给水管内铁释放速率模型研究进展
杨龙
北京工业大学建筑工程学院，北京，100124
摘要：本文综述了国内外给水管内铁释放速率的经验统计模型和动力学模型，并指出各模型的相应特点，最后统计了这些模型中所使用参数的频率，提出了今后铁释放速率模型的发展方向。同时作者说明铁释放速率模型的建立将有助于城市给水管网的铁释放的控制，从而保障给水管网水质安全性。
关键词：铁释放；铁释放速率模型；研究进展及展望
Progress of Researches on velocity models of iron release in water supply pipe Abstract. The paper gives an overview on velocity models of iron release in water supply pipe at home and abroad, which incorporate empirical statistical models and dynamic models. Meanwhile, the characters of each iron release model are summarized. At last, the author analyzes the frequency of all parameters used in models mentioned in paper and puts forward the developing orientation on velocity models of iron release. The author also concludes that the establishment of velocity models of iron release is conducive to getting command of iron release in water distribution systems and guaranteeing the safety of potable water in drinking water pipe.
Keywords: Iron release; Velocity models of iron release; Progress and prospect
1.给水管内铁释放概述
随着水处理工艺的强化和改进，给水厂出水的水质基本都满足生活饮用水卫生标准，但达标水经过给水管网这座复杂庞大的“反应器”系统后，水质却可能发生变化。许多管网中出现过黄水现象，这与铁的不稳定性密切相关。当给水管内水质、水力条件改变，或在微生物作用下，沉积物的表面钝化层被破坏，颗粒态铁和溶解性铁会从管内沉积物中被释放出来，此现象称为给水管内铁的释放。这一问题主要发生在铁质性管道中。
给水管内铁的释放过程是一个复杂的物理、化学、生物作用过程，方伟指出[1]铁释放的原因可能是：铁管的腐蚀；水质变化引起的腐蚀瘤成分的溶解；管道水力条件的变化；微生物的作用。许多研究表明[2-6]铁释放的因素有：DO、pH值、水流停留时间、管道材质及其新旧程度、水流流态。关于铁的释放机理的研究较多，张晓健等人[7]分析认为管壁微环境中会发生腐蚀反应、铁释放反应和铁沉积反应，并将国外对铁质管材中铁的释放机理总结为以下几种：Sontheimer等人提出的Siderite模型；Kuch机理；铁化合物的溶解理论；瘤状物破坏理论；腐殖酸作用理论；微生物活动理论；溶解氧影响模型。伊利诺伊大学Sarin 教授课题组总结提出了铁释放的好氧-缺氧-过渡模型，进一步完善了铁释放机理。这些机理只是定性的研究，还需要建立起相应的数学模型进行定量化。
2.国内外铁释放速率模型研究进展
2.1国外铁释放速率模型研究进展
2.1.1 Larson比率
早期的关于铁释放速率的经典模型是Larson比率。1957年Larson和Skold[8]研究氯离子、碱度、pH 值、钙离子、硅酸盐、自由余氯、化合余氯对钢管和铸铁管腐蚀的影响，研究表明氯离子与碱度比值（Cl-/Alk）越大，腐蚀速率越大。在1958年Larson和Skold[9]在室温、流速为0.1-1.0fps、pH为6.8-8.3条件下，研究了Cl-、硫酸根（SO42-）、碳酸氢根（HCO3-）以及Ca2+对铁腐蚀速率的影响。研究表明Cl-/HCO3-的比值越大，腐蚀速率越大。Cl-和SO42-促进腐蚀，Ca2+能够抑制腐蚀发生。根据经验得到Larson比率（LR）的表达式（1）如下：
LR=Cl ?+SO
4
2?
HCO3?
，（1）
（1）式中各离子的单位均为mol/L。LR值越低，水的腐蚀性就越小。为有效控制铁的腐蚀速率，应使LR值小于0.2-0.3。氯离子和硫酸根等无机阴离子半径小，容易破坏金属表面的钝化膜，促进铁的释放。
Larson比率只考虑了较少的影响因素，对于复杂的管网环境，许多显著性因子如水温、浸泡时间、pH值和硬度等因素并没有考虑。
2.1.2 修正的Larson比率（LRM）模型
Imran等人[10]研究了不同水源的混合水对配水系统中铸铁管和镀锌管材的腐蚀影响，在水的色度变化的数据基础上修正了Larson比率，修正的Larson比率（LRM）模型如（2）式：
LRM=Cl?+SO42?+Na+1 2
Alk T
25
HRT， (2)
式（2）中Cl?、SO42?、Na+单位为mg/L；温度T的单位为℃；HRT单位为d；碱度Alk的单位为mg/LCaCO3。为有效控制铁的腐蚀速率，应使LRM值小于0.5。修正的Larson比率模型引进了更多的影响因素，但是没有考虑管材等方面因素。
2.1.3 基于色度变化的Imran铁释放模型
Imran等人[2]研究结果表明单一水源或混合水的碱度、氯离子、硫酸根离子、钠离子、溶解氧对腐蚀副产物的释放有着显著的影响，温度和管内水流停留时间也是影响腐蚀产物释放的重要的物理和运行参数。结果表明管道进出水色度的变化和给水管内水中总铁的含量相关性很大（R2=0.82），水的色度的变化值可以作为水中总铁含量的代表性参数，如（3）式所示。
?Fe=0.0132×?C (3)
式中，?C为配水系统中进出水色度变化值（CPU）；?Fe为配水系统中进出水铁浓度变化值（mg/L）。此模型在实际管网中校核时，准确度高。配水系统中进出水色度变化受到许多水质参数的影响，Imran等人通过方差分析（ANOVA）来确定水质参数的变化对水的色度的影响情况，并建立了混合水条件下的Imran “有色水”释放模型。管道进出水的色度变化值的可通过公式如（3-1）式计算：
?C=Cl?0.485Na+0.561SO42?0.118
DO0.967T0.813HRT0.863
101.321Alk0.912
（3-1）有研究[11]也建立了镀锌钢管中“有色水”释放模型，此模型引入的参数较少，与Imran“有色水”释放模型不同，如（3-2）式所示：
?C=10.71×SO42?1.22
×T1.06
Alk Si
（3-2）式（3-1）和（3-2）中，?C为配水系统中进出水色度变化值（CPU）；Cl?、Na+、SO42?分别为水中氯离子、钠离子、硫酸根离子含量（mg/L）；DO为水中溶解氧含量（mg/L）；T为水的温度（℃）；HRT为水力停留时间（天）；Si为水中硅酸盐的浓度（以SiO2表示，单位mg/L）；Alk表示水的碱度（以CaCO3计，单位为mg/L）。根据管道进出水色度变化值和总铁的变化值之间的关系，以及根据“有色水”释放模型，可以计算得到进出水总铁的变化量。基于色度变化的Imran铁释放模型引进的参数更多，但是此模型是根据经验统计建立的。
2.1.4 热力学平衡铁释放模型
Tang等人[12]研究表明给水管内铁锈中铁的释放量随着Fe3O4含量的增加而减少，随着Fe2O3含量的减少而减少。溶解性Fe和FeCO3转化表明FeCO3固体能够控制Fe的释放。根据实验结果建立了热力学平衡铁释放模型。此模型的建立条件是：假设FeCO3是溶解性铁的控制固相物质。考虑到模型的建立，热力学平衡铁释放模型认为所有的溶解性铁与所有的固相物质之间处于平衡状态。此模型中考虑到溶解性的复杂化合物的浓度（例如碳酸盐，氯化物和硫酸盐）。所有的溶解性铁化合物之和就是水中总铁的含量，如公式（4）所示：
Fe T=10?10.89×H+
Alk×10?10.31+10?9.5
H+
+10?20.6
H+2
+10?32
H+3
+102Alk+104.38Alk×10?10.3
H+
+102.25SO42?+100.9Cl?（4）
公式（4）中碱度Alk单位为mol/L。需要说明的是该模型建立的条件为0.38V和25℃。根据研究过程中所测量的ORP值，在建立此模型中忽略了Fe3+的化合物。这种模型具有内在的缺陷，主要是没有考虑颗粒态铁的释放量；然而，这些模型有助于阐述铁的释放机理。然而，这个模型表明随着碱度和pH的减少，铁释放量的逐渐增加。
2.1.5镀锌钢管铁释放模型
GLATTHORN[11]建立了镀锌钢管铁释放模型，此模型选用6个重要的水质参数（水力停留时间、硫酸根离子、氯离子、碱度、温度、溶解氧）用来建立初级镀锌钢管铁释放模型如下式（5）：
?Fe=0.395×HRT0.17×Cl?0.17×1.45T
25
Alk
（5）（5）式中，Fe为铁的浓度（mg/L）；HRT为水力停留时间（天）；Cl?表示氯离子浓度（mg/L）；T为温度（℃）；Alk为碱度（以CaCO3计，单位mg/L）。此模型针对的管材为镀锌钢管，选用的影响参数具有代表性。
2.1.6零级反应动力学模型及其修正形式
Mutoti等人[13]建立了铁释放的零级反应动力学模型，此模型是在管道内表面铁物质随着时间变化而逐渐释放的情形下建立的。结果表明铁释放量依赖于表面释放通量K m、管材、管道特性和水力停留时间，其中K m是管材、水的化学性质和雷诺数的函数。此模型建立的条件是管内铁的稳态物料平衡，此模型最主要是确定K m，经过大量的实验和相关研究的分析，最终确定K m是浊度变化值、流量、管内铁锈表面积有关。铁的释放容易受到铁锈的溶解的影响，铁浓度的变化量不仅与管中的水质有关，同时也考虑到沉积物的表面积、管道的基本特性、水力特性，零级动力学模型较简单，此模型如（6）式：
?Fe=4×K m×HRT
D
，（6）（6）式中，?Fe为水流经过管段时铁浓度的变化值（mg/L）； K m为铁的释放通量，单位为mgFe/m2·d；HRT为水力停留时间（d）；D为管段直径（米）。
Mutoti的零级反应动力学模型中K m值是在一个给定的混合水条件下进行的，混合水是由60%的地下水、30%的地表水和10%淡化水组成[14]。此模型是通过实验数据所拟合的，实验是关于铸铁管和镀锌钢管中水流在变化的水力条件下进行的。研究结果表明对于一个给定的水质条件，层流流态条件下（雷诺数R e<2000），铁的通量近似于常数。镀锌钢管的平均铁通量值为K m=1.99 mgFe/(m2·d)；铸铁管的平均铁通量值为K m=4.16mgFe/(m2·d)。紊流流态条件下（R e>2000）的管内铁释放通量模型如式（6-1）（6-2）：镀锌钢管：K m=4.5×10?3R e?2000+1.99（6-1）铸铁管：K m=9.0×10?3R e?2000+4.16（6-2）有研究建议[14]在Mutoti的零级反应动力学模型引入水质变化的替代参数色度，对于一个已知的铁释放通量K m(1)，水质的化学特性已知（Color1），在同一种管材条件下不同水质成分（Color2）条件下铁的释放通量K m(2)可以用下式（6-3）计算：
K m(2)=K m(1)×Color2
Color1
（6-3）零级反应动力学模型受到管材和水质的限制。经验水质模型是建立在一系列水质化学特性条件和温度条件下。人们希望这个模型能够通过许多水厂的验证，这些水厂的数据来自一系列管径、管道条件和水力条件。
GLATTHORN[11]对Imran的“有色水”模型和Mutoti的铁释放零级反应动力学模型进行了修正，主要修正铁释放通量K m，详细地建立了不同雷诺数范围内的K m。在研究过程中，对于铸铁管和镀锌钢管分别建立了新的模型。对于铸铁管，修正后的铁释放通量K m公式如式（6-4）、（6-5）、（6-6），将修正后的K m带入公式（6）后，就会得到修正后的铁释放零级反应动力学模型。
若R e<250，K m=2.5（6-4）若250
2.2 国内铁释放速率模型研究进展
2.2.1 理论临界铁释放速率
张晓健等人[15]对给水管网中铁释放现象的影响因素进行了研究，研究结果表明，铁的释放速率与pH
值、碱度和氧化剂成负相关，与氯离子浓度呈正相关。并且提出了控制铁释放现象的理论临界释放速率计算公式（7）。理论临界铁释放速率是在假定理想状态的情况下建立的：管网水中初始铁浓度为0mg/L；管网水质参数基本恒定；管网水处于停滞状态；释放的铁均匀分布在水中并且不发生沉淀。在相应的假设条件下计算出理论临界铁释放速率为0.25 mg/(m2·h)。
v=250×D×c
HRT
（7）式（7）中，c为管网水铁释放量，mg/L；v为铁释放速率，mg/(m2·h)；D为管段直径，m；HRT为停留时间，h。理论临界铁释放速率是在铁的释放量已知的情况下来预测铁的释放速率。
2.2.2 改进的Larson比率（LR′）
王洋等人[16]研究表明，拉森指数与铁释放速率具有相关关系，随着拉森指数的增加,铁释放速率升高。对于旧铸铁管，其相关关系为非线性。为了研究铁释放速率，有研究[17]提出了修正的Larson比率（LR′），LR′≤1定义为化学稳定的水质。如式（8）所示。
LR′=2.467×Cl?+SO42?
HCO3?0.1445
Hardness
100
?0.252T
25
3.092HRT
4
0.489
（8）
式中T为水温，℃；Hardness为总硬度，mg/L，以CaCO3计；Cl?、SO42?、HCO3?分别表示对应的离子含量，mg/L；HRT表示浸泡时间，h。根据LR′值与铁释放之间的相关关系求得对应的铁释放速率，其相关关系如式（8-1）所示：
v=v
临界
×LR′（8-1）式中v—水质稳定的临界铁释放速率，mg/(m2·h)。取定小于4 mg/(m2·h)的铁释放速率为可以接受的临界铁释放速率。
2.2.3 基于回归分析铁含量预测模型
郑毅等人[6]通过实验管网，在水力、水质条件改变的条件下，分析了浊度、余氯、pH值、流速与铁释放现象的相互影响机理。量化水中总铁含量与余氯、浊度和pH值之间的关系，研究表明总铁含量与余氯、pH值呈负相关，与浊度呈正相关。选择余氯、浊度和pH作为自变量，利用Excel进行回归分析，得到总铁含量预测公式（9）：
Y=?0.15298X1+0.034967X2?0.00028X3+0.026262 （9）式中：Y为总铁含量，mg/L；X1为余氯，mg/L；X2为浊度，NTU；X3为pH。
2.2.4 铁释放的经验统计模型
刘扬[17]通过浸泡实验的数据以及统计回归的方法建立铁释放的经验统计模型（10）。
Fe=3.25×1010T0.101Cl?0.477SO42?0.691
HRT0.371
pH Alk Hardness
（10）为了简化模型（10），他采用MATLAB工具箱中的stepwise工具逐步回归选择重要的自变量，剔除不显著变量之后的结果如式（11）所示：
Fe=1.04×1013HRT0.378Cl?0.495SO42?0.704
pH3.244Hardness 5.7
（11）同时采用主成分分析得到的铁释放模型如式（12）。
Fe=1.033×10?4T0.815pH0.92HRT0.396Cl?0.2SO42?0.755
Hardness0.366
Alk
（12）式中Fe为不同浸泡时间对应的铁的释放量，mg/L；T为水温，℃；Alk和Hardness分别为重碳酸盐碱度和总硬度，mg/L，以CaCO3计；Cl?和SO42?分别为对应的离子含量，mg/L；HRT为浸泡时间，h。
2.2.5 铁释放的动力学模型
刘扬[17]利用MATLAB 工具中的Fminsearch 函数进行拟合，建立了管网中铁释放动力学模型（13），结果表明随着pH 值和碱度增大，铁的释放量减小，表明铁的释放与给水管内出水的溶解氧浓度（DO 0）有关。该动力学模型首尾预测效果好，能够较为准确地预测浸泡时间较大时管网中的铁释放量。但是该动力学模型没有考虑管材和水流特性的影响因素。
d F
e =0.005 10?pH 0.12 0.946DO 064
Alk 100.1 0.325dt （13）
3.分析上述的铁释放速率模型
对上述铁释放速率模型，统计用到的相关参数，并将一些相同含义的参数进行合并，如pH 和碱度表
示同一含义，用pH 表示，DO 和DO 0用DO 表示，△C 、Color 用△C 表示。简化后的参数有：Cl -、SO 42-、HCO 3-、
Na +、Alk 、T 、HRT 、△C 、DO 、Si 、pH 、K m 、D 、Re 、Hardness 、余氯、浊度。已有的铁释放速率模型中各参数使用百分比图如图1所示。
图1 上述铁释放速率模型中各参数使用百分比
由图1可得，各参数的使用频率顺序为：Cl -、SO 42-、HRT 、Alk 、T 、pH 、R e 、Hardness 、HCO 3-、Na +、
△C 、DO 、D 、浊度、Si 、K m 、余氯。铁释放速率模型中，Alk 的使用频率高，余氯的使用频率较低。参数的频率使用高低并不是表示参数对给水管内铁的释放速率的影响程度的大小。同时从使用的参数类别来看，铁释放速率模型中使用的水质参数较多，对于水力参数和管材特性影响因素使用较少。另外，铁释放速率的经验统计模型多于铁释放速率的动力学模型。已有的铁释放统计模型主要以水质指标的幂指数形式为主，以铁的释放量或是色度为模型的因变量，其中所涉及的水质指标主要有：DO 等。已有的铁释放速率动力学
模型较少，最典型的是Mutoti 等人[13]建立了铁释放的零级反应动力学模型，同时还有国内刘扬[17]提出的
铁释放的动力学模型。
4.结论与展望
国内外研究人员针对不同的水质和不同的管材提出了不同的铁释放经验统计模型和动力学模型，但这些模型还需要进一步的验证和修正。国内给水管内铁释放速率模型的研究相对较少。
铁释放速率的经验统计模型比较复杂，而动力学模型是依据反应机理建立的，较经验统计模型更具说服力且简单，且能够高效地预测停留时间较长时管网中的铁释放量，可以根据不同的水质条件和管网特性修正相应的系数，因此铁释放速率的动力学模型会越来越引起研究人员的关注。
由于给水管内铁的释放过程受许多因素影响，任何一种铁释放速率模型都有其适用条件。今后的铁释12.68 12.68 2.82 2.82 11.27
9.86
12.68
2.82 2.82
1.41 8.45
1.41
2.82 7.04
5.63
1.41 1.41
各参数使用频率(%)
放速率模型中所包括的因素将会更加全面，更具代表性，使用起来会更加方便。
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第10章系统动力学模型 系统动力学模型(System Dynamic)是社会、经济、规划、军事等许多领域进行战略研究的重要工具，如同物理实验室、化学实验室一样，也被称之为战略研究实验室，自从问世以来，可以说是硕果累累。 1 系统动力学概述 2 系统动力学的基础知识 3 系统动力学模型 第1节系统动力学概述 概念 系统动力学是一门分析研究复杂反馈系统动态行为的系统科学方法，它是系统科学的一个分支，也是一门沟通自然科学和社会科学领域的横向学科，实质上就是分析研究复杂反馈大系统的计算仿真方法。 系统动力学模型是指以系统动力学的理论与方法为指导，建立用以研究复杂地理系统动态行为的计算机仿真模型体系，其主要含义如下： 1 系统动力学模型的理论基础是系统动力学的理论和方法； 2 系统动力学模型的研究对象是复杂反馈大系统； 3 系统动力学模型的研究内容是社会经济系统发展的战略与决策问题，故称之为计算机仿真法的“战略与策略实验室”； 4 系统动力学模型的研究方法是计算机仿真实验法，但要有计算机仿真语言DYNAMIC的支持，如：PD PLUS，VENSIM等的支持；
5 系统动力学模型的关键任务是建立系统动力学模型体系； 6 系统动力学模型的最终目的是社会经济系统中的战略与策略决策问题计算机仿真实验结果，即坐标图象和二维报表； 系统动力学模型建立的一般步骤是：明确问题，绘制因果关系图，绘制系统动力学模型流图，建立系统动力学模型，仿真实验，检验或修改模型或参数，战略分析与决策。 地理系统也是一个复杂的动态系统，因此，许多地理学者认为应用系统动力学进行地理研究将有极大潜力，并积极开展了区域发展，城市发展，环境规划等方面的推广应用工作，因此，各类地理系统动力学模型即应运而生。 发展概况 系统动力学是在20世纪50年代末由美国麻省理工学院史隆管理学院教授福雷斯特（）提出来的。目前，风靡全世界，成为社会科学重要实验手段，它已广泛应用于社会经济管理科技和生态灯各个领域。福雷斯特教授及其助手运用系统动力学方法对全球问题，城市发展，企业管理等领域进行了卓有成效的研究，接连发表了《工业动力学》，《城市动力学》，《世界动力学》，《增长的极限》等着作，引起了世界各国政府和科学家的普遍关注。 在我国关于系统动力学方面的研究始于1980年，后来，陆续做了大量的工作，主要表现如下： 1）人才培养 自从1980年以来，我国非常重视系统动力学人才的培养，主要
基于ADAMS人体动力学下肢建模与仿真 前言 人体生物力学研究的是一个多学科交叉的新兴领域,它涉及到机器人机构学、运动学、动力学、人体解剖学、外科学(特别是骨科)、摄影测量学、测试技术以及计算机辅助设计等多方面的知识。研究人体动力学的建模和仿真，获取有关运动、力学数据，对指导机电产品设计、运动康复机械设计等具有重要意义。为了满足人们的需要和安全，在一些实验中必须模拟人体作为实验对象。为了保证人体的安全和新设备的研发，因此在人体运动仿真研究中需要将人体作为某种程度的抽象，这种抽象既要尽可能反映人体的真实情况，又要易于实现。人体模型是车辆设计、动力学分析和服务型机器人设计与仿真的基础，为设计用的人体模型属于人体几何学/运动学模型，它还为动力学分析与仿真提供了必要的几何特性；为分析与仿真用的人体模型属于多体系统动力学模型。人体动力学模型是多体系统动力学在生物力学方面的最新研究成果，已在国外车辆动力学分析与仿真领域获得工程应用。如果从建模的方式来看人体模型种类可以分为以下两种。从仿真角度建模—人体仿真模型（目前主要是指运用计算机仿真软件进行人体多体仿真建模）；从力学角度建模—动力学模型。 一、历史发展及现状 1.运动生物力学的国内外发展现状 有关生物体运动的力学问题很早就引起了人们的注意，早在15世纪末，意大利科学家Leonardo Da Vinci研究了人体的各种姿势和
运动，首先提出了“一切能够运动的生物体都遵循力学定律而运动”的重要观点。随着生命科学、力学和计算机技术的飞速发展，一门以研究人体力学行为特征为主的学科一运动生物力学诞生了。 运动生物力学作为一门学科，它的产生与发展，在我国还只有不到60年的历史。直到70年代后期，随着体育科学的全面进步和高科技的渗入，运动生物力学才真正活跃起来，并迅即发展成为体育科学体系中最体现现代高科技水平的学科之一。考察并分析运动生物力学的发展过程，在欣喜于运动生物力学已取得长足进步的同时, 我们还不得不承认，运动生物力学的理论基础是不完善的，在这方面的科学研究也几无进展。 人体运动分析是近年来计算机视觉领域中备受关注的前沿方向之一，是当代生物力学和计算机视觉相结合的一项重要技术，具有十分广阔和重要的应用领域，它在机器人学、仿生机械学、智能控制、人机交互、运动分析和虚拟现实等领域都有着广泛的应用。建模是研究人体运动的核心，目前的建模方法包括：有限元分析，多刚体动力学，肌肉一骨骼建模，振动力学，运动学建模以及实验等方法。 2.多体系统动力学研究的发展 多体系统动力学的核心问题是建模和求解问题，其系统研究开始于20世纪60年代。从60年代到80年代，侧重于多刚体系统的研究，主要是研究多刚体系统的自动建模和数值求解。 到了80年代中期，多刚体系统动力学的研究已取得一系列的成果，尤其是建模理论趋于成熟，但更稳定，更有效的数值求解仍然是
月球软着陆控制系统综合仿真及分析（课程设计） 在月球探测带来巨大利益的驱使下，世界各国纷纷出台了自己的探月计划，再一次掀起了新一轮探月高潮。在月球上着陆分为两种，一种称为硬着陆，顾名思义，就是探测器在接近月球时不利用制动发动机减速而直接撞击月球。另一种称为软着陆，这种着陆方式要求探测器在距月面一定高度时开启制动系统，把探测器的速度抵消至零，然后利用小推力发动机把探测器对月速度控制在很小的范围内，从而使其在着陆时的速度具有几米每秒的数量级。显然，对于科学研究，对探测器实施月球软着陆的科学价值要大于硬着陆。 1月球软着陆过程分析 目前月球软着陆方式主要有以下两种方式： 第一种就是直接着陆的方式。探测器沿着击中轨道飞向月球，然后在适当的月面高度实施制动减速，最终使探测器软着陆于月球表面。采用该方案时，探测器需要在距离目标点很远时就选定着陆点，并进行轨道修正。不难发现，该方法所选的着陆点只限于月球表面上接近轨道能够击中的区域，所以能够选择的月面着陆点的区域是相当有限的。 第二种方法就是先经过一条绕月停泊轨道，然后再伺机制动下降到月球表面，如图17-1所示。探测器首先沿着飞月轨道飞向月球，在距月球表面一定高度时，动力系统给探测器施加一制动脉冲，使其进入一条绕月运行的停泊轨道；然后根据事先选好的着陆点，选择霍曼变轨起始点，给探测器施加一制动脉冲，使其进入一条椭圆形的下降轨道，最后在近月点实施制动减速以实现软着陆。 主制动段 开始点 图17-1 月球软着陆过程示意图 与第一种方法相比，第二种方法有以下几个方面较大的优越性： 1）探测器可以不受事先选定着陆点的约束，可以在停泊轨道上选择最佳的着陆点，具有很大的选择余地。
时深转换 时深转换和深时转换是在TDQ模块中进行的，它是联系seisworks和zmapplus模块的桥梁。它可分为两步：建立速度模型，时深转换。 1 建立速度模型 速度模型的建立是在时深表的基础上进行的。 图1 （1）启动TDQ Application——TDQ（图1），弹出TDQ主窗口（图2）。 图2 选择地震工区 seisworks project: list,选T63。 （2）建立速度模型 Model——new(图2)。 Build——From Time—Depth Table(图3) 图3 选井列表t163，弹出图4。
图4 选作合成记录时建立的时深关系使用的井T717和时深表sstdlyg，显示Active，ok。单击Model Name：后面的小星星，弹出图5，输入模型名dyst，ok。速度模型dyst将被保存。 2 时深转换 （1） 层位的时深转换 TDQ主窗口（图6）——horizons——Convert Time to Depth，弹出图7 图6 图7
选择我们要转换的时间域层位T4、T6，下面的对话框中出现了对应的深度域的层位DepthTDQ_T4、DepthTDQ_T6。Apply，ok。 2 断层的时深转换 TDQ主窗口（图8）——Fault——Geophysical to Geophysical——Convert Time to Depth ,弹出图9。 图8 图9 选择要时深转换的断层，ok。 Model——Exit——Save。层位和断层的时深转换完成。图10中粉红线，为时间域层位T6，黄线为深度域层位Depth_T6.
Depthteam的变速速度建模 任何搞地震的必定要和速度场打交道，不然完成不了地震到地质的转换。 今天一起探讨Depthteam的变速速度建模，大家不要以为我要讲一般的速度场建立，而是涉及复杂构造和有告诉掩体的复杂构造的建场，TDQ就不再提了。 勘探开发中速度建模普遍存在的问题不外乎如下几点： 地质条件复杂的问题； 多井标定：分层标定、时深表 层位约束的问题； 地震速度约束的问题； 2D速度模型；
质量控制的问题 绝对是DepthTeam的终极使用，掌握这些大招的人，很少有人和大家交流，这里我也略去具体操作和大家谈思路。 DepthTeam简述 下图可谓一图道尽不同的勘探对象在速度场建立过程中需要使用的DepthTeam主要模块，相信绝大多数读者使用的是DepthTeam Express模块，也就是说大家研究的对象是简单或者是中等负责的构造，速度场的建立最多也就使用了地震速度谱进行了垂向延拓。 复杂构造不必害怕，看我言简意赅的和你道来。
DepthTeam针对中等复杂构造的速度建模方案 DepthTeam Express 研究对象 DepthTeam Express 针对的是中等复杂程度的地质目标，即构造比较平缓，且速度横向变化小,纵向梯度变化也小的地质条件，是一种快速建立基于体的速度建模工具。 速度来源 这种建模方法可以用井的时深曲线、叠加速度谱资料、速度函数曲线及地质分层与地震解释层位所产生的伪速度资料建立速度场。井上的时深曲线可以用来校正速度谱建立的模型，而伪速度场又可二次校正经时深曲线校正过的模型。
它采用DIX反演法计算速度，时深转化采用垂向拉伸技术。 技术思路 从单个散点的时深曲线插值到整个工区，横向上采用线性插值的办法，纵向 可以用构造层控制插值。采用垂向拉伸技术实现时深转化校正技术。技术流程
Study on Nonlinear Dynamical Model and Control Strategy of Transient Process in Hydropower Station with Francis turbine Haiyan Bao , Jiandong Yang, Liang Fu State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University No.8 Donghu South Road, Wuchang District, Wuhan 430072, China Haiyan_8931@https://www.doczj.com/doc/3913402040.html, Abstract —The transient process in conduits of hydropower stations is a very complicated dynamic procedure coupled with fluid, machines, electricity. In this paper, a whole nonlinear dynamical model of transient process in hydropower station with Francis turbine has been developed, and the control strategies of each transient process are studied. The nonlinear characteristics of hydraulic turbine and the elastic water hammer effect of pressure water supply conduit are considered in the model. The developed model is accurate enough to represent and simulate each transient process of the plant and may enable a plant operator to carry out economical, convenient study for the static stability and transient stability of the hydropower station under a wide range of transient processes. In addition, the literature takes a hydropower station as engineering case to simulate the transient processes of hydro-generator units ’ start-up, load variation, full load rejection from the grid and emergency stop. And the results of simulation are very satisfied. Keywords-hydraulic transients; nonlinear mathematical model; numerical simulation; control strategy I.I NTRODUCTION H ydropower is an important and vital renewable energy resource, which converts energy in flowing water into electricity. Generally, a hydro-generator unit has many different operating conditions, and any operating condition changes will result in different hydraulic transients. The calculation of hydraulic transient is a key link for the safety and reliability of units and hydraulic installations. Traditionally, the objective of hydraulic transient calculation is to predict three primary regulation guaranteed parameters including the maximum dynamic pressure in the spiral case, the maximum rising ratio of rotating speed and the draft tube minimum pressure, consequently to ensure safety operation of hydropower station. H owever, with the development of hydroelectric construction and technology in China, the content of hydraulic transient calculation is continuously being enriched, it already not only include calculation of regulation guaranteed parameters, but also include calculation and research of stabilization and dynamic quality [1]. In conventional hydropower stations, there are a series of hydraulic transient processes, such as start-up, load variation, full load rejection from the grid, and emergency stop, where power and frequency regulations may always be needed [2]. In order to design suitable control law, stabilize the nonlinear systems, solve many existing control problems, reduce operating costs and energy losses, and improve guarantee security and safety of equipments and plants, it is necessary to develop a whole nonlinear dynamical model that is accurate enough to represent and simulate each transient process of the plant. The developed model may enable a control system designer or a plant operator to carry out accurate, economical, convenient study for the static stability and transient stability of the hydropower station under a wide range of operational modes and nonlinear process conditions, and to design the suitable control strategy, so as to improve stability of hydro-generator units. The literature review carried out in this work finds some published research works. In [3], a new kind of start-up rule is proposed, by using this rule the contradiction between fast start-up and smooth start-up is eliminated; In [4], it analyses the adjusting mode of power adjustment in digital electric-hydraulic governor, and how to realize power adjustment; In [5], the transient performance index of hydro-generator unit in a full load rejection are studied. owever, in the aforementioned published research works, the effect of hydraulic turbine characteristics and the elasticity of conduit walls on the transient process are neglected . In addition, a whole nonlinear dynamical model that can simulate each transient process of the plant isn’t developed in predecessors’ research works. In china, some large-scale hydropower stations often use the complex arrangement nowadays, moreover, the hydraulic conduits are getting longer, and its nonlinearity is very obvious. Therefore, it is very important and necessary to develop a whole nonlinear dynamical model for the complex hydropower system. II.M ATHEMATICAL M ODELS For developing the whole nonlinear mathematical model, the hydropower plant system is decomposed into decoupled dynamical modules as illustrated in Fig. 1, and a mathematical model for each module is developed. 978-1-4244-2487-0/09/$25.00 ?2009 IEEE
LandMar变速成图 变速成图包括建立速度模型、时深转换和构造成图。LandMark一般是通过TDQ模块和DepthTeam模块实现速度建模；通过TDQ模块来实现时深转换；通过ZmapPlus模块和MapIt实现构造成图。 TDQ速度建模 技术概要： TDQ速度建模是通过时间－深度曲线经线性内插生成速度体，或通过地震数据处理提供的速度函数建立速度模型。时间－深度曲线建立的模型，精度虽高，但数据量少。用地震数据处理后的速度函数建立的速度模型，数据多, 但精度低。所以常规方法是:钻井数据的模型作为参考速度模型，地震速度模型作为目标模型，用参考模型标定目标模型。其标定过程如下： ?参考函数〔RDS〕经过输入时深函数重采样而建立的。即输入函数在网格节点上垂直采样生成参考函数(RDS)。 ?目标函数〔SVF〕是通过在每一个参考速度函数位置上对地震速度域做重采样。 ?对于每一个参考速度函数建立一个标定函数〔SFF〕。标定函数值等于参考函数值除以目标速度函数值： SSF ＝RDS / SVF 标定函数(SSF)在参考函数相同的位置上重采样。 通过综合钻井数据和由地震数据提取的连续速度信息，可以提高深度模型的精度。但这流程适用于简单的地质区域。在这类地区，构造层要平缓。 具体操作步骤： 1、用OpenWorks (数据库)的时深表做速度模型 1).建新的速度模型 。打开SeisWorks Project:的 List…，选择三维项目： 。TDQ---> Model--> New 2). 选择活化时深表 。TDQ---> Build --> From Time - Depth Table...---> ? Select A Well List, OK-→? Time Depth Tables(下图)
第八章结构的动力学模型修正 §8.1 概述 随着科学技术的进步，人们对工程结构设计的要求越来越高，因此在进行结构静、动力分析时，要求反映结构力学特征的模型正确可靠，就成为顺理成章的事，结构建模问题因而显得越来越重要。对结构振动分析而言，一个良好的数学模型是保证固有特性和振动响应计算、载荷预计、稳定性分析等得到可靠结果的前提。 上一世纪中期发展起来的有限元素法，为结构动力学建模提供了一个有力的手段。但由于各种原因，根据结构的力学模型用有限元素法建立的数学模型，常常不能准确反映实际结构的动力学特征。虽然在后来随着振动测试技术、信号处理技术的发展，使得以参数识别技术为基础的试验模态方法获得了大的发展，但由于参数识别也是以参数模型存在为前提条件，如果参数模型本身不能反映结构的本质与特征，则再好的数学识别技术也不能提高结构模型的精度。而且由参数识别得到的模态数据，往往远少于建模的需要。结构的动力学建模仍然有许多需要解决的问题。 要得到一个与实际结构动力学特性符合较好的模型，可以从两个途径来解决这个问题：一个途径是用理论分析（如有限元素法）建立模型，再用实测数据进行模型修正，称为结构动态修改或动力学模型修正；另一个途径是仅用测试数据，以参数模型为依据求得物理坐标下表征结构动态特性的质量、刚度、阻尼矩阵，即所谓物理参数识别问题。 因此，结构动力学模型修正的工程含义可以从两方面来阐述： （1）计算模型的动力学模型修正。对于实际结构运用有限元法建立的数学模型，由于它不能准确反映实际结构的动态特性，需用实测数据进行修正，以获得能用于计算的数学模型。 （2）结构的动力学修改。 结构动力学修改的正问题是指：对已有结构做了局部修改后，在原结构模态参数已知的情况下，用快速简易的方法获得改动后结构的模态参数。即所谓结构重分析问题。 结构动力学修正的反问题是指：已知的原结构模态参数不符合要求，在
系统动力学模型介绍 1.系统动力学的思想、方法 系统动力学对实际系统的构模和模拟是从系统的结构和功能两方面同时进行的。系统的结构是指系统所包含的各单元以及各单元之间的相互作用与相互关系。而系统的功能是指系统中各单元本身及各单元之间相互作用的秩序、结构和功能，分别表征了系统的组织和系统的行为，它们是相对独立的，又可以在—定条件下互相转化。所以在系统模拟时既要考虑到系统结构方面的要素又要考虑到系统功能方面的因素，才能比较准确地反映出实际系统的基本规律。系统动力学方法从构造系统最基本的微观结构入手构造系统模型。其中不仅要从功能方面考察模型的行为特性与实际系统中测量到的系统变量的各数据、图表的吻合程度，而且还要从结构方面考察模型中各单元相互联系和相互作用关系与实际系统结构的一致程度。模拟过程中所需的系统功能方面的信息，可以通过收集，分析系统的历史数据资料来获得，是属定量方面的信息，而所需的系统结构方面的信息则依赖于模型构造者对实际系统运动机制的认识和理解程度，其中也包含着大量的实际工作经验，是属定性方面的信息。因此，系统动力学对系统的结构和功能同时模拟的方法，实质上就是充分利用了实际系统定性和定量两方面的信息，并将它们有机地融合在一起，合理有效地构造出能较好地反映实际系统的模型。 2.建模原理与步骤
(1)建模原理 用系统动力学方法进行建模最根本的指导思想就是系统动力学的系统观和方法论。系统动力学认为系统具有整体性、相关性、等级性和相似性。系统内部的反馈结构和机制决定了系统的行为特性，任何复杂的大系统都可以由多个系统最基本的信息反馈回路按某种方式联结而成。系统动力学模型的系统目标就是针对实际应用情况，从变化和发展的角度去解决系统问题。系统动力学构模和模拟的一个最主要的特点，就是实现结构和功能的双模拟，因此系统分解与系统综合原则的正确贯彻必须贯穿于系统构模、模拟与测试的整个过程中。与其它模型一样，系统动力学模型也只是实际系统某些本质特征的简化和代表，而不是原原本本地翻译或复制。因此，在构造系统动力学模型的过程中，必须注意把握大局，抓主要矛盾，合理地定义系统变量和确定系统边界。系统动力学模型的一致性和有效性的检验，有一整套定性、定量的方法，如结构和参数的灵敏度分析，极端条件下的模拟试验和统计方法检验等等，但评价一个模型优劣程度的最终标准是客观实践，而实践的检验是长期的，不是一二次就可以完成的。因此，一个即使是精心构造出来的模型也必须在以后的应用中不断修改、不断完善，以适应实际系统新的变化和新的目标。 (2)建模步骤 系统动力学构模过程是一个认识问题和解决问题的过程，根据人们对客观事物认识的规律，这是一个波浪式前进、螺旋式上升的过程，因此它必须是一个由粗到细，由表及里，多次循环，不断深化的过程。系统动力学将整个构模过程归纳为系统分析、结构分析、模型建立、模型试验和模型使用五大步骤这五大步骤有一定的先后次序，但按照构模过程中的具体情况，它们又都是交叉、反复进行的。 第一步系统分析的主要任务是明确系统问题，广泛收集解决系统问题的有关数据、资料和信息，然后大致划定系统的边界。 第二步结构分析的注意力集中在系统的结构分解、确定系统变量和信息反馈机制。 第三步模型建立是系统结构的量化过程(建立模型方程进行量化)。 第四步模型试验是借助于计算机对模型进行模拟试验和调试，经过对模型各种性能指标的评估不断修改、完善模型。 第五步模型使用是在已经建立起来的模型上对系统问题进行定量的分析研究和做各种政策实验。 3.建模工具 系统动力学软件VENSIM PLE软件 4.建模方法 因果关系图法 在因果关系图中，各变量彼此之间的因果关系是用因果链来连接的。因果链是一个带箭头的实线(直线或弧线)，箭头方向表示因果关系的作用方向，箭头旁标有“+”或“-”号，分别表示两种极性的因果链。
考虑不确定性的结构动力学模型修正方法研究模型修正技术在提高仿真模型预测精度方面发挥着重要作用。传统的模型修正技术均是在确定性基础上展开的,然而在实际工程问题当中,不确定性因素是 普遍存在的。 在综合考虑各种不确定性的基础上,对模型展开不确定性修正所得到的结果将对结构设计更加具有指导意义。本文考虑了模型修正问题中常见的参数不确定性及模型形式不确定性,对复杂模型的修正方法做出以下相关研究:1.以非对称 H型梁结构为研究对象,研究了基于摄动法的随机和区间不确定性修正方法在复 杂模型中的应用。 提出了一种适用于复杂模型的不确定性修正框架,并取得了较好的修正效果。研究表明,基于摄动法的随机和区间不确定性修正方法都可用于复杂结构动力学问题;基于摄动法的修正精度依赖于大量的试验样本,而区间分析法则更加适用 于小样本的情形。 2.基于门式框架螺栓连接结构,考虑由于模型简化而引起的模型形式不确定性,同时考虑了模态试验测量数据的不确定性,提出了基于模型偏差的不确定性 修正方法。该方法以参数偏差来处理模型形式的不确定性。 研究表明,基于模型偏差的不确定性修正方法可以减小模型形式不确定性, 修正后的模型与模态试验测量数据吻合度较高。3.将分数阶微分项引入到多自由度系统振动方程中,实现对系统中模型形式不确定性的量化,并以有阻尼的二自 由度弹簧振子为对象进行修正研究。 文中选取分数阶微分项的系数与阶数为待修正系数,对系统的频响函数进行修正,并取得了良好的修正结果。此修正方法能有效地将模型参数与模型形式不
确定性进行分离并可以减小模型形式不确定性,因而具有重要的研究价值与应用前景。 4.基于C/SiC复合材料加筋壁板,对热结构的不确定性修正问题进行研究。考虑到基于摄动法的不确定性模型修正方法对多场的热结构不确定性修正问题收敛性较差,本文提出一种基于神经网络参数识别的不确定性修正方法,此方法可以避免灵敏度求解。 研究表明,基于神经网络的不确定性模型修正方法可以用于C/SiC复合材料加筋壁板热结构动力学的多场问题中。
层速度，平均速度，叠加速度，均方根速度的关系 平均速度就是地震波垂直穿过一组水平层状介质各层的总厚度与总的传播时间之比。 地震处理用的速度都是均方根速度RMS，叠加速度在水平连续介质中就是均方根速度。 其实：学物探的都学过时距曲线，t2=t02+(x2/v2), 这里由于格式的关系，2都是平方的意思。 但是这个公式是基于水平均匀介质的，在坐标中是一个双曲线，自然界中没有这样的介质，为了让时距曲线仍然是双曲线，就引入了均方根速度，实际上就是把不是双曲线的时距曲线简化为双曲线的速度，处理做动校正是就用到这个速度。 在水平层状介质的情况下，叠加速度就等于均方根速度，在倾斜层状介质的情况下，叠加速度就等于均方根速度乘以倾角的余弦。 作解释时，如何把t0图转化为深度图呢，就是把t0与速度相乘再除以2（因为t0是双程的）,这个速度就是平均速度，平均速度是基准面到目标层位之间的速度。 如何把某两个层位之间的时间厚度转化为深度域的厚度呢，就要乘以一个层速度，就是两个层位之间的速度，也就是说，地震剖面上最上面一层的层速度就是平均速度（基准面与最上面层位之间的层速度不就是这个层位的平均速度吗）。 声波时差的倒数就是这层的层速度。 做完合成记录标定后，时深对应的速度是平均速度。 时间深度对应的是平均速度。 通常叠加速度转成层速度就是用ｄｉｘ公式，或者用射线追踪。 做变速成图时，输入的是叠加速度，如果是水平层状介质，其实就是均方根速度，输出的是平均速度。 平均速度和层速度之间的区别是，层速度是任意两层之间的速度，而平均速度必须是基准面到某个层位之间的速度，这个基准面通常是剖面的零线。剖面的零线就是基准面啊。 说说我个人的理解吧，平均速度和均方根速度都是对介质模型做了不同的简化，简单的说就是把不均匀的介质简化为具有一个速度的均匀介质。 平均速度主要用于时深转换。通常由叠加速度求的，处理完的速度就是叠加速度。当然也可以在实验室里测定岩石物理性质得到或者井中测量vsp等
第10 章系统动力学模型 系统动力学模型(System Dynamic)是社会、经济、规划、军事等许多领域进行战略研究的重要工具，如同物理实验室、化学实验室一样，也被称之为战略研究实验室，自从问世以来，可以说是硕果累累。 1 系统动力学概述 2 系统动力学的基础知识 3 系统动力学模型 第1 节系统动力学概述 1.1 概念系统动力学是一门分析研究复杂反馈系统动态行为的系统科学方法，它是系统科学的一个分支，也是一门沟通自然科学和社会科学领域的横向学科，实质上就是分析研究复杂反馈大系统的计算仿真方法。 系统动力学模型是指以系统动力学的理论与方法为指导，建立用以研究复杂地理系统动态行为的计算机仿真模型体系，其主要含义如下： 1 系统动力学模型的理论基础是系统动力学的理论和方法； 2 系统动力学模型的研究对象是复杂反馈大系统； 3 系统动力学模型的研究内容是社会经济系统发展的战略与决策问题，故称之为计算机仿真法的“战略与策略实验室” ； 4 系统动力学模型的研究方法是计算机仿真实验法，但要有计算 机仿真语言DYNAMIC勺支持，如：PD PLUS VENSIM等的支持； 5 系统动力学模型的关键任务是建立系统动力学模型体系； 6 系统动力学模型的最终目的是社会经济系统中的战略与策略决策问题计
算机仿真实验结果，即坐标图象和二维报表； 系统动力学模型建立的一般步骤是：明确问题，绘制因果关系图，绘制系统动力学模型流图，建立系统动力学模型，仿真实验，检验或修改模型或参数，战略分析与决策。 地理系统也是一个复杂的动态系统，因此，许多地理学者认为应用系统动力学进行地理研究将有极大潜力，并积极开展了区域发展，城市发展，环境规划等方面的推广应用工作，因此，各类地理系统动力学模型即应运而生。 1.2 发展概况 系统动力学是在20世纪50年代末由美国麻省理工学院史隆管理学院教授福雷斯特（JAY.W.FORRESTERI出来的。目前，风靡全世界，成为社会科学重要实验手段，它已广泛应用于社会经济管理科技和生态灯各个领域。福雷斯特教授及其助手运用系统动力学方法对全球问题，城市发展，企业管理等领域进行了卓有成效的研究，接连发表了《工业动力学》，《城市动力学》，《世界动力学》，《增长的极限》等著作，引起了世界各国政府和科学家的普遍关注。 在我国关于系统动力学方面的研究始于1980 年，后来，陆续做了大量的工作，主要表现如下： 1 ）人才培养 自从1980年以来，我国非常重视系统动力学人才的培养，主要采用“走出去，请进来”的办法。请进来就是请国外系统动力学专家来华讲学，走出去就是派留学生，如：首批派出去的复旦大学管理学院的王其藩教授等，另外，还多次举办了全国性的讲习班。 2 ）编译编写专著
经过仔细的试验和分析, 我们确定了本次的时间域处理流程, 常规处理流程简图如下:
1 、深度偏移处理主要技术措施 1．1、相干反演 相干反演是用来建立初始速度―深度模型的常见手段。 其主要思路是: 用射线追踪产生的旅行时曲线, 沿该曲线的时间窗口计算叠加道的相干值, 用不同的层速度进行相同的处理, 取最大相干值对应的层速度为期望的速度。输入的是未叠加的数据(如共中心点道集或共炮点道集), 输出的是初始速度模型。该模型一般是基于附近的井信息和叠加剖面的解释。反演是一层一层进行, 在迭代中完成。该方法依赖于: ①介质模型的解释; ②射线追踪算法; ③目标函数的选择; ④找最大目标函数方法。 1．2、层析成像 初始模型(速度模型和深度模型)往往是粗糙的, 要得到精确的深度域结果, 就要综合利用各种技术方法不断调整、优化层速度模型, 直至每一个共偏移距的成像结果一致为止, 使之与地下地质情况最佳吻合。层析成像技术, 是速度模型优化的主要手段, 在地震学和地震勘探的研究工作中, 人们引进了医学上的CT技术(Computerized Tomography), 就是利用X射线检查人体内部的技术。在医学上X射线是直线路径, 而地震波在地球内部传播是沿着弯曲的路径。层析成像模型修改也是重复迭带进行的。 1．3 、射线偏移 对地下倾斜界面, 在地表记录的地震资料经处理获得的剖面, 在横向和垂向位置以及倾角都与真实情况有差异, 只有经过层位偏移后才能恢复到真实位置。将时间域零炮检距剖面上层位转化为深度域层位, 称之为射线偏移。输入的是零炮检距剖面上解释的时间层位(一般在叠加剖面上解释)和层速度。输出的是深度域层位。 1.4 共反射角Kirchhoff叠前深度偏移 Paradigm的具有专利技术的从目标成像点向地面进行射线追踪的共反射角偏移。广泛用于目标区的偏移成像。 1.5 波动方程叠前深度偏移
第四章地震剖面的形成 第一节各种速度的概念及其相互关系 地震波的速度是地震勘探中最重要的一个参数。用地震勘探方法研究地下地质构造形态时，基本公式是Ｖt０，H是界面的深度；V是地震波的平均速度；t０是地震波从地面垂直向下到界面再返回地面的旅行时。从这一基本关系式中可以看到速度参数V的重要性。 具体地说，在资料处理和解释的过程中，速度资料在许多环节都是一个重要参数。例如：在进行动校正时，要有叠加速度资料；进行偏移叠加时，要有偏移叠加速度。时深转换时，要有平均速度资料。通过速度谱分析，获得叠加速度，进而求取均方根速度、层速度。为层位对比、岩性研究提供了新的途径和资料。但是我们很难精确测定它的数值。因为严格说来，即使在同一种岩层中的各个不同位置或沿不同的方向，地震波的传播速度都是不同的，也就是说速度是一个场，可用函数Ｖ＝Ｖ(x、y、z)表示。但是在实际生产工作中，不可能真正精确确定这种函数关系。而只能根据当时生产工作的需要和地震勘探方法技术所能达到的水平，对极其复杂的实际情况作种种简化，建立各种简化介质模型，从而提取速度参数。在资料处理和解释过程中不同的情况下需要不同的速度资料。本节讨论各种速度概念，就是根据对介质的不同简化，或者是用途的不同等引出来的。必须明确，每种速度概念都有它的意义、引入的原因、计算或测定的方法以及使用范围等。并且地震勘探中的各种速度概念是随着地震勘探本身方法技术的发展而出现、变化和被淘汰的。 一、各种速度的概念 1. 真速度
是无限小体积岩石所固有的性质，波以该速度走过无限小体积的岩石，其定义可用微分式 (4.1.1) 表示，它是真正反映岩性的一种速度。由于地下地质情况复杂，真速度的分布相当复杂。一般来说，它是空间坐标的函数，在纵横向上都有变化。因此，要精确测量它的值目前难以做到，必须作不同形式的简化，这就引出了一系列的速度概念。 从数学上说简化的方式主要是取平均；从物理上说是取等效层，即用均匀介质去等效非均匀介质。一般而言，岩性的纵向变化比横向变化大，故主要取纵向上的平均。 2. 层速度 按照地层岩石物性将地下介质分成若干个厚度在几十米以上的地震层，并认为地下介质由若干个平行的地震层所组成，此时，将每一个地震层看作为一种均匀介质，取其中各分层真速度的平均就是层速度，它接近于其中包含的大量薄平行层的真速度，层速度可由地震测井求得它与地层岩性密切相关。 有时，也将薄层的层速度称为间隔速度，用声波测井求取。它与岩性关系更密切。 3 平均速度V 我们把平均速度定义为：“一组水平层状介质中某一界面以上介质的平均速度就是地震波垂直穿过该界面以上各层的总厚度与总的传播时间之比”。n层水平层状介质的平均速度是 (4.1.2)
地震数据的加载及管理 数据管理功能简介： ①Segy数据及地震解释成果（eg.断层、层位解释成果）：SEISMIC>>IESX>> Applications>>Data Manager； ②CPS-3成图数据在CPS-3目录里； ③其他数据管理在Managers的Data里 推荐的工区结构：standalone类型 若软件界面显示不全，可按下键盘上的Alt键再用鼠标上下拖动界面。 Segy Editor主要功能： ①预览、分析segy数据（包括采样时间、地点、公司和记录长度、采集率等信息，关键参数是采样间隔、采样点数和存储格式））；②Scan数据，检查各项参数；③创建、保存加载定义文件*.ldfx； 新建Survy和Class的操作流程（地震数据的加载）： [1] Application Manager>>SEISMIC>>SEGY Editor (New run>Apply) [2] File>>Open Seismic Disk File [3] Trace Header>>Read 为了便于观察可先对一部分数据进行读取，然后再对整体数据进行读取（但为了保证数据的完整性，在Scan之前必须对所有的数据进行Read）。对读取的数据进行检查：①Shot Point位置（17-20字节）（对3D数据存放的是线号/Line Number（Inline Point），对2D数据存放的是炮号/Shot Point Number），观察其是否呈呈阶梯状，若存储数据有误，需在最后的optional 1-15内寻找正确数据，找到后在其名称上双击，将Title点红，在下面方框中输入正确的名字如Inline/SP；②CDP Number位置（21-24字节）主要存放CDP/共中心点数据，观察其是否呈锯齿状，若否操作同①；③看Source Coordinate X是否存放位置为73-76，是否为7位数，和Source Coordinate Y是否存放位置为77-80，是否为6位数。