【摘要】：水下氣體逸出現(xiàn)象廣泛存在于自然界與工業(yè)環(huán)境中,在海洋中尤為常見,海底冷泉活動則是其中的研究熱點。水下氣體逸出現(xiàn)象往往標志著海底油氣礦藏的存在,對它進行調查研究有助于相關資源的有效勘探,并且在海洋油氣資源的開發(fā)與輸運等后續(xù)環(huán)節(jié)之中也普遍存在著氣體逸出,因而對水下氣體逸出現(xiàn)象的研究具有重要的科研與應用價值。聲學方法是水下氣體逸出現(xiàn)象調查研究中的重要手段,其中聲吶可視化觀測是一種直觀高效的調查方式,其作業(yè)方式主要包括走航式觀測與原位式觀測兩種。水下氣體逸出的聲學觀測主要利用了逸出氣體在水體中形成的氣泡羽流,氣泡羽流的聲散射特性使得它可以被聲吶設備探測與記錄。本文首先闡述了水下氣體逸出現(xiàn)象的聲學觀測機理,針對水下氣體逸出現(xiàn)象的主要聲學觀測特征--氣泡羽流,討論了氣泡與氣泡群的聲散射、目標強度等特性,對羽流中氣泡群的分布進行了仿真,并模擬了羽流的聲吶觀測效果,總結了氣泡羽流的聲吶觀測特征。在水下氣體逸出聲學觀測理論的基礎上,總結了在水下氣體逸出現(xiàn)象走航式與原位式聲學調查中常用的聲吶設備,對各自工作方式及適用情況進行了分析。之后進行了單波束聲吶走航式與多波束聲吶原位式水下逸出氣泡羽流的聲吶觀測實驗。針對羽流聲圖的特點對實驗數(shù)據(jù)進行了圖像增強、海底線檢測、圖像分割等處理,并對觀測效果進行了分析,之后基于原位式觀測的數(shù)據(jù),處理得到了氣泡羽流的立體聲學影像。本論文將理論與實驗相結合,為水下氣體逸出現(xiàn)象聲學觀測的實際應用提供了理論與技術支持。
【圖文】：

的天然氣資源主要以水合物與淺層氣形式蘊藏于海洋底部[1]。由這些天然氣會發(fā)生噴發(fā)滲漏，釋放到海洋與大氣中，形成顯著的出氣體主要有兩個來源，即甲烷水合物的分解與海底淺層氣的滲燃冰，是海底的甲烷氣體在高壓低溫環(huán)境下與水分子聚合而成的甲烷水合物可以分解出超過一百六十倍體積的氣體，其分解的氣甲烷氣體[2]，具有極高的能源價值；海底淺層氣是囤積于海床一成因類似于石油，主要由遠古有機物沉積形成，可以分為生物成體成分的 98%以上為甲烷[3]，，具有顯著的開發(fā)前景。由于地殼運氣受到擠壓，從而通過海底板塊的孔隙或斷層以氣體滲漏或者伴]噴發(fā)的形式釋放到海洋中，形成水下氣體逸出，產生氣泡羽流，與噴發(fā)等環(huán)節(jié)則被概括為海洋冷泉系統(tǒng)。水下氣體逸出現(xiàn)象是海氣礦藏的信標，對它的探測調查有助于對冷泉系統(tǒng)與海洋天然氣灣、墨西哥灣等多處的大型海底淺層氣與甲烷水合物礦藏的勘探象為先導[5]，因此，對于水下氣體逸出現(xiàn)象觀測技術的研究具有的研究價值。

圖 1.2 2011 年珠海橫琴天然氣管道泄漏事故的海洋油氣資源進行開采與輸運的過程中也普遍會發(fā)生氣體油氣工業(yè)的快速發(fā)展，油氣開采逐漸向遠海、深海延伸，管主要途徑，油氣輸運管道猶如海洋油氣工業(yè)的動脈一般密布暴露于惡劣的海洋環(huán)境之中，由于海水的腐蝕性與海洋環(huán)境復雜的工作載荷、環(huán)境載荷與意外風險，面臨著極高的泄漏嚴重的經濟損失與環(huán)境破壞。2005 年，墨西哥灣百余條油氣生大面積泄漏；2012 年，法國一處海洋油氣平臺發(fā)生管道泄3/天；2011 年我國珠海橫琴天然氣管線發(fā)生泄漏，泄漏量高大的經濟損失與環(huán)境危害[7]。對于海底油氣管線泄漏所產生，有助于事故的及時發(fā)現(xiàn)與處理，具有顯而易見的應用價值體逸出現(xiàn)象研究現(xiàn)狀與工業(yè)的發(fā)展，人類探索的足跡與工業(yè)化腳步逐漸向海洋發(fā)的研究則隨著海洋能源產業(yè)的發(fā)展而逐漸深入。目前，水下
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB56

【參考文獻】

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1 陳江欣;宋海斌;關永賢;楊勝雄;拜陽;耿明會;;海底冷泉的地震海洋學初探[J];地球物理學報;2017年02期

2 張楊梅;馮西安;;氣泡群目標強度的起伏統(tǒng)計模型[J];計算機仿真;2015年09期

3 李向陽;劉峰;胡震;周懷陽;王春生;陳存本;;2013年蛟龍?zhí)柺讉�試驗性應用航次(英文)[J];船舶力學;2014年03期

4 李燦蘋;劉學偉;勾麗敏;王祥春;尹軍杰;謝城亮;;冷泉活動區(qū)天然氣水合物上覆水體中氣泡羽狀流的數(shù)值模擬[J];中國科學:地球科學;2013年03期

5 葛璐;蔣少涌;楊濤;楊z齪

本文編號：2652770