利用线性调频声呐及波束角调节技术的海底管缆探测

针对海底管缆铺设及掩埋情况复杂、细小掩埋管缆定位及埋深探测困难等情况,本文介绍了线性调频声呐及波束角调节技术在海底管缆探测中的优势,结合EdgeTech3400 OTS浅地层剖面仪在海上风电场小管径电缆探测和沿海航道掩埋输气管探测中的应用案例,针对浅地层剖面仪在海底埋深管缆探测识别中的技术难点,分析了管缆探测影响因素与优化措施,对航道通航安全管理、港航工程项目建设及海上风电场建设运维等具有积极意义。

南海北部中—深层环流格局下海山-阶地-峡谷沉积效应

作为研究水-岩界面物质能量交换的天然实验室,南海北缘陆坡区具有复杂的地形地貌(如凸起海山、平坦阶地、下凹峡谷等),并发育不同类型的深水沉积体系(包括重力流滑移滑塌、浊流和底流沉积等)。基于高分辨率海底地形、地震反射资料,海水温盐深(CTD)观测资料,以及已发表的海洋沉积学及物理海洋数值模拟结果,本文针对南海北缘代表型陆坡区开展中—深层环流格局下海山-阶地-峡谷沉积效应分析。发现了尖峰陆坡区侵蚀型-海山型(环槽-丘状漂积体)和席状/无沉积型底流阶地的沉积组合,以及一统陆坡区海山相关底流沉积(环槽-丘状漂积体)-席状/无沉积型底流阶地-黏附型漂积体-陡坡滑塌/峡谷体系的沉积组合;揭示了这些典型深水沉积组合与南海中—深层环流动力格局的耦合关系。该成果对于深入了解深水沉积过程对中-深层动力格局的响应及其对于大陆边缘形态的塑造具有较好的启示意义。

智能水下航行器对海洋重金属污染状况的检测研究

由于海洋水文环境较为复杂,因此本文利用智能水下机器人对该段水域进行采样,从而为水域重金属污染状况的检测提供基础。首先,在选定区域利用水下机器人对该江段水域实行样品采集,采用紫外可见分光光度法结合光度仪构建对重金属多组分微量元素浓度测试分析的技术,为实现多种重金属元素的同时检测,选择敏感且合适的螯合显色试剂,并对实验数据进行采集;以紫外可见分光光度仪采集的多组实验数据为基础,对光度仪测量的响应信号变化状态进行观察,利用卡尔曼滤波算法与仪器实现联机并分析系统中待测重金属元素的浓度。实验证明,对海洋水域重金属污染状况的检测为水质监测管理提供可靠数据。

基于水文分析法的海底峡谷特征要素自动提取方法研究及应用

海底峡谷是陆源沉积物向深海运移的主要通道,也是陆架/陆坡区重要的地貌单元。随着多波束测深技术的发展,如何快速而准确地从海量数据中识别并提取海底峡谷的特征要素,是一个亟待解决的重要热点问题。文中根据海底峡谷谷底下切、谷壁高而陡等地形特征,基于水文分析法和坡度分析等原理,通过ArcGIS中的数据建模工具建立了一种从数字高程模型(DEM)数据快速识别和提取海底峡谷特征要素的方法。以南海北部陆坡神狐峡谷区为例进行算例分析,结果表明,该方法在快速了解海底峡谷的发育位置和特征要素等方面是可行的,并可以获得峡谷头尾部水深、轴线长度、峡谷范围等特征信息。为获得该方法适用于研究区的最优参数组,文中讨论分析了峡谷形态、重分类阈值及数据分辨率等影响峡谷识别的因素。结果分析表明,峡谷形态会在一定程度上影响识别结果的准确性,但不影响对峡谷的总体了解;零值汇流累积量重分类阈值和DEM数据的空间分辨率是影响峡谷识别结果准确度的两个重要因素,在神狐峡谷群区,空间分辨率200 m且重分类阈值0.4时,海底峡谷识别和特征要素提取效果最佳。

海床浅表层硬质薄层的声学识别——以南海北部荔湾管线路由区为例

由沉溺珊瑚礁、各类胶结砂以及胶结的珊瑚石或贝壳碎屑等组成的硬质薄层通常呈零散状分布,地质取样难以准确确定它们是如何分布的,这给海底管线施工带来极大的困难和风险。本文以南海北部为例,基于多种物探资料并结合正演模拟,分析、总结了海底以及海底之下硬质薄层的声学特征,在研究区综合识别出23个硬质薄层分布区。研究认为,硬质薄层与松散沉积物物理性质的差异可用于声学探测数据识别和定位。在浅地层剖面上,硬质薄层表现为强反射薄层,并对其下方地层的地震反射信号有一定的屏蔽作用,这一现象有助于确定硬质薄层是否存在以及其埋深和位置。在侧扫声呐影像和后向散射强度图上,硬质薄层通常表现为具有不规则形状的明暗变化阴影,阴影的边界指示了硬质薄层的分布范围。当硬质薄层出露于海底时,侧扫影像、反向散射强度结合浅地层剖面可以有效地识别并确定硬质薄层的范围;而当硬质薄层位于海床浅部(埋深数米到十几米)时,浅地层剖面可能是识别硬质薄层的唯一且最有效的方法。