基于海图数据的水下岸坡插值精度分析对比研究

数字高程模型是研究水下岸坡冲淤变化的一种重要手段。不同的插值方法和像元大小都会对数字高程模型的精度产生影响,从而导致冲淤分析结果的变化。本研究使用了六种常用的插值方法 (ANUDEM、反距离函数法、克里金法、自然邻域法、样条函数法、不规则三角网转栅格法)对莱州湾和烟台港不同年份和尺度的水深数据进行了插值,计算了均方根预测误差、源数据残差均方根误差、残差均值、残差最大值和残差最小值等精度计算指标。结果表明ANUDEM和自然邻域法的均方根预测误差和源数据残差均方根误差均小于1 m。ANUDEM和自然邻域法对不同尺度的水下岸坡数据插值有着较好的适用性。     

基于精细数据处理的叠前深度偏移在琼东南盆地陵水凹陷坡折区的应用

琼东南盆地陵水凹陷,受坡折区崎岖海底和复杂地质构造的影响,导致该地区速度模型构建精度不高,从而严重影响到成像品质。针对坡折区的精确速度模型构建难题,首先采用组合多次波衰减、宽频处理、叠前信噪比增强等针对性处理技术,得到宽频带高信噪比的叠前数据,在此基础上统计分析不同水深速度规律,应用断控和地质约束速度建模技术,建立初始速度模型,然后利用基于宽频数据的高分辨断控约束网格层析反演技术,经过多次迭代完成深度域各向异性速度建模,并实现了陵水凹陷坡折区的高精度叠前深度偏移成像。叠前深度偏移成像显示,基于精细速度模型的叠前深度偏移技术科明显提高坡折区信噪比,改善成像质量,同时可有效消除地层同相轴扭曲的现象,恢复了地下地层的真实构造形态,从而可为目标评价与钻探决策提供更可靠地震资料。     

测船非匀速直线测量引起的多波束测深误差分析

多波束测深系统作业的基本前提是测船保持匀速直线运动状态,而实际作业中非匀速运动状态下的多波束测量普遍存在,此时常用的基于加速度测量原理的测姿设备会受到影响。为此,在多波束测姿误差分析的基础上,针对直线加速、U型转弯两种情况下的测姿误差进行研究,通过INS测姿与GNSS三天线测姿的数据比较,对非匀速直线运动状态下姿态误差的影响特点及程度进行了分析。实验证明当测船做直线加速运动时,会使纵摇角产生较大误差;当测船转弯时,会使横摇角产生较大误差,这对指导多波束实际测量具有一定的参考价值。     

波浪溢流作用下海堤内坡高性能加筋草皮护坡防侵蚀特征研究

基于1∶1的大型水槽试验结果,分析了波浪溢流过程中位于海堤内坡的高性能加筋草皮护面的侵蚀特征。试验观察表明试验期间有一定土壤的损失,但护坡无明显的破坏;土面高度测量表明,当土壤流失发展到一定深度后,如果水动力强度变化不大,侵蚀趋于逐渐停止,这种现象称为侵蚀上限;结合试验现象对侵蚀上限进行了初步解释,并讨论了侵蚀上限达到前的侵蚀速率特征;植株密度监测表明,试验期间的草茎密度基本不变,草叶密度在开始几次试验期间持续减小,而后达到一个稳定值,这对于海堤的可持续防护有重要意义。研究成果能够为波浪溢流期间海堤内坡防御的相关研究和工程措施提供参考依据。     

大深度载人潜水器低速大漂角模糊滑模航向控制研究

通过模型试验测量大深度载人潜水器低速大漂角运动时所受到的非线性水动力。基于一种新的模糊滑模控制策略,为潜水器设计了鲁棒航向控制器。在不同的漂角子区间内分别设计局部镇定的滑模控制器,然后通过Takagi-Sugeno模糊推理系统将它们光滑连接,得到模糊滑模控制。仿真计算结果充分显示了该控制策略的有效性。     

双曲面模型深海三维定位数据模拟及精度分析

结合声波射线传播规律提出了双曲面模型水声定位的数据模拟方法。利用该方法模拟一定浮标网形下声源位于某区域约2 000m水深处10km×10km范围内的声线双曲面模型定位观测数据,进行定位解算,并将截止角的概念引入水声定位中。定位结果显示,大部分区域水下DGPS定位系统的外符合定位精度在水平方向优于5m,垂直方向优于10m;网形中间区域精度较高,三维定位精度为亚米级。引入角度限制后,定位区域内外符合定位精度水平方向优于1m,垂直方向优于4m。     

基于UDF的水平轴潮流能水轮机被动旋转水动力性能研究

针对水平轴潮流能水轮机被动旋转问题,基于Fluent 17.0,运用UDF(User Defined Function)控制滑移网格对网格进行动态调整,仿真研究水轮机在不同安放角下被动旋转的水动力特性。通过仿真分析,结果表明:潮流能水轮机随着叶片安放角度的增加,尖速比、输出功率、捕能系数都是先增大后减小,叶片安放角为6°时,叶轮前后速度差最大,对潮流能利用充分,且各项性能均达到最佳;通过分析叶片受力,叶尖叶素在安放角为2°时阻力最大,3°时升力最大,升阻比在6°时最大,此时叶尖叶素升阻比C_L/C_D=6.27、攻角α=3.06°。由仿真结果可知水平轴潮流能叶轮的自启动过程由5个阶段组成,即加速度增大的加速运动段—加速度减小的加速运动段—加速度反向增大的减速运动段—加速度反向减小的减速运动段—稳定运行段,这对潮流能水轮机的设计具有重要的指导意义。     

滦河冲积扇-三角洲的范围和类型及其演化

从晚更新世晚期(早于距今15 000 年前)至大约距今2 500年前滦河从河北省迁安流出山区,形成以迁安为顶点的老滦河冲积扇-三角洲,大约2500年前滦河改道,在迁安瓜村东北冲出断层破碎带,夺青龙河,形成以滦县为顶点的新滦河冲积扇-三角洲。全新世海侵最大边界为冲积扇和三角洲的分界,该界限以北为老冲积扇和新冲积扇,界限以南为老三角洲(陡河口至溯河口)和新三角洲(溯河口至现代河口北),滦河冲积扇-三角洲的西界在迁安-陡河口,新、老滦河冲积扇-三角洲的界限在滦县-滦南-溯河口,曹妃甸岛是老三角洲废弃后仍然残留的障壁岛。滦河三角洲既具有河控三角洲的特点,也有波控三角洲的特点,但滦河三角洲海岸波能相当低,显现出波控三角洲的特点是因为滦河入海泥沙粒度粗的原因,将它归类于河控-波控三角洲更为合适。     

南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征

西太平洋发育有大量的平顶海山,但在南海目前尚未见到关于平顶海山的详细报道。基于多波束测深数据,在南海西部陆坡识别出13个平顶海山和1个平顶海丘。平顶海山和海丘主要分布于西沙群岛和中沙群岛附近海底,以及海隆和海岭上。其中2个平顶海山为链状海山,位于中沙北海隆。南海西部陆坡的平顶海山和海丘山顶平台面积均超过3 km2,山顶水深范围184~631 m,位于陆坡中部的平顶海山和海丘山顶水深较小,而位于陆坡边缘的平顶海山山顶水深较大。通过对比西太平洋平顶海山,初步探讨了南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征指示的地质意义。     

南海西北部琼东南盆地陆架坡折带类型及沉积作用特征

陆架坡折带特殊的地形地貌反映了其独特的水动力和沉积特征。根据水深和高分辨率单道地震资料对琼东南盆地陆架坡折带特征进行分析,旨在探讨现代陆架坡折带的成因及其沉积作用。研究结果表明,琼东南现代陆架坡折带呈NE-SW向展布,水深变化大,形态复杂,自西向东陆架坡折差异较大。西部陆架坡折带水深范围为250~700 m,宽约7 km,高差450 m,坡度平均为2°,地形平缓,槽谷不发育;中部陆架坡折带水深范围为250~750 m,宽约10 km,高差500 m,地形平均坡度为7°,槽谷呈V型或U型,长约5~6 km,宽约3~8 km,下切深度100~300 m;东部陆架坡折带水深范围为400~1 500 m,宽约30 km,高差达1 100 m,平均坡度为10°,槽谷呈"V"型,长约13~28 km,宽约为3~4 km,下切深度最大达500 m。结合琼东南盆地构造区划和物源特征,对琼东南陆架坡折带沉积作用进行分析,划分坡折带类型。西部陆架坡折带以大量的沉积物不断加积为主,地形平缓,槽谷不发育,属堆积型陆架坡折;中部属过渡型陆架坡折带,沉积物供应量小,侵蚀和堆积作用同时存在,相互制约,槽谷规模小,滑塌作用较弱;东部为侵蚀型陆架坡折,以底流冲刷侵蚀为主,槽谷及滑塌发育。总体反映了不同区段位置沉积物供给,沉积物堆积,底流侵蚀等作用的差异,是形成现今陆架坡折地貌格局的重要因素。