高阶交错网格有限差分法的地震波场数值模拟.pdfVIP

第36卷 第5期 北 京 交 通 大 学 学 报 Vo1．36No．5 L0F BEUING TIA0T0NG UNIV ! 文章编号：1673—0291(2012)05—0068—05 高阶交错网格有限差分法的地震波场数值模拟 杨 圳，李蓉艳，岳继光，萧蕴诗 (同济大学 电子与信息工程学院，上海 200092) 摘 要：基于地震波波动方程和有限差分法，针对多种不同的复杂地质模型，进行高阶交错网格地 震波场模拟仿真研究．首先对地震波波动方程原始形式进行推演，得到一阶速度应力弹性波方程， 然后用时空二元高阶交错差分网格的方法对其进行离散化 ，最后对三层背斜模型、断层模型和含油 模型进行了数值模拟实验，获取相应的波场快照和地震道图像进行对比分析，并讨论了差分阶次对 于仿真精度的影响．仿真结果表明：算法计算精度准确，计算效率高，适合于模拟非均匀介质、复杂 构造和复杂地质体的地震波场． 关键词：地震波；波动方程；高阶；交错网格；有限差分法 中图分类号 ：TP274：TE132 文献标志码 ：A Seismicwavefieldnumericalmodelingwithhigh-order finite．differentialmethod YANGZhen，L Rongyan，YUEJiguang，XIAO Yunshi (CollegeofElectricalandInformationEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China) Abstract：Basedonseismicwaveequationandfinite—differentialmethod．seismicwavefieldnumerical modelingwith high—orderstaggeredmesh isstudiedfordifferentcomplicated geographicalmode． First，seismicwaveequationisderivedtoobtainone-orderstress—velocityequation，then，theequation isdiscretizedintimeandspacebystaggeredmeshfinite-differentialmethod ．Thismethod isusedto simulatethree—levelstrataslopingdownwardmodel，faultmodelandoillayermodelandthedifferential orderofthesimulationaccuracyisdiscussed．Theresultsindicatedthismethod issuitforsimulating non—homogeneousmediaandcomplicatedgoegraphicalmodewithhighaccuracyandefficiency． Keywords：seismicwave；waveequation；high—order；staggeredmesh；finite—differentialmethod 本文作者针对地震资料处理的正演建模 问题， 1 一阶速度应力弹性波方程 使用时间一空间二元高阶交错网格有限差分这一非 线性方法，对未知地层展开建模研究，并模拟地震波 地震波从实质上讲，就是在地下岩层中传播的 的传播过程 ．在获取不同地质结构下地震波的波场 机械弹性波，而弹性波传播的基本规律是 由弹性波 快照和地震道 图像的基础上，通过对 比分析得到： 的波动方程来反映的．通过研究岩石的不同物理参 “空间差分阶数的提高，可以使数值频散得到很好的