基于小尺度数值模型的海底滑坡运动敏感性分析

开展海底滑坡运动特性研究是深水陆坡区滑坡地质灾害认识与防治的基础,建立了基于非牛顿流体欧拉-欧拉两相流理论的小尺度海底滑坡数值模型。在与实验数据和BING程序结果对比验证的基础上,模拟分析海底滑坡的一般运动规律及特性,并同无水条件下的滑坡模拟结果进行了对比。结果表明:环境水的存在可引发"滑水"现象,延长滑坡运动时间,增加运动距离,但端部最大峰值速度相对无水条件时较小;滑坡体物质组成、地形坡度、初始速度、初始厚度等因素,对最终的运动距离有较大的影响;滑坡体在运动过程中因扰动、混水而导致的屈服强度和粘滞系数的不断降低是海底滑坡长距离运动的主要原因。     

海床浅表层硬质薄层的声学识别

由沉溺珊瑚礁、各类胶结砂以及胶结的珊瑚石或贝壳碎屑等组成的硬质薄层通常呈零散状分布,地质取样难以准确确定它们是如何分布的,这给海底管线施工带来极大的困难和风险。本文以南海北部为例,基于多种物探资料并结合正演模拟,分析、总结了海底以及海底之下硬质薄层的声学特征,在研究区综合识别出23个硬质薄层分布区。研究认为,硬质薄层与松散沉积物物理性质的差异可用于声学探测数据识别和定位。在浅地层剖面上,硬质薄层表现为强反射薄层,并对其下方地层的地震反射信号有一定的屏蔽作用,这一现象有助于确定硬质薄层是否存在以及其埋深和位置。在侧扫声呐影像和后向散射强度图上,硬质薄层通常表现为具有不规则形状的明暗变化阴影,阴影的边界指示了硬质薄层的分布范围。当硬质薄层出露于海底时,侧扫影像、反向散射强度结合浅地层剖面可以有效地识别并确定硬质薄层的范围;而当硬质薄层位于海床浅部（埋深数米到十几米）时,浅地层剖面可能是识别硬质薄层的唯一且最有效的方法。     

基于浅地层剖面的海底浅表层沉积物物理性质参数反演技术研究

海底浅表层（小于1 m）沉积物的物理性质,如粒度、孔隙度、密度等是海洋沉积学研究和海洋工程地质分析的重要内容,目前主要基于有限的海底取样或原位测试获取这些沉积物的物理性质。浅地层剖面是基于声学信号（频率几千赫兹）在沉积物中的传播得到可反映沉积地层结构的数据,其中的一些声学参数,如海底反射系数、波阻抗等与沉积物物理性质密切相关。如何充分而有效地利用浅地层剖面资料,反演得到剖面覆盖区海底浅表层沉积物的物理性质参数,极具科学意义和应用价值,且基于声学属性反演沉积物物理性质是当前研究的热点。为此,本文基于渤海LD16-3CEPA至LD10-1PAPD路由段的浅地层剖面数据和海底表层沉积物的实测物理参数,利用Biot-Stoll模型建立研究区海底反射系数和沉积物物理性质之间的关系,并基于浅地层剖面数据计算得到的海底反射系数,反演了研究区海底浅表层沉积物的孔隙度、密度、平均粒径等物理性质参数。其中反演的孔隙度、密度、平均粒径与实测孔隙度、密度、平均粒径基本相符,偏差度基本都在20%的偏差范围内,表明该反演方法在该区的应用是可行的。     

荔湾3-1气田管线路由海底峡谷段斜坡稳定性分析

针对南海荔湾3-1气田管线穿过的海底峡谷区6个典型斜坡剖面,分别采用有限元强度折减法和极限平衡法开展斜坡稳定性分析,模型考虑了土层强度随深度的变化。计算结果对比表明,有限元强度折减法与极限平衡法分析结果一致,其中与Spencer法结果最接近,稳定系数相对误差小于3.5%。重力作用下各斜坡基本处于相对稳定状态,峡谷中下部土强度较低且坡度较高的局部区域接近临界状态,峡谷头部因坡度相对较小且土体强度相对较大,其斜坡稳定系数相对较高。地震水平加速度能够明显降低该区斜坡的稳定系数,且随着加速度值的增大滑动深度逐渐变大。当水平加速度达到0.2g时峡谷中下部区域大部分会发生滑动。海底地形坡度和土层强度是影响峡谷区斜坡稳定性的主要因素,且稳定系数与滑动面对局部坡度和强度分布较为敏感,合理的稳定性评价依赖于精确的地形数据与土层力学参数。     

南海北部白云凹陷陆坡海底峡谷地形地貌与沉积地层特征

利用2011年在南海白云凹陷北部陆坡海域获得的多波束测深数据和浅层多道地震剖面,对研究区海底峡谷的地形地貌要素和沉积地层进行了详细的分析。在水深500~1 700m范围内识别出14条NNW—SSE向或近N—S向展布的近直线型海底峡谷,长度为12~39.2km,宽度为1.1~3.4km,下切深度最大达234m,谷壁西缓东陡,谷底最深处均靠近东侧谷壁。峡谷上段谷底无沉积物堆积或有少量蚀余堆积,地层反射面略向东倾斜,谷壁上有滑塌现象。下段谷底位于浊流堆积扇上,沉积厚度较大,地层呈平行或亚平行的反射模式,侧向连续性好,有些地方发育密集的断层和滑塌构造。谷脊布满了丘状凸起,地层结构揭示出其沿坡爬升的趋势,有的凸起下方有沿断层向谷底方向的错动。     

海洋环境三维场景关键技术研究

为了满足海洋科研和工程开发工作对海洋环境进行直观模拟和表达的应用需求,本文运用MFC交互框架和OSG三维渲染引擎,研究节点访问器、回调机制、事件处理以及消息传递等三维交互关键技术,从地形模型构建、海水仿真、坐标映射以及场景剪裁等几个方面对海洋环境三维场景构建和渲染技术进行研究和开发,实现了界面友好的海洋环境三维交互场景,以便进一步对海洋环境特征和现象进行仿真和模拟。     

基于Kriging 算法的海底地形插值设计与实现

针对目前海底地形构建方面存在的问题与不足,基于普通Kriging的计算公式,以渤海海域采集的离散高程点数据为例,对构建海底地形高程模型的空间插值方法——Kriging方法进行了研究。针对海底地形建模的具体实现,重点对Kriging算法的数据分布检验、数据分组、球形模型拟合、网格化插值以及结果显示等模块进行研究。最后,基于Visual C++6.0平台对海底地形高程的插值过程进行了编程实现和可视化表达,从而成功构建出渤海局部海域的海底地形特征,为海洋科学研究和工程建设提供了参考和依据。     

海底滑坡块体运动研究综述

海底滑坡是一种极具破坏力的海底地质灾害。其一旦发生,破坏后的块体可以高速运移至数十千米甚至上百千米远,能够对影响区域内的海洋油气生产平台、海底管道、海底电缆等海洋工程设施造成破坏性影响。本研究根据国内外海底滑坡研究领域的最新成果,简要介绍分析与海底斜坡失稳后块体运动有关的调查方法、数值模拟以及物理实验等研究的现状与进展,以期为我国今后海底滑坡地质灾害评价与防治研究提供参考。     

S4ADW浪潮仪测量与资料后处理关键技术

海上石油水文勘探调查涉及海浪、海流等多种水文要素,S4 ADW浪潮仪作为为数不多的能同时测量海浪、海流要素的设备,在浅海观测中灵活度高,应用广泛,采用坐底式观测,不易受海上恶劣环境的破坏,能够持续得到石油水文勘探调查所需要的海浪、海流的同步观测数据.但是在实际操作和后期数据处理过程中该仪器尚存在一些自身问题,限制了该仪器的观测能力.本研究就S4仪器自身及其波浪处理软件方面所存在的典型问题进行了讨论,并提供了一套实用的解决方案,填补了该仪器使用经验方面的空白,可供国内外S4用户参考.     

海洋深层水动力环境调查技术回顾

深水海域是21世纪人类重要的能源基地,走向深水是世界石油、也是中国石油工业实现可持续发展的重要战略。海洋深部洋流体系给海底管道安全运行带来巨大威胁,海底油气管道一旦发生破坏,不但会带来巨大的经济损失,还将造成严重的环境与生态问题。深海海洋观测是我们认识深海水动力环境的主要途径,本文主要回顾了对海洋深层水动力环境调查技术的发展。