CN111982861B - 一种监测内波环境下浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置及方法 - Google Patents

一种监测内波环境下浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111982861B
CN111982861B CN202010857112.4A CN202010857112A CN111982861B CN 111982861 B CN111982861 B CN 111982861B CN 202010857112 A CN202010857112 A CN 202010857112A CN 111982861 B CN111982861 B CN 111982861B
Authority
CN
China
Prior art keywords
acoustic doppler
observation
meter
sediment
resuspension
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010857112.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111982861A (zh
Inventor
刘晓磊
王悦宇
余和雨
郑晓泉
李伟甲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ocean University of China
Original Assignee
Ocean University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ocean University of China filed Critical Ocean University of China
Priority to CN202010857112.4A priority Critical patent/CN111982861B/zh
Publication of CN111982861A publication Critical patent/CN111982861A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111982861B publication Critical patent/CN111982861B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00Buoys
    • B63B22/04Fixations or other anchoring arrangements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C13/00Surveying specially adapted to open water, e.g. sea, lake, river or canal
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M10/00Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18Water
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
    • G01P5/241Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00Buoys
    • B63B2022/006Buoys specially adapted for measuring or watch purposes

Abstract

本发明提供了一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置,包括浮潜系统、观测平台和支撑系统,其中,浮潜系统由玻璃浮球组合、缆绳、潜标、凯夫拉电缆、限位筒组成,观测平台由中部支撑杆、稳定圆环、支撑杆、声学多普勒流速剖面仪、沉积物捕获器、带孔圆环、光学后向散射浊度仪、电池仓、温盐深仪、托板和声学多普勒流速仪组成,支撑系统由缓冲装置、垂直支撑杆和重力锚组成。通过本发明的技术方案,旨在确保不破坏海底环境的基础上直接到达海底收集得到准确的悬沙浓度信息,探讨海底对内孤立波悬浮沉积物的影响,有助于评估内孤立波导致的悬浮量以及对海底沉积过程的影响,有利于进一步对海底演化进行预测,在应用上有助于准确描述泥沙运动、提高沉积物再悬浮量预测水平,同时也为沉积物再悬浮研究提供了新的技术和手段。

Description

一种监测内波环境下浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置及方法
技术领域
本发明涉及海底观测技术领域,具体而言,特别涉及一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置及方法。
背景技术
内孤立波是一种特殊的内波,可引起海水与海底之间显著的相互作用,并被证明是海岸、陆架和河口等浅海环境中沉积物再悬浮的有效成因。内孤立波对海底的作用包括很多复杂的过程,首先是对海底产生作用力,这种作用力进而诱发海底沉积物的再悬浮和输运,随后导致海底侵蚀或淤积,并对海底产生改造作用。内孤立波剧烈变化的海底底形会增强底部流速和底部剪切应力,进而促进海底沉积物再悬浮,并影响沉积模式和海底坡度。
内孤立波可同时悬浮海底沉积物和混合水体,在水深700m以浅的区域,水体受到内孤立波的严重扰动,而内孤立波在水深1000 m以浅的区域损失了大部分能量,能够悬浮海底沉积物、改造海底底形并形成沙波、沙丘或沉积物波等。
再悬浮过程发生时,海底沉积物的沉降造成悬沙浓度发生变化,部分沉积物进入水体,必然导致悬沙浓度的变化,精确获得再悬浮过程中悬沙浓度是沉积物再悬浮研究的关键。但内孤立波悬浮海底沉积物的扩散模式目前还缺乏更多证据,关于底部这种通道的输运贡献量还不清楚,具体输运距离还有待研究;悬浮沉积物的再沉积过程也缺乏详细的研究;内孤立波悬浮海底沉积物的悬浮量从未直接测量过,也没有进行令人信服的估计,所以评估内孤立波导致的悬浮量对预测海底演化非常重要。然而,尚未有人研究悬浮沉积物再沉积与海底底形之间的关系,内孤立波对海底的改造过程也未见研究。因此,内孤立波对海底的作用过程还需要更多的研究。然而,理论缺乏现场观测数据的支持,内孤立波对沉积物侵蚀再悬浮的作用过程还需要更多的研究。目前研究学者通常采用实验室水槽试验、现场水槽观测对再悬浮过程进行监测。但现有的技术手段仍有不足之处,例如现场水槽观测技术误差较大导致实验数据不准确;室内水槽试验受自身条件限制难以应用于室外环境,所以很多研究者直接采用室内仪器模拟研究或将仪器直接置于海层监测再悬浮过程,破坏了沉积物或水动力环境,造成再悬浮悬沙浓度数据不准确,限制了对沉积物再悬浮过程的精细研究。所以为了解决以上问题,采用一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的新型装置,确保在不破坏海底环境的基础上实现海底环境全方位观测,并能能够直接到达海底收集得到准确的悬沙浓度信息,研究海底低形与沉积物再悬浮的关系,获得底边界层底应力和悬浮物质量浓度,以及再悬浮临界应力等动力学参数。
发明内容
为了弥补现有技术的不足,本发明提供了一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的新型装置及方法。本发明旨在确保不破坏海底环境的基础上直接到达海底收集得到准确的悬沙浓度信息,探讨海底对内孤立波悬浮沉积物的影响,同时也为沉积物再悬浮研究提供了新的技术和手段。
本发明是通过如下技术方案实现的:一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的新型装置,包括浮潜系统、观测平台和支撑系统,其中,浮潜系统由玻璃浮球组合、缆绳、潜标、凯夫拉电缆、限位筒组成,玻璃浮球组合的底端连接缆绳的一端,缆绳的另一端连接在潜标的上表面中心位置上,潜标的下表面通过5根凯夫拉电缆连接在限位筒的上表面。
观测平台由中部支撑杆、稳定圆环、支撑杆、声学多普勒流速剖面仪、沉积物捕获器、带孔圆环、光学后向散射浊度仪、电池仓、温盐深仪、托板和声学多普勒流速仪组成,中部支撑杆的顶端固定安装在限位筒的下表面,中部支撑管的中部外侧安装沉积物捕获器,中部支撑管下部固定套装有稳定圆环和带孔圆环,带孔圆环安装在稳定圆环的下方,带孔圆环的外壁四周焊接四根支撑杆,支撑杆在带孔圆环上呈十字分布并且向下倾斜,支撑杆的末端焊接托板,托板位于中部支撑杆底端正下方,托板的上表面固定安装有声学多普勒流速剖面仪、光学后向散射浊度仪、电池仓、温盐深仪和声学多普勒流速仪,电池仓安装在声学多普勒流速剖面仪的右侧,并且声学多普勒流速剖面仪向上观测,温盐深仪安装在电池仓的右侧,光学后向散射浊度仪安装在电池仓的前侧,声学多普勒流速仪安装在电池仓的后侧并且向下观测,声学多普勒流速剖面仪和光学后向散射浊度仪高度对应一致,电池仓通过线缆分别与声学多普勒流速剖面仪、光学后向散射浊度仪、温盐深仪和声学多普勒流速仪电性连接。
支撑系统由缓冲装置、垂直支撑杆和重力锚组成,缓冲装置固定安装在托板的下表面,并且位置与支撑杆的末端相对应,缓冲装置的下表面固定连接垂直支撑杆,垂直支撑杆的末端连接重力锚。
作为优选方案,潜标为圆盘状。
作为优选方案,托板为圆形不锈钢板。
作为优选方案,垂直支撑杆为圆柱结构。
作为优选方案,重力锚的上表面垫有同等大小的方框形卡槽垫片与垂直支撑杆嵌固。
作为优选方案,电池仓设计有仪器夹子,其中一端通过钻孔将夹子固定在装置上,另一端为活动式,待仪器放上托板后使用螺丝拧紧,各夹子规格分别与各仪器相一致。
一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置的工作方法,其特征在于,具体步骤如下:
S1:调设观测装置各仪器参数,观测装置包括:声学多普勒流速剖面仪、光学后向散射浊度仪、电池仓、温盐深仪和声学多普勒流速仪,参数设置包括采样模式、频率、工作起止时间;
S2:选择观测海域与布放船,根据已有观测资料对观测海域进行分析,在三级海况以下作业,凯夫拉电缆和相关缆绳的长度根据测点水深情况设置,布放包括3吨吊车的必要布放设备的作业船;
S3:组装仪器并进行布放工作,将支撑杆与四脚架进行焊接组装组成观测平台,继而在观测平台上安装电池仓、声学多普勒流速剖面仪、侧壁支撑杆、光学后向散射浊度仪、温盐深仪、声学多普勒流速仪以及捕获器;装置安装好后,将其搭载于布放船上;利用GPS定位系统将作业船行驶至预定观测点;根据海流和船舶漂移速度,确定开始布放位置,采用先布标后布锚的布放方法;利用起吊装置将装置用布放缆起吊,下放入海,记录入水时间、布放水深、经纬度;
S4:布放结束后,观测装置稳定在海床底部,当内孤立波发生并传播时,潜标受到内孤立波的作用下移,凯夫拉电缆失去拉力,重力锚带动观测平台下沉,声学多普勒流速剖面仪、光学后向散射浊度仪、温盐深仪、声学多普勒流速仪开始工作,沉积物捕获器开始收集悬浮物颗粒;
S5:观测结束后,作业船行驶至观测海域,通过水下机器人ROV,将回收缆绳与潜标相连,从海底收回观测装置。重力锚中有卡槽与观测平台嵌固,释放时二者自由脱离;玻璃浮球组合发挥作用,确保装置浮出水面从而进一步将装置整体回收,并对观测装置进行清洗与维护;
S6:数据读取:读取声学多普勒流速剖面仪原位测量的回声强度、声学多普勒流速仪原位测量的流速和光学后向散射浊度仪原位测量的后向散射浊度数据。
本发明由于采用了以上技术方案,与现有技术相比使其具有以下有益效果:
(1)本发明提供了一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的新型装置及方法。旨在确保不破坏海底环境的基础上直接到达海底收集得到准确的悬沙浓度信息,探讨海底对内孤立波悬浮沉积物的影响。
(2)本发明有助于评估内孤立波导致的悬浮量以及对海底沉积过程的影响,有利于进一步对海底演化进行预测,在应用上有助于准确描述泥沙运动、提高沉积物再悬浮量预测水平。
(3) 本发明研究内孤立波对海底的改造作用和海底对内孤立波悬浮沉积物的影响,确定内孤立波作用下海底沉积物动力响应深度,这对认识内孤立波对海底作用的能力和强度非常重要,为分析内孤立波诱发地质灾害的能力和强度提供科学依据,并为预测南海陆坡沉积物的演化过程和海洋地质灾害提供借鉴,具有很强的理论意义。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为本发明的立体结构示意图;
图2为本发明的主视结构示意图;
图3为本发明的后视结构示意图;
图4为本发明的俯视结构示意图;
图5为分离悬沙浓度流程图,
其中,图1至图4中附图标记与部件之间的对应关系为:
1玻璃浮球组合,2缆绳,3潜标,4凯夫拉电缆4、,5限位筒,6中部支撑杆,7稳定圆环,8侧壁支撑杆,9声学多普勒流速剖面仪,10缓冲装置,11重力锚,12沉积物捕获器,13带孔圆环,14光学后向散射浊度仪,15电池仓,16支撑圆杆,17温盐深仪,18托板,19声学多普勒流速仪。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合图1至图4对本发明的实施例的监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置及方法进行具体说明。
如图1至图4所示,本发明提出了一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置,包括浮潜系统、观测平台和支撑系统,其中,浮潜系统由玻璃浮球组合1、缆绳2、潜标3、凯夫拉电缆4、限位筒5组成,玻璃浮球组合1的底端连接缆绳2的一端,缆绳2的另一端连接在潜标3的上表面中心位置上,潜标3为圆盘状。潜标3的下表面通过5根凯夫拉电缆4连接在限位筒5的上表面,构成浮体材料。
观测平台由中部支撑杆6、稳定圆环7、支撑杆8、声学多普勒流速剖面仪9、沉积物捕获器12、带孔圆环13、光学后向散射浊度仪14、电池仓15、温盐深仪17、托板18和声学多普勒流速仪19组成,中部支撑杆6的顶端固定安装在限位筒5的下表面,中部支撑管6的中部外侧安装沉积物捕获器12,用于收集悬浮物颗粒。中部支撑管6下部固定套装有稳定圆环7和带孔圆环13,带孔圆环13安装在稳定圆环7的下方,带孔圆环13的外壁四周焊接四根支撑杆8,支撑杆8在带孔圆环13上呈十字分布并且向下倾斜,维系观测平台稳定。支撑杆8的末端焊接托板18,托板18位于中部支撑杆6底端正下方,托板18为圆形不锈钢板,为方便在装置上配备不同的仪器。托板18的上表面固定安装有声学多普勒流速剖面仪9、光学后向散射浊度仪14、电池仓15、温盐深仪17和声学多普勒流速仪19,电池仓15设计有仪器夹子,其中一端通过钻孔将夹子固定在装置上,另一端为活动式,待仪器放上后使用螺丝拧紧,各夹子规格分别与各仪器相一致,以保持仪器稳固。电池仓15安装在声学多普勒流速剖面仪9的右侧,并且声学多普勒流速剖面仪9向上观测,温盐深仪17安装在电池仓15的右侧,光学后向散射浊度仪14安装在电池仓15的前侧,声学多普勒流速仪19安装在电池仓15的后侧并且向下观测,实现全深度观测。声学多普勒流速剖面仪9和光学后向散射浊度仪14高度对应一致,且为了解决声学多普勒流速剖面仪9的观测盲区问题,将温盐深仪17、声学多普勒流速仪19安装在电池仓一侧,即剖面仪的另一侧上,确保对海洋水体环境进行全方位观测。电池仓15通过线缆分别与声学多普勒流速剖面仪9、光学后向散射浊度仪14、温盐深仪17和声学多普勒流速仪19电性连接,电池仓15为声学多普勒流速剖面仪9、光学后向散射浊度仪14、温盐深仪17和声学多普勒流速仪19供电。
支撑系统由缓冲装置10、垂直支撑杆16和重力锚11组成,缓冲装置10固定安装在托板18的下表面,并且位置与支撑杆8的末端相对应,组成四脚架主体。缓冲装置10的下表面固定连接垂直支撑杆16,垂直支撑杆16为圆柱结构,目的为了减少水平对流的阻力。垂直支撑杆16的末端连接重力锚11,重力锚11为在装置底座四角架支点浇灌同等重量和大小的铅块,防止沉降发生并保持稳固,在工作期间不发生较大位移。重力锚11的上表面垫有同等大小的方框形卡槽垫片与垂直支撑杆16嵌固,方便检测完成时二者脱落。当凯夫拉电缆4失去拉力时,重力锚11和观测平台将会下落,声学多普勒流速剖面仪9、光学后向散射浊度仪14、温盐深仪17、声学多普勒流速仪19开始工作,实现调查海域的海水温度、盐度等基本要素信息;沉积物捕获器12开始收集悬浮物颗粒。检测结束后,重力锚11和卡槽垫片脱离,玻璃浮球组合1发挥作用,使装置浮出海面,最后借助缆绳回收装置。
本发明采用的仪器:光学后向散射浊度仪(Optical BackScattering),简称OBS;声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler CurrentProfilers),简称ADCP、温盐深仪(Conductivity,Temperature,Depth),简称CTD、声学多普勒流速仪(AcousticDopplerVelocimetry),简称ADV。
一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置及工作方法,具体步骤如下:
S1:调设观测装置各仪器参数,观测装置包括:声学多普勒流速剖面仪9、光学后向散射浊度仪14、电池仓15、温盐深仪17和声学多普勒流速仪19,参数设置包括采样模式、频率、工作起止时间;
S2:选择观测海域与布放船,根据已有观测资料对观测海域进行分析,在三级海况以下作业,凯夫拉电缆4和相关缆绳的长度根据测点水深情况设置,布放包括3吨吊车的必要布放设备的作业船;
S3:组装仪器并进行布放工作,将支撑杆6与四脚架进行焊接组装组成观测平台,继而在观测平台上安装电池仓15、声学多普勒流速剖面仪9、侧壁支撑杆8、光学后向散射浊度仪14、温盐深仪17、声学多普勒流速仪18以及捕获器12;装置安装好后,将其搭载于布放船上;利用GPS定位系统将作业船行驶至预定观测点;根据海流和船舶漂移速度,确定开始布放位置,采用先布标后布锚的布放方法;利用起吊装置将装置用布放缆起吊,下放入海,记录入水时间、布放水深、经纬度;
S4:布放结束后,观测装置稳定在海床底部,当内孤立波发生并传播时,潜标3受到内孤立波的作用下移,凯夫拉电缆4失去拉力,重力锚11带动观测平台下沉,声学多普勒流速剖面仪9、光学后向散射浊度仪14、温盐深仪17、声学多普勒流速仪18开始工作,沉积物捕获器12开始收集悬浮物颗粒;
S5:观测结束后,作业船行驶至观测海域,通过下方水下机器人ROV,将回收缆绳2与潜标3相连,从海底收回观测装置。重力锚11中有卡槽与观测平台嵌固,释放时二者可自由脱离;玻璃浮球组合1发挥作用,确保装置浮出水面从而进一步将装置整体回收,并对观测装置进行清洗与维护;
S6:数据读取:读取声学多普勒流速剖面仪9原位测量的回声强度、声学多普勒流速仪18原位测量的流速和光学后向散射浊度仪14原位测量的后向散射浊度数据。
在本发明的描述中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制;术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置,包括浮潜系统、观测平台和支撑系统,其特征在于,所述浮潜系统由玻璃浮球组合(1)、缆绳(2)、潜标(3)、凯夫拉电缆(4)、限位筒(5)组成,玻璃浮球组合(1)的底端连接缆绳(2)的一端,缆绳(2)的另一端连接在潜标(3)的上表面中心位置上,潜标(3)的下表面通过5根凯夫拉电缆(4)连接在限位筒(5)的上表面;
所述观测平台由中部支撑杆(6)、稳定圆环(7)、支撑杆(8)、声学多普勒流速剖面仪(9)、沉积物捕获器(12)、带孔圆环(13)、光学后向散射浊度仪(14)、电池仓(15)、温盐深仪(17)、托板(18)和声学多普勒流速仪(19)组成,中部支撑杆(6)的顶端固定安装在限位筒(5)的下表面,中部支撑管(6)的中部外侧安装沉积物捕获器(12),中部支撑管(6)下部固定套装有稳定圆环(7)和带孔圆环(13),带孔圆环(13)安装在稳定圆环(7)的下方,带孔圆环(13)的外壁四周焊接四根支撑杆(8),支撑杆(8)在带孔圆环(13)上呈十字分布并且向下倾斜,支撑杆(8)的末端焊接托板(18),托板(18)位于中部支撑杆(6)底端正下方,托板(18)的上表面固定安装有声学多普勒流速剖面仪(9)、光学后向散射浊度仪(14)、电池仓(15)、温盐深仪(17)和声学多普勒流速仪(19),电池仓(15)安装在声学多普勒流速剖面仪(9)的右侧,并且声学多普勒流速剖面仪(9)向上观测,温盐深仪(17)安装在电池仓(15)的右侧,光学后向散射浊度仪(14)安装在电池仓(15)的前侧,声学多普勒流速仪(19)安装在电池仓(15)的后侧并且向下观测,声学多普勒流速剖面仪(9)和光学后向散射浊度仪(14)高度对应一致,电池仓(15)通过线缆分别与声学多普勒流速剖面仪(9)、光学后向散射浊度仪(14)、温盐深仪(17)和声学多普勒流速仪(19)电性连接;
所述支撑系统由缓冲装置(10)、垂直支撑杆(16)和重力锚(11)组成,缓冲装置(10)固定安装在托板(18)的下表面,并且位置与支撑杆(8)的末端相对应,缓冲装置(10)的下表面固定连接垂直支撑杆(16),垂直支撑杆(16)的末端连接重力锚(11)。
2.根据权利要求1所述的一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置,其特征在于,所述潜标(3)为圆盘状。
3.根据权利要求1所述的一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置,其特征在于,所述托板(18)为圆形不锈钢板。
4.根据权利要求1所述的一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置,其特征在于,所述垂直支撑杆(16)为圆柱结构。
5.根据权利要求1所述的一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置,其特征在于,所述重力锚(11)的上表面垫有同等大小的方框形卡槽垫片与垂直支撑杆(16)嵌固。
6.根据权利要求1所述的一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置,其特征在于,所述电池仓(15)设计有仪器夹子,其中一端通过钻孔将夹子固定在装置上,另一端为活动式,待仪器放上后使用螺丝拧紧,各夹子规格分别与各仪器相一致。
7.如权利要求1-6之一所述的一种监测内波环境下海底浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置的工作方法,其特征在于,具体步骤如下:
S1:调设观测装置各仪器参数,观测装置包括:声学多普勒流速剖面仪(9)、光学后向散射浊度仪(14)、电池仓(15)、温盐深仪(17)和声学多普勒流速仪(19),参数设置包括采样模式、频率、工作起止时间;
S2:选择观测海域与布放船,根据已有观测资料对观测海域进行分析,在三级海况以下作业,凯夫拉电缆(4)和相关缆绳的长度根据测点水深情况设置,布放包括3吨吊车的必要布放设备的作业船;
S3:组装仪器并进行布放工作,将支撑杆(6)与四脚架进行焊接组装组成观测平台,继而在观测平台上安装电池仓(15)、声学多普勒流速剖面仪(9)、侧壁支撑杆(8)、光学后向散射浊度仪(14)、温盐深仪(17)、声学多普勒流速仪(19)以及捕获器(12);装置安装好后,将其搭载于布放船上;利用GPS定位系统将作业船行驶至预定观测点;根据海流和船舶漂移速度,确定开始布放位置,采用先布标后布锚的布放方法;利用起吊装置将装置用布放缆起吊,下放入海,记录入水时间、布放水深、经纬度;
S4:布放结束后,观测装置稳定在海床底部,当内孤立波发生并传播时,潜标(3)受到内孤立波的作用下移,凯夫拉电缆(4)失去拉力,重力锚(11)带动观测平台下沉,声学多普勒流速剖面仪(9)、光学后向散射浊度仪(14)、温盐深仪(17)、声学多普勒流速仪(19)开始工作,沉积物捕获器(12)开始收集悬浮物颗粒;
S5:观测结束后,作业船行驶至观测海域,通过下方水下机器人ROV,将回收缆绳(2)与潜标(3)相连,从海底收回观测装置;重力锚(11)中有卡槽与观测平台嵌固,释放时二者可自由脱离;玻璃浮球组合(1)发挥作用,确保装置浮出水面从而进一步将装置整体回收,并对观测装置进行清洗与维护;
S6:数据读取:读取声学多普勒流速剖面仪(9)原位测量的回声强度、声学多普勒流速仪(19)原位测量的流速和光学后向散射浊度仪(14)原位测量的后向散射浊度数据。
CN202010857112.4A 2020-08-24 2020-08-24 一种监测内波环境下浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置及方法 Active CN111982861B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010857112.4A CN111982861B (zh) 2020-08-24 2020-08-24 一种监测内波环境下浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010857112.4A CN111982861B (zh) 2020-08-24 2020-08-24 一种监测内波环境下浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111982861A CN111982861A (zh) 2020-11-24
CN111982861B true CN111982861B (zh) 2021-03-26

Family

ID=73442466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010857112.4A Active CN111982861B (zh) 2020-08-24 2020-08-24 一种监测内波环境下浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111982861B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112798809B (zh) * 2021-01-13 2022-04-22 河北建筑工程学院 一种基于大数据的河道信息采集用水流流速传感器
CN114323779A (zh) * 2022-01-11 2022-04-12 河北省地矿局第八地质大队(河北省海洋地质资源调查中心) 一种施工海域悬浮物浓度取样监测的方法及装置
CN114877942A (zh) * 2022-05-18 2022-08-09 自然资源部第二海洋研究所 自主稳定的海底底形与边界层近距离观测装置及应用方法
CN115235434B (zh) * 2022-08-01 2023-06-27 中国海洋大学 深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统及工作方法
CN115169733B (zh) * 2022-08-01 2023-04-25 中国海洋大学 基于深度学习的内孤立波对深海沉积物再悬浮量预测方法
CN115783196B (zh) * 2022-12-15 2024-03-05 江苏亨通华海科技股份有限公司 一种可回收的水下能量供给与数据交换平台及回收方法
CN116738136B (zh) * 2023-05-17 2024-03-15 中国海洋大学 一种内孤立波作用下海底甲烷气体释放量的计算方法
CN116754491B (zh) * 2023-06-01 2024-02-02 中国海洋大学 动态无损柱状取样的海底块体滑坡监测装置及其工作方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5804715A (en) * 1996-12-24 1998-09-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Hydrodynamic dampening system for the precise measurement of dynamic sediment pore water pressure
CN107179071A (zh) * 2016-03-11 2017-09-19 国家海洋局南海预报中心 一种用于海洋观测的潜标
CN108267126A (zh) * 2018-01-22 2018-07-10 中国海洋大学 深海内波对海底沉积物再悬浮量的观测系统及方法
KR20190011040A (ko) * 2017-07-24 2019-02-01 대한민국 (관리부서 : 환경부 국립환경과학원장) 수심별 수환경 변화 연속 관측 장치
CN111348148A (zh) * 2020-02-28 2020-06-30 中国海洋大学 一种可分离式全剖面潜标观测系统及使用方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5804715A (en) * 1996-12-24 1998-09-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Hydrodynamic dampening system for the precise measurement of dynamic sediment pore water pressure
CN107179071A (zh) * 2016-03-11 2017-09-19 国家海洋局南海预报中心 一种用于海洋观测的潜标
KR20190011040A (ko) * 2017-07-24 2019-02-01 대한민국 (관리부서 : 환경부 국립환경과학원장) 수심별 수환경 변화 연속 관측 장치
CN108267126A (zh) * 2018-01-22 2018-07-10 中国海洋大学 深海内波对海底沉积物再悬浮量的观测系统及方法
CN111348148A (zh) * 2020-02-28 2020-06-30 中国海洋大学 一种可分离式全剖面潜标观测系统及使用方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
内孤立波作用下南海北部陆坡沙波形成过程实验模拟;余乐;《中国海洋大学学报》;20171031 *
内孤立波作用下海床动力响应实验研究综述;乔路正;《湖南城市学院学报(自然科学版)》;20161130 *
内孤立波悬浮海底沉积物研究进展;田壮才;《地球科学进展》;20180228 *
南海北部内孤立波若干问题研究;查国震;《中国博士学位论文全文数据库 基础科学辑》;20121015 *
海底碎屑流运动特性研究的若干进展;余和雨;《地质科技情报》;20191130;第25-32 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111982861A (zh) 2020-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111982861B (zh) 一种监测内波环境下浅层沉积物侵蚀再悬浮的装置及方法
JP6707775B2 (ja) 深海内部波による海底堆積物の再浮遊量の観測システム及びその方法
CN107631720B (zh) 海底沙波原位实时观测装置及方法
CN111348148B (zh) 一种可分离式全剖面潜标观测系统及使用方法
CN107328552B (zh) 一种海底界面层动态变化原位观测系统
US11313207B2 (en) Deep-sea submarine gas hydrate collecting method and production house
JP2021196344A (ja) 内部波発達エリアに使用される海底サンドウェーブの長期観測装置及び観測方法
CN1278904C (zh) 深海海底观测平台
CN201885992U (zh) 直读式6000米温盐深剖面仪
CN111964651B (zh) 一种基于内孤立波的海底沙波原位观测装置及其工作方法
CN110884614B (zh) 一种海洋波浪观测浮标
CN104129480A (zh) 一种浮式船舶吃水检测系统及其工作方法
CN111947826A (zh) 基于内孤立波的海床孔隙水压力观测装置及其工作方法
Cacchione et al. Bottom instrumented tripods: History, applications, and impacts
CN210072086U (zh) 一种滩浅海工程地质性质原位综合调查平台
CN2711755Y (zh) 集成式深海海流剖面和海浪综合监测仪
CN104369838B (zh) 自升式连体潜标测量系统
CN210149531U (zh) 一种自垂式海床基
CN208506286U (zh) 一种海底气泡发生模拟装置
CN1731220A (zh) 一种深海潜标测量系统
CN105548599A (zh) 表层海水流速的抗干扰测量装置
CN104865044A (zh) 一种Truss Spar平台运动测量试验装置
CN115389265A (zh) 一种长周期海洋分层悬浮泥沙捕获装置及测量方法
CN209841589U (zh) 一种水库消落带浪蚀监测装置
CN109781569B (zh) 一种水库消落带浪蚀监测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant