海底沉积层声学讨论会在广州举行

中国科学院数理学部、中国声学学会和中国海洋物理学会为配合石油攻关,开展海洋油田勘探、开发和海洋工程工作于1983年3月1日至4日在广州召开海底沉积层声学讨论会.来自科学院、国家海洋局、高等院校、石油部和地质矿产部等30个单位的55名代表出席了会议.中国海洋学会理事长、国家海洋局局长罗钰如,中国科学员学部委员、声部研究所所长汪德昭教授等,在开幕式上讲了话.他们指出:近几年来海底沉积层声学的研究在国际上普遍受到重视,我国在这方面的工作也取得进展,这次召开海底沉积层声学讨论会,围绕着如何为海上石油开发中的科学技术问题开展讨论,是很适宜的.会议组织了个几个学术报告,探讨了有关海底沉积层的声遥测识别,海底沉积物声学与力学特性的关系、非线性声学在海底探测中的应用、海洋声学仪器设备在海洋工程中的应用等问题,并且交流了近几年对海底沉积层声速和衰减系数等方面取得的一些测量结果.会议归纳了以下一些意见和建议:     

海底沉积物声学的现场测量和取样系统

1 引言 随着海洋开发和军事海洋学的兴起,海底声学参数的现场取得成为海底沉积物物理学方面极为关注的事情.沉积物声速与物理力学参数之间的密切关系,成为利用声学方法反演得到海底工程性质的基础.人们已日益对这方面的认识得到加深.声学技术逐渐成为有效探测海底沉积构造,寻找海底资源的有用工具,特别是声源技术、信号处理、终端显示技术、计算机技术和其他电器零部件的进步,使得采用声学方法直接测量和识别海底沉积物类型、性状、层理成为可能.本项目的提出,至少有如下几个方面的迫切需要.     

海底油气渗漏浅表层声学探测技术

海底油气渗漏是海洋环境中广泛存在的自然现象,探测海底油气渗漏信息对海洋油气资源勘探与开发具有重要意义。目前,通过海底浅表层声学探测所获取的声学微地貌与剖面反射特征是油气渗漏研究的主要证据。对海底油气渗漏的形成环境、浅表层声学技术在渗漏探测中的发展与现状、渗漏产生的地貌形态与浅地层反射剖面特征等进行了系统讨论与分析。结合国内外应用实例,对不同海区声学探测方法、参数选择以及渗漏特征进行了归纳总结,指出应综合多种资料进行渗漏异常分析,并发展有针对性的数据处理方法。     

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。     

海底沉积层声学讨论会在穗召开

为配合石油攻关,开展海洋油田勘探、开发和海洋工程工作,中国科学院数理学部、中国声学学会和中国海洋物理学会于1933年3月1—4日在广州召开海底沉积层声学院、国家海洋局、高等院校、石油部和地质部等30个单位的55人。中国科学院学部委员,声学研究所所长汪德昭教授在开幕式上作了题为《物理海洋学2000年展望》的专题报告,受到与会者的欢迎。国家海洋局局长、中国海洋学会理事长罗钰如,中国科学院     

海底沉积物声学物理力学性质聚类分析研究

Stoll、Hamilton等分别从理论和实测方面出发研究海底沉积物声学与物理力学性质关系,这两类研究都是将声学性质作为独立性质从沉积物的物理性质中提取出来,以两者作为因果关系进行研究,割裂了其内在统一性.本文不试图建立声学与物理力学性质的经验方程,而是综合考虑海底沉积物声学、物理力学性质,对南海大陆坡和人陆架沉积物进行聚类研究,分析南海海底沉积物共有的性质.研究表明聚类分析方法为海底沉积物性质研究提供了一种有效的分类手段,通过聚类,得出如下结论:(1)声速与孔隙度、密度等物理力学性质存在着明显的单调相关性,可以通过某些物理力学参数来预报沉积物的声速,同时可以通过测量沉积物声速反演沉积物的某些物理力学参数;(2)海底沉积物的声速和地文单元、沉积物的颗粒成份组成有关;(3)火陆坡黏土质粉砂、粉砂、砂质粉砂和大陆架粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂的压缩波速依次增大,切变波速依次减小;(4)海底沉积物声学与物理力学性质聚类分析研究,可以作为海底沉积物的声学探测的参考依据.     

菲律宾海深海海底沉积物声学特性与物理性质相关关系

为研究深海海底沉积物声学特性与物理性质相关关系,于2016年11月在实验室对水深3164～5 592 m的菲律宾海深海海底沉积物柱状样品的声学特性进行测量,获取了沉积物声速、声速比、声阻抗、声阻抗指数等声学特性参数。结合沉积物的孔隙度和密度等物理性质参数,分析了海底沉积物声速、声速比、声阻抗、声阻抗指数与孔隙度、密度的相关关系,建立了该海域海底沉积物声学特性回归方程。研究结果表明:研究区深海数据与浅海回归方程符合度较差,与深海回归方程符合度较好;Hamilton校正方法有助于修正实验室测量引起的温度和压力误差,声速比与Hamilton方程符合度比声速好;声阻抗和声阻抗指数与物理性质参数的相关性优于声速和声速比。此外,研究认为由于海底沉积物的沉积环境较为复杂,其声学特性回归方程存在差异。由于上述差异的存在,在使用基于不同海域数据建立的回归方程进行海底沉积物声学特性预测时,应加以区别对待。该研究丰富了深海海底沉积物声学数据,对促进深海海底沉积物声学深入研究具有一定的借鉴意义。     

海底浅表层沉积物原位声学测量方法探讨

研究透射式和折射式两类海底沉积声学原位测量方法,通过分析10种海底浅表层沉积物声学原位测量仪器的特征,指出不同声学原位测量技术对沉积物声学特性测量结果的影响。比较黄海海底浅表层沉积声学原位测量数据与实验室测量结果的差异,分析原位声学测量数据普遍小于实验室测量数据的原因,指出原位测量的作用和重要性。探讨指出海底浅表层沉积物原位声学测量所需要配合发展的其他物理性质原位测量技术。     

可变角度换能器在海底沉积物声学原位测量应用的探讨

海底沉积物的声学测量是海底测深的关键技术之一,应用于海底地形地貌测量、海洋矿产资源开采和海底工程建设等。海底沉积物声学测量方法中的原位测量方法可以避免保真采样法的强扰动性和遥测法的准确度、精度及灵敏度的不确定性等缺点,如何改进原位测量系统渐成为海底探测的研究热点。通过分析现有海底沉积物原位测量设备测试换能器的工作原理,针对垂直压入方式换能器测量深度有限,提出了一种通过改变换能器压入沉积物的角度来增加测量深度的方法。在理论上论证出在不低于换能器接收阈值时,测量深度随着掠射角的增加而增加。在不增加压入深度的前提下提供了一种增加测量深度方法。     

海底沉积物声衰减研究现状及展望

根据近年来海底沉积物声学物理研究发展的态势,介绍了与研究声衰减有关的海底沉积物样品采集装置和海洋沉积物声速结构模式,综合解析多种对海底沉积物声衰减等声学特性研究方法,并做出较为详细地比较和讨论,提出对海底沉积物声衰减研究在满足科研要求的同时也应符合国家标准和要求。同时,指出了研究海洋沉积物声衰减的必要性和重要性,强调了对海底沉积物声衰减研究的科学意义和应用意义。     

南海三海区海底沉积物物理性质及声学特性

海底是影响海洋声场极其重要的环境因素。了解海底沉积物的物理特性以及它与声学参数的关系,对于海洋声场分析,声纳作用距离的预报,水声设备在海洋中检测和应用等等都是必不可少的。出于实用的需要,我们曾于夏季在二十天时间内对南海三个海区水声环境场进行考察,其中海底沉积物的物理特性和声学特性是主要内容之一。分别标称为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的三个海区同在一个海域,都处于纬度18°40N＇上下,距离海岸Ⅰ海区约5n mile,Ⅱ海区50n mile,Ⅲ海区110n mile左右,考察范围,每个海区约200     

海底松散沉积物声学性质原位测量实验研究

分析研究了国内外海底松散泥沙的声速和声衰减系数测量的研究现状,并据此研制了海底表层沉积物声速声衰减系数原位测量系统。利用原位测量系统分别在实验室和海滩对不同粒度的沉积物进行了测量分析,得到了不同粒度沉积物的声速和声衰减系数。数据分析表明,沉积物的声速和声衰减系数与沉积物的粒径有密切的关系,粒径越粗,声速越高,声衰减系数越大。通过沉积物声学性质研究,可以开发海底浅层沉积物声学性质原位测量技术,提高相关海洋调查的速度和效率。     

海底底质声学原位测量电路控制系统研究

介绍了一种液压驱动贯入式海底沉积声学原位测量系统的电路控制单元的研究实现过程,以及该控制单元在南海北部海底沉积声学调查中的应用。该电路控制单元以Cortex-A8处理器为核心,集成大容量FLASH存储器,与单片机接口控制板进行串口通讯,实现对声学发射采集单元和机械液压贯入单元的可视化控制和监测。基于该电路控制单元,海底底质声学原位测量系统兼具自容式和在线式两种工作模式,可自容记录或实时采集声学原位测量单元在海底的工作状态数据、海底沉积物声速和声衰减系数等声学特性数据。该声学原位测量系统的实验室联调及南海海试结果表明,使用该电路控制单元对海底底质声学测量过程的监测与控制是有效的,对精确获取海底底质的原位声学特性有重要作用,可以促进海底底质声学原位测量系统的产品化。     

声学与海洋沉积学交叉领域的研究

声学与海洋沉积学交叉领域研究可分为“沉积层声学特性的研究”、“海底高频声散射或低频声反射与底质类型之间关系的研究”、“回声参数反演海底类型技术”和“海底回声图象识别海底沉积类型技术”4个方面的研究,较详细论述了4个方面的国内外研究现状,最后提出了该领域进一步研究的战略思路。     

关于海洋生物声学研究中若干声学问题的讨论

海洋生物声学是一门具有广阔前景的边缘学科,受到国内外有关学者广泛的重视。本文拟对开展海洋生物声学研究中的几个基本声学问题作初浅讨论。 一、海洋中的声场与赝声场 深入研究并正确解释一系列海洋生物声学     

海洋沉积物及其声学物理性质的研究

一、引言 海洋沉积物声学物理性质的研究,是近二、三十年间由于以下各方面的需要而迅速发展起来的。 (一)由于回声测深仪在航海和海洋调查中日益广泛的应用,不断有人尝试从回声测深记录中提取更多有用的信息,亦即希望遍及世界海洋底部的大量回声测深结果不仅提供单一的海洋水深读数,而且能附带地给出有关底质类型及其分布范围、海底浅层物质的结构和层理等资料。这对军事部门和海洋研究者将具有不可估量的价值。对回声测深记录曲线的灰度进行分析和判读,似乎能解决前一个要求,即确定底质的类型和分布。旁测声纳的发明和投入使用,更对这方面的探索研究给以新的有力推动。 (二)水声学特别是浅海水声设备作用距离的研究表明,在基本相同的水文条件下,不同底质的海区可能使传播条件出现重大差异,因而引起了水声学家们对海底沉积物声学物理特性的注意。实践表明,海底沉积物的性质对海洋中声的反射、散射和吸收等一系列特性都有重要的影响,水声学的许多问题不能脱离海底这个下部边界的条件而取得准确的解答。     

海底声学底质分类技术的研究现状与前景

对海底声学底质分类技术的研究现状进行了分析。介绍了目前典型的底质分类设备、软件以及可采取的分类方法,探讨了我国开展海底声学底质分类技术研究、开发的可行性与具体实现的思路。     

海底表层沉积物声速特性研究进展与探讨

海底表层沉积物具有多相、多颗粒、多形态的组成结构,导致其声学特性复杂多样。通过分析压缩波速度和切变波速度特性的研究现状,指出有待于解决的科学问题和关键技术问题。在分析国内外有关海底沉积层声速特性研究基础上,提出采取系统、可控的实验测量手段解决当前测量存在的4点问题。综合分析了压缩波速度和切变波速度存在的统计回归关系和理论分析关系,探讨了当前地声反演、采样样品声学测量、原位声学测量3种方法存在的测量尺度、测量频率、测量状态等的差异,探讨建立不同测量方法和测量技术对测量结果进行统一性解释的方法,从而获得不同类型、不同区域的海底表层沉积物真实的声速特性。最后,从实验室声学测量、物理力学参数测量、流固耦合特性分析、原位测量及海底监测、采样测量与原位测量的误差分析及校正、海底大纵深声学测量6个方面提出技术需求,为提高声学探测海洋和海底的精度服务,推动海洋声学探测和海洋工程发展。     

海底沉积物声学特征定量分析及其智能分类研究

海底底质特性描述及分类是当今浅海声学的研究热点,海底沉积物的物理结构特性与其声学响应特征密切相关。在分析海底沉积物声传播特性的基础上,应用现代计算机信号分析技术手段,对海底沉积物声学响应波形提取了4个特征参数:声速、波幅指数、波形关联维分形指数和声波频谱的频率矩。以这4个特征参数作为输入向量,海底沉积物的结构类型作为输出向量,建立径向基概率神经网络模型。研究表明建立的神经网络模型具有较强的海底沉积物分类预报能力。     

基于“发现”号ROV的近海底综合声学调查系统及其在台西南冷泉调查中的应用

随着海洋调查技术的发展和海洋研究的深入,基于深潜器平台的近海底调查在海洋调查与研究中的综合应用日趋常态。基于这一背景,本文介绍了搭载于"发现"号缆控水下机器人(remotely operatedvehicle,ROV)的近海底综合声学调查系统及其在台西南冷泉区的应用实例。基于"发现"号ROV平台的近海底综合声学调查系统主要由R2Sonic2024多波束测深系统,模块一体化的侧扫声纳-浅地层剖面系统和水下综合定位与导航系统构成。该系统的配置极大地扩展和完善了"发现"号ROV的近海底调查能力,实现了近海底多波束、侧扫和浅剖等声学数据的同步采集和快速融合处理。基于本套系统在南海冷泉区的综合应用,本文对其工作流程进行了介绍,并对所获得一系列成果进行了初步分析。结果表明,近海底综合探测系统的应用为南海冷泉区的识别、海底地形地貌特征分析以及空间规模量化研究等内容提供了不可或缺的基础资料。本套系统的配置和成功应用,有效地提高了我国的近海底调查和作业能力。