Underwater Explosion Technology for Offshore Engineering Applications

- This article briefs how to improve the holding power of a drilling vessel's anchor and to remove those unreasonable structures by such a technology - underwater-explosion technology. The article gives details of the structure, characteristics and applications of a rocket-launched anchor; as well as the principle, properties, applications of directional explosion cutting.     

水下无砂混凝土浇筑工艺

无砂混凝土具有良好的透水保砂性和耐久性,作为倒滤层使用,具有广泛的使用空间和应用价值。在工程实践中,已成功应用了水下浇筑无砂混凝土作为大型沉箱接缝倒滤层,结果表明,尽量减小混凝土周围水流后,利用掺加少量絮凝剂的小粒径碎石无砂混凝土通过导管进行水下浇筑,可以有效保证无砂混凝土的水下成型效果和施工质量。     

非量测相机制约迭代检校法及水下测量应用

传统的非量测相机检校方法大多依赖于高精度的室内或室外控制场,并对检校环境有较严格的要求。故提出了一种完全抛开控制点的新的相机检校方法,即线面角制约的相机迭代检校法。将该方法分别应用于陆地和水下环境,并与有控制点的相机迭代检校法进行对比分析,试验结果表明新方法的检校精度均小于1个像素,在陆地环境下,新方法的检校精度优于有控制点的相机迭代检校法。同时利用新方法进行了水下三维重建和量测,量测精度达到亚毫米级。试验结果表明新方法具有较好的灵活性和适应性,在多个环境下具有实际应用的价值。     

矩阵体积法原理及其在水下差分GPS定位中的应用

给出了矩阵体积法的原理和方法,并使用矩阵体积法研究了水下差分GPS定位中设计矩阵的态性,导出了星形空间网中设计矩阵的体积与观测向量高度角参数的函数关系式,为研究星形空间网图形强度提供了数学模型。     

水声信号时频分析方法比较及应用研究

浅海中的宽带水声信号传播呈现出频散的特点,通过高分辨率的时频分析方法可以刻画频散曲线。通过数值仿真和实验数据处理,对比分析几类常用的时频分析方法在提取宽带声信号频散曲线方面的性能。结果表明:STFT时频局部化精度不够高;在较强频散的情况下,DSTFT时频分辨率较高。WVD时频聚集性最好,但是有严重的交叉项干扰;固定核函数的CWD较好地抑制交叉项,时频分辨率虽优于STFT,但弱化了时频聚集性;AOK时频分布采用自适应高斯核函数,在抑制交叉项的同时,时频聚集性较好,有望较好地用于提取信号频散曲线。     

海洋地球物理探测技术及其在近海工程中的应用

介绍了多波束测深、侧扫声纳测深、浅地层剖面测量、高分辨率地震测量和海洋磁力测量等五项海洋地球物理探测技术的最新进展和简单工作原理,给出了目前国内外广泛使用的主要技术产品型号以及主要参数和性能和展示了这些技术近年来在近海工程,例如海缆（海底光缆、电缆和管线等）路由调查、跨海大桥和海底隧道工程地质环境评价、工程灾害因素分析、海底目标物寻找和水下考古等方面的应用实例。     

较深水导管架对接水下井口基盘的关键技术研究及工程应用

根据较深水油田开发方案的需要,油田采用井口基盘进行预钻井,然后安装导管架对接井口基盘,该方法可以有效缩短海上油田的开采投产期,加快投资回报速度,又降低了海上安装工程费用,节省油田总体开发成本。但深水导管架与水下井口基盘的对接安装精度要求高、难度大、风险高,如何安全、高效地开展导管架与水下井口基盘的对接技术,是深水区块所面临的重要课题之一。结合文昌19-1项目WHPC导管架的海上安装方案并通过理论分析,介绍了较深水导管架与水下井口基盘对接的关键技术。WHPC导管架海上对接安装的工程实践成功验证了导管架与水下井口基盘对接安装方案的可靠性,对后续类似深水项目具有一定的参考借鉴意义。     

涉海工程水下冲击打桩噪声测量方法研究

随着海洋、湖泊、河流和港口等人类活动逐渐增加,涉海工程产生的水下噪声污染及对海洋生物影响已引起广泛关注。工程建设期环境影响评价中,水下噪声测量逐渐成为海洋监管的要素。水下冲击打桩是工程建设中常见的低频水下脉冲声源,能够传播较远距离。如何规范地开展水下冲击打桩噪声测量至关重要。文章给出了水下冲击打桩噪声的通用测量方法,包括声学指标、测量系统、测量布放、声学测量配置、测量不确定性等,可为海洋工程建设影响评价、海洋生物生态保护等提供技术支撑。     

Generalized Extreme Value-Pareto Distribution Function and Its Applications in Ocean Engineering

In this paper, we establish a generalized extreme Value-Pareto distribution model and derive an analytical expression of Weibull–Pareto distribution model. Based on a data sample of 26-year wave height, we adopt the new model to estimate the design wave height for 500, 700 and 1000-year return periods. Results show that the design wave height from Weibull–Pareto distribution is between that of the Weibull distribution and that of the Pearson-Ⅲ distribution.For the 500-year return period design wave height, the results from the new model is 1.601% lower than those from the Weibull distribution and 1.319% higher than those from the Pearson-Ⅲ distribution. The Weibull–Pareto distribution innovatively considers the fractal features, extreme-value statistics and the truncated data in the derivation process. Therefore, it is a more holistic and practical model for estimating the design parameters in marine and coastal environments.     

DGPS测深技术在海底管道工程中的应用

简要介绍了差分全球定位系统(DGPS)的基本定位原理、DGPS测深技术中水深测量系统的硬件组成。重点分析了福建LNG站线湄洲湾海底管道工程成功采用DGPS测深技术进行勘测作业,使测量精度和工程效率得到极大地提高。这一工程实践经验说明,DGPS测深技术逐步为海底管道工程所采用,但其是一个不断探索、不断完善的过程,对今后我国沿海地区的海底管道工程的勘测建设具有一定的借鉴作用。     

塑料排水板在海岸工程水下软基处理中的应用

通过综合分析工程建设区域的自然条件和地质条件,对比选取塑料排水板排水固结法加固护岸工程的水下软土地基。系统介绍了塑料排水板的加固机理、排水板的选型、施工工艺、质量控制要点。经过对处理后地基的沉降、位移的长期跟踪观测,结果表明:采用排水板排水加固水下软土地基,取得了理想效果,具有一定的工程指导意义。     

南海深水区水下溢油三维可视化模拟系统研发与应用

针对南海油气田勘探开发溢油污染防治需求,开发了国内首套深水区水下溢油三维可视化模拟系统,由三维海流预报模型、深水溢油模型、三维可视化仿真系统和数据库组成。海流预报模型基于ROMS模式,通过考虑波致混合影响,并利用最优插值技术同化卫星测高资料和嵌套技术,保障了预报结果的准确性。深水溢油模型由羽流模型和对流扩散模型组成,考虑了卷吸、油气分离、溶解、水合物生成、漂移、扩散等复杂过程。系统能够预测深水区水下油气泄漏后行为和归宿过程,提供油、气、天然气水合物粒子的大小、分布、移动速度和漂移轨迹、扩散面积、水体溢油残存量、水面溢油量等三维可视化动态模拟结果。目前系统已经在油气田勘探开发中得到应用,为南海深水溢油应急提供了重要支撑。     

一种新型水陆空潜四栖遥控机器

为解决目前海洋上机器自动化探查技术中分离式技术的不成熟与作品设计的缺陷问题,对水陆空三栖遥控机器进行改进,通过六轴多旋翼飞行器以及万向轮并加入潜水模块,增加机械自动化探查功能并实现水陆空潜四栖的可行性。该四栖遥控机器通用性强,不停留于模型不变的老旧模式,同一车体通过简单的结构变化能实现水陆空潜四栖运动,相比普通两栖有更多的功能,同时设计轻巧,减少了机器探查技术因分离式探查而带来的器械成本,其简单的操作运行模式更具研究价值。     

基于电子海图的智能潜水器路径规划研究

随着地理信息系统技术的发展,电子海图作为一种专门的电子地图也越来越成熟。电子海图中提供了详细而准确的海洋环境信息。利用电子海图的环境建模和考虑海流因素的遗传搜索策略为解决大范围海洋环境下智能潜水器全局路径规划提供了一个新的方法。利用电子海图中的信息对智能潜水器的工作环境进行环境建模,以遗传多目标优化算法为搜索策略进行全局路径规划,并考虑海流因素对潜水器的影响,使潜水器在航行时可充分利用海流的能量。通过仿真试验对环境建模和路径规划进行了验证。该方法具有很好的实用性。     

多波束系统搜救水下目标的探测深度计算

针对多波束测深系统种类、探测模式等因素影响水下目标搜索效能的问题,提出了一种面向水下目标搜索的多波束系统探测深度计算方法。分别对多波束系统等角与等距模式进行探讨,考虑波束间重叠角的影响,由多波束横向分辨率计算公式推导了 2 种模式的探测深度公式,并将不同波束角度的探测深度进行计算。经过结果比对,总结出等角模式搜索水下目标的探测能力要优于等距模式。最后结合算例,得出多波束探测能力与目标尺寸、海水深度、波束开角有关。     

废弃滨海盐田绿化改造工程研究与应用

排盐碱改造是盐碱地绿化的首要技术措施.通过系统分析青岛高新区绿化种植自然条件,在对土壤、水质化学分析的基础上,对青岛高新区废弃盐田绿化改造排盐碱技术措施进行分析探讨,并实施应用.经对绿化工程经济成本分析及实施效果综合评估,达到预期目标,可为类似工程提供参考.     

New Scientific Underwater Cable System Tokai-SCANNER for Underwater Geophysical Monitoring Utilizing a Decommissioned Optical Underwater Telecommunication Cable

We have developed a new cost-effective scientific underwater cable system named Tokai Submarine Cabled Network Observatory for Nowcast of Earthquake Recurrences (Tokai-SCANNER) using a decommissioned optical underwater telecommunication cable. We have used this cable in two ways simultaneously: 1) to construct an ocean-bottom observatory at the end of the cable, and 2) to use the cable as a long emitting antenna to sense electromagnetic properties of the Earth's crust. We have also developed a new time-synchronization system that sends a one-pulse-per-second (1PPS) signal and NMEA data to underwater sensors. To vary the supply voltage and current to the observatory and to emit a low-frequency electromagnetic field around the underwater cable, we have also developed an underwater power unit that has a wide input voltage and current range. Tokai-SCANNER has been functioning since April 2007.      

水下全自动显微成像仪

介绍了水下全自动显微成像仪的原理、关键设计和现场试验情况.该仪器有效地解决了水中采样技术,可用于1～100μm悬浮颗粒的现场图像拍摄,工作水深达100 m.利用该仪器拍摄到了现场悬浮颗粒图像,利用这些图像可以分析悬沙颗粒分布,同时也可以检测浮游生物,研究赤潮.     

Underwater acoustic networks

With the advances in acoustic modem technology that enabled high-rate reliable communications, current research focuses on communication between various remote instruments within a network environment. Underwater acoustic (UWA) networks are generally formed by acoustically connected ocean-bottom sensors, autonomous underwater vehicles, and a surface station, which provides a link to an on-shore control center. While many applications require long-term monitoring of the deployment area, the battery-powered network nodes limit the lifetime of UWA networks. In addition, shallow-water acoustic channel characteristics, such as low available bandwidth, highly varying multipath, and large propagation delays, restrict the efficiency of UWA networks. Within such an environment, designing an UWA network that maximizes throughput and reliability while minimizing the power consumption becomes a very difficult task. The goal of this paper is to survey the existing network technology and its applicability to underwater acoustic channels. In addition, we present a shallow-water acoustic network example and outline some future research directions