基于正交贴体网格的黏弹介质地震波模拟

作     者：刘志强 黄磊 李钢柱 牛兴国 张晓萌 LIU Zhiqiang;HUANG Lei;LI Gangzhu;NIU Xingguo;ZHANG Xiaomeng

作者机构：内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018 内蒙古有色地质矿业(集团)物探勘查公司内蒙古呼和浩特010010 

出 版 物：《石油地球物理勘探》 (Oil Geophysical Prospecting)

年 卷 期：2023年第58卷第4期

页      面：839-846页

核心收录：

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目“露天采煤驱动下白垩系煤系地层结构变异与地下水系统时空演变机理”(51969023) 内蒙古自治区科技计划项目“采煤驱动下西部典型矿区地质环境治理与生态修复关键技术研究与示范”(2020GG0076) 内蒙古自治区自然科学基金项目“基于正交可变网格的三维复杂地质条件下地震波数值模拟研究”(2021BS04007) “索伦山蛇绿混杂岩形成机制与构造环境”(2021MS04024) 内蒙古自治区高等学校科学技术研究项目“基于正交可变网格的复杂地表条件下地震波数值模拟研究”(NJZZ19042)联合资助 

主　　题：起伏地表 黏弹性波 虚假散射波 正交贴体网格 有限差分法 

摘      要：常规的有限差分地震波数值模拟采用笛卡尔坐标系的规则网格对计算区域进行网格剖分,在模拟起伏地表下的地震波场时,不仅不利于实现自由边界条件,而且由于阶梯状网格近似,在网格角点处容易产生虚假散射波,从而影响模拟精度。为此,将计算流体力学中的正交贴体网格生成技术引入起伏地表下黏弹介质的网格剖分中,采用优化的同位网格有限差分法计算曲线坐标系的一阶速度—应力方程,并通过选择性滤波法消除同位网格差分产生的格点振荡。正交贴体网格能够精确地描述起伏地表,网格的正交性也使得实施自由边界条件时无需做复杂的坐标转换和插值运算。数值算例表明:该方法得到的数值解与解析解完全吻合;与规则网格有限差分法模拟结果相比,在相同网格间距条件下,该方法能够有效消除阶梯状网格引起的虚假散射波,从而提高数值模拟精度。此外,起伏地表两层和三层黏弹介质模型模拟结果表明,该方法对复杂模型同样有较强的适用性。