基于声学调制解调器的声速剖面遥测技术

声速是海洋声呐测量中最重要的声学参数之一。拖缆式声速剖面仪可提供实时测量功能,但其缆长不能满足深海测量要求;自容式声速剖面仪可满足深海测量要求,但工作效率低。如何提高野外深海声速剖面测量工作效率是深海调查一项非常有意义的工作。文中详细介绍了基于声学调制解调器的声速剖面遥测系统的主要结构和功能,揭示了水声通信技术在深海非铠装缆测量中的应用优势。     

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.     

印尼海啸区附近海域沉积物声速测量及声学特性分析

介绍了沉积物柱状样超声透射法测量方法和原理.对印尼海啸区附近海域沉积物柱状样进行了现场测量,通过测量数据的处理和分析,给出了沉积物的垂向声速剖面.讨论了声速与频率的关系,指出声速具有随频率的0.1次方增大的频散特性.分析沉积深度、结构以及生物扰动等方面的因素对声学测量结果的影响,结果表明海底地震引起的沉积物变迁、沉积物结构扰动、气体的混入等对声速的测量结果均产生影响.     

曹妃甸浅滩表层砂体插桩深度研究

曾妃甸浅滩原为古滦河三角洲,三角洲废弃后,海底表层沉积物在波浪潮流的簸选及自重应力作用下,沉积物颗粒粗化,粒度单一,且堆积紧密,工程强度较高。平台在该海医插桩时往往难以贯穿该层,其实际插桩深度较预定深度存在较大偏差。本文对此类砂体的形成机制、插桩过程中土体的压实作用对砂体强度的影响进行了分析,在对砂体力学参数做出适当调整后,运用太沙基地基极限荷载公式进行计算,得到了与实际情况较为一致的结果。     

海底热液硫化物矿体内部流体混合过程的数值模拟:以大西洋TAG热液活动区为例

大型海底热液硫化物矿体的形成机制是涉及多种控制因素的复杂地质过程,其中热液流体同海水的混合扮演着重要角色。大洋钻探计划(ODP)资料表明在大西洋TAG区热液硫化物矿体内部,热液流体同经过改造的海水之间发生着广泛的混合作用,这个过程在很大程度上控制着海底热液硫化物矿体的内部结构和化学组成。以TAG热液硫化物矿体为例,利用数值模拟方法模拟了热液流体与经过不同程度改造的海水的混合过程,试图探讨海水与热液流体混合在热液硫化物矿体形成中的作用。模拟计算结果表明:(1)来自矿体深部的热液流体与经围岩加热的下渗海水的混合是造成TAG热液活动区硬石膏大量沉淀的重要原因;(2)在热液流体与海水的混合过程中,混合流体的化学性质和矿物沉淀情况在330~310℃上下发生了较大变化,330~310℃是一个特殊的温度区域;(3)利用数值计算结果探讨了TAG热液活动区不同区块(TAG-1,TAG-2和TAG-5等)的流体混合作用和热液活动过程。     

南黄海辐射沙脊群西洋水道污水输移扩散研究

采用沿深平均二维数值模型对南黄海辐射沙脊群西洋海域的潮流场和物质扩散场进行了模拟,计算和分析了大潮情况下海域5 m、7 m和10 m 3种水深(理论基准面下)排放位置处达标污水输移扩散的范围及分布规律。结果表明,污水排入海后,会很快被稀释,各排放位置200和500稀释度等值线包络面积均较小,且包络面积随水深增加有明显变小的规律。拟合了不同污水排放量对应的200和500稀释倍数包络面积,发现两者呈良好的幂级数关系。     

辽东湾近岸海域油污染生态风险评价研究

以2014–2015年海洋调查数据为基础,Arc GIS软件为平台,通过选取致灾因子危险性、承灾体脆弱性相关影响因子,基于灾害理论和层次分析法构建了辽东湾近岸海域油污染生态风险评价指标体系、评价模型及评价标准,将致灾因子危险性等级和承灾体脆弱性等级进行叠加,从而实现对研究海域油污染生态风险进行综合评价,并对该海域溢油风险可能导致的环境影响进行了系统分析、诊断和综合评价。结果表明:辽东湾近岸海域风险处于较高风险,应加强对环境敏感区域的保护,并完善环境监测体系。本文同时为重要湿地生态敏感区合理配置溢油应急资源和实施风险决策提供技术支撑,也为目前事故后的危机管理到预防性风险管理的转变提供理论依据。     

一种侧扫声呐检测力的评价方法

侧扫声呐是海洋调查常用的探测仪器,为保证测量数据的准确性,对其实际探测性能的评价就显得尤为迫切。文中从侧扫声呐的工作原理出发,梳理了检测力和分辨力在概念上的混淆,并提出了一种评价检测力的方法;通过在海底人工放置一些已知大小的目标物,精确测量各个目标物的位置信息,并使用EdgeTech 4200MP双频侧扫声呐系统对目标物进行扫测试验以检测其检测力。结果表明,目标物和航迹线方向平行时,能够清晰地分辨直径或边长为20 cm,30 cm的物体,不能分辨出直径为10 cm的圆形物体,但能较清晰的分辨出直径为0.9 cm的长绳;目标物在垂直航迹线方向时,能够清晰地分辨直径或边长为10 cm的目标物,但是不能分辨出直径为0.9 cm的长绳;综合评价得出其纵向检测力优于1 cm,横向检测力优于10 cm。对常用声呐探测仪器的标准化体系的建立有一定的帮助。     

基于数据挖掘的渤海湾水生态环境特性研究

由于水生态环境数据的数量、覆盖范围和复杂性都在飞快地增长,如何科学、有效地利用这些数据,从中获取潜在有用的信息,成为水生态环境研究的重要问题.通过对多种海洋数据挖掘技术方法的综合分析,以渤海湾为研究背景,利用海洋环境卫星遥感数据,对渤海湾水生态环境特性进行了一系列的数据挖掘研究.利用k-means算法分别对2008和2009年渤海湾的生态环境遥感数据进行了聚类分析;利用Apriori关联规则算法对聚类离散化处理后的渤海湾生态环境遥感数据进行了关联分析.利用CART算法对2008和2009年渤海湾生态环境遥感数据进行了决策树分析.     

清淤输泥的新方法新设备

为解决中低滩涂沉积的深厚软粘土层的输送难题,提出了一种清淤输泥的新方法,研制了能远距离输送高浓度、大粘度、低含水量的淤泥和软粘土的土方施工新设备:包括进料口、推送器、表面膜发生器、脉冲切割器、定位系统、智能控制系统、输料管道、管道浮子等。该设备具有能耗低,工效高,效益好;结构简单,故障少,运行维护方便;定位准确性高;自动化程度高等特点。可广泛应用于水利、环保、建筑工程中的淤泥和软粘土输送。