水下非均匀拖缆稳态动力学分析

水下拖缆物理参数不均匀会影响拖缆的动力特性,研究非均匀拖缆的参数变化对拖缆动力特性的影响有一定的工程实际意义。建立了拖曳系统运动的三维数学模型,推导出了水下非均匀拖缆的稳态运动控制方程,在首尾两端加上相应的定解条件,直接求得或使用嵌套二分法求得非均匀拖缆在端点的初始值,进而求解稳态动力学方程。借助文献中的拖缆—海底拖车系统算例,通过计算结果的对比,验证了数学模型及计算方法的正确性。通过四阶龙格库塔法进行数值仿真计算,得到了稳态解,分析了非均匀拖缆自身物理参数变化对缆绳系统稳态运动的影响。结果表明,非均匀拖缆的切向阻力系数、法向阻力系数、直径和密度变化会影响稳态缆形和张力分布,影响的程度各不相同。最后给出了两个尾拖船系统非均匀拖缆的稳态运动算例。     

无人潜航器交战行为分层建模方法

无人潜航器是水下智能化作战技术的重要突破口,然而目前其自主能力不足,无法支持水下无人自主作战。针对该问题,提出了一种基于有限状态机和行为树的无人潜航器交战行为分层建模方法,面向无人潜航器打击目标任务,设计行为模型框架与交战行为模型。该模型结合了有限状态机和行为树的优点,具有高解耦性、结构精简、易于修改与复用的特点,能够支撑无人航行器交战行为的定制化开发,并进一步根据任务剖面形成任务清单,支持无人航行器智能化作战。     

非线性管土耦合作用下钢悬链式立管触地区敏感性分析

浮体运动和海床土刚度是引起钢悬链式立管(steel catenary riser,简称SCR)管土相互作用的关键因素,将导致SCR触地区的疲劳损伤。以工作水深为1500 m的浮式平台上生产立管SCR为研究对象,基于法向抗力模型和侧向阻力模型建立管土作用模型,在环境载荷和浮体运动作用下,开展SCR与浮式平台的整体分析,研究海床土参数对SCR触地区动态响应和疲劳寿命的敏感性。通过改变海床土的不排水抗剪强度Su0、强度梯度ρ、吸力因子f_suc、吸力衰减参数λ_suc以及再贯入系数λ_rep等,得到不同参数对触地区动力响应、疲劳寿命的影响规律。研究结果表明:①基于软黏土海床,随着不排水抗剪强度Su0的增加,触地区立管疲劳寿命减幅达到33.23%,敏感性最高;②吸力因子f_suc越大,立管疲劳寿命越小且减幅达23.77%,其敏感性较高;③随着再贯入系数λ_rep增大,触地区立管疲劳寿命增幅达到15.48%;④海床抗剪强度梯度ρ和吸力衰减参数λ_suc对立管疲劳寿命影响较小。研究结论能为SCR设计分析及安全服役提供重要参考。     

海洋工程对觉华岛国家级海洋公园海域生态环境影响研究

文章根据2016—2019年觉华岛周边海域生态环境监测结果,并结合期间大规模海洋开发活动,分析了觉华岛国家级海洋公园海域环境变化趋势。结果表明:2016—2019年,觉华岛周边海域水质要素监测结果均符合《海水水质标准》中的二类标准,沉积物要素监测结果均符合《海洋沉积物质量》中的一类标准。水质与沉积物大部分监测要素的平均含量年际变化呈先降低再上升的变化趋势,生物环境状况整体水平变化情况与水质和沉积物的变化趋势有良好的对应关系,说明海洋工程建设对觉华岛国家级海洋公园海域生态环境造成了一定的负面影响,但影响程度不大。     

含裂缝地层的过套管电阻率测井响应特征研究

由于石油压裂开采等开发措施的实施,会使在套管周围存在着许多被油气等高阻流体填充的微裂缝.尽管这些裂缝或孔隙可能很小,但对套管井电阻率测量会有非常大的影响,甚至会改变原地层的电阻率测井特征,因此裂缝测井响应的计算及考察对过套管电阻率测井十分重要.为解决裂缝测井响应的计算问题,本文提出了计算等效电阻的电流通量管模型,利用该电流通量管模型给出了含垂直裂缝地层横向电阻的计算方法,基于传输线方程法及地层电阻的过套管测量方法实现了含裂缝地层的过套管电阻率测井响应的数值计算,通过计算实例考察了地层裂缝对过套管电阻率测井响应的影响.算例表明:裂缝中的高阻流体对地层视电阻率测量结果会有较大的影响;环形裂隙比垂直裂缝有更大的电阻率测井响应.本文的研究为解决微裂缝过套管电阻率测井响应的计算这一关键技术问题提供了一种可行的计算与考察方法.     

利用到时差分布图方法进行近场地表震源定位

近场震源的高精度定位在工程建设与军事应用等方面意义重大且应用广泛,如炮弹落点定位或车辆追踪等.定位过程面临速度结构未知、高分辨率要求等问题,传统的震源定位方法有一定的局限性.本文将超声波检测中的时差分布图(Delta T Mapping,简称DTM)方法首次成功引入近场震源定位问题中.DTM定位法首先建立一个测区的到时差模型,然后基于此模型对新的震源进行定位.有两种建立模型的方法,(1)网格搜索法:对原有模型进行线性插值,得到更高分辨率的到时差分布模型;(2)统计定位法:利用高斯过程回归建立到时差数据与位置坐标之间的映射关系.本文在北京某郊区进行了炸点定位实验,在140 m×90 m的测试区域内,定位误差为0.5~5.1 m.结果表明,DTM方法是一种可靠、高精度、具有近实时性的近场震源定位方法.进一步利用接收点、源点互换,在获得高精度DTM同时,可大幅降低标定与数据分析成本.结合震源扫描法具有解决多目标定位问题的潜力.     

基于稀疏表达的OBS去噪方法

海底地震仪（OBS）采集数据的去噪处理是开展OBS震相分析及后续处理反演的基础.本文结合曲波（Curvelet）变换及压缩感知提出一种稀疏化表达的OBS去噪方法,并通过与小波变化对比等探讨去噪效果.曲波变换具有抛物尺度及识别线性异常的优点,可以稀疏地表示OBS数据,再结合压缩感知思想对稀疏表达OBS数据进行去噪处理和重构.通过对变换后的系数进行基于L₁范数的冷却阈值迭代滤波,获得最优的变换系数,本文指出基于曲波变换的冷却阈值迭代法能够很好地对OBS数据去噪.对比小波和曲波两种变换在相同迭代次数下对理论模型数据进行去噪处理,表明曲波变换得到的结果信噪比更高.利用本文方法对渤海地区采集的OBS数据进行去噪处理获得了更加清晰连续的震相,噪声压制效果更明显,为震相拾取及后续速度模型反演奠定了良好的基础.     

个性化低剂量螺旋CT扫描在胸腰椎外伤检查中的应用

目的:探讨根据腰围个体化降低管电流在胸腰椎外伤多层螺旋CT检查中的可行性和方法。方法:取牛腰椎段,做成55～120 cm腰围的CT模型,其他扫描参数不变,以25～300 mA扫描椎体,得出图像质量合格的管电流值。131例腰椎CT检查的非外伤病例进行正常椎体常规和低剂量条件扫描,筛选出合适低剂量扫描条件;43例外伤胸腰椎体实施筛选的低剂量扫描。比较分析断层、MPR和VR、MIP图像。结果:CT扫描管电流与腰围相关性高,Pearson相关系数为0.994;以管电流为自变量,腰围为因变量,得出回归方程y=1.053 x-33.187,R2=0.984。低剂量扫描辐射剂量较常规剂量扫描明显减低;骨皮质、椎管内结构、椎管旁软组织及图像整体质量(骨窗及软组织窗)的图像质量与常规剂量扫描图像质量比较,差异有统计学意义,它们的评分值均达到良好和可接受程度;VR、MIP图像优良率达到93%。结论:根据腰围个体化低剂量多层螺旋CT对胸腰椎外伤的检查是可行的,获得的图像以及三维后处理图像的质量能满足临床诊断需要,可应用于胸腰椎外伤检查。     

Probability Data Screening Method in Airgun Signal Processing Application

The signal excited by the airgun source is weak, and is easily affected by human motion noise, instrument failure, and earthquake and blasting events, resulting in insufficient utilization of the amplitude information of the airgun signal. The effective removal of interference and the preservation of true amplitude information of the signal is difficult in airgun signal processing. Based on the randomness of noise and the highly repetitive characteristics of airgun signals, we propose probability data screening method. The airgun data from experiments conducted in the Ansha Reservoir and Shanmei Reservoir in Fujian Province in June, 2017 are taken as the research object to assess the effect in practical applications. The results show that the probability data screening method can automatically reject multiple interferences and effectively preserve the amplitude information of the signal by screening out large amplitude records in appropriate proportions. Compared with direct linear superposition, the probability-related linear superposition method can effectively reduce the impact of abnormal interference, and significantly improve the quality of the observed data.     

Bacterial communities fluctuate in abundance and diversity under simulated oil-contaminated seawater conditions

Marine bacteria have recently been identified as a potent solution for petroleum hydrocarbon degradation in response to hazardous oceanic oil spills. In this study, a mesocosm experiment simulating a petroleum spill event was performed to investigate changes in the abundance, structure, and productivity of bacterial communities in response to oil pollution. Cultured heterotrophic bacteria and total bacteria showed a consistent trend involving an immediate decrease in abundance, followed by a slight increase, and a steady low-level thereafter. However, the changing trend of bacterial productivity based on bacterial biomass and bacterial volume showed the opposite trend. In addition, the density of oil-degrading bacteria increased initially, then subsequently declined. The change in the bacterial community structure at day 0 and day 28 were also analyzed by amplified ribosomal DNA restriction analysis(ARDRA), which indicated that the species diversity of the bacterial community changed greatly after oil pollution. Alphaproteobacteria(40.98%)replaced Epsilonproteobacteria(51.10%) as the most abundant class, and Gammaproteobacteria(38.80%)became the second most dominant class in the whole bacterial community. The bacterial communities in oil-contaminated seawater(32 genera) became much more complex than those found in the natural seawater sample(16 genera). The proportion of petroleum-degrading bacteria in the oil-contaminated seawater also increased. In this study, culture-dependent and culture-independent approaches were combined to elucidate changes in both bacterial productivity and community structure. These findings will contribute to a better understanding of the role that bacteria play in material cycling and degradation in response to oil pollution.