地震波正演模拟是研究地下地层分布状况的主要基础工作,它分为物理模拟和数值模拟两种类型,也是研究发展反演问题的基础工作.数值模拟则显示出其很大的灵活性,它可以通过更改数据而很方便地修改模型,可以任意选择成象时刻和成象点位置,因而它在当今是主要的正演模拟手段.现行的地震勘探主要是研究地下地层的构造形态,其途径是由观测数据来反演地下地层模型,即一般所说的地震反演.反演是多解性的,都是通过叠代修正来获得基于反演所得的参数或地层模型采用正演计算的结果与实测数据之间的误差在某种准则下最小的解.可以说几乎所有地球物理反演过程中都用到正演模拟,没有正演模拟反演就无法进行.正是上述的各种原因,使得地震波场正演模拟变得十分重要,而数值模拟又以其独特的优势得到人们的青睐,其发展的速度也是惊人的.随着计算机技术的发展,这种方法必将会摆脱更多的束缚,对实际生产的贡献将会更大.反射率法是Fuchs提出的一种频谱方法,在频率域内求带有适当的散射和边界条件的解,然后再做Fourier反变换得到时间域内的地震波场.该方法尤其适用于层状介质中的波场的位移或位移位计算,但该方法计算误差大,故人们在提高该方法的计算精度上进行了较深入的研究.使用改进后的反射系数就可避免计算过程中有效数字的损失.该论文就是将上述方法应用于海底多波多分量地震波场的正演模拟.反射率法合成理论地震记录是一种频率域方法,因此,论文首先在频率域内求解波动方程,根据适当的散射及边界条件得到频率域内的地面位移,进行了傅里叶反变换得到时间域内的质点位移或位移位.其次,论文的主要工作是计算界面上的反射系数,包括进行位移公式、反射系数计算公式的推导,以及反射系数的修正公式的导出,并通过计算机编程来实现.最后,设计了海底层状介质模型,采用上述反射率算法及程序对地震波场正演模拟试算,主要计算了水中激发、水底接收情形下地震波场的位移和位移位,包括质点速度场和水中的压力分量,并对海底多分量地震波场的特征进行了分析,得到了一些有意义的结论.从海底多分量地震波场可以看到,地震记录波型比较复杂,这主要是由于从震源发出的下行波在海底界面透射产生下行P波和下行P-SV波,这些波在海水层与弹性半空间之间的多个弹性层内传播,对每一个反射,都要发生波的转换,也即上行的P波又在海底反射产生下行P波和P-SV波,上行的P-SV波又在海底反射产生下行SV-P波和P-SV波,它们的振幅强度正比与反射界面的反射系数.同时,海底是一个强波阻抗界面,海水面又是一个良好的反射面,从而海水面之间的多次波也是使记录复杂的一个原因.