由正入射遥测海底介质参数方法初探

通过数值模拟计算发现，对于分层有吸收海底，在层厚已知的条件下，除最下面的介质以外．有可能利用垂直入射的脉冲声波遥测各层的密度、声速与吸收系数。此法的要点是，根据入射波和层参数的假设值算得反射信号，与实际反射信号比较；然后改变参数再作计算，直到误差最小为止．此时对应的层参数即为介质参数值实际的估计值。指出根据这种方法有可能实现以自适应方法遥测分层海底的介质参数。     

由垂直入射脉冲和海底回波反演海底声参数

浅海海底声参数是影响声场传播的重要参量。文中根据信号的相位特性对反演稳定性的影响进行了数值模拟;并于2002年8月在黄海海区进行了海底声参数反演实验。利用垂直入射脉冲和海底回波数据进行海底声参数反演,由于海底回波信号随穿透深度增加而导致回波信号的信噪比降低,为了有效地增加海底声阻抗反演深度,提出平滑分段抽取冲激响应,重建声阻抗剖面的方法。结合Hamilton经验公式,分离海底声速、密度,反演结果与海底采样样本分析值、经验值吻合较好。     

基于Burger’s蠕变模型的采矿车行驶海底稀软底质下陷研究

在陆地矿产资源日渐枯竭的今天,深海矿产资源已成为全球各个国家争相开采与利用的焦点,深海采矿车是实现深海矿产资源开采的重要装备。海底稀软底质是一种承载力与抗剪强度极低的特殊底质,在采矿作业中,深海稀软底质的物理力学特性直接影响采矿车行走的稳定性。文章选取Burger’s接触模型作为深海稀软底质的本构模型,对某海域海底稀软原状土开展室内三轴试验,通过PFC3D颗粒流数值模拟实验对比实际三轴试验,对稀软底质的Burger’s蠕变模型进行参数标定,同时依据标定结果改变相应参数,针对5种不同底质条件的工况,建立海底采矿车的数字仿真模型,模拟各工况下采矿车在不同行驶速度时的下陷深度。结果显示,下陷深度会随行驶速度呈非线性变化,在一定范围内随着行驶速度的增大而减少并逐渐趋于稳定。同时结果还表明,该区域海底稀软底质具有更高的黏粒含量（38.1%～48.4%）、含水率（88.13%～137.79%）和压缩性（压缩系数：1.86～3.73 MPa-1,压缩模量：1.26～2.13 MPa）,具有更低的密度（1.3～1.5 g/cm3）和强度特性（贯入阻力：0.19～1.32 N,黏聚力：3.7～6.9 k...     

冲绳海槽某些海底岩石的初步研究

冲绳海槽位于东海大陆架与琉球岛弧之间,曾被认为是西太平洋边缘的弧后盆地,是研究沟-弧-盆系的一个重要海区,也是研究现代半深海沉积及其沉积作用的有意义海区.国外对冲绳海槽的底质、地热流、地球物理场特征以及其形成与演化,做过大量调查、研究工作,真是众说纷坛,莫衷一是.我国对该海槽也曾做过一些调查,但其内容和范围均受到局限,尤其是对海底岩石的研究报导,就显得更少了.1980年8—9月间,由地质部海洋地质调查局和海洋地质研究所共同组队,对四角座标为:24°51.84′N、123°53.19′E;25°24.69′N、123°42.38′E;29°16.11′N、126°16.25′E;29°29.46′N、128°37.97′E的海区进行了一个航次的地质调查,除采得柱状样品外,还拖获了大量浮岩,并发现早全新世生物碎屑灰岩团块和少量英安岩、安山岩.本文对所获各类岩石的分布和特征进行了描述,对其中浮岩的岩石类型及其形成条件进行了较为系统的探讨,并总结了生物碎屑灰岩团块的特征,提出其归属应为海滩岩的新认识.工作中得到东海水产研究所“东方”号调查船惠赠标本;山东区调队王进聚、刘贵章等同志协助鉴定、照相;陈菊艳同志清绘图件;谢继哲副所长阅改文稿;文成后,承蒙宋叔和教授审阅、指导,均此致谢.     

研制海底浅地层剖面仪的某些声学问题

近十年来,探测海底几十米至几百米松散沉积层分层结构的“海底浅地层剖面仪”已逐步发展定型,并广泛用于海底工程施工和海洋地质研究方面。这种浅地层剖面仪主要采用以下几种声源装置：电致伸缩器件、磁致伸缩器件、电磁脉冲声源、电火花放电器以及气枪。 浅层剖面仪实际上是一种以地层为探测目标的主动声纳,本文给出了有关的声纳方程式,它将有助于这类仪器的工程设计和性能预报。 从探层声纳方程式出发,采用电磁脉冲声源研制了浅层剖面仪,获得了穿透地层几十米的较高分辨率的记录。对此,本文也作了简单的介绍。     

海底管线保护电位遥测系统中PPM-PTC水声传输方式的设计

本文设计了PPM-PTC(脉位调制-脉冲周期编码)信息水声编码方式并将其运用于海底管线保护电位水声遥测系统中;介绍了PPM-PTC编码器的编码实现方法和工作原理;根据水声信道特性和保护电位遥测仪的特殊要求,设计和确定了主要传输参数,使仪器实现对水下管线腐蚀与保护电位的实时,可靠的测量。     

遥测海底沉积层速度结构的一种新方法——射线参数法

本文提出的“射线参数法”,可由多道地震记录谱直接估算层速度或层速度线性梯度值。与现今广泛使用的基于DIX公式的叠加速度谱和近几年发展的τ-p图谱相比较,该法可用于广角反射和(或)折射资料,而且信噪比很高。射线参数法系依据Bullen的时距曲线参数方程,通过对射线参数p的微商式作迭代,实现了用计算机作自动反演,并用此法对大西洋中脊侧翼IPOD 396钻孔附近一沉积池的反射资料进行了估算,得出了沉积层速度线性梯度值为1.9s~(-1),相应基底反射的相似度值高达0.38。     

海底管线表面压力分布的理论分析

为了获取海底管线表面压力变化特征,基于固体边界层基本方程,利用摄动方法推导了管线表面压力分布解析式,并利用物理模型试验数据对理论公式进行了检验。经对公式系数做出适当调整,压力系数的计算公式能反映出边界层分离点前后的分布规律。     

海底沉积物物理参数的声学反演模式

声学反演方程是声学探测沉积物物理参数的基础方程。基于声学理论和统计理论的声速反演沉积物物理参数的两种模式,运用南海海底沉积物声学物理数据验证、比较了两种反演模式,以反演孔隙度、含水量为例,得出基于双参数经验方程反演模式的适用性较强,但精度有待于提高;基于声速理论的反演模式反演南海海底沉积物物理参数有待于进一步完善。     

基于WOA-LSSVM的海底沉积物物性参数建模

电阻率测量是海底沉积物工程地质勘察的主要原位观测方法之一,作为一种间接测量方法,需要建立沉积物物性参数与沉积物电阻率的回归模型。为提高建模精度,本文提出了一种基于鲸鱼算法优化的最小二乘支持向量机(Whale Optimization Algorithm-Least Squares Support Vector Machine,WOA-LSSVM)的海底沉积物物性参数与电阻率回归建模方法。该方法建立了海底沉积物电阻率与沉积物4种基本物性参数(含水率、密度、孔隙比、塑性指数)的单输入、单输出最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LSSVM)回归模型,利用WOA算法对LSSVM参数进行寻优取值。对比研究了WOA算法、遗传算法(Genetic Algorithm,GA)、粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法优化的LSSVM建模结果,结果表明,基于WOA-LSSVM建立的海底沉积物物性参数与电阻率的回归模型具有更好的预测效果,均方根误差降低1.1%～14.9%,平均绝对百分比误差降低0.4%～19.9%。     

由超微颗粒引导的某些自然科学研究的新进展

根据用途不同,超微颗粒通常定义为微米级或者纳米级颗粒.如同极高的活性一样,在科学和技术的发展中,超微颗粒同样具有很强的交叉和穿透能力.例如,超微颗粒制备技术已经带来了一系列科学新概念,如"机械方法学","超微颗粒断裂力学","机械合金化"和"机械化学",等等.在应用领域内,表面效应和小尺寸效应等课题吸引着越来越多的科技工作者.超微颗粒不但给工程技术,而且给科学本身带来了众多的机遇和挑战.因限于篇幅,作者只能给出一个概览.     

测量海底声学参数的匹配场反演方法

在测量海底声学参数的实际海洋环境中，声源和接收位置的距离这两个参数常常无法准确测量，在这种情况下，需要采用匹配场反演方法来估计海底的声学参数。一般情况下，匹配场反演方法可以归纳为2个组成部分，即海洋声场的声学预报模型和搜索控制策略。文中采用受控制的穷举方法作为搜索控制策略，对1996年中美远黄海试验的实验数据进行了匹配场反演试验，用以测定海底参数，由此得到的海底声学参数与实验中测量的声场衰减进行对比，一致性很好。     

海底反射参数对平均场强结构的控制

海底的反射性能是影响水声传播的重要环境因素。无论从海洋声场予报角度或水声信道匹配角度都需要对海底的反射性能作切合实际的简化描述。对声场分析而言,参数化描写是常用的手段。以前曾采用最简单的“单参数”与“双参数”模型来分析声场规律^[1-4]。这些模型的缺点是没有反映出反射损失的全部掠角关系的主要特征,而只注意了小掠角的局部特征,因而近场与远场难於衔接。在文^[5]中,我们根据大量实测数据的一般趋势,提出了“三参数”模型进行平均声场的分析,基本上克服了这一困难。并给出由“过度距离”标定的场强结构。     

烟台市海底污水排海管道有关参数的确定

烟台市区污水处理工程是法国政府赠款项目，烟台市人民政府重点工程，根据”合理，安全，经济的原则“，本文对放流管，扩散管的长度，孔口间距，直径，开孔比，羽流宽度和稀释倍数等进行了计算，提出了排海管道总长６５０ｍ，其中放流管为２８０ｍ扩散管为３７０ｍ。     

海底滑坡对置于海床表面管线作用力的CFD模拟

海底管线是海洋工程中用于传输原油和天然气等的重要通道,通常放置在海床表面或处于悬跨状态。本文采用计算流体动力学CFD法模拟了不同冲击角度下海底滑坡对置于海床表面的海底管线的作用,得到了管线所受的轴向荷载和法向荷载与滑坡冲击角度之间的关系。同时分析了沿冲击方向管线截面形状与管线所受阻力之间的关系。对已有研究进行拓展延伸,丰富了不同工况下轴向阻力系数和法向阻力系数的计算成果,得出了海底滑坡对置于海床表面管线冲击力的计算公式。     

一种近海底质类型图生成的非参数方法

近海底质类型图在近海工程和经济活动中有着广泛的应用价值.针对传统制图方法中存在的问题,提出了一种基于非参数指示Kriging的底质类型图生成方法.该方法能够有效地规避制图过程中的主观性,且对取样数据的平稳性和统计分布没有特殊要求,并能对制图结果的不确定性进行定量评价.该方法在连云港南部海域的应用实践表明,在相同的条件下...     

基于多参数化学传感器的海底热液探测方法研究

基于热液及其羽状流的化学异常提出了一种海底热液的化学式探测方法。根据自行开发的Eh.Ag/Ag₂S和pH三种化学电极,设计了多参数化学传感器系统。通过海试证明多参数化学传感器可灵敏地检测出由热液异常引起的化学量变化,并在长达半年的多次使用中表现出其稳定性好、寿命长的特点。在东太平洋中脊(EPR)赤道区域和西南印度洋中脊(SWIR)的60条测线中,获得有效测线55条,其中在29条测线上发现明显或可能的热液异常。研究表明,应用多参数化学传感器探测进行海底热液化学异常,是一种有效的方法。     

一种近海底质类型图生成的非参数方法

近海底质类型图在近海工程和经济活动中有着广泛的应用价值。针对传统制图方法中存在的问题,本文提出了一种基于非参数指示Kriging的底质类型图生成方法。该方法能够有效地规避制图过程中的主观性,且对取样数据的平稳性和统计分布没有特殊要求,并能对制图结果的不确定性进行定量评价。该方法在连云港南部海域的应用实践表明,在相同的条件下,该方法可获得比传统方法更为精确地的制图结果,具有一定的实用价值。     

基于Sobol法的海底反向散射模型参数敏感度分析

为了对海底声学参数反演中的估计精度做出预估,合理解释反演结果,本文基于Jackson海底声散射模型,利用Sobol算法,对该模型中的耗散系数、速度比等7个参数进行定量的敏感度分析。Sobol算法可以给出参数的一阶敏感度和参数间相互作用的敏感度,适用于分析散射强度的影响因子。仿真结果表明,所选择的声波频率对于参数的敏感度影响不大,模型各参数交互作用较为强烈,速度比的全局敏感度最大,而耗散系数敏感度很小。将参数划分为地声属性参数、粗糙度参数和非均匀性参数,地声属性参数敏感度最大。模型参数敏感度分析结果对于反演有一定的指导作用。