深圳湾海底沉积层的研究

本文用全球定位系统（ＧＰＳ）与地脉冲剖面系统（ＧＥＯＵＩＳＥ）对深圳湾进行网格状断面勘测，经室内剖面记录解译及与钻孔记录校核，将全部剖面录入计算机，再经地理信息系统（ＧｌＳ）分析处理，得出深圳湾海底沉积层的空间分布与各种数据。

海底不均匀沉积层斜向声学原位纵波测量的仿真研究

海底沉积层的声学特性是开展海洋声场计算与工程地质评价的基础要素,原位测量是精确获取声学特性参数的有效手段。海底沉积层的结构分层特征以及孤石等地质异常体的存在导致其垂向、横向呈现不均匀性特征,现有的声学原位测量系统难以对不均匀性特征进行探测识别,对地层不均匀性上的识别尚且缺少判别参考。对此,该文提出了一种针对海底沉积层不均匀性的斜向声学原位纵波测量方法,利用有限元法进行了百米尺度内的沉积层斜向声学原位测量仿真研究,根据东海区域工程地质勘探资料,构建了均匀型沉积层、分层型沉积层及含孤石型沉积层三种模型,基于斜向原位测量方法开展了沉积层声速测量仿真。结果表明,斜向原位测量方法对大深度沉积层中的不均匀性具有较好的识别效果,通过引入等效偏移距概念,对原有声速计算公式进行了改进,有效提高了异常识别的准确性。斜向声学原位测量方法是对现有沉积层原位测量方式的有效拓展,将有助于推动原位测量在海洋工程勘察中的进一步应用。

一种低声速沉积层海底参数声学反演方法

软泥底环境下沉积层参数的声学反演是国际水声领域的一个研究热点.浅海中,当高声速基底和海水之间存在一层低声速(小于海水声速)的沉积层时,小掠射角情况下不同频率声传播损失会出现周期性增大现象.基于此现象,提出一种适用于低声速沉积层的海底参数声学反演方法.首先,推导给出小掠射角情况下传播损失周期增大的频率间隔与沉积层声速、厚度及近海底海水声速之间的解析表达式;其次,利用一次黄海实验中软泥底环境下的宽带声传播信号,提取了小掠射角下传播损失增大的频率周期;再次,把该解析表达式作为约束条件,结合Hamilton密度与声速的经验公式,采用匹配场处理反演给出沉积层的声速、密度、厚度及基底的声速、密度;然后,利用声传播损失数据反演得到泥底环境下不同频率的声衰减系数,通过拟合发现泥底声衰减系数随频率近似呈线性关系;最后,给出了双层海底模型和半无限大海底模型等效性的讨论.反演结果为低声速沉积层海底声传播规律研究与应用提供了海底声学参数.

海底生物燃料电池作为电源驱动小型电子器件的应用研究

海底沉积物生物燃料电池(简称海底生物燃料电池)是一种新型的海洋能源材料电池,它的发电机理主要是利用海底沉积层内细菌代谢产生电子,通过人工放置的改性阳极收集电子,产生电能,可用于驱动水下监测仪器的长期连续运行。本研究首先设计海底生物燃料电池实验室装置,利用电池串联升压的方式,实现其驱动小型电子装置和监测仪器的连续运行。在此基础上,设计并安装了实际海况电池实验装置,利用并联设计和特殊升压装置,在胶州湾浅海成功驱动小型电子装置的运行。本研究初步验证了海底生物燃料电池作为电源驱动仪器的可行性。

海底掩埋物的目标强度和回声信混比

基于两种流体介质中声散射的修正的Kirchhoff近似,导出计算掩埋物回声的近似公式。应用回声计算的板块元方法和底质的地声模型,能够计算任意形状刚性掩埋物的回声特性。海底沉积层的影响主要反映在声波在底质中传播的衰减。界面的作用主要表现在声波经过两次折射或透射产生的损失。计算结果表明,用常规方式探测掩埋物时回声信混比总是很小, 探测是十分困难的。

海底生物燃料电池阴极二氧化锰改性及性能

阴极改性是提高海底生物燃料电池输出功率的重要途径之一。金属锰氧化物可作为阴极表面电子转移介体,加速电子传递,提高阴极和电池性能;二氧化锰含量不同,电池性能不同。不同含量的比较研究结果表明当阴极MnO2含量为4%时,阴极抗极化性能最好,电池内阻最小,最大输出功率密度为20 mW/m2,是纯石墨阴极电池的2倍多。同时分析了催化剂MnO2提高电池性能的电子传递机理。本研究结果可为海底生物燃料电池的阴极设计提供重要依据。

双基地海底散射模型仿真研究

研究声纳探测系统优化的问题。潜艇的隐身能力越来越强,要求声纳的探测技术不断提高。为提高声纳探测系统的性能,建立了双基地海底散射模型。模型既考虑了海水和海底之间的粗糙界面引起的界面散射,又考虑了海底不均匀沉积层引起的体积散射。确定了散射强度与双基地各角度之间的关系;讨论了海底的反向散射、平面内散射和三维散射模型,通过仿真,得出散射强度随散射角度变化的特点,为双基地海底混响的预报提供了科学依据。

多波束测深海底混响仿真研究

海底混响是海洋混响的重要组成部分,采用模拟仿真进行验证分析,是仿真技术的一项重要应用。采用单元散射模型,研究在单发射阵元下,分布在同一直线上多个接收阵元接收的海底回波,忽略声波传播的相位起伏,只考虑振幅起伏,将传播损失、声吸收系数、海底反射损失、海底沉积层密度等参数带入海底混响仿真数学模型,仿真海底混响,使其更加接近海底的实际情况。

海泥细菌电池电催化降解效应——一种海底石油污染生态原位修复绿色新技术

海底石油污染可导致长期的生态灾难。一般海洋石油污染防治技术无法用于海底环境。文章描述了一种绿色的海底石油污染生态原位修复新技术,利用沉积层生物燃料电池电催化加速降解效应,即利用海底沉积层(海泥)中的多种细菌以石油污染物为营养物,代谢产生的电子被电池正极和负载消耗掉,反过来促进细菌加速降解污染物。该技术既可在海底加速石油污染物降解速率,又可原位产生电能驱动监测仪器工作,还可用于原位监测生态修复进展,故具有重要的应用前景。

海洋天然气水合物勘探与开采研究的新态势(二)

3海底水合物开采的数字模拟 近几年来,数字模拟（numerical simulation）广泛应用于天然气水合物的研究,特别是水合物开采的数字模拟方法已成为水合物勘探和开采不可缺少的手段。海底天然气水合物是一种赋存于海底沉积层中的特殊能源矿产,其开采方法不同于一般固体矿产,开采技术也更加复杂和困难。因此,海底水合物的开发和开采是科技界面临的一种新挑战。

海泥细菌电池技术原理与特点及其应用前景分析研究——一种新型海洋可再生能源技术

文章简要描述了一种海底沉积层生物燃料电池能源(简称海泥细菌电池)的产电原理、技术特点和潜在应用。不同于以海水为主体的传统海洋可再生能源,这是一种以海底沉积物(海泥)为能量来源,通过细菌代谢有机物而产生电能的新型海洋可再生能源。海泥细菌电池可以作为电源在海底原位长期驱动监测仪器运行,在海底仪器电源自供给技术及其长期运行方面具有良好的应用前景,将来可望服务于"透明海洋"研究等海洋开发的诸多方面。

始新世北冰洋的表层海水淡化事件

据英国Nature，2006，441：606报道．2004年．为了研究北冰洋的古环境气候。一个由多国科学家组成的北极钻探考察队（ACEX）。利用三艘破冰船在北极附近对北冰洋海底沉积层进行了钻探．多次在海底以下大约390米的岩层位置提取钻孔岩心样本．后来还在距离北极大约250公里的地方．成功穿透了海底以下410米深的岩层。并获取了岩层下古老的罗蒙诺索夫山脊的岩石。

《自然》：海洋细菌具备特殊生物感应能力

一些研究人员认为海底沉积层中的细菌通过微生物纳米线形成的网络进行连接，这些精细的蛋白质细丝携带电子来回摆动，使得细菌群落成为一个超有机体（一群相互依赖、共同行为成为一个单位的有机体，如群居昆虫）。目前。丹麦奥尔胡斯大学的彼得·尼尔森和他的研究小组发现支持这一颇具争议理论的有力证据。

掩埋核废料的新构想

处理核废料是各国生态专家研究的重要课题.据统计,由于核电站的广泛应用,目前全世界产生的核废料已达20万吨之多,预计到2030年,全球的核废料总数将达到50万吨.这么多核废料,人类应当怎样处理呢?