基于数字孪生的海底地质灾害监测预警技术研究

本文创新了基于海底实时监测数据驱动的海底工程地质环境数字孪生模型,建立了一套埕岛油田地质灾害监测预警系统,构建了海底工程地质环境数据库,实现了对海底监测数据的远程实时可视化更新及交互控制。该系统应用于埕岛海底地质灾害监测,在持续运行的40天监测周期内,累计警报了2次强海底侵蚀灾害,提示了4次高浊度事件,真实反映了研究区海底侵蚀变化。本文首次尝试将数字孪生技术融合到海底地质灾害的监测预警中,为区域地质灾害防控提供了一种新的技术参考。     

中国近海海底潜在地质灾害类型及其特征

根据大量实测资料,分析研究了中国近海海底,尤其是珠江口外海底各种潜在的地质灾害,特别是海底滑坡、埋藏古河道、海底沙波、崩塌和塌陷、侵蚀沟槽、浅层气及活动断层等与海洋工程关系密切的地质灾害类型的形成机制及危害性,为海洋工程设计和施工提供科学依据。     

海底浅层地质灾害的高分辨率地震识别技术

将渤海某油田最新采集的二维高分辨率资料处理解释后,结合区域地球物理及地质概况,利用地震相分析、波阻抗反演、井(孔)震标定等深层油气勘探的成熟技术,系统研究了各类海底浅层地质灾害因素的成因、特征、危害及展布规律,总结了一套完整的利用高分辨率地震识别海底浅层地质灾害的技术方法。结果表明,浅层断裂、浅层气和埋藏古河道是研究区海底浅层发育的主要地质灾害因素,通过刻画不同期次地质灾害因素的类型及其分布范围,为今后该油田海上施工提供了可靠的工程地质调查成果。因此,高分辨率地震技术能够很好地应用于海底浅层地质灾害的识别。     

南海北部海底地质灾害因素

海底地质灾害对海洋工程造成的损失是巨大的,它制约着海洋资源的开发。根据大量的地球物理和工程地质调查资料,分析了南海北部海底地质灾害的类型、成因及其分布特征。     

白云凹陷深水油气开发区海底滑坡的特征、分布以及成因初探

白云凹陷深水区是深水油气勘探开发的热点区域,深水地质灾害严重威胁深水油气开发的施工安全,通过研究其主要深水地质灾害海底滑坡的形成、分布,可对深水油气开发过程中不必要的风险和损失进行预测和预防。通过分析中海油高精度三维地震资料,识别了白云凹陷深水油气开发区的海底滑坡以及与之相关的天然气水合物、气烟囱、泥底辟、浅层气和浅水流等深水地质灾害现象。这些深水地质灾害现象与海底滑坡的发育密不可分,是识别海底滑坡的重要因素。利用地球物理属性识别并发现了白云凹陷规模巨大和分布广泛的海底滑坡,并认为超压流体释放、水合物分解、高沉积速率等主导了白云凹陷海底滑坡的发育,这些主要控制因素都是南海北部新构造活动的产物,新构造活动才是海底滑坡的主要成因。     

南海宣德环礁东南海域地质灾害特征

宣德环礁作为我国南海诸岛礁开发利用程度最高的岛礁之一, 其周围海域地质灾害对岛礁基础工程建设及人类活动具有重大危害。为适应南海岛礁可持续发展的需要, 文章采用广州海洋地质调查局2018年采集的单道地震数据, 对宣德环礁东部斜坡带海域灾害地质因素进行综合解释和分析。结果表明, 研究区主要发育有海底滑坡、海底陡坎和断层3类地质灾害。海底滑坡是研究区主要灾害地质因素, 规模大小不一, 海底陡坎和断层为次要地质灾害。海底陡坎根据成因可分为礁体陡坎和滑坡陡坎, 礁体陡坎为礁盘形成过程中受海平面上升控制形成, 滑坡陡坎为海底滑坡导致。通过分析认为陡峭的地形和峡谷水道的侵蚀搬运作用是研究区地质灾害发育的主控因素。这些地质灾害对海洋工程建设及管线铺设均有不利的影响, 应尽量避开。     

海底滑坡块体运动研究综述

海底滑坡是一种极具破坏力的海底地质灾害。其一旦发生,破坏后的块体可以高速运移至数十千米甚至上百千米远,能够对影响区域内的海洋油气生产平台、海底管道、海底电缆等海洋工程设施造成破坏性影响。本研究根据国内外海底滑坡研究领域的最新成果,简要介绍分析与海底斜坡失稳后块体运动有关的调查方法、数值模拟以及物理实验等研究的现状与进展,以期为我国今后海底滑坡地质灾害评价与防治研究提供参考。     

荔湾3-1气田海底管道深水段地质灾害特征

基于船载多波束测深、浅地层剖面和深水浅层高分辨多道地震剖面等数据资料,以我国第一个深水气田—荔湾3-1气田海底管道路由区深水段(200m)为研究区,划分海底地形地貌分区,识别可能危害海底管道的地质灾害类型,分析其特征与分布规律。结果表明,研究区内主要地质灾害类型为海底峡谷、海底滑坡和滑塌、古珊瑚礁、海底沙波和大波痕、海底陡坎、断崖和陡坡、碎屑流沉积和浊流沉积等。其中,海底滑坡和滑塌在上陆坡和峡谷谷壁上十分发育,海底滑坡(滑塌)、古珊瑚礁和沙波(沙丘)等影响和威胁着海底管道的铺设与安全运行。     

广东大亚湾海域潜在的地质灾害类型及其分布规律

根据大量地质一地球物理实测资料,分析了大亚湾海底潜在地质灾害因素,特别是基底断层、沙波、浅埋基岩、陡坎、异常堆积区等与海洋工程关系密切的地质灾害的类型、分布特征、形成机制及危害性,为海洋开发与海底工程设计提供科学依据。     

琼州海峡海底电缆路由工程地质特征

根据地球物理、声学探测、海底取样及实验室测试等实测资料详细分析,发现琼州海峡具有独特的自然条件以及复杂的工程地质特征。海底地形地貌非常复杂,存在沙波、沙堤沙丘、冲刷槽、冲刷脊和丘状突起、陡坡、滑坡、珊瑚礁、浅埋岩石、软弱地层等潜在的地质灾害因素,尤其在琼州海峡中央深槽区,坡度很大,分布着多种潜在的地质灾害,是海底光缆的危险区,应引起重视。     

福建省近海海底麻坑的地貌特征及其与海洋工程的联动效应

为科学开发利用海洋资源、防范海底地质灾害和保护生态环境,文章梳理福建省近海海底麻坑的类型和成因,并分析海洋工程与灾害性地貌的联动效应。研究结果表明:受板块挤压和海平面波动等的影响,福建省近海海底地形和沉积环境复杂多变,流体活动形成的海底麻坑主要包括单元麻坑、圆形麻坑、拉长形麻坑、链状麻坑和复合麻坑5种类型,在北部泥质区、南部砂质区、河口区和海湾区有不同分布,其成因主要包括海相生物气、生物气和海陆生物混合热解气;应高度重视海洋工程与海底麻坑等灾害性地貌的联动效应,避免发生海底地质灾害和破坏海洋生态环境。     

海底地质灾害对社会经济发展影响的特点与趋势

海底地质灾害具有发生频繁、损失严重,复杂多样、连锁性强,空间分布差异显著,工程性灾害日益突出,突发性灾害比重大,小灾大害和间接影响明显等特点。随着我国海洋经济规模持续扩大,涉海人口数量显著增长,涉海工程和项目迅速增加以及海洋资源可持续利用能力和海洋公益服务能力显著增强,海底地质灾害承灾体的易损性也不断增加,诱发和加剧了海底不稳定性,但抵御灾害的适应能力也同时得到增强。     

大鹏湾海洋地质环境综合评价

2001年，我局在大鹏湾深圳海域开展了海洋地质环境与地质灾害综合调查研究，结合实测的海底地形地貌背景，根据潜在的海底地质灾害因素和海底工程地质条件等资料及水化学有害因子分析，综合研究了大鹏湾海域的海洋地质环境；利用综合指数法，对大鹏湾的海洋地质环境进行了定量、半定量的综合评价；为大鹏湾的海洋开发工程建设提出了几点建议。     

海底滑坡与天然气水合物之间的相互关系

海底滑坡是具有巨大危害作用的海洋地质灾害之一,近来发现其与海底天然气水合物的分解有重大的关系。详细分析了天然气水合物的形成和分解对海底沉积物的影响;提出了4种自然因素引起水合物分解,导致海底滑坡的观点;列举了国内外滑坡研究的具体事例;从另外一方面讲,海底滑坡对寻找天然气水合物又具有重要的指示作用。     

海底地质灾害对社会经济发展影响的理论分析与普适性对策

海底地质灾害是一类对人类社会经济发展影响较大的海洋灾害。其主要通过制造资本、人力资本、自然资本和社会资本的损害而影响人类福利水平的提高。为了降低或避免海底地质灾害对人类社会经济发展产生的不利影响,沿海国家和地区应该具备合理的经济行为,超前的科学研究,科学的工程防治,普及式的防灾教育以及"四位一体"的防灾减灾体系。     

黄河三角洲侵蚀性岸段水下岸坡地质灾害及其空间分布

黄河的高含沙量和尾闾的频繁摆动,形成了独具特色的黄河三角洲。利用精密的测深仪,高分辨率的浅地层剖面仪和侧扫声纳等设备同步扫测所获取的记录,研究了黄河三角洲侵蚀性岸段水下岸坡的地质灾害及其空间分布特征。探测研究表明,研究区发育的地质灾害主要有冲蚀构造、凹坑与洼地、海底滑坡、海底刺穿、不均匀地层(切蚀-填充构造、声学透明层)、埋藏冲沟和古河道。地质灾害在空间分布上呈现平行岸线的带状分布,按水深可划分为3个区域。6 m水深以浅区域,主要发育冲蚀构造,且冲沟、边缘陡坎和蚀余构造相间分布。6~14 m水深区域,主要发育凹坑与洼地、海底滑坡、海底刺穿和分布广泛的声学透明层。14 m水深以外区域,主要发育埋藏冲沟和古河道,其形成主要与海平面上升有关。     

序言

正21世纪是海洋的世纪,"海洋强国",已成为国家战略。随着海洋石油、天然气水合物等矿产资源的开发,以及填海造陆、港口建设、海底管线等海洋工程活动的增加,海洋地质灾害频发。为了保护海洋地质环境与工程活动安全,迫切需要对海洋工程地质条件进行全方位勘察与评价。海洋工程地质,在此背景下蓬勃发展。海洋工程地质的主要研究内容包括:海底沉积物工程地质特性、海底地形与地貌特征、海洋动力地质作用、海洋地质灾害过程机理与预测防控、现场与实验室的勘测技术与数据分析处理方法等。     

海岸侵蚀和海底滑坡

本文简要论述了海岸带及浅海两种主要的地质灾害-海岸侵蚀和海底滑坡的危害及产生原因和预防措施．     

侧扫声纳和浅地层剖面仪在海管断裂点定位中的应用

结合侧扫声纳和浅地层剖面仪能够探测出海底管道附近异常,路由区浅层地质灾害以及海底管道位置等特点,通过实例探讨了侧扫声纳和浅地层剖面仪在海底管道断裂位置定位中的应用。船锚、浅层气等外力作用,导致海底油气管道断裂,使用侧扫声纳和浅地层剖面仪探测的方法,综合分析海水中的气体屏蔽现象、海底面的地貌异常特征、海底管道的平面位置及埋深变化、地层剖面的反射空白等异常特征,快速准确定位海底油气管道断裂位置。     

琼东南盆地陵水研究区海底地质灾害类型、分布和成因机制

琼东南盆地陵水研究区位于西沙海槽北部的陆架边缘和陆坡区,地质灾害广泛分布。利用三维反射地震数据,在琼东南盆地陵水研究区识别了海底滑坡、麻坑、丘状体、流体管道、天然气水合物(BSRs)、活动断层等海底地质灾害体,并分析了各类地质灾害体的地震反射特征和分布规律。结合区域构造和沉积演化过程,分析了地质灾害体的成因机制。研究表明,灾害体的分布面积总计超过2000km~2,各类灾害体相互叠置。构造断层活动、充足物源供给和海平面变化是导致该地区海底地质灾害广泛分布的重要原因。第四纪晚期高沉积速率导致陆架边缘和陆坡区沉积了较厚地层,有机质丰富,为水合物成藏提供了潜在气源。陆坡区的滑坡主要分布在加积层序较发育的陡坡区。在陆架边缘和滑坡不太发育的陆坡缓坡区,超压流体释放形成流体管道、丘状体和麻坑。高沉积速率、埋藏的古滑坡和区域的构造不稳定性是诱发超压流体释放的重要因素。