南海北部陆坡深水区的海底原位热流测量

海底热流数据是开展海洋地球动力学研究和油气资源评价的基础数据.南海北部陆坡深水区蕴含有丰富的油气和水合物资源,而该区热流站位很少.为了解陆坡深水区水合物有利区块的地热特征,利用剑鱼1型海底原位热流探针,在南海西沙海域和神狐海域成功获得了16个站位的热流值.测量结果表明,西沙海槽与白云凹陷都具有较高的热流值,西沙海槽区除1个站位结果不可信外,另2个站位所测海底表层地温梯度分别为105.3和99.9℃·km,原位热流分别为89±1和87±1 mW·m^(-2);白云凹陷中部区域1 3个站位测得表层地温梯度变化于58.5～100.7℃·km^(-1),热流值除4个站位低于70 mW·m^(-2)外,其余都变化于75土2～101±4 mW·m^(-2)范围,比前人在白云凹陷东部获得的热流高.分析认为,西沙海槽和白云凹陷区域的高地热特征与陆坡深水区的高热背景、晚期断裂发育、底辟、岩浆侵入和热流体活动等有关.

海底原位土体孔压监测与评价技术

研制出了海底土体原位孔监测装置,由包含锥尖阻力传感器、侧摩阻力传感器、孔隙水压力传感器的测杆和相应的自动化数据采集、处理、评价系统组成,可用来监测波浪在土体内不同深度处产生的超孔隙水压力(可连续观测一个月),并利用建立的分析评价系统查询到采集数据中的任意探测深度、任一时间段内的孔压曲线以及波浪变化曲线,也可以查询到同一时间探测深度上的孔压曲线,并判断波浪强度对孔压大小的影响以及波浪对孔压的影响深度,同时,系统将会根据有效应力原理以及物理模型试验得出的经验公式对土体液化可能性进行判别.

海底原位高分辨率二维时移地震探测系统设计

大规模开采海底天然气水合物存在地质灾害风险,因此需要对开采过程进行相关监测。时移地震可以反演水合物分解引起的储层沉积物地震反射特性变化。该文首次基于高分辨率多道地震,提出海底原位激发和采集的二维时移地震系统,给出了系统及主要组成部分的结构设计、流程设计和关键参数设计,并对设计过程和相关依据进行详细论述。该系统主要由深水电火花震源、深水多基元接收缆、多通道数据采集系统和电池组及其管理系统组成,同时还包括深水电机、深水电滑环、自动排缆器等辅助机构。其中电火花震源最大激发能量为1000 J,接收缆采用16个耐压20 Mpa的深水检波器构成,基元间距为1 m,接收的地震子波经16通道采集卡处理后进行原位存储。系统由锂电池进行供电,采用周期性唤醒的工作模式,设计水下工作2个月,每小时进行1次激发采集,最大工作水深为1500 m,最大地层穿透深度为250 m,最高分辨率为0.5 m。该系统的海底原位激发和采集可以完美实现采集数据的空间一致性,确保时移地震数据反演出水合物开采过程中储层沉积物地震反射特性变化。

海底原位观测技术在核电厂取水口安全监测中的应用探讨

冷源安全是核电机组安全稳定运行的保障。在核电厂运行过程中,有多种原因会导致取水口的堵塞,从而带来安全隐患,其中泥沙淤积,尤其是极端海况导致的骤淤,是主要的原因之一。极端海洋天气事件(如风暴潮等)引发的泥沙骤冲、骤淤在短时间内可引起大量的泥沙启动与输运,导致异地搬运与沉积,可能威胁到冷源安全。因此,核电厂取水口海域的泥沙输运原位实时监测十分重要。本文通过两个海底原位观测的应用实例来探讨该方法在核电厂取水口海域泥沙输运监测中的可行性与适用性,并据此提出相应的监测建议与方案,为冷源的安全稳定运行提供保障。

海底声学原位测试声速提取技术研究

海底沉积物的声学声速特性是沉积物声学中的一个重要的研究方向。正确提取声学原位测量的声速对海底沉积物声学反演至关重要。分析了海底声学原位测试系统的输出子波特性,提出了基于子波提取的互相关双向极值声速提取法。在声速提取过程中,发现某些通道实测声波到达时会出现超出正常范围的异常。分析后认为异常通道的到达波相位出现180°反至现象。通过互相关数值的负极小值提取的声波到达时对互相关正极大值所获得的到达时曲线进行校正后提取声速,得到了正确的结果,说明了本方法的正确性。

基于原位观测的黄河水下三角洲悬浮物浓度叠加锯齿模型

利用海底原位三脚架搭载水动力观测仪器,在黄河水下三角洲进行了为期134天的原位观测,获取了该海域波浪、潮汐、海流、海水温度、浊度等相关数据。并利用观测点海域的表层沉积物进行室内测试,发现该海域表层沉积物以粉砂为主,悬浮物浓度与海水浊度存在良好的线性关系,底层(距离海床约50cm处)悬浮物浓度在2~4g/L范围内变化。切应力计算结果与原位观测结果表明,强浪过程中波浪对泥沙起动起控制作用,进而显著提高悬浮物浓度;其余时间段,海流控制泥沙起动,悬浮物浓度随流速动态波动。该海域悬浮物浓度表现为叠加锯齿模型。因波浪作用而形成大锯齿,因海流作用而形成小锯齿。切应力计算结果可以较好地解释该模型。

深海地热探针控制系统设计与实现

介绍了一种原位测量深海地热探针的控制系统设计方法。描述了探针控制系统总体设计思路,采用分散与集中相结合的控制策略,合理安排了控制任务,优化了控制系统设计;介绍了测温部件的优化设计方法,给出了系统控制电路与软件的设计方法和系统控制流程;介绍了操作软件的设计要点,对软件设计过程中的关键点给出较详细说明;最后进行了系统整体测试,验证了系统设计的可行性和稳定性。