地震记录数值模拟的褶积模型法
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本科生实验报告
实验课程数值模型模拟
学院名称地球物理学院
专业名称勘测技术与工程
学生姓名
学生学号
指导教师熊高君
实验地点5417
实验成绩
2015年5月
成都理工大学
《地震数值模拟》实验报告
实验报告
一、实验题目：
地震记录数值模拟的褶积模型法
二、实验目的：
掌握褶积模型基本理论、实现方法与程序编制，由褶积模型初步分析地震信号的分辨率问题。
三、原理公式
1、褶积原理
地震勘探的震源往往是带宽很宽的脉冲，在地下传播、反射、绕射到测线，传播经过中高频衰减，能量被吸收。吸收过程可以看成滤波的过程，滤波可以用褶积完成。在滤波中，反射系数与震源强弱关联，吸收作用与子波关联。最简单的地震记录数值模拟，可以看成反射系数与子波的褶积。通常，反射系数是脉冲，子波取雷克子波。
（1）雷克子波：
wave(t)=cos(2ft)*
（2）反射系数：
（3）褶积公式：
数值模拟地震记录trace(t): trace(t) =rflct(t)*wave(t)；
反射系数的参数由 z 变成了 t，怎么实现？在简单水平层介质，分垂直和非垂直入射两种实现，分别如图 1 和图 2 所示。
图1 图2
1）垂直入射：
t=2h/v；
2）非垂直入射：
t=
2、褶积方法
（1）离散化（数值化）
计算机数值模拟要求首先必须针对连续信号离散化处理。反射系数在空间模型中存在，不同深度反射系数不同，是深度的函数。子波是在时间记录上一延续定时间的信号，是时间的概念。在离散化时，通过深度采样完成反射系数的离散化，通过时间采样完成子波的离散化。如果记录是 Trace(t)，则记录是时间的函数，以时间采样离散化。时间采样间距以Δt 表示，深度采样间距以Δz 表示。在做多道的数值模拟时，还有横向Δx 的概念，横向采样间隔以Δx 表示。
离散化的实现：t=It×Δt；x=Ix×Δx；z=Iz×Δz；
或：It=t/Δt; Ix=x/Δx; Iz=z/Δz
（2）离散序列的褶积
trace(It)=
四、实验内容
1、垂直入射地震记录数值模拟的褶积模型；
2、非垂直入射地震记录数值模拟的褶积模型。
五、方法路线
1、根据垂直入射褶积模型理论算法，填充程序（附后）的下划线部分，使
程序完整，调试程序，算出结果，用“Fimage”显示软件显示褶积结果；
2、根据非零偏移距算法，编制非零偏移距褶积模型程序，算出结果，用
“Fimage”显示软件显示褶积结果。（参考垂直入射褶积模型理论算法
和程序，子波与反射层不变）；
3、变换子波的主频：fm（10hz到300hz范围），重复1和2；
4、变换子波的长度：Nw（80ms到160ms范围），重复1和2；
5、改变反射层深度：h（800m到1600m范围），重复1和2；
6、改变介质速度：v（2000m/s到7000m/s 范围），重复1和2。
六、实验结果
1、结果显示
1）垂直入射
图3—1 Nw=32,h=1000,v=3000,fm=100地震记录数值模拟的褶积模型（左）和子波（右）
图3—2 Nw=32,h=1000,v=3000,fm=200地震记录数值模拟的褶积模型（左）和子波（右）
图3—3 Nw=32,h=1000,v=3000,fm=300地震记录数值模拟的褶积模型（左）和子波（右）
图3—4 h=1000,v=3000,fm=25，Nw=20地震记录数值模拟的褶积模型（左）和子波（右）
图3—5 h=1000,v=3000,fm=25，Nw=30地震记录数值模拟的褶积模型（左）和子波（右）
图3—6 h=1000,v=3000,fm=25，Nw=40地震记录数值模拟的褶积模型（左）和子波（右）
图3—7 Nw=32,v=3000,fm=25，h=1000地震记录数值模拟的褶积模型
图3—8 Nw=32,v=3000,fm=25，h=1200地震记录数值模拟的褶积模型
图3—9 Nw=32,v=3000,fm=25，h=1400地震记录数值模拟的褶积模型
图3—10 Nw=32, h=1000,fm=25，v=2000地震记录数值模拟的褶积模型
图3—11 Nw=32, h=1000,fm=25，v=4000地震记录数值模拟的褶积模型
图3—12 Nw=32, h=1000,fm=25，v=6000地震记录数值模拟的褶积模型
2）非垂直入射
图4—1 Nw=32,h=1000,v=3000,fm=100地震记录数值模拟的褶积模型（左）和子波（右）
图4—2 Nw=32,h=1000,v=3000,fm=200地震记录数值模拟的褶积模型（左）和子波（右）
图4—3 Nw=32,h=1000,v=3000,fm=300地震记录数值模拟的褶积模型（左）和子波（右）
图4—4 h=1000,v=3000,fm=25，Nw=20地震记录数值模拟的褶积模型（左）和子波（右）
图4—5 h=1000,v=3000,fm=25，Nw=30地震记录数值模拟的褶积模型（左）和子波（右）
图4—6 h=1000,v=3000,fm=25，Nw=40地震记录数值模拟的褶积模型（左）和子波（右）
图4—7 Nw=32,v=3000,fm=25，h=1000地震记录数值模拟的褶积模型