有限水深海流感应电磁场数值模拟

海水是一种高电导率的流体。不停运动的海水因切割地磁场而产生感应电流,从而产生感应电磁场。本文从麦克斯韦方程出发推导了地磁场三分量作用下一维海流感应磁场表达式,并分析了地磁场水平分量对海流感应电磁场的影响。计算表明地磁场水平分量的影响随纬度变化。在高纬度地区地磁场水平分量对海流感应电磁场影响很小,而在低纬度地区它会对海流感应电磁场产生明显的影响。本文还分析了变化的海水电导率对海流感应电磁场的影响。     

变速海水运动感应电磁场数值模拟及特征分析

海水是一种高电导率的流体,根据电磁感应定律,运动的海水切割地磁场会在海水中产生感应电流,从而产生感应电磁场。本文从麦克斯韦方程出发,推导出一维速度场海水运动感应电磁场偏微分方程,利用电磁场水平分量在海表面和海底面上的连续性条件,得到海水运动感应电磁场表达式,并编写了Fortran计算程序。计算了常速度海水运动感应电磁场,并与格林函数法计算结果进行了对比,两种方法的计算结果一致。计算了变速度(即海水运动速度随深度变化)海水运动感应电磁场,并讨论了海水运动周期和海底介质电导率对海水运动感应电磁场的影响。计算结果表明:海水运动周期和海底介质电导率对常速度海水运动和变速度海水运动感应电磁场都有影响,但影响程度不同。在本文所述模型和参数条件下,海水运动感应电场和感应磁场振幅分别可达6μV/m和10nT,这与海洋大地电磁响应的量级相当。因而在处理海洋大地电磁数据时,海水运动感应电磁响应是不可忽略的噪音干扰,需要采用必要的压制手段。     

用气-水-土3层模型分析海水中水平电偶极子源的电磁场分布

由空气－海水－海底3层模型求得了海水中水平电偶极子源的电磁场分布。与以往不考虑空气层的两层模型的电磁场分布相比,它更接近于实际分布情况。文章还对不同海底电导率时水平电偶极子源的电场水平分量进行了数值计算和分析。     

用气—水—土3层模型分析海水中水平电偶极子源的电磁场分布

由空气－海水－海底３层模型求得了海水中水平电偶极子源的电磁场分布,与以往不考察空气层的两层模型的电磁场分布相比,它更接近于实际分布情况。文章还对不同海底电导率时水平电偶极子源的电场水平分量进行了数值计算和分析。     

海水运动感应磁场的数值计算方法

海水是一种高导电率的流体,处于不停的运动之中。海水运动因切割地磁场而产生感应电流,从而产生感应磁场。本文从毕奥-萨伐尔定律出发,推导出了二维海水运动磁场方程,并利用形函数将其转换成二维离散速度场感应磁场积分表达式,采用高斯数值积分方法计算二维离散速度场感应磁场响应。算例表明,本文计算方法具有较高计算精度。文章还分析了海水运动频率、振幅和水深对感应磁场的影响。     

浅海密度流计算方法的探讨

根据海水密度场来间接计算深海海流速度的Helland Hansen方法,由于比较简便,至今仍得到广泛的应用。为了将该方法应用于浅海区的海流计算,人们已提出了不少改进方案,但这些方案都没有考虑海底的摩擦效应,因而计算结果往往与实际情况不符。本文提出的浅海海流计算方法,首先把浅海区中已建立的海水密度场往海底以下的虚构水体中外推,然后沿用经典的动力计算方法计算地转流速度,最后进一步考虑海底摩擦效应而计算出浅海密度流的速度。     

浅海沉积层声学特性对声传播损失的影响仿真研究

为厘清海底沉积层声学特性信息的水声环境保障需求,构建浅海两层海底环境参数模型,并参考Hamilton海底底质9种分类设置沉积层声速、密度、衰减系数及厚度的参考值及计算采样区间,利用Kraken简振波模型,采用控制变量的方法,研究了浅海沉积层声学特性参数对声传播损失的影响;开展了建模理论推导及数值技术分析,研究了海底沉积层声学特性参数在模型计算过程中调用过程,并从建模计算的角度对仿真计算的结果进行解释,对海底沉积层声学特性调查装备发展及调查重点参数具有一定的参考价值。     

一种计算海流速度的大气-海洋三层模式

为了在考虑到(1)产生海流的大气作用;(2)湍流粘滞系量值是计算的而不是假设的;(3)海洋具有实际可变的而非常量的深度等情况下,较易地计算出特别是铅直坐标函数的海流速度,本文提出一种大气-海洋三层模式。近似中性层结状态的大气被考虑是两个层的组合,第一层是紧贴海面的湍流边界层,第二层是位于第一层之上的Ekman层。仅考虑铅直湍流的海洋,被看成是从海面到海底的一整层。海面风应力分布和海洋中海水密     

利用海底电缆测海流的理论探讨

本文根据国际上进行的利用海底电缆测海流的研究报道,从理论上分析了其工作原理及可行性。文中讨论了实际电场对流场的反应速度和具体的测量方法。     

海底承压含水层排泄电阻率法探测效果模拟与分析

海底承压含水层排泄是海底地下水排泄的一种主要形式。由于这一过程发生在海水层下部,探测难度较大。为探讨海洋多电极电阻率法对该过程的探测能力,根据典型海底承压含水层地质模型构建不同排泄阶段地电模型,模拟海面和海床面两种探测情形分别进行多电极电阻率法理论探测结果计算和物理模拟,并对所得电阻率剖面进行对比分析。研究结果表明,水面多电极电阻率探测剖面能够清晰刻画出排泄入海的淡水体在海水中迁移、混合过程,但剖面异常特征和分辨率受探测装置形式、电极极距、海水深度影响;海床面探测则对沉积层中咸淡水交换过程反映能力更强,沉积层中的锲形海水侵入体可得到良好反映。     

海洋雾状层的成因及其对海洋碳循环过程的影响

海洋雾状层既是陆源物质进入海底的输送通道,又是海洋水体中沉降颗粒及底部再悬浮颗粒物的停留场所。雾状层物质来源主要有陆源、生源以及海底表层沉积物的再悬浮,不同海区、不同层位的雾状层的物质来源有所差异;雾状层的成因具有复杂性,既有物理作用,又有生物及化学作用,大量研究表明,海底洋流、内波(潮)等物理作用是雾状层形成的主要控制因素。雾状层中碳的存在形态主要有颗粒有机碳(POC)、溶解有机碳(DOC)、胶体有机碳(COC)以及无机碳,雾状层与其上下海水之间、雾状层与海底表层沉积物之间不同形态碳在生物-化学-物理动力系统作用下不断发生物质交换与迁移,对海洋碳循环生物地球化学过程起重要的控制作用,是整个海洋碳循环的一个不可忽视的环节。     

动态海水中保护电位对钙质沉积层形成的影响

采用恒电位阴极极化和线性极化法研究了天然海水中不同动态条件、不同初始保护电位下,阴极保护初期碳钢表面钙质沉积层的形成规律.扫描电镜( SEM)和能谱X-射线分析(EDX)分析了保护后碳钢表面的产物.结果表明:-800 mV(vs.SCE,下同)保护电位下,在静态和动态海水中碳钢表面形成的钙质沉积层质量都较差;-900 mV保护电位下,静态海水中形成致密的钙质沉积层,动态下钙质沉积层形成困难;-1 000 mV保护电位下,静态和动态海水中都形成良好的钙质沉积层.随流速增大,阴极保护电流密度显著增大,钙质沉积层中Ca/Mg比值增加;动态条件下,较负的保护电位,有利于阴极保护初期钙质沉积层的形成.     

基于原位观测的黄河水下三角洲悬浮物浓度叠加锯齿模型

利用海底原位三脚架搭载水动力观测仪器,在黄河水下三角洲进行了为期134天的原位观测,获取了该海域波浪、潮汐、海流、海水温度、浊度等相关数据。并利用观测点海域的表层沉积物进行室内测试,发现该海域表层沉积物以粉砂为主,悬浮物浓度与海水浊度存在良好的线性关系,底层(距离海床约50cm处)悬浮物浓度在2~4g/L范围内变化。切应力计算结果与原位观测结果表明,强浪过程中波浪对泥沙起动起控制作用,进而显著提高悬浮物浓度;其余时间段,海流控制泥沙起动,悬浮物浓度随流速动态波动。该海域悬浮物浓度表现为叠加锯齿模型。因波浪作用而形成大锯齿,因海流作用而形成小锯齿。切应力计算结果可以较好地解释该模型。     

北部湾风生环流的数值研究

已有的研究指出,北部湾海流主要为风海流性质,海流基本随风而变。偏北风时,海流流向偏南;偏南风时,海流流向偏北。特别在冬季,水浅(湾的最大深度不超过100米),垂直混合波及海底,海水密度上下均匀一致,风海流性质更为主要。上述结论,为我们使用下面的一个数学模型提供了依据。     

海泥细菌电池技术原理与特点及其应用前景分析研究——一种新型海洋可再生能源技术

文章简要描述了一种海底沉积层生物燃料电池能源(简称海泥细菌电池)的产电原理、技术特点和潜在应用。不同于以海水为主体的传统海洋可再生能源,这是一种以海底沉积物(海泥)为能量来源,通过细菌代谢有机物而产生电能的新型海洋可再生能源。海泥细菌电池可以作为电源在海底原位长期驱动监测仪器运行,在海底仪器电源自供给技术及其长期运行方面具有良好的应用前景,将来可望服务于"透明海洋"研究等海洋开发的诸多方面。     

全新世长江水下三角洲浅层物探资料的地质意义

近年来,随着海区第四纪地质研究的深入,为开展全新世长江水下三角洲沉积模式的研究,我局在西起长江沿岸、东至124°E,北起 32°N、南至30°10′N的四万平方公里测区内进行了3000公里的测深和浅地层剖面测量工作.浅地层剖面调查采用EG＆G公司的地层剖面系统.大量浅地层剖面结合浅钻进行的地质解释,提供了该三角洲研究中重要地质问题的依据和佐证.加强了海区浅部地层划分、厚度变化、区域分布规律,和浅部地层不稳定性的研究.一、地震反射层序的划分及其特征(一)层组的划分:沉积过程中由于岩层的密度、速度差异,沉积物内出现了声学层面和不整合面的两种物性波阻抗界面.浅地层剖面利用声波在海水和海底沉积物中的传播和界面上的反射,根据声波到达海底和各个界面的传播时间及其在地层中的速度来研究海底沉积层.根据这个原理可以按以下原则划分浅地层剖面:     

台湾海峡海流结构及海水通量

主要根据台湾海峡的实测海流资料，以夏、冬为代表季节，分析了台湾海峡２－３个纬向断面的海流结构，计算出各断面的海水能量。结果表明：夏季，台湾海峡中、北部海域各层的海流一般偏Ｎ向流动。     

水下极低频电磁信号探测中的海流感应电磁噪声压制

水下极低频电磁信号探测在深远海探测领域应用前景广阔,然而极低频电磁信号易受海流运动感应电磁噪声影响,为了拓展极低频电磁探测在海洋中的应用,需要通过信号处理的方式压制噪声,提高信号信噪比。小波分析具有多分辨率分析及时频局部化的优势,适于处理海水运动感应电磁噪声等非平稳信号,本文将海流感应电磁场特征引入小波分析中,基于正演模拟及小波系数分析确定阈值的小波阈值去噪方法压制噪声,利用合成的包含大地电磁信号、海流感应电磁噪声的极低频信号进行实验,并利用南黄海海域电磁信号探测试验数据进行验证。研究结果表明,噪声压制后的极低频信号信噪比明显提高,信号在时频域识别能力得到改善。     

动态海水中保护电位对钙质沉积层形成的影响

采用恒电位阴极极化和线性极化法研究了天然海水中不同动态条件、不同初始保护电位下,阴极保护初期碳钢表面钙质沉积层的形成规律。扫描电镜(SEM)和能谱X-射线分析(EDX)分析了保护后碳钢表面的产物。结果表明:-800 mV(vs.SCE,下同)保护电位下,在静态和动态海水中碳钢表面形成的钙质沉积层质量都较差;-900 mV保护电位下,静态海水中形成致密的钙质沉积层,动态下钙质沉积层形成困难;-1 000 mV保护电位下,静态和动态海水中都形成良好的钙质沉积层。随流速增大,阴极保护电流密度显著增大,钙质沉积层中Ca/Mg比值增加;动态条件下,较负的保护电位,有利于阴极保护初期钙质沉积层的形成。     

胜利埕岛海域海底松软沉积物声学探测方法探讨

胜利埕岛海域位于复杂的黄河三角洲沉积体系中．由于黄河的断流,在风浪和海流作用下原三角洲体系受到侵蚀．在部分海底具有松散沉积物沉积。采用侧扫声纳、双频测深仪及浅地层剖面仪3种海上物探方法,对埕岛海域海底松软沉积物进行声学探测,确定了浮泥、软土层顶、海底界面及浮泥和软土层和海底界面及浮泥和软土层的厚度,研究了埕岛海域海底松软沉积物的基本分布变化规律,为今后海洋工程地质勘察海底松软沉积物奠定了基础。