自平衡抗吸附海床基的吸附力研究分析

针对自平衡抗吸附海床基,结合其在渤海和北黄海近百次的应用,采用Skempton,Terzaghi经验模型和有限元计算模型方法,分析不同底质、不同浸深和不同起吊方式对海床基的吸附力影响。结果表明:(1)海床基的吸附力主要取决于底质粘聚力的大小,相同浸深条件下粘土底质吸附力最大,以下依次为亚粘土、亚砂土、淤泥和砂土。不同底质吸附力相差较大,粘土底质吸附力最大可达172.6 kN,而在砂土底质下吸附力最大仅有20.4 kN。同一底质条件下随着海床基浸深的增大,海床基的破坏位移也随之增大,相应的吸附力也增大明显;(2)相对于Terzaghi模型,Skempton吸附力模型结果与有限元结果更接近,因此其更适合用来估算海床基吸附力的上限解;(3)海床基侧向单点起吊的吸附力仅为竖向对称起吊的44%～47%。     

海床基海洋环境自动监测系统的研究

介绍了一种适用于在浅海(水深100m以内)工作的海床基海洋环境自动监测系统的工作原理和组成.对水下集成监测平台、数据采集和传输、系统布放回收等关键技术进行了深入研究并开发了海床基监测系统工程样机.系统结合水声通讯与卫星通讯技术实现了水下监测数据的实时传输;在水下集成平台的设计上采取了防拖网、防泥沙等安全性和环境适应性措...     

波浪周期性作用对海床基回收的影响研究

针对海床基回收过程中波浪对回收绳索的冲击响应问题,通过对回收船—回收绳体系的运动响应进行数值模拟仿真,模拟回收绳索的松弛—张紧动态响应过程,分析波浪周期性作用对回收绳索冲击张力的影响。研究结果表明,冲击张力与波高成线性关系且不同周期条件下冲击张力随波高增加量差异较大,冲击张力对波浪周期的响应极为敏感,长周期波浪冲击响应较小,而短周期波浪冲击响应较大,易超出回收绳索的极限负荷,特别是当波长达到船长两倍左右时冲击张力达到最大;随着水深增加,冲击张力呈指数衰减,因此在浅水区波浪周期性作用对海床基的回收影响更大。     

基于海床基观测资料的辽东湾东部海流特征研究

基于海床基观测平台,对2010年秋季辽东湾东部海域的海流开展连续观测,并运用谱分析和调和分析方法对该海域的潮流和余流特征进行研究。结果表明:辽东湾东北部潮流属于规则半日潮流;而中东部和东南部两站潮流属于不规则半日潮流。三个站位优势分潮流均为M2分潮,并呈往复流特征;其最大流速介于38~55 cm/s之间,流向为东北-西南,最大流速发生时刻随深度增加而提前。最大可能潮流流速介于91~142 cm/s,流向与岸线走向大致平行。秋季辽东湾东部沿岸余流整体较弱,流向以西南向为主,从北往南三站余流流速分别约为3~5 cm/s,3 cm/s和2~5.5 cm/s。     

基于USB2.0的海床基自动监测平台数据接口单元的研究

采用EZ-USB FX2技术,设计开发了基于USB2.0的海床基自动监测平台数据接口方式。采用三态双向门电路控制存储器模块总线复用实现数据访问;采用直接内存读写方法完成数据传输;采用参数存储器完成参数设置。实验证明在数据传输、参数设置以及低功耗控制方面取得良好效果,提高了系统工作性能。     

基于Flow-3D的抗拖网海床基冲刷数值模拟

基于Flow-3D软件,建立抗拖网海床基沙土基床冲刷的三维数学模型,控制水流流速和泥沙粒径,对不同条件下抗拖网海床基周围沙土基床的冲刷进行数值模拟,并分析了抗拖网海床基最大冲刷深度随这两种因素改变的趋势。结果表明,抗拖网海床基沙土基床冲刷坑深度随海流流速增大而增加,在设定其他条件不改变的情况下,冲刷坑的加深速度随着流速增大会逐渐减缓,最终达到冲淤平衡。同时,由于海底环境复杂多变,导致模型与实际情况有一定的差异,还需在后续的研究中进一步进行优化。     

浅水区抗拖网ADCP海床基的研制

搭载声学多普勒流速剖面仪(ADCP)的海床基是实现浅水区水文环境长期监测的有效装置。针对现有ADCP海床基不能避免渔业拖网破坏的缺陷,对海床基的结构、功能进行了全新设计,成功研制了新型抗拖网ADCP海床基,并设计了合理有效的布放回收方法。海上应用表明,抗拖网ADCP海床基能够在浅海渔业捕捞区完成水文数据的采集,可实现对海洋环境的长期有效监测。     

舱体式防渔拖海床基的研制和应用

介绍了一种新型舱体式防渔拖海床基,可布放在200m以浅海域进行长期、定点、连续、综合观测。该型海床基由坐底平台、浮体仪器舱和释放器等配件组成,可以搭载多种观测传感器进行多学科综合观测。同时,针对该型海床基设计了安全有效的布放回收方法。通过实际海上应用,结果表明舱体式防渔拖海床基具有长时间自动观测、隐蔽性好及有效防渔拖等优点,可实现对海洋环境的长期综合观测。     

连云港淤泥质海床上波浪衰减研究──实验、观测及理论模型比较和评价

本文对连云港淤泥质海床波浪衰减问题通过室内实验、现场观测和理论模拟进行了综合研究，重点介绍了四种典型理论模型（粘性模型、粘弹性模型、宾汉模型及多孔介质模型），并通过与实验和现场观测结果的全面综合比较，对这些理论模型用于研究连云港地区波浪衰减规律的适用性进行了分析讨论。本文最后指出，针对连云港实际情况今后需要着重研究和发展波浪与淤泥底相互作用的非线性理论模型。     

海床基自动监测平台技术的研究应用

介绍了海床基自动监测技术国内外进展，就海床基自动监测平台系统的关键技术进行了论述。海床基自动监测平台系统是携带众多海洋环境观测传感器在海底工作的、自容式综合测量装置。它可布设于河口、港湾或者近海海底，对悬浮泥沙参数、海洋动力参数、温、盐和水质进行长期、同步、自动测量；系统回收后，通过系统软件建立各种海洋动力条件下特别是大风浪条件下悬浮泥沙的运移规律；建立温、盐、水位、流速剖面和通量、水质的时空变化规律。将多个站点的监测数据进行综合处理建立起海洋水体交换生态环境的时空联系，为科学地管理、治理和利用海洋自然环境造福人们提供决策依据。     

Numerical Simulation of Wave Forces on Seabed Pipelines

A three-step finite element method(FEM)together with Large Eddy Simulation(LES)is ap-plied to incompressible turbulent flow around seabed pipelines at relatively high Reynolds numbers.Bothtwo-dimensional and three-dimensional numerical simulation is carried out to determine thethree-dimensional effect.The results of numerical simulation agree quite well with the wave forces actingon pipeline models measured in physical model test.     

淤泥质海床相邻的岬湾沙滩剖面特征研究

通过对浙江沿海岬角海湾沙滩多处典型剖面的调查,结果表明沙滩与淤泥质海床存在较明显的沙泥分界线,滩面物质自北至南,粒径差别不大,中值粒径在0.15~0.25mm之间,滩面基本呈现单一坡度,坡度为1∶15~1∶30,沙滩坡度与波浪动力相关,沙滩前沿波浪动力强,滩面较缓,反之滩面较陡。沙滩退化表现为滩面的截断、粗化和泥化,滩面截断导致沙滩面积减少,中、细沙供给不足;细沙采挖或局部工程导致的沿岸输沙动力条件的改变会使滩面物质变粗;岬湾的水动力条件减弱,易使沙泥分界线抬升,局部泥化;过度挖沙会导致沙滩消失成为泥滩。     

基于反射法的海底浅层沉积物声学原位测量方法

开展基于反射法的海底浅层沉积物声学原位测量方法研究,针对实际海洋环境中具有分层结构的沙或泥质沉积物,建立了具有粗糙界面的层状介质中球面波的三维反射模型,根据特点优化算法并建立海底沉积物特性参数快速反演方法,设计了海底浅层沉积物声学原位测量装置,该研究结果将为海底浅层沉积物快速实时原位精确观测提供科学依据。     

海床式静力触探在黄河口海底土工程特性研究中的应用

海床式静力触探设备工作效率高,能够实现从垂向上对地层的连续探测,数据分辨率较好。通过对黄河口海域3个静力触探孔和1个地质钻孔的分析,将研究区20m以浅地层自上而下划分为粉土、粉质黏土、粉土夹粉砂或粉砂、粉质黏土、粉土五层,静力触探曲线对粉土层中的硬壳层和粉质黏土层中的贝壳夹层等特殊地质现象有很好的反映。对粉质黏土的静力触探参数与物理力学参数进行相关性分析,得到适合该区域的回归方程。采用基于CPT数据的液化判别法,对研究区表层粉土液化可能性进行评判,通过Seed简化法计算的周期应力比(CSR)与Olsen法计算的周期阻力比(CRR)的大小比较,得出当抗震设防烈度为7度时,研究区表层粉土不会液化,当抗震设防烈度为8度时,粉土层将发生液化,计算最大液化深度3.7m。     

基于平行立体视觉技术的海底立体摄像系统研究

计算机视觉经过几十年的发展,被广泛应用于社会各个领域,其核心是研究仿人类视觉从二维投影图像恢复三维景物世界的技术理论。尽管视觉计算理论数学方法上可行,但针对不同的应用需要,其数学算法实现上有所不同。结合应用于大洋海底资源勘查的"海底立体摄像系统"的研制,提出利用平行立体视觉理论实现从摄像图像重构三维海底微地形的技术方法。包括立体摄像机的研制要点、立体图像匹配、图像数据预处理、海底地形三维反演算法等,并对双目立体视觉技术的发展和应用提出了新的认识。     

海底热流原位测量技术研究

海底热流测量对于海洋地热学基础研究与天然气水合物等新兴海洋矿产资源勘测具有重要意义。海底热流原位测量是现代海底热流探测技术的发展方向。针对我国目前在该项技术的落后局面,通过对现存几种热流原位测量技术的原理与技术特点的对比与分析,指出了我国未来发展海底热流测量技术的方向与重点。     

基于分形维的底质分类

概述了目前主要的基于侧扫声纳图像的海底分类方法,重点介绍了分形维在侧扫声图海底分类中的应用及图像分形维的几种估计方法,包括Peleg法、微分盒计数、移位微分盒计数和标准差盒计数法,并给出利用上述方法获得的三种典型底质侧扫声图的分形维计算结果。     

基于BP神经网络的海底地形复杂度自动分类方法研究

针对海底地形复杂程度分类问题,在考虑传统水深均值的基础上引入坡度和起伏度两个地形因子作为表征海底地形复杂程度的分类指标并进行量化,对水深数据空间分辨率进行统一,建立包含18种典型海底特征的海底地形复杂度分类库,利用BP神经网络对建立的分类库进行训练学习。为验证该方法的有效性和适用性,选取地形复杂度不同的4块实验区分别采用统计学方法和BP神经网络算法进行海底地形复杂度进行分类,对比发现该方法可以实现海区海底平坦、一般、复杂三种地形的自动识别与分类,并保留实验区海底地形复杂度细节信息。