The Peculiarities of Acoustical Monitoring of Moving Objects in Shallow Water Areas

The article considers peculiarities of underwater monitoring of moving objects in the shallow water areas, particularly seaports. These areas are characterized by a multitude of factors influencing the efficiency of detection. Nonstationarity conditions of sound propagation and specific interference caused by shipping are the major factors. The various algorithms for the space-time signal processing have been tested and some experimental results are presented. It has been shown that the use of clipped mode in conjunction with the correlation processing of wideband signals and subsequent speckle tracking allow realizing high efficiency of monitoring.

Innovation on Petroleum Engineering Technology of China Beach and Shallow Water Areas

Chinas offshore areas abound in oil & gas resources, but both the intensity of prospecting and the produced outputs are low, as a result, there exists a lot of development potential. Our pursuit to develop offshore marginal oilfields relies on up to date scientific and technological progress as well as modern development management and innovative technologies. China has developed domestically the designed technologies for beach and shallow water areas oil field operations. These technical and engineering systems have been adapted to meet Chinas characteristic, operational features and requirements. Despite of our ongoing efforts, it has not yet met the top international quality standards with regard to the demand for special oil gas bearings and project developments in the middle deep sea areas. The author will analyze the technical shortcomings of beach and shallow water areas exploration engineering, attempts to improve the recovery efficiency, offshore surface engineering technologies, production safeguards etc. A prognosis for the direction and innovate approach used in future management planning and project designs will be given.

柴达木盆地南八仙地区渐新世浅水三角洲物源及沉积演化

以古近系渐新统下干柴沟组上段(E23)为研究对象,在精细岩芯观察和钻(测)井资料综合分析的基础上,结合重矿物组合、ZTR指数、砂岩碎屑组分、粒度累积概率图和砂地比等参数综合分析结果,对柴达木盆地南八仙地区E23湖盆扩张期弱退积型浅水三角洲物源方向、砂体展布规律和沉积微相发育演化进行了深入研究。结果表明:①南八仙地区E23沉积时期物源主要来自南祁连山中酸性岩浆岩和中高级变质岩发育区,物源方向为近北东—南西向,稳定重矿物(磁铁矿、石榴子石、白钛矿和锆石)含量高(质量分数介于81.0%~99.9%)、不稳定重矿物(绿帘石和角闪石)含量低。②南八仙地区E23沉积时期为浅水三角洲—滨浅湖沉积环境,主要发育水下分流河道砂体,岩性主要为岩屑长石砂岩,其次为长石岩屑砂岩,砂体的成分成熟度一般中等—较差、分选磨圆度中等—较差,粒度概率图以反映河流作用的一跳跃一悬浮式为主;沉积构造类型多样,主要发育块状层理、正粒序层理、平行层理和槽状交错层理。③E23沉积时期,南八仙地区继承性发育3条北东—南西向呈条带状展布的砂体富集带(砂地比值介于35%~65%之间),早期到中期砂体发育程度增强,呈进积式;中期到晚期砂体发育程度有所减弱,呈弱退积式。④E23沉积时期,南八仙地区处于浅水三角洲前缘亚相沉积环境,持续发育3个呈北东—南西向展布的沉积朵叶体,主要发育水下分流河道微相,其次为水下分流间湾微相,早期到中期浅水三角洲前缘发育规模增大,中期到晚期发育规模减小。

等值反磁通瞬变电磁法在地下浅层富水区应用——以新余市下村镇为例

岩溶、软弱土及富水区等不良地质体在我国分布较广,强降雨作用下地质不良区域容易产生塌陷等地质灾害。新余市渝水区下村镇靠近沪昆高速铁路的区域出现了严重的地质塌陷,塌陷基坑周围空间受限且地下管线等干扰源较多,传统瞬变电磁法早期信号受收发线圈互感效应影响,存在探测精度低、抗干扰能力差等问题,并且还有明显的浅层盲区。为了查明该区域不良地质体的发育位置,并为地质灾害防治提供治理建议,本研究应用了等值反磁通瞬变电磁法(opposing coils transient electromagnetic method, OCTEM),并且辅以钻探验证,结果表明:OCTEM法具有较高的精确性,研究区地球物理成果与钻探结果一致性较好;研究区低电阻带分布范围较广,经实地钻孔验证,低电阻异常均为地下水引起;地层从上至下依次为软可塑粉质黏土—硬可塑粉质黏土—软塑粉质黏土—中风化灰岩;塌陷区域地下微承压水上涌,逐步侵蚀区域周边软可塑粉质黏土层,塌陷基坑内静水位面标高为55.60 m,位于地表下约1.4 m处;塌陷区域下方存在地下水通道,灰岩层在水流长时间冲刷侵蚀作用下形成土洞;长期抽取地下水可能会引起地下渗流区扩张发育,主体责任单位必须及时封堵塌陷区地下水,防止其进一步侵蚀周边松散土层。

面向“23·7”特大暴雨的北京市门头沟、房山、昌平流域单元划分

2023年7月末至8月初,北京市受台风影响,遭遇了历史罕见的特大暴雨并引发流域性特大洪涝灾害,造成了重大损失和影响。特大暴雨落区主要集中在西部山区,其中门头沟、房山、昌平区受灾严重,为快速响应灾后重建规划需求,本文提出基于2m分辨率的地形数字高程模型(DEM)数据、数字正射影像图(DOM)、沟渠、道路、2010年第一次水务普查成果等多源数据,面向深山区、浅山区的流域提取方法,应用于北京市受灾区域,划定了房山、门头沟、昌平区的山区流域单元,并基于流域单元数据进行了村庄及特大暴雨时期的人口分析等应用研究。经过试验证明,本文与传统水文模型提取算法相比,提取结果更符合实际地形,也和第一次水务普查成果进行比对,证明了本研究方法的可靠性。

北京浅山区绿色空间及生态环境质量变化研究

北京浅山区作为首都重要的生态源地和生态屏障,承载着带动山区经济发展和城市可持续发展的任务。研究北京浅山区绿色空间结构,可为推动浅山区绿化建设提供参考,以改善浅山区生态环境质量。以北京浅山区为研究区,基于面向对象分类方法,提取北京浅山区2015—2021年的绿色空间,分析其分布和变化特征,并探讨绿色空间变化对水土流失的改善效果及对生态环境质量的影响。结果表明:北京浅山区2015—2021年绿色空间面积总体呈现增加趋势,面积增加了8.00%,共增加了30867.39 hm^(2);2015—2021年北京浅山区水土流失状况改善明显,绿色空间面积的增加对水土流失的改善具有较大贡献;2015—2021年北京浅山区绿色空间面积的增加使得2021年的浅山区生态环境质量总体呈现较好状态,生态环境质量评价等级为好的地区面积增加63877.19 hm^(2),2021年北京浅山区生态环境质量远远高于2015年。

半潜坐底式海上风电安装船设计与开发

适用于海上浅水区域作业的半潜坐底式海上风电安装船具有安全性好、施工效率高和成本低等特点,其设计的特殊性在于需要考虑海流冲蚀泥沙导致的坐底面积丧失。以开发的一艘典型实船为例,阐述主要功能,提出坐底稳定性应考虑的两种工况,采用有限元计算对坐底工况结构强度进行校核,对在软泥和粉砂两种地质条件下进行作业给出应对措施,可为同类型船的设计提供一定技术参考。

集成化水深测量装置研发及应用

为更好地解决码头前沿及其下方、浅水区等船舶行驶受限区域的水深测量难的问题,研制了一种新型集成化测深装置。该装置采用一体化设计,集成了电源模块、测深模块、水文参数测量模块和专业测深软件等。以传统单波束测深仪的测量数据为参照,对集成化测深装置的吃水深度、声速、内符合和外符合方面的测量数据进行分析和评价。结果证明:集成化测深装置的测量准确性和性能稳定性较好,可实时高效地获取码头前沿及其下方、浅水区等船舶行驶受限区域的高精度水深数据。

自然电场法在冀北围场县浅覆盖区某萤石矿勘查中的应用

围场北部地区萤石矿床发育,多为热液充填型萤石矿床,萤石矿的产出与断层密切相关。研究区被黄土和冲洪积砂砾层覆盖,通过常规地质手段很难到达寻找矿体的目的。而自然电场法相对其他地球物理方法具有施工便捷、成本低、速度快的特征,对于寻找浅覆盖区的含水断层具有良好的效果。本次工作经过综合研究研究区的地质和矿体特征,首次通过自然电场圈出了含水构造的范围。在重点剖面布设钻孔进行验证,见到了厚度较大的萤石矿体,通过寻找含水断层间接达到了寻找萤石矿的目的。这为冀北其他此类型矿山找矿提供启示和借鉴经验。

浅埋强富水区下绿色高效保水开采技术

西部地区煤层资源丰富,开采强度大,传统开采方式容易导致含水层水资源流失,产生严重的缺水问题,因此,研究浅埋强富水区的保水开采技术,通过控制岩层移动保持含水层的稳定性,研发低成本、广适用的保水开采技术和材料,形成浅埋强富水区煤层的绿色高效保水开采体系,实现煤炭开采与水资源保护的双重目标,对保障水资源安全、维护生态平衡和促进经济发展具有重要意义。本文首先分析了保水开采现状与难题,从技术先进性和安全性等方面对现有技术进行了对比,从材料、设备和工艺等方面进行了深入研究,总结并分析了不同技术的适用条件。接着以锦界煤矿为例,依据保水采煤方案和导水裂隙带实测高度,对井田进行区域划分,提出“分区分类治理”的原则,并创新性地提出了采前第四系松散含水层底部隔水层再造技术,形成了有效隔离,实现了煤炭开采与水资源保护的协调发展,保护了自然地貌和地表植被。同时,针对现有综采架后膏体充填不高效,且支架无法做到充填非充填灵活转换的问题,设计提出了一种新型充填非充填两用支架,既可作为同一工作面分段充填、非充填支架两种模式交替使用,又可进行后部支架拆解,安装掩护梁侧护板,满足普通支架使用需求,提高了设备使用效率。最后对采后导水裂隙带裂隙顶部注浆修复改造技术和注浆效果评价进行了总结,以锦界煤矿的应用为例进行了说明,对鄂尔多斯盆地类似条件煤层开采具有广泛指导意义,为煤炭行业的绿色开采提供了重要支持。

挺水植被布局对矩形浅池水体流态的影响

研究浅池水体流态水力学特性有助于优化景观池塘、湖泊和湿地等设计,提高水体连通性,改善流态。挺水植被与景观水体结合不仅能提高景观美学性,而且具有改善水体连通性的作用。本文采用2维浅水数值模拟,探索了植被覆盖变化下的水流沿中轴线槽道进入和推出矩形浅池的水体流态特性,并进行了基于水力特性的定量分析。研究发现:植被具有均化浅池水体流速和稳定流动的作用,非对称流态转变为对称流态;当植被密度≥5m^(–1)时,两侧分离回流区完全消失,水体连通性最佳,形成平推流。基于场景模拟后发现,紧邻入口植被局部覆盖能达到浅池植被全覆盖的改善流态的效果;进一步分析表明,浅池流态与中轴线流速及流速梯度分布相关。表征水体流通性的流通水体占比与表征水流调整的无量纲平均流速梯度存在显著的对数相关,提出的预测模型可用于矩形浅池类景观的水力设计。

长大浅埋富水区引水隧洞防排水施工工艺

长大浅埋富水区引水隧洞由于工程主体周围存在大量地下水且水压较大,施工过程中常会发生渗漏水问题,影响隧洞引水效果,还会对隧洞周围岩体结构稳定性产生直接影响从而威胁施工安全。本文结合新疆某引水隧洞工程实例,针对不同渗漏水规模分别提出不同的防排水方案:当出现渗水时,采用楔形凹槽排水管、线槽预埋管和防水卷材等进行处理;当出现涌水时,采取间隔分段注浆、超前圆环预加固等方式处理。经工程检验,采用上述方案处理完成后,隧洞基本未发生渗水、涌水等问题。

基于二维浅水方程的胖头泡蓄滞洪区洪水演进数值模拟

探究蓄滞洪区洪水演进对蓄滞洪区的防洪工作有着重要意义。为在洪水来临时,短时间内对洪水运动进行预测。运用Godunov型有限体积法建立了1个二维浅水水动力数值模型,该模型的的优势在于采用非结构性三角形网格,能够较好地拟合不规则边界,并采用GPU异构并行技术,有效解决了非结构化网计算耗时长的问题,运用限制器减少二阶精度数值的扩散和振荡,引入负水深和干湿边界处理技术,使模型模拟的精确度得到了有效提高。模型应用多个溃坝水流实验算例对模型进行率定,在验证其具有良好的干湿边界计算能力和静水和谐性的基础上,采用嫩江流域1998年洪水数据对嫩江流域的胖头泡蓄滞洪区的洪水演进进行模拟计算。结果显示:模型对胖头泡蓄滞洪区模拟的蓄水量为34.9亿m^(3),与实测值的相对误差为1.7%,洪水淹没面积为1 267.27 km^(2),与实测值的相对误差为9.24%。对研究区域不同的土地类型进行糙率分区的情况下,模型模拟的蓄水量结果更趋近于实测结果。并行化后的程序能使模型计算速度提升33%,因此模型能快速、精准计算复杂地形溃决水流的洪水演进过程。研究结果可以为蓄滞洪区的防洪规划、灾情预警提供相关信息。

深水区浅覆盖层锚桩法钢栈桥设计及施工

从钢栈桥的设计理念出发,结合具体的工程案例,对深水区浅覆盖层区域钢栈桥的设计施工进行了探讨,对照使用区域的实际情况,采用锚桩法栈桥施工技术。经计算,栈桥的强度和刚度能够满足工程的施工要求,栈桥整体的稳定性可以得到保障。对钢栈桥锚桩法的施工流程和技术要点进行了讨论,顺利实现了施工目标。

太子河流域平原区浅层地下水化学特征及水质分析

为掌握太子河流域平原区浅层地下水化学特征及水质状况,本文应用水化学成分分析法、相关性分析法、舒卡列夫分类法、Piper三线图解法、模糊综合评价法等方法,对该区域19眼浅层地下水监测井2018年水质监测数据进行分析。结果表明,研究区域浅层地下水化学类型以HCO3-Ca型、HCO3·Cl-Ca型、HCO3-Ca·Mg型为主,水质优于或达到Ⅲ类的监测井占比仅为31.6%,铁、锰指标超标现象较为普遍,部分监测井耗氧量、硝酸盐、氨氮等指标超标。

Analysis on the law of occurrence of shallow geothermal energy in Zhoukou City of Henan Province, China

In this paper,through data collection and field investigation,the development and utilization status of shallow geothermal energy in Zhoukou urban area was discussed.Based on the analysis of hydrogeological conditions,rock and soil structure characteristics and field test research,the spatial distribution characteristics of rock and soil in the study area were summarized.The study shows that Zhoukou City is located in the alluvial plain of Huanghuai,and the loose deposits of river alluvial genesis range 0-200 m.These loose deposits and groundwater stored in their pores are the main carriers of shallow geothermal energy.In the central part of the Yinghe River in the middle of the study area,the aquifer thickness is within 200 m,the particle size is coarser,the water-bearing degree and recharge capacity is better.On this basis,the paper uses AHP to evaluate the suitability of shallow geothermal energy development and utilization to guide the rational development and utilization of shallow geothermal energy resources.

基于集对分析模型的岩溶区浅埋穿河隧道突涌水危险性评价

在岩溶区修建隧道常会面临突涌水等地质灾害,尤其是对于浅埋穿河隧道的建设,更是极具挑战性的一项工作。由于隧址区存在断层破碎带、岩体风化程度高、节理裂隙发育等,使得河水入侵隧道的可能性大幅增加。为了有效评价岩溶区浅埋隧道下穿河段突涌水发生的危险性,本研究根据隧址区地质条件及隧道特征,选取了地层岩性、修正的岩层倾角、可溶岩与非可溶岩接触带、围岩等级、断层带宽度、断层性质、裂隙发育程度、地表水流量、地表汇水面积、隧道埋深、施工干扰程度共11个影响突涌水的关键因素作为评价指标,建立了岩溶区浅埋穿河隧道突涌水危险性评价体系。首先,采用层次分析法构造判断矩阵确定评价指标的权重,利用集对分析法计算各评价指标的联系度,进而确定评价样本的综合联系度;其次,运用最大隶属度原则识别突涌水风险等级;最后,根据危险性等级与涌水量之间的对应关系,可初步预测突涌水量范围。针对跃龙门隧道下穿高川河浅埋段的突涌水风险,采用集对分析模型进行分析,计算结果显示,危险性评价预测的突涌水量范围为3000~10000 m3/d,现场开挖实际涌水量为7000 m3/d。即危险性评价结果与现场实际情况基本一致,验证了该评价体系与方法的合理性及可行性,为岩溶区浅埋隧道下穿河段突涌水风险评估提供了有效支撑。

基于高空间分辨率遥感影像的水深反演有效性评估

卫星遥感反演水深(Satellite Derived Bathymetry,SDB)是获取浅海水深信息的有效手段。然而,其有效范围只限于光学浅水区域,在深水区域呈现“伪浅海”的失真现象。因此,如何准确识别SDB数据的有效范围对其广泛应用至关重要。本文基于高空间分辨率多光谱卫星影像,在深入分析深/浅水辐射亮度统计分布特征差异的基础上,提出一种数据驱动的水深反演有效性评价方法。该方法以卫星影像辐亮度信息的局域标准差作为特征,基于K-S检验方法对光学深水区域统计特征进行模型优选,并使用假设检验方法对深水无效区域对应的SDB进行识别。甘泉岛水域实验结果表明,该方法通过统计分布划分光学浅水与深水区域边界,可以有效识别光学深水区域产生的无效水深反演数据。在剔除无效区域数据后,光学浅水有效区域内水深反演平均绝对误差(MAE)为1.01,均方根误差(RMSE)为1.52。实验结果表明,本文提出的方法可准确识别SDB结果的有效区域,进而为浅海地形解译提供方法支撑。

上扬子地区龙马溪组黑色富有机质页岩的浅水超覆沉积模式

细粒沉积作用决定着页岩储集层的物质基础,对优质页岩的形成具有重要作用。文中以上扬子地区龙马溪组黑色页岩为研究对象,通过岩心、露头、薄片、地震资料等分析,对该套黑色页岩的沉积发育模式进行研究。结果表明:(1)研究区龙马溪组黑色富有机质页岩段发育粉砂岩与页岩互层,见生物扰动、交错纹层、波状纹层、粒序纹层、泥砾定向排列、底部侵蚀面等沉积构造,具明显的浅水沉积特征;(2)黑色页岩内部发育多期受波浪作用影响而形成的页岩—粉砂质页岩—粉砂岩反粒序沉积旋回,显示出波浪作用对龙马溪组黑色页岩的形成具有重要影响;(3)风暴作用对于龙马溪组黑色页岩的形成具有一定的影响,表现为在不规则侵蚀面之上形成粉砂岩—黑色页岩正粒序沉积旋回;(4)从地震剖面以及连井剖面对比可以看出,随着海平面的不断上升,页岩总体上具有向古隆起边缘不断超覆迁移的特征。推测上扬子地区龙马溪组黑色页岩形成于水体较浅且受限的沉积环境,易受波浪以及风暴作用的影响,具有随着海平面上升而不断超覆迁移的特征。研究区龙马溪组富有机质黑色页岩的浅水超覆模式对于上扬子地区富有机质页岩的勘探具有重要的指导意义。

浅水三角洲基本特征、形成条件及沉积模式:以渤海新近系为例

渤海海域新近系浅水三角洲是渤海重要的勘探开发储层类型,沉积于湖盆浪基面以上的滨浅湖中,以分流河道砂岩和水下分流河道砂岩为骨架砂体,前缘席状砂分布广泛,前三角洲沉积以浅湖相为主,垂向沉积层序不连续,不具有典型的吉尔伯特型三层式沉积结构为显著特征。浅水三角洲形成于稳定的坳陷湖盆环境,沉积物供给相对平衡的半干旱—半湿润的气候环境下。依据河口分流作用演化的不同,水体极浅时,三角洲进积易形成分流河道向湖泊的长驱直入,形成枝状的分流河道型浅水三角洲,分流河道和天然堤极为发育;水体相对较深时,分流河道会在河道分支处堆积河口坝或分流沙坝,并由水下分流河道砂体连接形成朵状前缘砂体,分流砂坝极为发育,河口坝外缘的席状化沉积物,包括天然堤、决口扇、溢岸不连续砂等都可成为连通储层。在连片的分流砂坝型三角洲,砂体连通性好、分布面积较大,多形成构造油气藏,包括断层油气藏和背斜油气藏;分流河道型三角洲由于砂体多孤立状,分布面积小、连通性差,易于发育岩性油气藏。