地震记录数值模拟的褶积模型法

本科生实验报告

实验课程数值模型模拟 ________________________________ 学院名称______________________________ 专业名称___________________________ 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

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:

的(z)二

(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△ t表示，深度采样间距以△ z表示。在做多道的数值模拟时，还有横向△x的概念，横向采样间隔以△ x表示。

离散化的实现：t=It X A t ; x=lx X A x; z=lz X A z;

或：It=t/ △ t; Ix=x/ △x; lz=z/ A z

(2)离散序列的褶积

trace(lt)= 「今rflct (Itao) * waveflt - Itao i

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（ 80m$到160ms范围），重复1 和

2；

5

、

改变反射层深度：h（800n到1600n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

31 ]IL I 质

$1 111 I滋

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）

im i制

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）

国im izi

口

口

O iu-

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）

9 IQI

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— 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）

5] ]01 曲

5] ]0L 曲图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

5] ]0L 曲图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）