本文關(guān)鍵詞：海底底質(zhì)聲學(xué)原位測量技術(shù)和聲學(xué)特性研究

  更多相關(guān)文章： 原位測量 海底沉積物 聲學(xué)特性 南海南部 聲速結(jié)構(gòu)模型

【摘要】：海底表層沉積物的聲學(xué)參數(shù)是研究海洋聲場環(huán)境的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),其聲學(xué)特性是分析海底聲波傳播損失、構(gòu)建地聲模型不可缺少的研究內(nèi)容,為海底底質(zhì)聲學(xué)分類、海底聲學(xué)環(huán)境評價、聲學(xué)調(diào)查等提供基礎(chǔ)資料和關(guān)鍵技術(shù)。論文的內(nèi)容主要包括兩部分,一是海底沉積物聲學(xué)原位測量技術(shù)研究,研制出一種拖動式原位測量技術(shù);二是從物理參數(shù)等微觀角度和沉積環(huán)境等宏觀角度,探討了青島近海和南海南部海域沉積物的聲學(xué)特性。論文研制的測量技術(shù)、建立的青島近海聲學(xué)參數(shù)預(yù)測方程和南海南部聲速結(jié)構(gòu)模型等,為聲學(xué)特性研究提供了有效的方法和手段,為今后更深入的研究提供了基礎(chǔ)資料。論文依托海洋公益性行業(yè)項(xiàng)目“海底底質(zhì)聲學(xué)原位測量系統(tǒng)”,在前期863計(jì)劃“海底底質(zhì)聲參數(shù)現(xiàn)場測量技術(shù)”的成果——站位式海底沉積物聲學(xué)原位測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,研制出一種拖動式聲學(xué)原位測量技術(shù)。主要介紹了測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和技術(shù)指標(biāo)、實(shí)驗(yàn)室水槽校正和海上測量試驗(yàn)等。利用該原位測量技術(shù)進(jìn)行了青島近海表層沉積物的聲學(xué)特性研究,測量了45個站位沉積物的聲學(xué)參數(shù)。基于聲速、聲衰減系數(shù)與顆粒粒徑、顆粒組分含量等之間良好的相關(guān)性,建立了聲速-粒徑、聲速-含砂量、聲速-粘土含量、聲速-砂泥比等經(jīng)驗(yàn)公式,為沉積物的聲速預(yù)測提供了有效的方法。論文還分析了該海域聲速的分布特征與沉積環(huán)境的密切關(guān)系。較之南海北部海域已成為地質(zhì)學(xué)、水聲學(xué)等多學(xué)科的研究熱點(diǎn),南海南部海域海底沉積物的聲學(xué)特性研究仍較為欠缺。該海域的沉積環(huán)境、水聲環(huán)境非常典型,又具有重要的軍事價值,因此該海域沉積物的聲學(xué)特性理應(yīng)得到重視。論文對該海域21站位沉積物柱狀樣進(jìn)行聲學(xué)測量和物理性質(zhì)測試,系統(tǒng)分析了聲學(xué)參數(shù)分布特征、沉積環(huán)境對聲學(xué)特性的影響等內(nèi)容。聲學(xué)和物理參數(shù)分布呈有規(guī)律的區(qū)域變化:大陸架沉積物為顆粒較粗的砂質(zhì)粉砂、低孔隙度、高密度、高聲速和高聲阻抗;海槽沉積物則呈現(xiàn)細(xì)顆粒、高含水量、高孔隙度、低密度、低聲速和低聲阻抗;陸坡沉積物介于兩者之間,更接近于海槽沉積物。沉積物的聲學(xué)分布特征在微觀上受沉積物的孔隙性、礦物組成、微觀結(jié)構(gòu)、顆粒大小等因素的影響,宏觀上與水動力條件和物源等沉積環(huán)境有密切的關(guān)系。選擇位于海槽、陸坡和陸架的3個典型站位進(jìn)行分析,聲速的垂向分布特征存在明顯的差異,呈現(xiàn)了3種分布模式:聲速垂向增大模式存在于水深較深、水動力條件較弱、沉積物后期改造以固結(jié)和壓實(shí)過程作用為主的深海區(qū),如深海海槽的槽谷;聲速垂向不變模式存在于水深較深、沉積速率快、沉積物埋藏后期改造作用較弱的海域,如寬廣的陸坡;聲速垂向復(fù)雜變化模式存在于水深較淺、水動力條件強(qiáng)、物源復(fù)雜、改造作用(如搬運(yùn)、剝蝕等)較強(qiáng)的淺海區(qū),如近海陸架。根據(jù)聲速垂向分布特征、沉積物的分層結(jié)構(gòu)等,建立了海槽、陸架和陸坡沉積物的聲速結(jié)構(gòu)模型。主要包括海槽-未分層模型和海槽-分層模型、陸坡-未分層模型和陸坡-分層模型、陸架-未分層模型和陸架-分層模型等類型。利用Biot-Stoll、Buckingham理論和Wood方程計(jì)算南海南部沉積物的聲速,結(jié)果顯示理論模型計(jì)算值與實(shí)測聲速值具有相同的變化趨勢。聲速計(jì)算值與實(shí)測值的分布特征對比表明,實(shí)測值的分布特征更為復(fù)雜,局部變化更為明顯。相較而言,側(cè)重于孔隙性的Biot-Stoll理論適用于陸架粗顆粒沉積物,而兼具流體和彈性雙重性質(zhì)的Buckingham理論適用于陸坡和海槽細(xì)顆粒沉積物。
【關(guān)鍵詞】：原位測量 海底沉積物 聲學(xué)特性 南海南部 聲速結(jié)構(gòu)模型
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(海洋研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P733.2;P715
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-36
• 1.1 選題依據(jù)及意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-33
• 1.2.1 海底沉積物聲學(xué)原位測量研究進(jìn)展15-25
• 1.2.2 海底沉積物聲學(xué)特性研究進(jìn)展25-33
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容33-35
• 1.3.1 研究方法和技術(shù)路線34-35
• 1.3.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)35
• 1.4 本章小結(jié)35-36
• 第二章 沉積物聲學(xué)物理參數(shù)測量及樣品采集36-49
• 2.1 聲學(xué)原位測量系統(tǒng)研制及測量試驗(yàn)36-42
• 2.1.1 原位測量技術(shù)原理36-37
• 2.1.2 測量系統(tǒng)儀器組成和技術(shù)指標(biāo)37-40
• 2.1.3 系統(tǒng)測量試驗(yàn)情況40-42
• 2.2 南海南部沉積物樣品采集與數(shù)據(jù)測量42-46
• 2.2.1 測量試驗(yàn)站位分布和樣品采集42-43
• 2.2.2 沉積物樣品聲學(xué)甲板測量43-46
• 2.3 沉積物的物理性質(zhì)測試46-47
• 2.3.1 濕密度測試——環(huán)刀法46-47
• 2.3.3 粒度分析、顆粒密度、含水量等測試47
• 2.4 本文實(shí)驗(yàn)工作量情況47-48
• 2.5 本章小結(jié)48-49
• 第三章 基于原位測量的青島近海底質(zhì)聲學(xué)特性研究49-80
• 3.1 試驗(yàn)海區(qū)概況49-50
• 3.2 數(shù)據(jù)處理方法50-55
• 3.3 聲學(xué)原位測量與物理性質(zhì)測試結(jié)果55-57
• 3.4 測量試驗(yàn)結(jié)果及聲學(xué)特性分析57-79
• 3.4.1 膠州灣測量試驗(yàn)結(jié)果分析58-61
• 3.4.2 青島近海沉積物聲學(xué)性質(zhì)與物理參數(shù)相關(guān)關(guān)系61-73
• 3.4.3 青島近海沉積物聲速和物理參數(shù)分布特征73-77
• 3.4.4 基于聲速經(jīng)驗(yàn)方程分析聲速分布特征77-79
• 3.5 本章小結(jié)79-80
• 第四章 南海南部海域概況及聲學(xué)物理參數(shù)測量結(jié)果80-87
• 4.1 海底地形地貌及沉積分布特征80-83
• 4.2 測量試驗(yàn)結(jié)果分析83-86
• 4.3 本章小結(jié)86-87
• 第五章 南海南部沉積物聲學(xué)參數(shù)分布規(guī)律及其影響因素87-109
• 5.1 沉積物聲速和聲阻抗的區(qū)域分布特征87-89
• 5.2 表層沉積物的聲學(xué)參數(shù)和物理參數(shù)分布特征89-97
• 5.2.1 表層沉積物物理參數(shù)的分布特征90-93
• 5.2.2 表層沉積物聲學(xué)參數(shù)的分布特征93-94
• 5.2.3 基于經(jīng)驗(yàn)方程的表層沉積物聲速的分布特征94-97
• 5.3 沉積物聲速和物理參數(shù)垂向變化97-106
• 5.3.1 典型站位聲學(xué)物理參數(shù)垂向分布98-101
• 5.3.2 沉積物聲速垂向分布的影響因素101
• 5.3.3 建立沉積物聲速結(jié)構(gòu)模型101-105
• 5.3.4 陸坡和海槽沉積物聲速物理參數(shù)對比105-106
• 5.4 沉積物聲學(xué)參數(shù)和物理參數(shù)空間分布特征106-108
• 5.5 本章小結(jié)108-109
• 第六章 基于聲波傳播理論的南海南部沉積物聲學(xué)特性分析109-118
• 6.1 海底沉積物聲波傳播理論109-112
• 6.1.1 流體理論109-110
• 6.1.2 彈性理論110-111
• 6.1.3 多孔彈性理論111-112
• 6.2 海底沉積物物理參數(shù)測量和選取112
• 6.3 聲速實(shí)測值與聲速預(yù)測計(jì)算值比較112-117
• 6.3.1 Buckingham模型計(jì)算聲速與實(shí)測聲速分布對比115-116
• 6.3.2 Biot-Stoll模型計(jì)算聲速與實(shí)測聲速分布對比116-117
• 6.4 本章小結(jié)117-118
• 第七章 結(jié)論118-121
• 參考文獻(xiàn)121-135
• 作者簡歷、攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文135

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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3 盧博;劉強(qiáng);;海底沉積物聲學(xué)響應(yīng)中的顆粒與孔隙因素[J];熱帶海洋學(xué)報(bào);2008年03期

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本文編號：1016051