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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2021,(1)
海底浮泥层动态变化是研究海底沉积物输运及地形地貌演变的重要内容。针对浮泥层关键特征参数(悬浮泥沙浓度、上下界面),目前国际上主要采用声学和光学仪器进行观测,但不同仪器受限于观测原理,适用范围存在一定的局限性。通过潮滩试验,模拟浮泥层动态变化过程,对比不同仪器观测悬浮泥沙浓度和海床界面高程的效果。结果显示,在较低悬浮泥沙浓度(10 g/L)情况下,高密度悬沙浓度剖面仪ASM、声学多普勒流速仪ADV与声学多普勒流速剖面仪ADP均能完成悬浮泥沙浓度的观测要求,声学蚀积仪AA400与ASM均能得到准确的海床高程。在悬沙浓度较高的情况下(20 g/L),声波衰减显著,ADP相对于ASM的误差最高可达30.95%,难以准确测量水体悬沙浓度;随着悬沙浓度的升高(30 g/L),AA400无法得到连续有效的海床界面位置,ASM也超出测量量程,因此,30 g/L的悬沙浓度可作为风暴过程中高浓度浮泥层形成的标志。在现场复杂海况下开展海底浮泥层动态变化研究需要多种仪器相互配合。 相似文献
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本文介绍海洋环境要素的声光集成测量原理和测量方法。文中以作者主持的海洋８６３项目“声光悬浮沙粒径谱测量仪”为例,列举了声速、声衰减、悬浮泥沙粒径谱的测量结果。海洋声速、声衰减、温度、盐度、悬浮物等都是海水的重要参数。这些参数的测量,对海洋开发、海洋环保、海洋军事有重要的意义。 相似文献
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OBS-3A浊度计在钱塘江涌潮观测中的应用研究 总被引：1，自引：0，他引：1
主要介绍在钱塘江涌潮连续观测中,首次采用新型OBS-3A浊度计进行该水域的悬沙浓度测量,并对悬浮泥沙的变化规律与涌潮的关系进行了试验分析与研究.通过采集盐官站待测水域的泥沙进行室内标定,将标定曲线分为三段的数理方法处理,分别拟合得到相应曲线方程,然后将涌潮观测中OBS采集到的浊度数据,经标定曲线转化为泥沙含量.通过含沙... 相似文献
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本文尝试用脉冲定程法测量海洋沉积物悬浮液声衰减。借用泥沙粒度分析中所用的沉降法,对每个样品测量7种不同粒径范围下的声衰减与体积浓度之间的关系。实验表明,文献[1]在考虑海洋沉积物悬浮液声衰减时引入悬浮粒子的形状系数k是必要的。并由k值粗浅地讨论了该海区沉积物的特征。 相似文献
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根据光学后散射传感器(Optical Backscatter Sensor,OBS)和声学后散射传感器(Acoustic Backscatting Sensor,ABS)估算悬浮沉积物质量浓度(Suspended sediment concentration,SSC)的原理,在水槽实验室不同波况产生较高悬浮沉积物质量浓度的条件下运用OBS仪器ASM-IV(激光边界层泥沙剖面仪)和ABS仪器AQUAscat1000(多频声学悬沙剖面仪)观测并记录数据。然后用水槽实验抽取的水样标定光学和声学仪器,反演得到高精度的垂向泥沙浓度分布剖面。结果表明,OBS仪器ASM-IV上的不同光学探头测得的浊度与SSC可以用同一个线性关系描述,相关系数高达0.996,进而能够高精度(垂向间距1cm)地反演垂向的SSC剖面;对于本组水槽实验的粉土底质和不同的波况而言,声学仪器比光学仪器的量测精度低;不同频率声学仪器换能器的量测值可相差几个数量级,不同波况条件下的声学仪器反演值与实测SSC的相关性系数在0.716~0.974变化。 相似文献
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声学悬浮泥沙观测系统的研制和应用 总被引：15，自引：4，他引：11
为观测水中悬浮泥沙的浓度剖面、监测水中污染物及研究近岸海区泥沙的迁移和沉积,研制了声学悬浮泥沙观测系统(ASSM).总结了设计时主要技术参数的确定及解决关键技术的方法。应用此系统观测长江口悬浮泥沙,得到典型悬浮泥沙浓度剖面。 相似文献
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中分辨率成像光谱仪(CMODIS)是我国“神舟3号”飞船上对地观测主载荷,是我国第一台上天的具有测量海面叶绿素a浓度能力的成像光谱仪.利用宽视场海洋水色扫描仪(SeaWiFS)反演叶绿素a浓度作为参考值建立CMODIS资料处理模型,得到三个基于蓝绿波段比值法的叶绿素a浓度反演算法,平均相对误差分别为26.6%,24%和33.5%,均方根误差分别为1.16,1.15和1.23 mg/m3.在叶绿素a浓度反演误差允许范围小于35%的条件下,比值算法的适用范围为悬浮泥沙浓度小于5 g/m3的海区.悬浮泥沙的强散射作用导致比值算法在高悬浮泥沙浓度条件下产生高估叶绿素a浓度反演值的现象;在中低悬浮泥沙浓度的海区,悬浮泥沙和浮游植物对离水辐亮度的综合作用使比值算法存在低估叶绿素a浓度的趋势. 相似文献
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传统的悬浮泥沙浓度测量方法存在着各种不足,而ADCP(声学多普勒流速剖面仪)具有观测悬浮泥沙浓度的潜能.文章目的在于利用BP神经网络强大的非线形处理能力和黑箱模型的优势探讨长江口区快速测量悬浮泥沙浓度的可能性.根据2006年7月在长江口区的20个站位使用RD300K型宽幅ADCP测量得到的实测资料,提取其回声强度信息,把回声强度、温度、盐度、流速作为输入层变量,利用BP算法反演悬浮泥沙浓度,结果表明此方法精度较高(平均相对误差为18.64%),说明利用4-4-1模式的BP人工神经网络算法拟合长江口区表层悬浮泥沙浓度是可行的,但拟合效果与流向无关,而是与采样现场的海况有很大关系.海况越好,拟合效果也越好.在拟合除表层以外其他水层时需要考虑声波传输过程中各水层物理性质的变化. 相似文献
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海底沉积物声衰减同轴差距衰减测量法与其他测量方法的对比研究 总被引：2，自引：0，他引：2
以精度较高的现场测量Hamilton的原位测量所得数据为标准，对比研究了钱正明的直立同轴衰减测量法、刘强的垂直轴差距衰减测量法和我们课题组的同轴差距衰减测量法等3种研究海底沉积物声衰减的实验室测量方法。通过3种实验测量方法所得数据跟Hamilton原位测量所得数据进行对比，分析了以上实验室方法的优缺点，并分析了声衰减与样品长度和测量频率的关系。同轴差距衰减测量法与直立同轴衰减测量法相比，前者在消除测量仪器和耦合衰减误差方面，以及在实验样品长度方面更合理。同轴差距衰减测量法与垂直轴差距测量法相比，同轴差距衰减测量法在原理上保证了声波传播能量接收的同轴性和同指向性，其实验数据比利用相同实验仪器的垂直轴差距测量法的数据更准确。 相似文献
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Accurate estimates of net residual discharge in tidally affected rivers and estuaries are possible because of recently developed ultrasonic discharge measurement techniques. Ultrasonic measurement methods consist of: 1) the use of ultrasonic instruments for the measurement of a representative “index” velocity used for in situ estimation of mean water velocity and 2) the use of the acoustic Doppler current discharge measurement system to calibrate the index velocity measurement data. Methods used to calibrate (rate) the index velocity to the channel velocity measured using the Acoustic Doppler Current Profiler are the most critical factors affecting the accuracy of net discharge estimation. The index velocity first must be related to mean channel velocity and then used to calculate instantaneous channel discharge. Finally, discharge is low-pass filtered to remove the effects of the tides. An ultrasonic velocity meter discharge-measurement site in a tidally affected region of the Sacramento-San Joaquin Rivers was used to study the accuracy of the index velocity calibration procedure. Calibration data consisting of ultrasonic velocity meter index velocity and concurrent acoustic Doppler discharge measurement data were collected during three time periods. Two sets of data were collected during a spring tide (monthly maximum tidal current) and one of data collected during a neap tide (monthly minimum tidal current). The relative magnitude of instrumental errors, acoustic Doppler discharge measurement errors, and calibration errors were evaluated 相似文献
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报道了南海浅海海底沉积物的声衰减性质。给出了测量和计算海底沉积物声衰减的方法。分析讨论了不同频率下的声衰减以及与若干个海底沉积物物理参数的关系,结果表明,同一类型沉积物在高频段时的声衰减要比低频段的声衰减大;同一频段下粗颗粒沉积物的声衰减要比细颗粒的声衰减大;北部湾海底浅层沉积物声衰减在低频100kHz下为80~150dB/m,在高频1MHz下为150~360dB/m;海南岛南部外海海底浅层沉积物声衰减在低频下为66~160dB/m,在高频1MHz下为190~350dB/m;高频段的数据与台湾海峡北部海底表层沉积物声衰减测量分析数据比较接近,而低频段的数据与台湾海峡北部海底表层沉积物声衰减测量分析数据有较大的差别。 相似文献
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为研究小尺度海底沉积物样品的声衰减特性,作者提出了用声学探针测量海底沉积物声波幅值的新方法,对沉积物样品扰动小,两个测量点的距离可小于波长,为海底沉积物微观声衰减测量提供了新手段。作者用小于波长的间隔逐点测量了沉积物的压缩波幅值,数据分析表明沿沉积物柱状样全长的声衰减满足指数衰减模型。目前主要用同轴差距衰减测量法获得海底沉积物声衰减数据,但该方法不能辨识声衰减模型,因此不同海区的测量结果难以建立联系。对此作者又提出用声吸收系数反演的幅值比与声衰减系数反演的R值(两种幅值比的比值)作评价依据,分析了垂直轴差距衰减测量法获得的南海海底沉积物声衰减测量数据,发现部分沉积物样品声衰减的R值远大于1,其声衰减不满足指数衰减模型。在声衰减满足指数衰减模型的条件下,用Hamilton的声衰减和频率经验公式预报的南海沉积物声衰减比与作者用声学探针测量海底沉积物所得的声衰减比对比,通过对R值分析得出Hamilton的声衰减和频率经验公式可以预报南海沉积物声衰减比的范围。作者提出的声学探针测量海底沉积物声衰减的方法的优点是既能获得声衰减数据又能辨识声衰减模型,不同海区测量的沉积物声衰减比可用R值建立联系。 相似文献
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介绍了最新研制的基于液压驱动贯入的自容式海底沉积声学原位测量系统及其在南黄海中部海底沉积声学调查中的应用。该系统可以实现对海底沉积物声速和声衰减系数进行原位测量,通过液压驱动装置将四根声学探杆匀速贯入到海底沉积物中,减少了对沉积物的扰动,可按照预设的工作参数在海底全自动工作,无需甲板上人员实时控制,采集的声波信号自容式存储于存储单元。系统工作水深为500 m,测量深度为1 m,测量频率为30 kHz,采样频率为10 MHz。使用该系统在南黄海中部获得了40个站位不同类型沉积物的声学特性原位测量数据,并使用CTD剖面仪对该系统声速测量进行了标定,相对误差均小于0.5%,表明该系统测量数据准确、可靠。 相似文献
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砂土是主要的海底沉积物类型之一,明确砂质沉积物声学与物理性质的关系对海底底质和地层探测至关重要。本文利用超声探测仪和自制的试样制备测试装置,模拟制备不同沉积状态的砂土试样,同步开展超声测试和物理性质测试,探讨砂质沉积物声速测试方法及影响因素,揭示砂质沉积物压缩波速与物理参数的内在联系。试验结果和分析表明:换能器接触管壁的间接测量方法中,声波多路径传播可显著影响沉积物声速测量的准确性,而换能器接触试样的直接测量方法可避免这一影响;30 kHz至100 kHz的不同频率对压缩波速测量结果没有明显影响。砂质沉积物的压缩波速与密度、孔隙度、含水率有较好的相关性,相关系数分别为0.87、0.86、0.84,并且随密度的增大而增大,随孔隙度、含水量的增大而减小。砂质沉积物的压缩波速与中值粒径的相关系数小于0.6,对物质组成不敏感。另外,与声速相比,砂质沉积物的声阻抗与密度、孔隙度、含水量的相关性更高。砂质沉积物压缩波速对饱和度非常敏感,例如,饱和度从0.971增至0.994时,压缩波速从393.3 m·s-1急剧增大到748.5 m·s-1,需特别注意。 相似文献
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水体悬沙浓度是水利、环境、河口海岸与海洋相关研究领域最为基础的数据需求之一。随着传感器技术的发展, 悬沙浓度连续测量技术在悬沙浓度测量领域表现出高时空分辨率、长期数据采集的成本和风险均较低的突出优点。本文综述了光学、声学、音叉谐振、压差和放射性射线衰减等原理用于悬沙浓度连续测量技术的相关研究进展, 探讨了各技术方法的优、缺点, 并提出了今后的研发重点和发展方向主要在以下几个方面: 1) 光后向散射原理是低成本、小型化和高时频测量悬沙浓度的最优技术路线, 需着力于开展量程扩增和粒径敏感度削弱研究; 2) 低不确定度悬沙浓度垂向剖面观测的实现依赖于超声后向散射原理技术路线的发展; 3) 音叉谐振原理技术路线尤为契合高含沙水流和浮泥工况下的超高量程应用场景; 4) 多技术路线传感器融合以及使用人工智能算法模型替代正向反演模型。 相似文献
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潮流作用下洋山港水域悬沙和底沙的交换 总被引：2，自引：0，他引：2
通过对泥沙起动流速、淤积流速和不淤流速的计算,划定了悬沙和底沙交换的各个时段,提出了冲刷悬沙浓度、淤积悬沙浓度和不淤悬沙浓度的概念及其计算方法;继而导出了潮流作用下悬沙和底沙在交换层面上单位面积的日交换量计算式,并用于洋山港水域的冲淤计算。结果表明:自然状况下洋山港水域北部年淤积量为37.5 kg/m2,淤高了1.77 cm/a,属微淤;中部年冲刷量为10.0 kg/m2左右,刷深不超过0.52 cm/a,可认为冲淤平衡;南部年冲刷量为55.5 kg/m2,刷深了2.60 cm/a,属微冲。这一结果与该水域海床的自然冲淤状况相吻合。 相似文献
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I~IONInseawatertherearevariousedirnentswhichcanaffectmarineenvi~t.Forexample,P8rticularlyinestuaryarea,theto~hyofchannelandseabedisccingcontinuouslybecauseofthedespitionofagreatquantityofmudsandsandsbroughtbyilifluentriver.In~talareasandharassthere-s... 相似文献