福建兴化湾海上风电场海底浅层结构及悬沙特征和沉积物输运分析研究

海上风电工程设计对海底表层结构及沉积物输运特征的研究提出了更高的要求。本文针对福建兴化湾海域浅地层结构及水体悬沙和海底表层沉积物输运特征进行了系统地研究,并根据经验公式进行了计算。研究发现研究区内整体上表层沉积物类型大致围绕岛屿呈不规则环带状分布,沉积物颗粒较粗,大部分海域沉积物分选较差,与现今动力环境吻合;研究海域悬沙的中值粒径主要分布在0.003mm到0.539mm之间,平均中值粒径为0.122mm;研究海域岛屿周边近岸受到潮流波浪作用的影响。岛屿水道内沉积物分布由水道内横向环流和涨落潮流共同控制。海洋环流作用下的区域沉积物输运模式控制了研究区沉积作用的整体特征;此外,研究区位于闽浙沿岸泥质区的末端,受闽浙沿岸流的影响,沉积物输运过程有明显的季节性差异,夏季沉积物由南向北输运,向海输运较弱;冬季从北向南输运沉积物,但沿岸流的搬运能力在研究区减弱。冬季沉积物可以穿过剪切锋运向外海输送。这一模式导致研究区在高海平面时期沉积物供应来源虽复杂,但沉积的总量相对较少,因此形成的沉积层相对较薄。

界面波数值模拟及其在海底浅层结构中的应用

界面波的频散特征与海底介质特性之间存在密切联系,利用界面波频散曲线可反演海底浅层地质结构.首先设计了水平四层均匀介质模型,基于弹性波动方程的交错网格有限差分法模拟了全波场记录,利用时频分析法从正演记录中提取出界面波频散曲线,进而通过非线性贝叶斯反演手段获取海底浅层介质模型参数.结果表明,从模拟记录中提取的界面波频散曲线与理论计算的频散曲线有较好的一致性,验证了界面波正演模拟的准确性和有效性,反演得到的最大后验概率模型与初始设计模型基本吻合,说明非线性贝叶斯算法在界面波反演中的精度较高,最后通过求解参数的1D和2D边缘概率分布,对参数反演结果的不确定性进行了分析.