海南海棠湾海底微地貌多源声学特征、成因及其指示意义

海底微地貌不但可提供环境与工程地质评价信息,避免地质灾害发生和环境破坏,而且对渔业生态建设和沉积环境反演等也具有重要意义.为揭示海底微地貌的多源声学特征,成因及指示意义,利用在海南海棠湾获取的侧扫声呐、浅地层剖面、单道地震数据进行分析.识别出海底沙斑、小沙波、沙纹、礁石堆、基岩等自然微地貌,以及海底拖痕、管道、人工鱼礁、养殖网箱等人工微地貌.证实海底微地貌多源声学识别方法具有综合立体探测的优势,解译可靠性高;全新世以来,研究区如沙斑、小沙波、沙纹等自然微地貌,主要受较弱的水动力条件和沉积物供应不足制约,而人工微地貌主要由人类海洋活动造成,具体表现在基于人工鱼礁投放的海洋牧场建设、海洋养殖、拖网捕鱼以及海底管线敷设等方面;研究区地质条件总体良好,发生地质灾害风险小.     

潮流及单向流作用下海底沙波形成和运移试验

基于量纲分析理论进行水槽试验,研究了潮流以及单向流作用下海底沙波的形成和发展过程。通过分析 海床地形数据,对海底沙波的特征尺度和发展过程进行定量描述,得出了潮流流速、周期、水深以及叠加单向流等因素对沙波特征尺度的影响。结果表明,潮流作用产生的海底地貌由大尺度的沙波和小尺度的沙纹共同组成,大尺度沙波在地貌形态塑造中占主导地位。从平坦海床开始,沙波波高和波长随水流作用逐渐增大,增长速度越来越慢,最终达到动态平衡。沙波特征波高和特征波长随流速和水深增大而增大,同时随往复流周期的增大而增大,并不断趋近于单向水流的情况。进一步对小尺度的沙纹地貌进行分析,得出了沙纹特征尺度随水流条件的变化规律。     

海南东方岸外风电场海底地形地貌特征

利用Sonic 2024多波束测深系统对海南东方岸外进行高精度的水深测量,根据所测数据绘制海底水深地形地貌图等。研究区水深范围在8~32 m之间,西部深,东部浅,水深向岸线方向变浅,地势东北高,西南低。研究区存在2种典型的海底地形地貌,西部的U型冲刷谷和两片沙波活动区。U型谷内水深较大,地形较为平坦,无大的起伏。沙波活动区的沙波规模较大,以大型和巨型沙波为主,沙波脊线基本沿WE向,但两片沙波并不完全相同,存在空间差异,沙波的形态参数上也存在一定差异。     

FIELD OBSERVATIONS ON BED SEDIMENTS AND SANDWAVES IN CHANGJIANG ESTUARY

A series of advanced instruments were applied to obtain the field data of bed, bed forms and relevant dynamic factors in the 150 km-long reach of the Changjiang River from Jiangyin to Hengsha Island in March 2002. We found that well-sorted fine sand was in the majority of the bed sediment,which had a median diameter of 2φ. Well-developed sandwaves were formed because the grains jumped together on the bed, which was related to the granularity and current velocity during theflood-ebb tidal cycles.     

沙波区海底电缆的埋设

通过对沙波地形特征的分析,结合现有电缆埋设技术,从埋设器具及施工方式两方面介绍了在海鹿沙波区的电蜕埋设施工技术．同时,总结了过去电境埋设的成功经验,说明了在沙波区成功埋设电缆的原因．     

基于多波束地形测量的上荆江典型河段沙波形态特征分析

沙波形态影响水流结构、泥沙输移及动床阻力。本研究采用多波束测深系统首次精细测量了上荆江典型河段的床面地形,采用改进后的沙波形态量化算法统计了各类沙波形态参数,分析了不同水流强度下沙波形态的变化特征。计算结果表明:(1)测量河段小型与大型沙波的平均波高分别为0.16～0.81和0.96～2.31 m,波长分别为13～27和16～41m;沙波尺度相较于水深较小,小型与大型沙波的波高分别不超过水深的0.045和0.150倍;(2)沙波背流面坡度基本不超过14°,小于泥沙水下休止角,其与陡度之间的关系可以用线性方程描述;(3)中洪水流量对沙波形态尺度的塑造作用强于枯水流量,且对浅水区大型沙波形态尺度的塑造作用强于深水区。本研究量化了天然河流的沙波形态,较好地反映了沙波形态特征,能为大型冲积河流沙波形态的量化及特征参数的统计分析提供参考。     

DGPS走航测深验潮技术中的潮位信息提取方法

提出了一种提取观测海域潮位信息的新方法--DGPS走航测深验潮技术,即在走航ADCP重复测量断面潮周期流场观测的同时获取潮位信息,并实现水下地形的潮位改正.该方法通过重复测量点瞬时水深数据选取、潮位差数据计算、叠加拟合和迭代逼近等预处理与算法,可在潮差约1.6 m、地形起伏高达10～20 m的台湾浅滩沙波区,获取均方根误差小于0.1 m的潮位观测结果.     

长江河口枯季河床沉积物与河床沙波现场观测研究

于2002年3月利用浅地层剖面仪、双频道测深仪、旁侧声纳和ADCP流速剖面仪、ENDECO海流仪、OBS测沙仪在江阴至横沙岛航行150km,取得河床沉积物、河床形态和与此相关的动力因子实测资料。采用沉积学和泥沙运动力学相结合的方法进行研究,结果表明:观测期间该河段河床沉积物颗粒组成以细砂为主,中值粒径为2φ左右,分选较好;河床泥沙以单颗粒群体跳跃运动为主,在河床上形成沙波形态,并发育良好;其河床沙波的形成、发展和消失与河床沉积物颗粒度特征和涨落潮水流强弱息息相关。     

沙波迎流面流速分布公式

为进一步揭示沙波水流运动特性及提高沙波迎流面流速计算精度,采用两种概化模型,通过小水深沙波水槽试验,运用声学多普勒流速仪,对沙波沿程及垂线流速分布进行了测量。基于乐培九次生流理论公式,结合沙波水流特性,假定次生流在沙波迎流面上处于一个不断发展演变的过程,提出了发展函数和修正函数,得到了适用于沙波迎流面的流速垂线分布公式。研究结果表明:相对水深越小,沙波地形对迎流面水流作用越显著,使得上部流速减小、近底流速增大,且越靠近波峰这种现象越明显;建立的沙波流速公式与实测值吻合较好,能够准确地反映出迎流面流速变化规律。     

海南岛西部岸外沙波的高分辨率形态特征

利用SIMRAD-EM3000多波束探测系统和DGPS定位系统,对海南岛东方岸外的沙波沙脊区进行了高精度探测,分析结果表明:从海岸到陆架底形具有明显的分带性,依次出现弱侵蚀底形段、沙波沙脊底形段和平坦底形段。沙波仅发育于沙波沙脊段,介于水深20~50 m之间,沙波形态有二维与三维两种,沙波波高多为0.7~2.5 m,波长20~70 m,沙波指数(L/H)为20~60,对称指数为1~3;沙波沙脊区沉积物的搬运方向有明显的规律性,在沙脊的西侧,沉积物主要向北搬运;在沙脊的东侧,沉积物主要向南搬运;沙波的形成和发育主要受潮流场控制,热带风暴对其有改造作用。