【摘要】： 本文較系統(tǒng)地研究了海底沉積物的聲學(xué)原位測試技術(shù)、原理與海洋沉積物聲傳播特性。研究內(nèi)容包括聲學(xué)原位測試系統(tǒng)的設(shè)計研制、海上資料采集、土工實驗室測試、資料處理解釋、中美不同性質(zhì)沉積物的對比研究、Biot-Stoll模型與BISQ模型的海洋沉積物聲學(xué)多參數(shù)反演,以及聲場數(shù)值模擬。 本文在國家863計劃的支持下,首次設(shè)計研制出國內(nèi)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的實時監(jiān)控多頻多深度聲學(xué)原位測試系統(tǒng),該系統(tǒng)既具有美國聲學(xué)長矛測量深度較深的能力,又具有美國原位沉積物聲學(xué)測量系統(tǒng)多個頻率發(fā)射接收可研究頻散特性的優(yōu)點,系統(tǒng)具有實時監(jiān)控甲板供電、多點高精度測量等特點。系統(tǒng)在整體設(shè)計思路上具有一定的先進(jìn)性和創(chuàng)新性。 在浙江乍浦港首次取得了8、10、12和15kHz四個頻率八個深度聲學(xué)原位測試數(shù)據(jù)后,進(jìn)行了土工力學(xué)和粒徑分析。開發(fā)了利用對比法精確提取聲速、聲衰減技術(shù)。浙江乍浦港沉積物具有明顯頻散現(xiàn)象,即聲速和聲衰減隨頻率的增大而增大,聲速隨深度增加而增大(從1442到1462m/s)。得到了該海區(qū)2米深度內(nèi)15kHz以下聲速與深度及頻率的一次正比關(guān)系。聲衰減由于沉積物松軟而較低。在沉積物中測到的聲波主頻比水中測得的主頻低最高達(dá)300Hz。 對夏威夷檀香山島的二處鈣質(zhì)沉積物20-100kHz的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了原位縱波聲速和聲衰減提取。二處均測得輕微的頻散。隨頻率的增加有效衰減從15增加到75 dB/m。聲衰減較大。利用Blot-Stoll模型進(jìn)行夏威夷鈣質(zhì)沉積物多參數(shù)反演,發(fā)現(xiàn)Biot理論能很好地描述珊瑚質(zhì)砂縱波速度頻散。通過調(diào)整低頻耗散系數(shù)(超過Stoll的假設(shè)范圍)對聲衰減也能較好地描述。 得到海洋沉積物BISQ多參數(shù)反演方法。通過對浙江乍浦泥沙質(zhì)沉積物的BISQ多參數(shù)反演,發(fā)現(xiàn)BISQ模型可用于描述海洋沉積物的聲頻散和聲衰減特性。 海洋沉積物聲衰減總體上分段符合衰減系數(shù)lnα=αlnf~b的規(guī)律。按斜率可以分成三段:f為高頻時,b≈1;中頻時,0≤b≤0.5;低頻時b≈2。高頻與中頻分界在40kHz之間,中頻與低頻分界在16-18kHz之間。系數(shù)α與沉積物特性密切相關(guān)。 利用基于Biot理論模型的高階交錯網(wǎng)格有限差分算法,通過對比模擬和原位測試波形特征,表明該系統(tǒng)具有較好的首波避干擾和吸聲設(shè)計,對下一步系統(tǒng)升級具有指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：P733.2
【圖文】：

圈1一l美國聲學(xué)長矛物聲學(xué)側(cè)盆系統(tǒng)(I55月侶)研制的155燃(Insitusediment^coustieMeasuremen該系統(tǒng)插入沉積物3Ocm，可用于測量近表面的縱波波速將它從3個發(fā)射/接收單元改造為4個接收單元，并采(PzT聚合材料)，這種PzT聚合材料可以發(fā)射和接收的采集和處理�？v波換能器的發(fā)射頻率范圍在5妞z到5kllz或10川z步長進(jìn)行調(diào)節(jié)，以lpsec采樣;而橫z之間(陶春輝，2005)。

英國原位沉積物聲學(xué)與土工特性系統(tǒng)(SAPPA)英國Geotek公司1992年開始生產(chǎn)的 SAPPA(SedimentAeoustieandPhysi。 alPropertieSApparatus)系統(tǒng)(圖1一3)。該系統(tǒng)可連續(xù)在海底測量縱波和橫波的聲速和聲衰減、錐阻力、滲透系數(shù)、以及壓力、溫度、鹽度等參數(shù)�？v波的頻率范圍對粗沙沉積物為l一10盼z，對細(xì)軟沉積物為10一100川z。橫波的頻率范圍70一 170Hz。在沉積物中探測深度為海底下1.3米。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王文介;;海陸相互作用下粵東岬灣海岸剖面的侵蝕演變[J];熱帶海洋學(xué)報;2011年03期

2 李響;顏冰;周穗華;;地聲檢測系統(tǒng)與海底耦合振動模型[J];振動.測試與診斷;2011年03期

3 方家松;張利;;探索深部生物圈[J];中國科學(xué):地球科學(xué);2011年06期

4 馮志興;呂新彪;王濤;;西藏尤卡朗鉛銀礦床成礦作用初步研究[J];礦床地質(zhì);2011年03期

5 秦蘊珊;李鐵剛;;回顧·展望·建議——紀(jì)念《海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)》創(chuàng)刊30周年[J];海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì);2011年04期

6 李磊;平仙隱;沈新強;;春、夏季長江口溶解態(tài)重金屬的時空分布特征及其污染評價[J];浙江大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版);2011年05期

7 白萬備;李建厚;孫長彥;王敏;;碳酸鹽風(fēng)暴沉積研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J];河南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年04期

8 黃永中;羅雄明;王建華;;海洋沉積物來源鏈霉菌屬次生代謝產(chǎn)物及其生物活性研究進(jìn)展[J];天然產(chǎn)物研究與開發(fā);2011年04期

9 ;[J];;年期

10 ;[J];;年期

相關(guān)會議論文 前10條

1 盧博;張福生;黃韶健;李趕先;;臺灣海峽及其鄰近海區(qū)海底沉積物特性[A];海洋地質(zhì)環(huán)境與資源學(xué)術(shù)研討會論文摘要匯編[C];2003年

2 孟祥梅;劉保華;闞光明;李官保;;南黃海中西部海底沉積物聲學(xué)特性及其影響因素分析[A];第十五屆中國海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會論文集(中)[C];2011年

3 李學(xué)杰;;大亞灣海底沉積物環(huán)境污染評述[A];第六屆廣東海洋湖沼學(xué)會、第五屆廣東海洋學(xué)會會員代表大會暨學(xué)術(shù)討論會論文摘要匯編[C];2000年

4 李學(xué)杰;;大亞灣海底沉積物重金屬污染評述[A];2001年全國沉積學(xué)大會摘要論文集[C];2001年

5 胡圣虹;張安鵬;郭含英;劉勇勝;邱海鷗;林守麟;;海底沉積物及多金屬結(jié)核中稀土元素的ICP-MS分析[A];第九屆全國稀土分析化學(xué)學(xué)術(shù)報告會論文集[C];2001年

6 孫永福;宋玉鵬;董立峰;;海底土的電阻率特征及其腐蝕性分級評價[A];渤海灣油氣勘探開發(fā)工程技術(shù)論文集（第十集）[C];2005年

7 鄒大鵬;吳百海;盧博;曾潔瑩;吳錦虹;劉強;龍建軍;;頻譜分析在海底沉積物聲學(xué)測量中的應(yīng)用[A];2007年全國水聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

8 盧博;黃韶健;李趕先;張福生;劉強;;臺灣海峽及其鄰近海區(qū)海底沉積物聲學(xué)物理性質(zhì)[A];2005年全國水聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

9 盧博;李趕先;黃韶健;;在軸向應(yīng)力應(yīng)變下海底沉積物聲速及其響應(yīng)[A];第七屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨第十九屆全國水動力學(xué)研討會文集（上冊）[C];2005年

10 王琪;劉雁春;熊傳梁;殷曉東;;海底沉積物聲衰減特性直接測量方法研究[A];2009年全國水聲學(xué)學(xué)術(shù)交流暨水聲學(xué)分會換屆改選會議論文集[C];2009年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 毛黎;二氧化碳有了新“克星”[N];科技日報;2009年

2 本報記者 左朝勝　國土資源報記者 陳惠玲;日記中的科考故事[N];科技日報;2011年

3 葉書宏;科學(xué)家深海發(fā)現(xiàn)“瀝青火山”[N];中國礦業(yè)報;2004年

4 國防科大 劉蓮英;當(dāng)心飯菜中的“定時炸彈”[N];大眾衛(wèi)生報;2002年

5 通訊員 李江輝　本報記者 孫明河;萃取深�；鸱N[N];科技日報;2010年

6 河北遠(yuǎn)征藥業(yè)股份有限公司 杜震龍;氟苯尼考藥理學(xué)研究[N];中國畜牧報;2004年

7 曾濤;劉東生 跨越地球三極雪[N];科技日報;2002年

8 愛古;甲烷水合物：一種新的替代能源[N];中國電力報;2003年

9 劉涓流;地球年齡知多少[N];中國化工報;2001年

10 白常樂;遠(yuǎn)離嗜鹽菌感染[N];健康報;2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 陶春輝;海底沉積物聲學(xué)原位測試和特性研究[D];浙江大學(xué);2005年

2 劉濤;南黃海輻射沙脊群現(xiàn)代沉積環(huán)境研究[D];中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2012年

3 蔣東輝;渤海海峽沉積物輸運的數(shù)值模擬[D];中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2002年

4 汪亞平;膠州灣及鄰近海區(qū)沉積動力學(xué)[D];中國科學(xué)院海洋研究所;2000年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 洪剛;南海海底沉積物聲學(xué)特性的溫度影響性研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

2 符東;海底沉積物聲學(xué)特性小距離測量系統(tǒng)設(shè)計與實驗研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2012年

3 李艷華;海底沉積物聲學(xué)性質(zhì)原位測量技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2010年

4 段繼周;低碳鋼在海底沉積物中的腐蝕行為[D];中國科學(xué)院海洋研究所;2000年

5 聶雙雙;基于模極大值特征提取的超聲波海底沉積物分類識別研究[D];中南大學(xué);2008年

6 詹雪雄;水下機器人自主采樣系統(tǒng)研究[D];華中科技大學(xué);2008年

7 曾潔瑩;海底沉積物超聲測量的溫度影響性研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2008年

8 張超;基于尾波包絡(luò)特征提取的超聲波海底沉積物分類識別研究[D];中南大學(xué);2008年

9 王寧;基于虛擬儀器的溫壓控制聲學(xué)測試系統(tǒng)設(shè)計[D];浙江理工大學(xué);2012年

10 李建偉;渤海灣西南部海域海底沉積物分布特征研究[D];中國海洋大學(xué);2011年

本文編號：2734904