“海翼号”水下滑翔机盐度数据的热滞后效应偏差订正方法探讨

水下滑翔机可以高效地观测海水的温度、盐度和压强等海洋参数,但由于热滞后效应,盐度数据,特别是在温度梯度较大的温跃层,会出现一定程度的偏差。本研究选取了3种目前常用的盐度热滞后订正方法,对带泵的“海翼号”水下滑翔机,于2019年8月在中北太平洋所观测的盐度数据因热滞后效应引起的偏差进行订正处理,与船载911型温盐深测量仪(Instrument for Measuring Conductivity Temperature and Depth,CTD)观测盐度进行对比,在比较了3种方法对滑翔机盐度订正前后下降和上升剖面偏差的减少程度、订正后剖面与船载CTD观测剖面的偏差大小和下降上升温盐曲线(T-S曲线)的一致程度后,得出了水下滑翔机盐度订正的最优方法,即在订正电导池中实际温度的前提下,采用计算机图形分割方法,最小化滑翔机机载CTD测得的下降和上升两个剖面T-S曲线围成面积所确定的目标函数,来确定合适的热滞后修正振幅和时间常数,从而修正下降和上升两个剖面之间盐度偏差。     

水下滑翔机在识别水团新结构中的应用

本研究基于中国科学院沈阳自动化研究所自主研发的水下滑翔机在热带东太平洋观测获取的连续剖面温盐数据,并通过与多套不同数据的比测,证实国产水下滑翔机观测的温盐数据准确可靠,未来可大范围应用于深海大洋。观测结果首次发现该海域北太平洋中央水（NPCW）（50~100 m）的60~80 m层分布着中间层低盐水,分析认为该低盐水来源于水团下方的加利福尼亚流系水（CCS）,中间层低盐水形成的动力机制主要受跃层附近的内波控制,并与内波强度密切相关,同时受上层（20~60 m）障碍层的影响,该中间层低盐水仅仅出现在60~80 m。本研究发现内波与障碍层能够通过影响动能与热能的传输进而促进水团新结构的形成,相关成果丰富了内波与障碍层对上层海洋响应的研究,具有重要的科学价值。     

Wall effect of underwater explosion load based on wave motion theories

Owing to the existence of the flow field boundary, the shock wave load near the boundary is different from the freefield shock wave load. In the present paper, the hull plate load subjected to underwater shock wave is investigated based onwave motion theories; in addition, the experimental study of the hull plate load is carried out. According to the theoreticalanalysis of the hull plate pressure, we find that the hull plate pressure oscillates repeatedly and decays rapidly with timepassing, the maximum hull plate pressure is 2/（1＋n） times the maximum free field pressure, where n is the ratio ofimpedance, and the impulse is much smaller than the free field impulse. Compared with the experimental study, thetheoretical results agree well with the experimental data.     

Analysis of EMD algorithm for identification and extraction of an acoustic signal in underwater channel against wind driven ambient noise

Sonar generated acoustic signals transmitted in underwater channel for distant communications are affected by numerous factors like ambient noise, making them nonlinear and non-stationary in nature. In recent years, the application of Empirical Mode Decomposition （EMD） technique to analyze nonlinear and non-stationary signals has gained much attention. It is an empirical approach to decompose a signal into a set of oscillatory modes known as intrinsic mode functions （IMFs）. In general, Hilbert transform is used in EMD for the identification of oscillatory signals. In this paper anew EMD algorithm is proposed using FFT to identify and extract the acoustic signals available in the underwater channel that are corrupted due to various ambient noises over a range of 100 Hz to 10 kHz in a shallow water region.Data for analysis are collected at a depth of 5 m and 10 m offshore Chennai at the Bay of Bengal. The algorithm is validated for different sets of known and unknown reference signals. It is observed that the proposed EMD algorithmidentifies and extracts the reference signals against various ambient noises. Significant SNR improvement is alsoachieved for underwater acoustic signals.     

水下溢油数值模拟研究

基于Lagrange积分法和Lagrange粒子追踪法建立了一个水下溢油数值模型。该溢油模型由两个子模型组成:羽流动力模型和对流扩散模型,其中羽流动力模型用以模拟溢油的喷发阶段和浮力羽流阶段;对流扩散模型用以模拟溢油的对流扩散阶段。通过数值实验,结合实验室水槽实验和水下溢油现场实验的观测资料进行模型验证。实验结果表明,模拟结果与观测资料一致性较好,从而验证了本文溢油模型的合理性和准确性;羽流动力模型为对流扩散模型提供源,海流、海水的垂向密度结构和油滴的直径分布是影响溢油在对流扩散阶段运动和分布的主要因素。     

华庆地区长63储层内部建筑结构模式分析

储层内部建筑结构是评价油气藏、改善水驱开发效果、提高油气采收率的基础和关键。因此,文章以华庆地区长6₃层水下分流河道为例,利用野外露头照片和连井剖面等资料,应用petrel软件,系统建立了华庆地区长6₃储层构造模型和储层参数(孔隙度、渗透率和泥质含量)模型。研究结果表明,三角洲前缘水下分流河道构型界面可划分为5级:其中5级为同期水下分流河道复合砂体的界面,4级为水下分流河道单一砂体的沉积界面,3级为水下分流河道单一砂体内部增生体的界面,2级为增生体内部简单的层系组界面,1级为增生体内部单个交错层系的界面。研究区砂体内部存在侧积夹层、前积夹层和垂积夹层3种类型的夹层。建立的研究区长6₃构造模型总体趋势为西低东高。从孔隙度、渗透率和砂泥岩分布模型图可以看出研究区属于低孔特低渗储层。结构解析结果客观的反映了长6₃储层内部基本单元的展布形态,真实再现了研究区内部砂体的空间形态分布模型图。     

GZCORS在广州轨道交通水下地形测量中的应用

水下地形图是轨道交通工程规划、设计、施工的重要基础资料,本文以广州轨道交通三号线流溪河水下地形测量为例,阐述了广州市连续运行参考站城市3维定位系统(GZCORS)在水下地形测量中的作业模式、方法及精度。该种作业模式在河道、沿海港口等水下地形测量中有着广阔的应用前景。     

无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感估算

水量遥感动态监测对于高原堰塞湖风险评估、预报预警和处置决策等具有重要意义。针对高原无资料或缺资料区,充分利用空天遥感技术,文章提出了一种无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感定量估算方法。该方法首先通过遥感水域面积提取,获取堰塞湖淹没空间范围;进而采用不规则复杂多边形中线定位算法,确定堰塞湖中心线位置;然后基于河道中心特定点高程信息,结合局部河道比降估算,生成堰塞湖水下地形河道中线约束因子;再根据河道边坡高程信息和水下地形约束因子自适应拟合出局部堰塞河道的水下未知地形;最后通过三维曲面离散积分实现堰塞湖水量遥感动态定量估算。实验以东帕米尔高原的萨雷兹堰塞湖为研究区,展开遥感水量调查与局部验证研究,结果表明:萨雷兹堰塞湖当前水域面积约为89.09 km²,水量约为162.49亿m³;这一结果与专家预估的水资源量155—165亿m³基本吻合。经局部模拟实验精度对比验证,模拟结果与实际数据动态误差总体控制在10%以内,相关系数达到0.95(P<0.01,双尾),进一步证明了算法的鲁棒性和估算结果的可信度。为无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感估算提供了一种有效的方法,实现了水下地形未知的高原堰塞湖水量遥感快速反演与定量测算。     

大伙房水库及浑河1∶2000水下地形测量项目的开展

主要介绍了大伙房水库及浑河水下地形测量项目开展的工作要点与作业流程,着重对实际测绘过程中发现的问题及处理方法进行了系统的论述。     

一种更严密的双介质立体摄影测量折射改正算法

提出一种更严密的双介质立体摄影测量物方坐标折射改正算法。该算法用水下目标的空中同名直线光线公垂线段的中点作为摄影测量交会点的理论位置,解决了空中同名直线光线延长线不相交情况下摄影测量交会点不存在导致的点位关系不确定性问题,使摄影测量交会点到真实物点的坐标折射改正公式能够严格推导出来。分析了空中同名直线光线不相交情况对物方大地坐标折射改正的不利影响,研究了摄影测量交会点与水下真实物点的相互位置关系,推导了水下目标点的水深和大地坐标计算公式(即折射改正公式),通过WorldView-2立体影像浅海海底地形测量试验对算法的正确性和测量精度进行验证。研究表明,不论水下目标的空中同名直线光线延长线是否相交,该算法都是适用的,且能显著改善水下目标的高程测量精度。