中国海海底沙波对海缆埋设施工的影响分析

基于中国海大陆架区海底沙波的分布、形态和移动特征,分析了沙波对海缆施工的埋设张力和埋设深度的影响。提出了在沙波区进行海缆施工时应注意的事项和需要采取的必要措施,为在中国海海底沙波区进行海缆施工提供参考和借鉴。     

计及复杂海洋环境适应性的海缆敷设故障特征提取模型构建

海缆作为连接海上风电场和陆上集中控制中心的“纽带”,承担着整个风电场的电力传输和通信任务。本文以实时监测海缆运行状态、提高海缆故障诊断效果为目标,构建计及复杂海洋环境适应性的海缆敷设故障特征提取模型。本文基于复杂海洋环境对海缆敷设的影响,分析布里渊频移与电缆温度、应变的关系,构建三者之间的线性方程;结合拉曼散射信号的温...     

计算分析潮流对海缆路由稳定性的影响

通过野外勘察和室内试验分析结果,了解琼州海峡北海—临高段海缆路由区浅层海底土分布特征和路由区及其附近海区的潮流特征,利用计算的方法分析了10 a和50 a一遇的潮流对海缆路由区冲刷破坏的可能性。结果发现,在琼州海峡海缆路由区海底砂性土平均起动流速(23.2~58.9 cm/s)小于10 a一遇(75.2~93.8 cm/s)和50 a一遇(85.4~113.7 cm/s)的预测流速;海底粘性土的平均起动流速(64.8 cm/s)也小于10 a一遇(76.2 cm/s)和50 a一遇(87.4 cm/s)的预测流速。路由区海底土会因潮流冲刷作用而发生失稳破坏,影响埋设在海底土中海缆的安全。同时,结果还发现潮流对砂性海底土的影响大于对粘性海底土的影响。     

微分有限元海缆磁异常探测方法研究

海缆在长久的电力信息输送过程中,损坏故障等突发事故经常发生,研究海缆在地磁背景下环境周围产生磁异常扰动信号,确定海底海缆轨迹和埋设深度,能够在突发状况之后迅速针对该区域内的海缆进行定位,及时对海缆进行维修。基于微元磁偶极子有限元仿真建立海缆磁场模型,探究了检测距离(D_CPA)、海缆长度(L)、背景磁场对海缆磁异常特性的影响规律。通过研究可知：D_CPAD_CPA>L时衰减指数约为–2.8,D_CPA>3L时衰减指数约为–3;D_CPA固定时,海缆磁异常随长度明显增加到一定程度会趋向稳定,信号发生畸变;背景磁场分量改变不仅可能改变海缆磁异常信号的强度,还可能改变其信号波形特征。     

南海中北部莫霍面及深部构造

本文用重力资料反演计算了测区莫霍面埋深,试分析了影响莫霍面埋深及其展布形态的深部因素,并以莫霍面等埋深图为依据,结合重磁水深图探讨了南海地壳结构及深部构造,发现与相邻边缘海和大洋相比,南海具有莫霍面埋深浅,布格重力异常值低的特点,究其原因可能与南海复杂的构造活动和低密度地幔的存在有关。     

盆地沉降史回剥分析的不确定性及参数影响

回剥分析(backstripping)是盆地沉降史分析的核心方法,应用极为广泛;但对其分析结果的不确定性及参数对分析结果的影响的关注甚少。以珠江口盆地白云凹陷地区为例,探讨了原始数据和选用参数(包括无钻井揭示的基底埋深和界面年龄、地层划分、孔隙度随深度变化曲线、沉积岩性、古水深和全球海平面变化等)对回剥分析结果的影响。理论分析和灵敏度试验表明,无钻井揭示的基底埋深的误差影响回剥分析的所有结果;界面年龄的误差仅影响对沉积速率和构造沉降速率的估计;岩性的影响反映在选取密度和孔隙度随深度变化的曲线参数之中,孔隙度在不同地区可能有较大差异;而古水深是回剥分析参数中不确定性最大的因素,古水深的误差不影响去压实厚度和沉积速率,但却100%成为构造沉降量的误差。由于陆坡区古水深和岩性随位置的变化较大,这两种参数对陆坡区回剥分析结果的影响尤为显著,需要采用随位置而变的参数,特别需要综合利用各种地质地球物理资料估计各地层沉积时的古水深变化。数据的不确定性及参数选取的不当有可能导致谬误的结果,因此发表回剥分析结果时应该说明主要参数的选取依据,而对于文献中发表的回剥分析结果则必须在考察其数据和参数的不确定性后才能考虑采用与否。     

冰上丝路安全：北极航道航行风险度评估的研究

全球气候变暖导致北极海冰快速融化,北极航道的全面开通成为可能。受航道内冰情与气象海洋等综合因素影响,航道航行存在较大风险。本文主要基于北极海冰密集度卫星遥感观测结果,综合风速、温度、能见度与水深等数据信息,利用权重和风险等级划分法建立了无破冰能力船只在北极航道航行风险评估体系,计算得到日平均航道航行风险度。通过与“雪龙”号科考船在西北航道航行线路与航道航行风险度比对,发现“雪龙”号科考船均沿低航行风险度航道航行。研究结果表明：利用北极航道航行风险评估体系计算日平均北极航道航行风险度是可行的,可为极地科考或航道选取提供准确的航行风险评估信息,对积极推进“冰上丝绸之路”建设具有重要意义。     

舟山海域人工鱼礁选址基于AHP的权重因子评价

根据嵊泗站、岱山1、2号站和普陀1、2号站的实测数据以及舟山群岛附近13300号海图的标绘数据,运用阶层层次分析法,综合探讨了对以上测站所在的舟山海域人工鱼礁选址有影响的多项因子(水深、底质类型、地形坡度、生物密度、平均流速、离岸距离),并根据各影响因子的重要性程度确定其权重,建立了该海域人工鱼礁选址的多因子综合评价模式。结果表明,在以上6个影响因子中,水深因子对人工鱼礁投放影响最甚,其所占权重最大,对人工鱼礁投放影响居其次的因子依次为底质类型、地形坡度、生物密度、平均流速和离岸距离,其权重分别为0.459 9、0.185 8、0.140 6、0.075 7、0.070 4和0.067 7。     

基于随机森林的复坡堤越浪量预测研究

针对复坡堤越浪量的计算问题,提出了采用随机森林算法预测越浪量的方法。首先,通过对欧洲CLASH数据集进行筛选,挑选出符合复坡堤越浪量预测的数据;其次,对数据做无量纲化处理,建立以随机森林为基础的复坡堤越浪量预测模型,并通过网格搜索(GridSearchCV)方法对模型进行调参以改善模型的性能;最后,利用决定系数R~2来评估模型的精度,并将随机森林模型与集成神经网络模型做了预测能力的对比,同时还给出了随机森林模型各个特征参数对预测精度的重要性。结果显示,随机森林模型的决定系数为92.7%,集成神经网络模型的决定系数为87.7%,表明随机森林模型对越浪量具有更强的学习和预测能力。通过对特征重要性的分析,墙顶高程对模型预测精度的影响最大,堤顶高程次之,堤脚宽度影响最小。     

地震作用下海缆路由的稳定性分析

通过野外勘察和室内试验分析,了解琼州海峡北海-临高段海缆路由区浅层沉积物分布和物理力学特征.同时,对调查区及其附近地区的地震资料进行分析.将地震作用与路由区海底土的特性结合起来,计算分析了地震作用下路由区3 m以浅海底土液化或滑移的可能性,从而,评价了路由区海底的稳定性.结果发现,在烈度为Ⅶ度的地震作用下,路由区海底稳定性良好;在烈度为Ⅷ度的地震作用下,路由区海底会发生失稳破坏.该结论可以用于指导海缆工程建设.     

潮流及单向流作用下海底沙波形成和运移试验

基于量纲分析理论进行水槽试验,研究了潮流以及单向流作用下海底沙波的形成和发展过程。通过分析 海床地形数据,对海底沙波的特征尺度和发展过程进行定量描述,得出了潮流流速、周期、水深以及叠加单向流等因素对沙波特征尺度的影响。结果表明,潮流作用产生的海底地貌由大尺度的沙波和小尺度的沙纹共同组成,大尺度沙波在地貌形态塑造中占主导地位。从平坦海床开始,沙波波高和波长随水流作用逐渐增大,增长速度越来越慢,最终达到动态平衡。沙波特征波高和特征波长随流速和水深增大而增大,同时随往复流周期的增大而增大,并不断趋近于单向水流的情况。进一步对小尺度的沙纹地貌进行分析,得出了沙纹特征尺度随水流条件的变化规律。     

东海国际海底光缆故障原因分析研究

海底光缆的安全性一直是投资、建设、维护各方重点关注的问题.东海区的国际海底光缆阻断事故时有发生,严重影响我国对外通信.统计东海区国际海底光缆系统1994.04～2006.03期间所发生的故障,分析故障处光缆结构、埋深、水深、底质及各种人为活动,研究影响东海国际海底光缆安全的因素,为未来东海区海底光缆的设计、施工、维护提供科学依据.     

基于高分一号卫星多光谱数据的岛礁周边浅海水深遥感反演

高分一号卫星作为我国首颗对地观测高分辨率卫星,充分挖掘其在海洋领域的应用潜力具有重要意义。以西沙群岛晋卿岛周边浅海水域为研究区域,应用国产高分一号卫星多光谱数据,在开展图像几何校正、大气校正和耀斑校正预处理的基础上,应用常用的双波段线性和对数比值模型开展晋卿岛周边浅海水深反演,并利用实测水深数据开展精度评价,对比分析不同模型反演结果,探讨影响岛礁浅海水深反演精度的可能因素。研究表明,双波段线性模型的反演精度要明显优于对数比值模型,更适合应用于晋卿岛周边浅海水深反演,其20m以浅水深反演均方根误差为1.8m,在5m以浅区域的均方根误差为1.14m,达到了目前浅海水深卫星遥感反演的精度水平。     

水深源数据不确定度在TIN水深建模中的传播规律分析

在确定水深源数据的水平和垂直不确定度的基础上,分析了水深源数据不确定度在三角网水深建模过程中的传递机制,推导了水深源数据不确定度对水深模型影响的公式。通过理论分析可得:水深源数据水平不确定度的传播会受区域内水深变化的影响,即区域水深变化越大,其对水深模型不确定度的影响就越大;水深源数据垂直不确定度的传播不受其他因素影响,其会直接传递到水深模型表面的各点上。     

基于PCA/LSTM的海底观测网电力系统 供电海缆故障定位

海底观测网电力系统供电海缆易发生绝缘故障,由于其在海底极端环境下运行,实现高精度的电缆故障定位,对于降低其维修成本至关重要。基于海底观测网电能监控系统实时采集的电气测量参数,本文提出了基于主成分分析(Principal Components Analysis, PCA)和长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)网络的供电海缆高阻故障定位方法,先使用PCA进行数据降维,再将处理后的数据输入LSTM网络进行训练,捕获多源数据的时间特征,挖掘电力系统故障特征与电气参数之间的对应关系,实现海缆故障精确定位。通过在海底观测网原型系统上的实验证明,该方法经K折交叉验证方法(K-fold Cross Validation, K-CV)验证,准确率可达91%左右,故障定位误差约为0.4 km。     

深水地震资料速度分析方法与应用

深水地震资料受水深、海况、地貌、地质情况以及采集等因素的影响,速度分析同时也受各向异性、水深变化、噪音干扰严重、照明分布不均等特征的影响,因此,常规速度分析方法不能满足深水地震资料速度分析的需要。针对这些问题,采取运用高密各向异性双谱速度的分析方法拾取高密度速度和各向异性参数。该方法应用于南海多个深水区地震资料速度分析,取得了良好的应用效果。     

4种遥感水深反演机器学习模型的比较

为探究不同遥感水深反演机器学习模型的差异,以WorldView-2高分辨率多光谱影像与实测水深数据为数据源,应用BP神经网络模型、随机森林模型、梯度提升决策树模型及支持向量机模型开展水深反演实验,对4种水深反演模型的精度进行比较与评价。实验结果表明：机器学习模型反演水深,具有一定精度,平均相对误差(MRE)可优于20%。4种模型中,同为集成学习模型的随机森林模型与梯度提升决策树模型在两个实验区域,反演水深的RMSE值、MRE值与R2值明显优于BP神经网络模型和支持向量机模型,具有更好的浅水水深反演效果和适用性。     

琼东南盆地深水区中央峡谷黄流组储层特征及主控因素

在利用钻井和岩心资料基础上,结合铸体薄片、常规物性、压汞实验等分析测试手段,对琼东南盆地深水区中央峡谷黄流组储层特征及其影响因素进行了分析。研究表明,中央峡谷黄流组砂岩以岩屑石英砂岩为主,砂岩粒级较细且分选好,成熟度较高。原生粒间孔为主要孔隙类型,孔隙结构普遍为中孔细喉型。储层物性总体表现为中孔-特高孔、中渗-特高渗的特征。沉积微相和成岩作用是影响黄流组储层物性的主要因素,深水浊流沉积的水道砂岩是发育优质储层的前提,同时中央峡谷特殊的水深和温压条件是影响储层成岩作用的重要因素。海水深度大,而实际地层埋深浅,储层总体处于低温常压环境中,以致成岩作用程度普遍不强,但中央峡谷黄流组储层物性的内在差异仍主要受控于压实作用,中央峡谷自西向东,水深增加,实际地层埋深变浅,压实作用减弱,储层孔隙度和渗透率较好,总体上峡谷东部气层含气饱和度也较西部高。     

基于多源水深数据融合的海底高精度地形重建

本文在研究多源水深数据构建技术的基础上,分析了张力样条插值算法和“移去-恢复”法的多源水深数据融合处理技术,基于该方法选取实验区,利用多波束、单波束、历史海图等多源水深数据进行高精度海底地形融合试验,并针对多源水深融合技术缺少误差评估的现状,利用split-sample方法对融合结果进行水深不确定性评估,形成融合结果的可靠性空间分布。结果表明该方法无论是在数据稀疏区还是高密度区都达到了较好的融合效果,既保留了高分辨率水深数据的细节信息,又较真实的反映了研究区海底地形特征,且构建的海底地形精度可靠,误差百分比集中在0.5%。本文整套数据融合和结果评估方法可为多源水深数据融合的海底高精度地形构建提供借鉴和参考。     

伊豆−博宁−马里亚纳岛弧地壳厚度分布及其对岩浆活动的指示

数值模拟研究认为洋底高原/洋脊俯冲和弧后扩张能够有效影响俯冲带岩浆活动和岛弧地壳增生。本文以伊豆?博宁?马里亚纳(IBM)俯冲带为实例,论证该结论的有效性。以卫星测高反演重力异常为基础,通过构建地球不同圈层密度模型,反演得到IBM俯冲带莫霍面埋深。本文的莫霍面埋深反演结果与地震解释结果具有一致的分布趋势。结合开源水深和沉积层厚度数据,给出了IBM俯冲带地壳厚度分布。IBM岛弧地壳体积沿走向的分布特征表明:①小笠原洋底高原和相对较小规模达顿洋脊的俯冲,都能够使得相应位置的岛弧变窄、地壳变厚、体积增大;②马里亚纳海槽扩张显著降低了岛弧地壳体积的增生量。