中美海底光缆中国段路由条件及评价

中美海底光缆是连接中国和美国的主要国际通讯光缆之一,该光缆中国段穿越中国南海北部陆架、陆坡、海盆平原和马尼拉沟-弧区域,地形地貌、地质条件和水动力条件非常复杂。为了探讨这些复杂条件对该光缆的影响,充分利用了获取的区域水深、侧扫、浅地层剖面、底质等数据,并结合区域构造背景和水文气象条件,分析典型不良地形地貌特征,特别是陡坡、裸露基岩以及陆架-陆坡区大面积的沙波活动对海缆造成的危害。根据底质沉积及浅地层特征,研究南海北部陆架路由走廊的底质分区。综合分析结果表明光缆所处区域构造稳定,针对路由线路作适当调整后以适合光缆铺设。该研究内容可为经过南海复杂地质区域的海底光缆路由选择积累经验。     

海南岛西南海底沙波活动及底床冲淤变化

为了研究沙波迁移对底床稳定性的影响,通过对比分析2004-2006年连续3年的多波束海底地貌扫描数据,得出研究区域海底沙波的波长为5.8~91.8 m,波高0.1~4.3 m,陡峭度0.013~0.12,对称指数0.32~6.52。沙波的移动速率最大48.8 m/a,移动方向在研究区域西部为SE向,中部呈往复迁移,东部为NW向;沙波不同部位的迁移速率不同,一般的沙波尾翼迁移速率较大;同一组沙波存在反向扭转迁移的现象,反向扭转迁移的轴线位于研究区域沙脊的脊线附近,这种反向迁移不仅与底层流作用有关,还与海底地形关系密切;西部海底底床处于侵蚀状态,局部最大侵蚀量可达1.3 m,东部处于堆积状态,最大堆积量达2.8 m。     

卵砾石沙波临界水流条件的水槽试验

以往对沙波的研究多针对河流中下游、河口海岸段的细沙(粒径D＜1 mm),而长江上游等卵砾石输移河段(D ＞2 mm)是否会出现沙波以及卵砾石沙波的临界条件,尚需开展进一步研究.通过长江上游九堆子、筲箕背等卵石滩的现场踏勘,观察到明显的天然沙波形态.采用中值粒径D50=1.8mm和5.3 mm的天然沙和D50=4.8 mm的轻质沙进行水槽试验,成功模拟出砾石沙波.根据恒定均匀流条件下,产生沙波的比降、水位、流量等水流条件及试验沙的粒径、比重,提出卵砾石沙波的临界条件公式.结果表明,卵砾石沙波的临界条件可以用量纲起动功率w*、R/D及比降S表达,并据此提出判别系数GDcr.当研究河段的卵砾石输移带上的水流条件满足判别系数GDcr,则可以判断能够产生沙波现象.     

南海北部陆架陆坡沙波底形

南海北部珠江口-台湾岛南端一线以南、东沙岛以东海区的水深变化较大,地形起伏亦较大,海底水流动力较强,沙源丰富,发育大片海底沙波底形。按成因可分成A、B、C 3个海底沙波区:A区在珠江口外的内陆架上,水深80和200~250 m,在陆架底流(潮、浪、洋流)作用下,海底沙波波高数十厘米至2~3 m,属于两坡强烈不对称、现代仍然运动的正常沙波;B区在陆坡上部,水深200~600 m,在斜坡间局部平台上发育大片波高数米至数十米、波长相应较短的特大型砂质沙波,一些专家认为是不同密度水层间的偶发性内波能通量强烈集中并突然释放而塑造的底形;C区在陆坡下部水深3 200~3 400 m的数条海底峡谷交汇处,峡谷西和南侧有粉砂泥质沉积物波,波高数十米,波长数十千米,是深水细粒浊流形成的非正常沙波。陆架底流变化、沙波迁移、陆坡上部偶发性内波塑造的巨型沙波和陆坡下部的细粒浊流沉积物波均对油气勘探海底管线和平台的稳定性构成威胁。     

渗流边界上推移质输沙率

天然河道边界上常由于地下水和地表水的水位不同而产生渗流,引起水流的非静水压力分布,进而影响推移质输移规律,也使得常用的推移质输沙率公式不再适用.利用水槽试验测定沙波的尺寸及运动速度与床面渗流水力梯度的关系,结果表明沙波的高度及运动速度随着向下渗流强度的加大而增加,随着向上渗流强度的加大而减少;进而结合理论分析,利用沙波运动特点估算推移质输沙率,并推导出推移质输沙率随床面渗流的引入而变化的计算公式,分析渗流引起非静水压力分布下推移质输沙率的变化.     

东方气田海管悬跨段安全评估分析

从工程实际问题出发,利用实际测量资料,通过建立近底床悬跨海管的有限元模型,计算了不同底床形状下海管最大静挠度随海流流速变化的规律,对东方1-1气田某标段海管进行了安全评估．筛选出了危险悬跨段。这一计算结果对海管的防护维护工程实践具有切实的指导意义。     

海底管道综合探测技术及东方1-1管道不稳定因素

海底管道在海洋油气工业中发挥着重要作用,必须定期或适时检测管道状态以保障其安全运营,这是海底科学新的研究领域。介绍了海底管道综合调查技术(包括侧扫声纳、多波束测深、浅地层剖面等)的基本原理及其在东方1-1海底管道调查中的应用,并利用调查结果分析了威胁该管道安全的主要因素。调查结果表明,管道周围海床冲刷和沙波移动均可造成管道悬跨,威胁管道安全,并提出了加强安全监测建议。     

东海扬子浅滩砂质底形研究

根据 198 0至 2 0 0 0年间数次专项调查获得的高分辨率地球物理、沉积学等资料 ,并结合水动力环境的分析 ,探讨了东海扬子浅滩砂质底形的成因、形态特征、活动性以及发育的地层年代。研究表明 ,扬子浅滩砂质海底广泛发育沙波地貌 ,按其发育规模可以分为沙波和大型波痕 2类 ,大型波痕按其形态又可分为直线形、弯曲形和格子形 3种。平坦宽阔的地形、丰富的中细砂物源以及较强的潮流和风暴浪流是沙波地貌发育的有利环境条件。柱状岩芯分析和年代测定表明 ,发育沙波地貌的物质的沉积始于冰消期晚期 ,即 10～ 11KaB .P ,全新世中、晚期该区继续接受砂质沉积。扬子浅滩发育的沙波地貌与现今的动力环境相适应 ,仍处于发育和运移状态。     

长江河口南港河段沙波观测研究

利用Sea Bat 7125多波束测深系统,对长江河口南港河段进行了沙波的高分辨率观测研究。结果表明:南港河段沙波发育广泛。统计的沙波中,最小波高0.12m,最大波高达3.12m;最小波长为3.12m,最大波长为127.89m。其中,南港上段、南港中段主航道、南港下段沙波陡坡有向海倾斜的趋势,而南港中段主航道南侧沙波陡坡有向陆倾斜的趋势。     

白令海Navarinsky海底峡谷地震剖面解译

第五次北极科学考察在北极区的白令海首次进行了高分辨率单道地震作业。Navarinsky峡谷头部测线BL11-12剖面中部识别出不对称沙波,陡的一面朝向陆架,波高约为9m、波长约为882m。结合站位U1345的沉积速率及站位U1344表层纵波速率推测沙波沉积可以追溯到中更新世(距今约0.258Ma),同时近陆架的洼地逐渐填平。将地层分为3个沉积层,分析沉积物变化情况,结合0.25Ma以来白令海海平面变化历史,推测最大海退事件对应的界面。结合沙波的地理位置及海平面变化情况,认为内波对沙波的形成起主要作用。