海底工程环境原位观测技术

发布者:高崇洋发布时间:2018-05-15浏览次数:317

1 黄河水下三角洲海底界面层动态变化综合观测

海底界面层处于动态变化过程中,在此范围内海床沉积物与上覆水体发生着剧烈的物质和能量交换。本年度实验室针对海底界面层的动态演化,自主研发设计海底界面层综合观测平台。在黄河口埕岛海域地质灾害多发区开展海底界面层原位长期观测。本次观测搭载了波潮仪、海流计、声波蚀积仪AA400、高浓度悬浮泥沙剖面仪、ADVADCP等,观测持续时间为期24天,成果捕获7次风暴潮事件。

通过原位长期观测,为研究风暴期间海底界面层结构特征与演化条件、海床沉积物性态变化、沉积物再悬浮过程及风暴事件作用下黄河口海底界面层动态演化定量判定方法提供了可靠的数据支撑。

海底界面层综合观测平台

海底界面层要素动态变化观测结果

2 液化沉积物抗侵蚀性参数化预测方法的构建

河口、近岸海底分布大量欠固结沉积物, 其抗侵蚀性随时间呈现动态变化。构建沉积物抗侵蚀指标与海床液化参数之间的量化预测关系,对于近岸工程沿岸输沙计算与沉积动力源汇过程研究,均具有重要意义。研究团队自主设计了一套“耦合模拟渗流-冲刷过程的室内环形水槽实验装置,并基于系列控制变量实验,构建了沉积物侵蚀系数与海床液化程度之间的量化预测关系, 将孔隙水压力参数合理引入经典侵蚀预测方程之中,构建了区域性修正侵蚀预测模型;与现场原位长期观测数据的对比分析,证实了修正模型预测效果的提升。

该装置设计已获得国家发明专利授权(名称:模拟海床渗流影响下沉积物再悬浮的环形水槽装置. 授权专利号:ZL201710061388.X)。基于装置开展实验所获科学认识已发表在《Journal of Geophysical Research: Oceans》。

耦合模拟渗流-冲刷过程的室内环形水槽实验装置

侵蚀系数与液化程度的参数化关系

液化程度影响侵蚀系数的物理机制

3 南海北部陆坡内孤立波引发沉积物再悬浮研究

2017年国家基金委南海东北部及吕宋海峡共享航次,现场观测发现,内孤立波在南海北部多个海域均可以悬浮沉积物形成海底雾状层,特别是以前研究从未触及的深海陆坡。通过潜标观测发现在东沙海域陆坡区(956 m),内孤立波引起巨大的沉积物再悬浮,悬浮浓度最高达到14.3 mg/l,引起的海底雾状层厚度达到112m;通过CTD剖面短期观测发现,在神狐海域陆坡区(1252 m)内孤立波也可以造成海底沉积物的再悬浮,悬浮浓度最高达到5.8 mg/l引起的海底雾状层厚度达到138 m。内孤立波悬浮深海海底沉积物的发现,对深海沉积物输运,以及地球沉积过程的深入认识具有重大的意义。