Seismic Refraction Data Inversion using a Manta Ray Foraging Optimization Algorithm

Abstract

Sismik kırılma yöntemi, mühendislik jeofiziği, mühendislik jeolojisi ve jeoteknik mühendisliği araştırma alanlarında kullanılan, özellikle mühendislik yapılarının inşasından önce zeminin özelliklerinin ortaya konmasında önemli bir role sahip olup etkili bir jeofizik yöntemdir. Bu çalışma, P dalgasının ilk varış zamanlarından P dalga hızının (Vp) 1B dağılımını tahmin etmek için yeni bir ters çözüm algoritmasının uygulamasını amaçlamaktadır. Tanıtılan ters çözüm algoritması, Manta Vatozu Beslenme Optimizasyonu (MVBO) algoritması, mühendislik problemlerin çözümü için geliştirilmiş olan biyolojik tabanlı sezgisel üstü alternatif bir optimizasyon yaklaşımıdır. Farklı optimizasyon problemlerini çözmek için manta vatozların hayatta kalabilmesi amacıyla sergiledikleri farklı yiyecek arama stratejilerinden ( zincir beslenme, siklon beslenme ve takla atarak beslenme) yararlanır. Bu çalışma, MVBO algoritmasının sismik kırılma yönteminde gözlenen ve hesaplanan varış zamanları arasındaki farkı en aza indiren 1B hız modelini bulmaya yönelik ilk örnektir. Sunulan yöntemin etkinlik değerlendirmesi için önce farklı çok tabakalı yapay sismik modellere uygulanmış ve daha sonra bu veri setine gürültü eklenerek yöntemin etkinliği irdelenmiştir. Son olarak, MVBO ters çözüm algoritması gerçek arazi verisine uygulanmıştır. İran'ın Doğu Azerbaycan eyaleti Malekan ilçesinde bulunan Leylanchay baraj sahasında toplanmış olan gerçek sismik kırılma veri kümesi kullanılmıştır. Hem yapay hem de arazi verisine ait model parametrelerinin kestirimi ve güvenilirliğinin belirlenmesi için, rölatif frekans dağılımları ve olasılık yoğunluk fonksiyonları (OYF) yardımıyla kestirim parametreleri istatistiksel olarak da test edilmiştir. Bulgular, çalışma alanının üç tabakadan oluştuğunu, ilk iki tabakanın alüvyon ve son tabakanın ana kayayı temsil ettiğini göstermektedir. Sonuçlar, sismik kırılma verilerinin yorumlanmasında MVBO ters çözüm algoritmasının uygun ve güvenilir sonuçlar verdiğini ortaya koymaktadır.