Study of A Geo-Acoustic Model of Gas-Bearing Sediment and Its Application in Sediment with Low Acoustic Veloctiy

A new geo-acoustic model for gas-bearing sediment is proposed based on the work of Dvorkin and Prasad, and Biot theory. Only five geophysical parameters: sediment mineral composition, free gas saturation, tortuosity (also known as the structure factor), permeability, and porosity, are considered in the model. A benefit of this model is that we need only five parameters instead of ten parameters in the Biot's formulas for acoustic velocity and attenuation calculation. Here the model is demonstrated with the in-situ experimental data collected from the Hangzhou Bay, China. The results of this study suggest that free gas content in sediment is the most critical condition resulting in a low acoustic velocity (compressional wave). The respective contributions of the other four parameters in the model are also discussed.     

Study of A Geo-Acoustic Model of Gas-Bearing Sediment and Its Application in Sediment with Low Acoustic Velocity

A new geo-acoustic model for gas-bearing sediment is proposed based on the work of Dvorkin and Prasad, and Biot theory. Only five geophysical parameters: sediment mineral composition, free gas saturation, tortuosity (also known as the structure factor), permeability, and porosity, are considered in the model. A benefit of this model is that we need only five parameters instead of ten parameters in the Biot’s formulas for acoustic velocity and attenuation calculation. Here the model is demonstrated with the in-situ experimental data collected from the Hangzhou Bay, China. The results of this study suggest that free gas content in sediment is the most critical condition resulting in a low acoustic velocity (compressional wave). The respective contributions of the other four parameters in the model are also discussed.     

砂质海岸资源开发及保护浅析

我国砂质海岸资源非常丰富,但随近些年海洋开发利用活动不断开展,砂质海岸的资源与功能遭到不同层面的破坏,其中海岸蚀退是最为突出的问题。本研究通过阐述砂质海岸资源利用中所呈现的问题,提出相应保护措施与管理建议。     

Sea Floor Sediment and Its Acouso-Physical Properties in the Southeast Open Sea Area of Hainan Island in China

Acouso-physical properties of sea floor sediments in the southeast offshore sea area of Hainan Island on the northern continental shelf of the South China Sea are analyzed. In many cruises, conductivity-temperature-depth measurements of seawater, measurements of shallow stratum and side-scan sonar have been made. Acoustic parameters, basic sedimentary parameters, physical-mechanical parameters and ¹⁴C age, etc., have been measured. The sediment elastic parameters, including Young's modulus, bulk modulus, constrained modulus, rigidity modulus, Poisson's ratio, Lames constant, etc., have been calculated. Results show that the compression wave velocity of the seafloor sediment in the sea area ranges from 1474–1700 m/s, and there are high and low sound velocity sediment types in the different sea areas; the shear wave velocity is 150–600 m/s; at 100 kHz the sediment sound attenuation is 35–260 dB/m, the sediment density is 1.4–2.0 g/cm³; the sediment porosity is 42–88%. Sound field parameters and describing sound reciprocity between sea and seafloor are described.     

东海扬子浅滩砂质底形研究

根据 198 0至 2 0 0 0年间数次专项调查获得的高分辨率地球物理、沉积学等资料 ,并结合水动力环境的分析 ,探讨了东海扬子浅滩砂质底形的成因、形态特征、活动性以及发育的地层年代。研究表明 ,扬子浅滩砂质海底广泛发育沙波地貌 ,按其发育规模可以分为沙波和大型波痕 2类 ,大型波痕按其形态又可分为直线形、弯曲形和格子形 3种。平坦宽阔的地形、丰富的中细砂物源以及较强的潮流和风暴浪流是沙波地貌发育的有利环境条件。柱状岩芯分析和年代测定表明 ,发育沙波地貌的物质的沉积始于冰消期晚期 ,即 10～ 11KaB .P ,全新世中、晚期该区继续接受砂质沉积。扬子浅滩发育的沙波地貌与现今的动力环境相适应 ,仍处于发育和运移状态。     

上海洋山深水港区海域悬沙分布特征及运动规律分析

以1998年以来定点实测含沙量资料为基础,结合1996-2007年不同时刻卫星遥感影像资料对洋山港附近海域悬沙分布特征及运动规律进行分析,结果表明:洋山港海域含沙量存在着明显的季节变化;潮差越大,水体紊动越强,水体含沙量越高;洋山港水域含沙量明显高于其周围的水域,特别是在大小洋山岛链之间,呈现由北向南、由东向西逐渐增大的趋势;"峡岛效应"也是引起高含沙量一个重要原因;长江入海泥沙直接扩散对洋山港水体含沙量的影响较小,研究区域水体含沙量的大小主要取决于波况及潮流对当地浅滩的掀扬及输送.     

南黄海海底沉积物声学特性及其影响因素试验研究

利用自南黄海中西部海底取回的沉积物样品,对其声学特性及其影响因素进行了试验研究,结果显示,研究区海底沉积物的压缩波速为1.359 ~1.695 km/s,剪切波速为12.5 ~70.9 m/s;颗粒较细的沉积物与较低的压缩波速、剪切波速对应,主要集中在研究区东侧水深较深处;沉积物的物理力学性质对其压缩波速、剪切波速的影响较显著,沉积物的温度和换能器的频率对上述声学两参数也具有一定的影响,而沉积物的包含物及薄夹层等影响声波传播的理论计算结果。给出了研究区海底沉积物物理力学各参数与压缩波速、剪切波速之间的回归方程,以期为国防、工程提供基础资料。     

海南岛东南外海海底沉积物特征及其声学物理性质研究

分析研究了南海北部大陆架西南缘的海南岛东南外海海底沉积物声学物理特性,在多个航次中进行了海底沉积层取样、海水CTD测量、浅地层及旁侧声呐扫测等工作.在实验室里对沉积物样品进行声学参数、沉积学基本参数、物理力学参数和14C年龄测试等分析.根据多尔特曼公式求解出弹性模量、体积弹性模量、压缩系数、切变模量、泊松比和拉梅常数等六项沉积物弹性参数.分析结果表明在该海区海底沉积物的压缩波速为1.474~1.700 m/s,在不同的海区内有高低声速两类性质的沉积物分布;沉积物的切变波速为150~600 m/s;沉积物在100 kHz的声衰减为35~260 dB/m;沉积物的密度为1.4~2.0 g/cm3;沉积物的孔隙度为42%~88%.     

伶仃河口湾铜鼓水域水沙净输运分析

根据对珠江伶仃河口湾铜鼓水域丰水期９个测站大、中、小潮三次同步水文泥沙资料及５７个底质样品的分析结果,本文讨论了此水域的水沙净输运趋势。结果表明,铜鼓水域表层余流向海,浅滩测站中底层余流指向河口方向,欧拉余流主要由径流构成。沟槽悬沙输运以净平流作用为主,浅滩区则以向上游的潮抽吸输运为主。沉积物净输运趋势显示铜鼓浅滩是海陆双向底质输运的汇聚地带     

海洋沉积物中蒽和甲基取代蒽在自然菌群作用下的生物降解研究

选择蒽、9-甲基蒽和9,10-二甲基蒽作为模型化合物,以李村河口区沉积物为培养基质,进行实验室好氧微生态培养,通过超声萃取-柱层析-气相色谱法测定目标污染物浓度随培养时间的变化,研究了它们在自然菌群作用下的生物降解行为。测定方法的基质加标回收率在66.20%~82.95%之间,相对标准偏差在3.34%~6.19%之间。6个月的好氧生物降解实验表明,沉积物中本底蒽由32.88 ng.g-1降到32.32 ng.g-1,降解率仅为1.70%;而在添加了蒽的沉积物样品中其浓度由170.40 ng.g-1降到151.36 ng.g-1,降解率高达11.17%;加入的9-甲基蒽和9,10-二甲基蒽的浓度也分别由133.84 ng.g-1和144.26 ng.g-1减少至122.52 ng.g-1和135.13 ng.g-1,降解率分别达到8.46%和6.33%。相同条件下三种有机污染物的不同降解速率表明,9,10位取代使得蒽在沉积环境中更加持久,自然降解速率更慢     

青岛太平湾砂质潮间带小型底栖生物丰度和生物量的研究

于2004年10月~2005年10月对青岛太平湾砂质潮间带进行了小型底栖生物的逐月采样,对丰度和生物量进行定量研究。结果表明,小型底栖生物的年平均丰度为(1 025.40±268.84)ind.10cm-2,平均生物量为(1 195.87±476.53)μgdwt.10cm-2,平均生产量为(10 762.80±4 288.77)μg dwt.10cm-2a-1。小型底栖生物在丰度和生物量上呈现了明显的季节变化,高值主要出现在4,5,6月,而低值在8,9月。共鉴定出l2个类群,线虫在丰度上占绝对优势(89.2%)。按生物量,多毛类占46.9%,其次为线虫31%。其它较多的类群还有涡虫、桡足类、腹毛虫、寡毛类等。50%以上的小型底栖生物分布在0~4cm表层,冬季部分向下迁移。Pearson相关分析表明,小型底栖生物数量对间隙水溶氧表现出明显的滞后效应,而与盐度、pH和沉积物环境因子相关性不明显。     

东、黄海柱状沉积物中有机磷与无机磷的含量与分布研究

研究了东、黄海海域典型站位柱状沉积物中总磷(TP)、无机磷(IP)及有机磷(OP)的含量及其分布特征.东海、黄海海域3种形态磷的浓度范围分别如下:东海:TP 13.73～19.85 μmol·g~(-1),IP 11.39～16.03 μmol·g~(-1)和OP 2.11～3.81 μmol·g~(-1);黄海:TP 14.44～18.33 μmol·g~(-1);IP 11.79～15.88 μmol·g~(-1)和OP 2.45～2.65 μmol·g~(-1).两海区沉积物中IP/TP和OP/TP变化范围分别为79%～88%和12%～21%.IP是研究海域沉积物中磷的主要存在形式,陆源输入为影响沉积物磷浓度的主要因素.地处长江口附近的E4站和东海中部海区的E6站分别为所有调查站位中各形态磷浓度的最高和最低者.不同海区柱状沉积物中各形态磷浓度的垂直分布特点不同.其分布特征在一定程度上反映了相应历史时段该站位营养盐输入水平、自然条件和人类活动的重大变化.     

河口海岸泥沙输移的分组数学模型研究

根据河口海岸水沙输移的特点,建立了一个新的二维分组数学模型,用来预测该区域的水沙输移过程。该模型耦合了水动力模块、泥沙输移模块和床面演变模块。其中水动力模块基于浅水方程组,综合考虑了柯氏力、床面切应力以及表面风应力的影响,引入干湿判断法处理动边界。泥沙输移模块首先将泥沙按照粒径分组,针对不同泥砂性质,对各组泥沙分别进行建模求解。床面演变模块基于质量守恒方程,实时更新床面高程以及床沙级配变化,并传递给水动力模块,更新底部边界。该模型被应用在了英国塞汶(Severn)河口,其预测的泥沙浓度和实测数据以及不分组的模型的预测结果进行了比较,结果显示,文中建立的分组模型预测的结果要明显好于不分组模型。     

基于ArcGIS的倾倒区水深地形冲淤变化分析

东碇临时海洋倾倒区是当前福建省内使用频率最高、倾倒量最大的海洋倾倒区,自2010年重新投入使用以来,该倾倒区共接纳了约1.5×107 m3的疏浚物,为研究其海底地形冲淤变化情况,利用ArcGIS的空间分析模块、3D分析模块、地统计分析模块等对东碇临时海洋倾倒区进行冲淤变化分析,文中介绍了冲淤分析的基本流程并对分析结果进行讨论,说明疏浚物倾倒对水深地形的影响程度。     

养马岛西南海域泥沙运移及近岸演化态势研究

养马岛西南海域近30年来发生普遍淤积,海域海底淤积速率平均为1．5cm／a,局部可达10cm／a。鱼鸟河以东岸线向海推进速度约1～6m／a。海域表层沉积物有整体细化的趋势,该海域的快速淤积与海岛的屏蔽消能以及海堤的拦截作用有关。海底淤积对取水口的设计方案有明显影响,分析了工程海域动力、泥沙、海岸及近岸演化态势,并对取水口设计方案进行了论证。     

南黄海辐射沙洲区悬沙潮扩散规律数值研究

在对南黄海辐射沙洲区的潮汐、潮流特征作进一步探讨的基础上,数值模拟了该区的悬沙潮扩散。根据计算结果,分析了计算海域悬沙含量在一个半日潮过程中随潮流场的瞬时变化规律,研究了不同地点悬沙含量与潮位、潮流的关系,总结了涨、落潮平均含沙量的平面分布规律。结果表明,该区的潮流场控制着悬沙的扩散、运移和分布,进而控制着海底地形的发育,尤其是辐射沙洲北大南小不对称格架的塑造与辐射沙洲根部的加积淤高。     

Theoretical and Experimental Study on the Acoustic Wave Energy After the Nonlinear Interaction of Acoustic Waves in Aqueous Media

Based on the Burgers equation and Manley?Rowe equation, the derivation about nonlinear interaction of the acoustic waves has been done in this paper. After nonlinear interaction among the low-frequency weak waves and the pump wave, the analytical solutions of acoustic waves’ amplitude in the field are deduced. The relationship between normalized energy of high-frequency and the change of acoustic energy before and after the nonlinear interaction of the acoustic waves is analyzed. The experimental results about the changes of the acoustic energy are presented. The study shows that new frequencies are generated and the energies of the low-frequency are modulated in a long term by the pump waves, which leads the energies of the low-frequency acoustic waves to change in the pulse trend in the process of the nonlinear interaction of the acoustic waves. The increase and decrease of the energies of the low-frequency are observed under certain typical conditions, which lays a foundation for practical engineering applications.     

Simulation of the Fate of Faecal Bacteria in Estuarine and Coastal Waters Based on A Fractionated Sediment Transport Model

A two-dimensional depth-integrated numerical model is refined in this paper to simulate the hydrodynamics, graded sediment transport process and the fate of faecal bacteria in estuarine and coastal waters. The sediment mixture is divided into several fractions according to the grain size. A bed evolution model is adopted to simulate the processes of the bed elevation change and sediment grain size sorting. The faecal bacteria transport equation includes enhanced source and sink terms to represent bacterial kinetic transformation and disappearance or reappearance due to sediment deposition or re-suspension. A novel partition ratio and dynamic decay rates of faecal bacteria are adopted in the numerical model. The model has been applied to the turbid water environment in the Bristol Channel and Severn estuary, UK. The predictions by the present model are compared with field data and those by non-fractionated model.     

全新世渤、黄、东海陆架泥沙输运演变过程模拟研究

模拟了全新世 9个特定时期潮流作用下渤、黄、东海陆架上的泥沙输运状况。结果表明 ,东海外陆架梳状古沙脊形成的盛期在 - 80m至 - 52m海面期间 ,主要是潮流将侵蚀的海底晚更新世物质与河流的入海泥沙向东南方向输运而形成 ;- 52m海面之后 ,该古沙脊逐渐停止发育。扬子浅滩形成于 - 52m海面之后 ,至 - 30m海面时已发育比较成熟 ,它主要是旋转流将海底晚更新世物质与全新世河流入海泥沙中的细粒物质呈扇形向外簸选掉 ,粗粒物质留在原地而形成。南黄海中部泥在 - 52m海面时已开始形成 ,该泥是细粒物质的汇 ,泥沙来源具有多源性 ,但泥沙来量不足。西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席、辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席、海州湾中砂质沉积、南黄海辐射状沙脊以及北黄海西部泥、渤海中央泥、浙闽岸外泥主要形成于全新世最大海侵以来。西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席分别是强往复流与旋转流主要侵蚀海底的晚更新世物质而形成。辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席主要是强潮流将老铁山水道中的晚更新世物质带到辽东半岛西侧海域沉积而形成。海州湾中的砂质沉积是潮流将海底晚更新世物质与河流入海泥沙中的细粒物质带往外海、留下粗粒泥沙而形成。南黄海辐射状沙脊是辐射状潮流场改造北来的黄河泥沙与南来的长江泥沙而形成。北黄海西部泥的     

基于ADP-XR和OBS-3A的潮滩水文泥沙过程研究以胶州湾北部红岛潮滩为例

于2004年8月17~24日在胶州湾北部红岛潮滩上用OBS-3A和ADP-XR观测了水深、浊度、水平和垂直流速、回声强度、波浪、盐度、水温等水文泥沙要素,同时采集了悬沙和底沙样品作粒度分析.结果和结论为:(1)潮流动力较弱,表层和近底层最大流速分别只有31和26cm/s;(2)弱潮流动力导致潮周期大部分时间的悬沙浓度小于30mg/dm3,但浅水阶段近底悬沙浓度为100~1000mg/dm3;浅水阶段的短暂高悬浮泥沙浓度和其余长淹没时段的低悬沙浓度共同构成悬沙浓度的“U”形潮周期过程线;(3)悬沙浓度的垂直成层分布主要发生在潮周期的深水阶段和平静天气;(4)由于潮流弱和风浪的干扰,悬沙浓度未呈现大小潮周期的变化规律;(5)水体盐度为23.6~29.5;(6)淹没期的温度(21.4~28.6℃)比出露期的(19.3~30.9℃)稳定,温度极高值出现在午后出露期,而极低值出现在凌晨出露期;(7)“浅水效应”是弱动力潮滩泥沙运动的重要特点.