡滑坡为例,通过渗流场反演模拟和反演结果与监测数据拟合途径,以反演结果的稳定性和离散性为评价指标,分析地下水位监测频率和监测时长对滑体渗透系数反演结果的影响,进而提出水库环境中反演碎石土滑坡滑体渗透系数的相对最佳监测频率和监测时长。研究发现:(1)监测时长不大于810 d、监测频率高于15 d/次时,可以获得水位误差相对最小、且基本稳定的反演结果;(2)监测频率1 d/次和5 d/次、监测时长同为270 d时,或监测频率10 d/次、监测时长540 d时,反演所得渗透系数的稳定性较好、离散性较小;(3)监测频率15 d/次和30 d/次时,即使监测时长长达1 170 d,反演所得渗透系数的稳定性、离散性依然较差。综合反演水位误差大小、反演渗透系数的稳定性和离散性以及监测成本,认为监测频率5 d/次、监测时长270 d为三峡库区碎石土滑坡相对最佳的监测频率和监测时长。

多道随机稀疏反射系数反演

常规随机稀疏反射系数反演方法采用单道反演策略,实现过程中需要依据经验预设非零反射系数个数,不恰当的预设参数会引起诸多问题,另外,方法的收敛准则从本质上放大了以振幅较大为特征的异常值的影响。为此,引入相邻地震道数据作为约束条件,提出了一种多道的随机稀疏反射系数反演方法。通过对目标地震道数据的非零反射系数的位置和倾角进行同时非线性搜索,有效提升了反演预设参数的选择稳定性,同时减轻了异常值对反演结果的影响。作为单道随机稀疏反射系数反演方法的拓展,该方法保留了可以对反演结果进行不确定性分析的优势,可以提高地震数据高分辨率处理结果的可信性。利用该方法获得的高分辨率反射系数和地震剖面能够得到更多的构造和界面信息,有利于后续的解释工作。

基于反射系数反演的隐蔽油气藏薄储层精细描述技术——以车排子地区白垩系为例

受地震分辨率及波形干涉影响,直接利用原始地震资料进行隐蔽油气藏薄储层精细描述的难度较大。基于反射系数数据体的地震反演是在对原始地震数据进行保幅去噪处理的基础上,通过分别提取时变、空变子波构建子波逆变换因子,利用分频算法选择主频数据体构建地质约束条件,最终计算求取反射系数数据体并进行解释的反演技术,该技术能够较大限度地消除地震资料中的各类干涉现象并提高地震数据的分辨率。针对车排子地区白垩系储层存在的砂体厚度薄,储层与地震反射特征对应关系较差的难题,利用基于反射系数反演对研究区隐蔽油气藏薄储层进行了精细描述。结果显示,砂体主要呈近南北向条带状、团块状不连续分布特征,主要分布于研究区的东部以及西部近岸区域,符合以滨浅湖砂体沉积为主、局部沉积扇三角洲砂体的沉积规律,根据反演结果将储层尖灭线向湖岸方向进行了合理外推,扩大了岩性圈闭的有效分布范围。

基于MCMC-Bayes方法的导热系数反演分析

针对建筑围护结构材料的导热系数反演这类问题的不适定性和围护结构传热特征,通过测点温度对导热系数的识别,利用Bayesian推理和一维热传导模型建立围护结构传热系数反演模型,运用有限控制体积法(FCV)求解一维热传导模型,利用Bayesian推理中已知先验分布与条件概率分布求解得到后验概率分布,后验分布便是反问题的解。运用MCMC(Markov Chain Monte Carlo MCMC)方法构造Markov链对导热系数进行反演估计。通过算例分析不同测点、系统不同测量噪声的反演结果表明MCMC-Bayes方法对围护结构传热系数反演估计与真实参数是吻合的,且具有良好的鲁棒性。

少井背景下基于稀疏层反射系数反演的薄层预测

稀疏脉冲反褶积的本质是恢复厚层顶、底反射界面位置,为适合厚层预测的拓频方法,并不适合以研究地震调谐效应为主要内容的薄互层预测。为此,在研究区只有一口定向开发井的背景下,提出一种少井背景下的薄储层预测技术,主要步骤为:(1)基于稀疏层反射系数反演对叠前偏移数据拓频,突破地震有效频带限制。(2)将拓频成果分频为地震低频体和高频体,利用低频体追踪主要等时面,根据地震沉积学地层切片手段搭建等时地层格架;利用90°相移技术将地震高频体转换为储层岩性估计,实现各等时单元敏感地震属性提取。(3)以地震属性值域分布直方图为基础,基于积分运算将地震属性转化为"砂体最厚发育概率"估计,进一步通过离散二值化处理得到各等时单元薄储层有利区平面展布范围。(4)将各等时单元薄储层有利区范围叠合,形成薄储层发育有利区叠合频数属性,可反映各期次薄储层发育有利区的空间叠合情况,指导薄层开发方案中定向井井位设计与优化。

粘弹性波动方程的系数反演

波动方程的系数反演是一种用于识别地下介质物理力学参数的重要方法。过去这方面的研究一般都建立在弹性模型的基础上,本文则提出了粘弹性反演模型,这种模型更能真实地反映波在地下传播的实际情形。在粘弹性反演模型的基础上,我们还提出了一整套行之有效的数值反演方法,并在频域中完成了反演计算。最后的数值计算结果是令人满意的,证明了本文的模型和方法的合理性。

时间分数阶扩散方程扩散系数反演问题的唯一性

考虑了时间分数阶抛物型方程扩散系数反演问题,通过分数阶抛物型方程解的形式,建立输入-输出映射,并通过讨论其相关性质,证明反问题的唯一性.

地震同态域反射系数反演及影响因素分析

地震同态域反射系数反演方法是从同态反褶积法中衍生出来的一种反射系数反演方法。该方法基于同态理论,相比传统同态反褶积法稳定性更高。本文分析了地震同态域反射系数反演基本原理,并从子波振幅、子波相位、子波主频、子波频宽四个方面分析了该方法估算反射系数的影响因素,对提高地震同态域反射系数反演的精度和稳定性具有借鉴作用。