JP6707775B2 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Description

本発明は、海洋観測技術分野及び海洋工学・地質学分野に関し、具体的には、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に関するものである。
中国における海洋資源の調査及び開発に伴い、深海海底の広大な空間、豊富な資源及び特殊な政治的位置づけ故に、特に複雑な深海海洋研究が日増しに世界各国の注目を集める戦略領域となっている。従来技術の各種方法で取得するデータには限界がある上に、深海環境となれば観測はさらに難しく、深海大洋におけるマルチスケールの変化過程に対する人間の理解には大きな限界があり、将来的発展に対する予測能力を制約するものとなっている。そのため、海洋の全深度、とりわけ大深度の海底付近における総合的なその場観察によるデータ収集が特に重要なのは明らかである。
海洋内部波は、海洋内部の密度が不均一な水層内で発生し、海洋の全深度に渡りうるものであり、振幅が大きく、流速が強く、伝播速度が速いなどの特性を有し、世界中の海洋に広範に分布しており、中国南海に特に多い。内部波は極めて強い垂直方向の流動を誘発し、堆積物や汚染物を輸送して海洋環境に重要な影響を与えうるため、日増しに注目度が高まっている。既に多くの海域において、内部波によって海底堆積物が浮遊して形成された巨大な海底高濁度層が観測されている。
従来の海洋におけるその場観測のプラットフォームは主に中層フロート及び海底基地である。中層フロートに搭載された観測装置は、海底との距離が遠いために海底付近の海洋パラメータを観測することができない。海底基地は海底付近の観測を実現できるが、投入作業において海底まで降ろす際に姿勢を保証することが難しく、倒れたり泥に沈んだりした場合に回収が困難であり、なにより従来の海底基地では搭載能力に限界があるため、海底付近の海洋動力しか観測できず、海洋の全深度観測は実現不可能である。海洋の総合的な全深度観測を実現するには、2つかそれ以上の観測プラットフォームを使用しなければならず、操作が複雑で安全性に劣るうえ、複数の観測プラットフォームのデータは同一のステーションに統一して校正する必要がある。目下のところ、深海・海洋の全空間を観測し、海底堆積物に対する海洋動力の作用を全面的且つ高度に理解しうる総合観測システムが早急に必要とされている。また同時に、海底堆積物の観測では、多くが光学及び音響学の計器に頼っており、浮遊濃度の大きさしか反映できないため、定量パラメータを決定するには乏しい。本発明は、上記の欠点を補い、海底堆積物の深海内部波による浮遊を海底付近から海面までの全深度において観測可能であるだけでなく、海底堆積物の浮遊量も精確に決定することができ、海洋内部波の海底に対する浸蝕状況を予測するのに有用である。
本発明は、海洋の全深度における環境パラメータの同時観測を実現し、海底付近の温度、塩分濃度、圧力、3次元流速、濁度などの測定だけでなく、海洋上層の内部波及び濁度の横断面データも取得することが可能な、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を提供することを目的としている。
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は、システム底部に位置する海底観測プラットフォームフレーム、海底観測プラットフォームフレームの下方に位置する錨泊係留カウンターウェイト、及び垂直に配置される係留索を含み、錨泊係留カウンターウェイトは上表面の中央に固定リングが設けられた長方体のアンカーウェイトであり、海底観測プラットフォームフレームの頂部にはフロート材料が設けられており、海底観測プラットフォームフレームにはさらに濁度計、堆積物捕集装置、高精度電気伝導度水温水深計、シングルポイント式流速計、及び並列させた2つの音響切離装置が搭載されており、2つの音響切離装置の上端はいずれも海底観測プラットフォームフレームに接続され、2つの音響切離装置の両下端はロープで互いに接続され、且つロープは固定リングに通されており、係留索の下端は海底観測プラットフォームフレームに接続され、頂端は第1ガラスフロートセットに接続され、係留索の下端から頂端の第1ガラスフロートセットまでの間には順に第2ガラスフロートセット、リリースリング、メインフロートが設けられており、さらに2つか又は2つ以上のサブフロートが係留索の異なる位置に取り付けられており、メインフロートは係留索の中間部に位置し、且つ超音波流速計が2台搭載されており、そのうちの1つは上方に向けられ、メインフロート上部の流場を観測するためのものであり、もう1つは下方に向けられ、メインフロート下部の流場を観測するためのものであり、これにより表層から海底までの全深度における測流を実現し、同時にサブフロートには濁度計が1台及び高精度電気伝導度水温水深計が1台搭載されていることを特徴とする。
係留索の上部には幾つかのサブフロートが設置されており、必要に応じて異なる数量を設置可能であり、サブフロートは等間隔で配置され、且つ隣り合うサブフロートの間隔は20m以下とし、係留索の頂端及び下部はそれぞれ第1ガラスフロートセット及び第2ガラスフロートセットが設置され、第2ガラスフロートセットの上部の係留索にはリリースリングが設置され、リリースリングが第2ガラスフロートセットの上部に位置することで回収時に確実に海面浮上できるようにし、海底観測プラットフォームのリリース及び回収を便利にしている。
海底観測プラットフォームは着座観測が可能であり、防腐食性の軽金属管体を溶接して形成したモジュールフレーム構造を含み、深海海底観測の技術要件に基づいて分解及び自由な組み合わせが可能である。
海底観測プラットフォームフレームの上部は四角錐形状を呈し、下部は長方体形状を呈し、且つ上部にはフロート材料が固定されており、観測システムを降ろす際の姿勢を保証している。
錨泊係留カウンターウェイトは、海底観測プラットフォームと対応し合う長方体のアンカーウェイトを含み、アンカーウェイトの中間部には音響切離装置と繋げられた固定リングがあり、アンカーウェイトには観測プラットフォームと嵌合固定される四角フレーム形状固定溝があり、リリース時に両者は自由に脱離可能であり、2つの音響切離装置の下端はロープで互いに接続され、且つロープは固定リングに通されている。
上記の観測システムを用いて深海内部波による海底堆積物の再浮遊量を取得する方法は、以下のステップを含むことを特徴とする。
(1)観測システムに搭載された各計器の校正を行い、且つ各計器の作動パラメータを設定する。
(2)支援船及びGPS位置確定システムを用いて観測システムを目標位置まで輸送し、船上に設置された吊り上げ装置及び敷設用ロープを用意した後、最初に観測システムの係留索及びその固定計器を敷設し、それからリリースリング15によって海底観測プラットフォームフレームを降ろす。
(3)敷設完了後に、観測システム上の各計器が設定されたパラメータに基づいて自己容量方式の観測を開始する。
(4)観測完了後に、支援船を用いて観測システムを回収するが、最初に並列させた2つの音響切離装置によって錨泊係留カウンターウェイトをリリースし、海底観測プラットフォームフレームを錨泊係留カウンターウェイトから脱離させる。音響切離装置が2つ設置されており、且つ2つの音響切離装置の底端のロープが錨泊係留カウンターウェイト頂部の固定リングに通されているため、1つの音響切離装置が正常に作動すれば分離・リリースの操作を完了できるように担保することができ、係留索全体及び海底観測プラットフォームフレームが各フロートの作用下で海面に浮上した後に、リリースリングによって海面に浮上した海底観測プラットフォームフレームを回収し、最後に係留索及びその固定計器を回収する。
(5)各観測計器はいずれも自己容量方式であり、観測計器のデータを読み取り、堆積物捕集装置が捕集した浮遊物を収集する。
(6)Hを用いて堆積物捕集装置が捕集した浮遊物部分の有機成分を除去し、下記公式に基づいて全浮遊物中の堆積物の百分率を計算する。
その中で、fは浮遊物中の堆積物の百分率であり、msは浮遊物の有機成分を除去した後の質量であり、mは浮遊物の総質量である。
次に、マルバーンの粒度分布測定装置を用いて残りの堆積物の粒径を決定し、最後に浮遊物を用いた懸濁液を調製して各濁度計の標定を行い、これにより濁度データから浮遊物濃度を得る。
(7)流速データ及び温度・塩分濃度の横断面データの解析によって内部波を決定する。
(8)ステップ6の標定結果及びステップ7で得た内部波の結果に基づき、内部波による堆積物の再浮遊を決定する。
再浮遊量の計算式は以下の通りである。
その中で、Tは内部波による堆積物の再浮遊量であり、fは浮遊物中の堆積物の百分率であり、本観測システムがn−1個のフロートを搭載する場合には、各サブフロートは1つの濁度計を含み、海底プラットフォームの1つの濁度計を加えると合計でn個のサブフロートを含み、下から上まで順に第1、第2、・・・、第n濁度計となり、L1、L2、・・・、Lnはそれぞれ各濁度計から海底までの高度であり、SSCは浮遊物濃度で、ステップ6での標定結果であり、複数のサブフロートを設置したため、各サブフロートがある位置の浮遊物濃度データを取得でき、複数の異なる高度の浮遊物濃度データによって各サブフロートが達する高度エリアの浮遊物濃度SSCを算出し、SSCは海底から1つ目の濁度計までの間の浮遊物平均濃度であり、SSCは1つ目から2つ目の濁度計までの間の浮遊物平均濃度であり、・・・、とこのように類推し、u1は超音波流速計がSSCと対応する高度の流場を測定したものであり、u2は超音波流速計が測定したSSCと対応する高度の流場を測定したものであり、・・・、とこのように類推する。
本発明は、安全かつ安定して深海海底に設置することができ、海底から海面までの全水深における海洋動力の環境パラメータ観測を実現することができ、且つ内部波による堆積物の再浮遊量を決定することができる。本発明は、様々な計器が搭載された海底観測プラットフォームによって海底付近の海洋動力の環境パラメータを測定できると同時に、係留索に設置された計器によって上層の海洋動力の変化を観測することもでき、この2つの部分が共同で海洋の全水深における総合観測システムを構成しており、両者の同時取得によって、内部波による海洋動力の環境変化メカニズムを一層深く理解することができ、且つ内部波による海底堆積物の浮遊量を定量分析することができ、海洋観測における将来的な発展の趨勢であり、市場での将来性が見込める。
本発明の観測システムの全体構造概略図である。 錨泊係留カウンターウェイトの概略図であり、図2Aは錨泊係留カウンターウェイトの平面図であり、図2Bは錨泊係留カウンターウェイトの正面図である。 海底観測プラットフォームの構造概略図である。 本発明の方法のフローチャートである。
<実施例>
図1〜3の通り、海底堆積物の深海内部波による再浮遊量の観測システムは、システム底部に位置する海底観測プラットフォームフレーム2、海底観測プラットフォームフレーム2の下方に位置する錨泊係留カウンターウェイト1、及び垂直に配置される係留索10を含み、錨泊係留カウンターウェイト1は上表面の中央に固定リング16が設けられた長方体のアンカーウェイトであり、海底観測プラットフォームフレーム2の頂部にはフロート材料8が設けられており、海底観測プラットフォームフレーム2にはさらに濁度計4、堆積物捕集装置5、高精度電気伝導度水温水深計6、シングルポイント式流速計7、及び並列させた2つの音響切離装置3が搭載されており、2つの音響切離装置3の上端はいずれも海底観測プラットフォームフレーム2に接続され、2つの音響切離装置3の下端はロープ18で互いに接続され、且つロープ18は固定リング16に通されており、係留索10の下端は海底観測プラットフォームフレーム2に接続され、頂端は第1ガラスフロートセット14に接続され、係留索10の下端から頂端の第1ガラスフロートセット14までの間には順に第2ガラスフロートセット9、リリースリング15、メインフロート11が設けられており、さらに2つ又は2つ以上のサブフロート13が係留索10の異なる位置に取り付けられており、そのうちのメインフロート11は係留索10の中間部に位置し、且つ超音波流速計12が2台搭載されており、それぞれは上方に向けられた超音波流速計及び下方に向けられた超音波流速計であり、上向きの超音波流速計12はメインフロート11上部の流場を観測し、下向きの超音波流速計12はメインフロート11下部の流場を観測し、これにより表層から海底までの全深度における測流を実現し、測流層厚は8〜24mであり、同時にサブフロート13には濁度計4が1台及び高精度電気伝導度水温水深計6が1台搭載されており、隣り合うサブフロート13は等間隔であり、且つ間隔は20m以下であることを特徴とする。
メインフロート11は係留索10の中間部に位置し、メインフロート11はメインフレームを含み、メインフレームはSUS316で製造し、メインフレームの外側にはシステムに静浮力を提供するためのフロート材料層が設けられており、メインフレームには75kHzの超音波流速計12が2台取り付けられている。
サブフロート13はSUS316で製造したサブフレームを含み、サブフレームの外側にはシステムに静浮力を提供するためのフロート材料層が設けられており、サブフレームにはシングルポイントの濁度及び温度・塩分濃度のデータを測定するための濁度計4及び高精度電気伝導度水温水深計6が取り付けられており、1つの濁度計及び1つの高精度電気伝導度水温水深計を1セットとする。サブフロート13の数は深度(即ち係留索10の長さ)によって決定するが、係留索10の長さが200mに達する場合には、11個のサブフロート13を等間隔で配置し、海底から200mの距離の範囲内における温度・塩分濃度及び濁度の変化を観測することができる。
係留索10の頂端には第1ガラスフロートセット14が設置されており、係留索10の下部には第2ガラスフロートセット9が設置されており、第1ガラスフロートセット14と第2ガラスフロートセット9は中層フロートシステムが必要とする静浮力を提供することができ、第2ガラスフロートセット9の上部の係留索にはリリースリング15が設置されており、リリースリング15は第2ガラスフロートセット9の上部に位置し、回収時には第2ガラスフロートセット9が浮上し、リリースリング15を伴って確実に海面浮上できるようにして、海底観測プラットフォーム2のリリース及び回収を便利にしている。
係留索の下部には海底観測プラットフォーム(図1〜3を参照)が設置されており、それには並列させた2つの音響切離装置3、濁度計4、堆積物捕集装置5、高精度電気伝導度水温水深計6、シングルポイント式流速計7、フロート材料8の海底観測プラットフォームフレーム2が設けられている。フレームは防腐食性の軽金属管体を溶接して形成したモジュールフレーム構造であり、深海海底観測の技術要件に基づいて分解及び組み合わせてそれぞれの特徴を備えた海底観測プラットフォームフレームにすることができ、これにより海底観測プラットフォーム構造を構成し、海底観測プラットフォームフレームの頂部には、観測システムを降ろす際の姿勢を保証し、システムに静浮力を提供するためのフロート材料8が設けられている。海底観測プラットフォームは、深海海底付近の温度、塩分濃度、濁度、圧力及び3次元流速の測定を実現することができる。
係留索10の底端には海底観測プラットフォームフレーム2が設置され、海底観測プラットフォームフレーム2には並列させた2つの音響切離装置3が固定されており、並列させた2つの音響切離装置3は錨泊係留カウンターウェイト1と繋がっており、錨泊係留カウンターウェイト1は海底観測プラットフォームフレーム2と対応し合う中央部に固定リング16を有する長方体のアンカーウェイトであり、アンカーウェイトには観測プラットフォームと嵌合固定される四角フレーム形状固定溝17があり、観測期間に観測プラットフォームが揺れ動くのを防ぎ、回収時に両者は自由に分離し、錨泊係留カウンターウェイト1は観測システムの最底端に位置して観測システムに係留力を提供し、それらは並列させた2つの音響切離装置3を採用し、且つ2つの音響切離装置3の底端のロープ18が錨泊係留カウンターウェイト1頂部の固定リング15に通されているため、1つの音響切離装置3が正常に作動すれば分離・リリースの操作を完了できるように担保することができ、これによって観測システムの確実な回収を担保している。
観測システムを回収する場合には、音響切離装置3が錨泊係留カウンターウェイト1をリリースし、複数のフロート及びフロート材料が生み出す正浮力により海底観測プラットフォームフレーム全体及び観測計器・装置が錨泊係留カウンターウェイト1と分離し、且つ水面まで上昇するので、回収する船は観測フレーム全体及び観測計器・装置を海上の調査船が回収するだけでよい。
上記の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決定方法は、海洋の全深度における温度、塩分濃度、圧力、流速、流向などの定点データ及び海洋流速の横断面データなどのパラメータを同時取得することができる。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決定方法中の濁度計4、堆積物捕集装置5、高精度電気伝導度水温水深計6、シングルポイント式流速計7、超音波流速計12などの全ての測定計器はいずれも自己容量方式であり、即ち、測定データを自らに記憶させておき、観測システムを回収してからデータを読み取るというものである。
本発明の深海内部波による海底堆積物の再浮遊量の決定方法には主に、室内校正試験で観測計器を校正し、各観測計器に対する検査及び設置を行い、支援船を用いて観測システムを積載し、且つ目標ポイントまで移動し、支援船の後甲板の吊り上げ装置を用いて観測計器を敷設し、敷設完了後に観測計器が設定期間に従って観測記録を行い、その場観測の期間完了後に回収し、 データの分析及び標定を通して深海内部波による海底堆積物の再浮遊量を取得することが含まれる。
以下は図4に基づいて本実施例のステップを説明する。
(1)観測システムに搭載された各計器の室内校正を行い、且つ各計器の作動パラメータを設定する。
(2)支援船及びGPS位置確定システムを用いて観測システムを目標位置まで輸送し、船上に設置された吊り上げ装置及び敷設用ロープを用意した後、最初に観測システムの係留索及びその固定計器を敷設し、それからリリースリング15によって海底観測プラットフォームフレームを降ろす。
(3)敷設完了後に、観測システム上の各計器が設定されたパラメータに基づいて観測を開始する。
(4)観測完了後に、支援船を用いて観測システムを回収するが、最初に並列させた2つの音響切離装置3によって錨泊係留カウンターウェイト1をリリースし、海底観測プラットフォームフレーム2をそれから自由に脱離させ、音響切離装置3が2つ設置されており、且つ2つの音響切離装置3の底端のロープ18が錨泊係留カウンターウェイト1頂部の固定リング15に通されているため、1つの音響切離装置3が正常に作動すれば分離・リリースの操作を完了できるように担保することができ、係留索10全体及び海底観測プラットフォームフレーム2が各フロートの作用下で海面に浮上した後に、リリースリング15によって海面に浮上した海底観測プラットフォームフレーム2を回収し、最後に係留索10及びその固定計器を回収する。
(5)各観測計器はいずれも自己容量方式であり、観測計器のデータを読み取り、堆積物捕集装置が捕集した浮遊物を収集する。
(6)Hを用いて堆積物捕集装置5が捕集した浮遊物部分の有機成分を除去し、下記公式に基づいて全浮遊物中の堆積物の百分率を計算する。
その中で、fは浮遊物中の堆積物の百分率であり、msは浮遊物の有機成分を除去した後の質量であり、mは浮遊物の総質量である。
次に、マルバーンの粒度分布測定装置を用いて残りの堆積物の粒径を決定し、最後に残りの体積物を用いた懸濁液を調製して各濁度計4の標定を行い、これにより濁度データから浮遊物濃度を得る。
(7)流速データ及び温度・塩分濃度の横断面データの解析によって内部波を決定する。
(8)ステップ6の標定結果及びステップ7で得た内部波に基づき、内部波による堆積物の再浮遊を決定する。
再浮遊量の計算式は以下の通りである。
その中で、Tは内部波による堆積物の再浮遊量であり、fは浮遊物中の堆積物の百分率であり、本観測システムがn−1個のフロートを搭載する場合には、各サブフロートは1つの濁度計を含み、海底プラットフォームの1つの濁度計を加えると合計でn個のサブフロートを含み、下から上まで順に第1、第2、・・・、第n濁度計となり、L1、L2、・・・、Lnはそれぞれ各濁度計から海底までの高度であり、SSCは浮遊物濃度で、ステップ6での標定結果であり、複数のサブフロートを設置したため、各サブフロートがある位置の浮遊物濃度データを取得でき、複数の異なる高度の浮遊物濃度データによって各サブフロートが達する高度エリアの浮遊物濃度SSCを算出し、SSCは海底から1つ目の濁度計までの間の浮遊物平均濃度であり、SSCは1つ目から2つ目の濁度計までの間の浮遊物平均濃度であり、・・・、このように類推し、u1は超音波流速計で測定したSSCと対応する高度の流場であり、u2は超音波流速計で測定したSSCと対応する高度の流場であり、・・・、このように類推する。上記の方法中で言及がない技術内容に関しては、従来技術を採用又は参考にして実現することができる。
なお、以上の実施例は本発明の技術案を説明したに過ぎず、本発明を限定するものではない。前述の実施例を参照して本発明の詳細な説明を行ったとしても、当業者であれば、前述の実施例に記載の技術案に対する修正を行うか、又はそのうちの一部の技術的特徴に対して均等物による置換を行うことができる。それらの修正又は置換に該当する技術案の本質は本発明が保護を要求する技術案の精神及び範囲を決して逸脱しない。
1 錨泊係留カウンターウェイト
2 海底観測プラットフォームフレーム
3 音響切離装置
4 濁度計
5 堆積物捕集装置
6 高精度電気伝導度水温水深計
7 シングルポイント式流速計
8 フロート材料
9 第2ガラスフロートセット
10 係留索
11 メインフロート
12 超音波流速計
13 サブフロート
14 第1ガラスフロートセット
15 リリースリング
16 固定リング
17 四角フレーム形状固定溝
18 ロープ

Claims (3)

  1. システム底部に位置する海底観測プラットフォームフレーム(2)、前記海底観測プラットフォームフレーム(2)の下方に位置する錨泊係留カウンターウェイト(1)、及び垂直に配置される係留索(10)を含み、前記錨泊係留カウンターウェイト(1)は上表面の中央に固定リング(16)が設けられた長方体のアンカーウェイトであり、前記海底観測プラットフォームフレーム(2)の頂部にはフロート材料(8)が設けられており、前記海底観測プラットフォームフレーム(2)にはさらに濁度計(4)、堆積物捕集装置(5)、高精度電気伝導度水温水深計(6)、シングルポイント式流速計(7)、及び並列させた2つの音響切離装置(3)が搭載されており、前記2つの音響切離装置(3)の上端はいずれも前記海底観測プラットフォームフレーム(2)に接続され、前記2つの音響切離装置(3)の下端はロープ(18)で互いに接続され、且つ前記ロープ(18)は前記固定リング(16)に通されており、前記係留索(10)の下端は前記海底観測プラットフォームフレーム(2)に接続され、頂端は第1ガラスフロートセット(14)に接続され、前記係留索(10)の下端から頂端の前記第1ガラスフロートセット(14)までの間には順に第2ガラスフロートセット(9)、リリースリング(15)、メインフロート(11)が設けられており、さらに2つ又は2つ以上のサブフロート(13)が前記係留索(10)の異なる位置に取り付けられており、前記メインフロート(11)は前記係留索(10)の中間部に位置し、且つ超音波流速計(12)が2台搭載されており、そのうちの1つは上方に向けられ、前記メインフロート(11)上部の流場を観測するためのものであり、もう1つは下方に向けられ、前記メインフロート(11)下部の流場を観測するためのものであり、これにより表層から海底までの全深度における測流を実現し、測流層厚は8〜24mであり、同時に前記サブフロート(13)には前記濁度計(4)が1台及び前記高精度電気伝導度水温水深計(6)が1台搭載されていることを特徴とする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。
  2. 前記サブフロート(13)の間の間隔は等しく、且つサブフロート(13)の間の間隔は20m以下であることを特徴とする、請求項1に記載の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。
  3. 請求項1に記載の観測システムを用いて深海内部波による海底堆積物の再浮遊量を取得する方法であって、
    前記観測システムに搭載された各計器の校正を行い、且つ各計器の作動パラメータを設定する第1のステップと、
    支援船及びGPS位置確定システムを用いて前記観測システムを目標位置まで輸送し、船上に設置された吊り上げ装置及び敷設用ロープを用意した後、最初に前記観測システムの前記係留索及びその固定計器を敷設し、前記リリースリング(15)によって前記海底観測プラットフォームフレーム(2)を降ろす第2のステップと、
    敷設完了後に、前記観測システム上の各計器が設定されたパラメータに基づいて自己容量方式の観測を開始する第3のステップと、
    観測完了後に、支援船を用いて前記観測システムを回収するが、最初に並列させた前記2つの音響切離装置(3)によって前記錨泊係留カウンターウェイト(1)をリリースし、前記海底観測プラットフォームフレーム(2)を前記錨泊係留カウンターウェイト(1)から離脱させ、前記係留索(10)全体及び前記海底観測プラットフォームフレーム(2)が各フロートの作用下で海面に浮上した後に、前記リリースリング(15)によって海面に浮上した前記海底観測プラットフォームフレーム(2)を回収し、最後に前記係留索(10)及びその固定計器を回収する第4のステップと、
    各計器はいずれも自己容量方式であり、各計器のデータを読み取り、前記堆積物捕集装置が捕集した浮遊物を収集する第5のステップと、
    H2O2を用いて前記堆積物捕集装置(5)が捕集した浮遊物部分の有機成分を除去し、下記の数式1に基づいて全浮遊物中の堆積物の百分率を計算し、
    その中で、fは浮遊物中の堆積物の百分率であり、msは浮遊物の有機成分を除去した後の質量であり、mは浮遊物の総質量であり、
    次に、マルバーンの粒度分布測定装置を用いて残りの堆積物の粒径を決定し、最後に浮遊物を用いた懸濁液を調製して各前記濁度計の標定を行い、濁度データから浮遊物濃度を得る第6のステップと、
    流速データ及び温度・塩分濃度の横断面データの解析によって内部波を決定する第7のステップと、
    前記第6のステップの標定結果及び前記第7のステップで得た内部波の結果に基づき、内部波による堆積物の再浮遊を決定し、
    再浮遊量の計算式は数式2の通りであり、
    その中で、Tは内部波による堆積物の再浮遊量であり、fは浮遊物中の堆積物の百分率であり、本観測システムがn−1個のフロートを搭載する場合には、各前記サブフロートは1つの前記濁度計を含み、前記海底観測プラットフォームフレーム(2)の1つの濁度計を加えて合計でn個のサブフロートを含み、下から上まで順に第1、第2、・・・、第n濁度計となり、L1、L2、・・・、Lnはそれぞれ各前記濁度計から海底までの高度であり、SSC1は海底から1つ目の濁度計までの間の浮遊物平均濃度であり、SSC2は1つ目から2つ目の濁度計までの間の浮遊物平均濃度であり、・・・、とこのように類推し、u1は前記超音波流速計がSSC1と対応する高度の流場を測定したものであり、u2は前記超音波流速計がSSC2と対応する高度の流場を測定したものであり、・・・、とこのように類推する第8のステップと、を含むことを特徴とする深海内部波による海底堆積物の再浮遊量を取得する方法。

    数式1:

    数式2:

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Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108267126B (zh) 2018-01-22 2019-08-02 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
CN108897063B (zh) * 2018-08-09 2023-12-22 青岛海洋地质研究所 一种海底气泡发生模拟装置
CN109115559A (zh) * 2018-09-20 2019-01-01 上海海洋大学 一种自主采水作业的全海深智能采水系统及方法
CN111377039A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 中集海洋工程有限公司 自由站立式水下基站支持系统
CN111377040B (zh) * 2018-12-27 2022-08-02 中集海洋工程有限公司 水下基站支持系统安装方法
CN110186706B (zh) * 2019-06-26 2024-09-27 自然资源部第二海洋研究所 一种长续航海底样品采集装置
CN110646573A (zh) * 2019-09-30 2020-01-03 浙江海洋大学 一种盐水入侵对海平面上升的测评装置及方法
CN111348148B (zh) * 2020-02-28 2021-03-12 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
JP7435037B2 (ja) * 2020-03-04 2024-02-21 株式会社Ihi 水中係留装置及び水中観測装置
CN111638239B (zh) * 2020-05-24 2022-04-05 西安交通大学 一种可原位观测无机盐结晶演变过程的超临界水装置
CN111927461A (zh) * 2020-08-13 2020-11-13 高奎武 一种深海采矿作业可自动回收的配重块及其使用方法
CN111964941B (zh) * 2020-08-24 2021-03-19 中国海洋大学 一种立体式沉积物捕获器及其工作方法
CN111982861B (zh) * 2020-08-24 2021-03-26 中国海洋大学 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
CN112033383B (zh) * 2020-09-11 2021-10-15 中国海洋大学 深海多金属结核开采工程地质环境监测系统及方法
CN112068141B (zh) * 2020-09-11 2021-06-08 中国海洋大学 一种深海多金属结核开采沉积物环境监测装置
CN112162288B (zh) * 2020-09-22 2023-07-25 广东工业大学 一种超大型浮式平台作业状态的声学监测方法
CN112464580B (zh) * 2020-09-27 2022-10-04 山东大学 基于三维时序原位观测装置的沉积物输运通量动态分析方法
CN112596060A (zh) * 2020-11-09 2021-04-02 广州海洋地质调查局 一种海洋原位立体监测系统
CN112407154A (zh) * 2020-12-01 2021-02-26 国家海洋局南海调查技术中心(国家海洋局南海浮标中心) 一种浮标系统
KR102292587B1 (ko) * 2020-12-17 2021-08-23 재단법인 한국수자원조사기술원 부유사 측정 장치 및 그를 이용한 부유사 측정 방법
CN112849349B (zh) * 2021-01-18 2022-02-01 清华大学深圳国际研究生院 一种在线内波预警系统及方法
CN112874696B (zh) * 2021-01-27 2022-03-11 青岛海研电子有限公司 基于断面调查的子母波浪观测浮标
CN113060259B (zh) * 2021-03-17 2022-04-19 吉林大学 一种现代湖泊细粒落淤沉积物的收集装置
CN112937766B (zh) * 2021-03-24 2023-03-24 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种三锚浮标布放回收系统及方法
CN113060245B (zh) * 2021-04-28 2023-07-04 同济大学 具备剖面实时供电和通信功能的分布式浮力配置潜标系统
CN113371134B (zh) * 2021-05-25 2022-06-17 南京三强电子通信技术有限公司 一种基于音叉共振的声学释放器
CN113120167B (zh) * 2021-06-01 2023-05-05 广东海洋大学 一种无人艇牵引的远程布放智能潜标
CN113432648B (zh) * 2021-07-01 2022-05-13 中国海洋大学 深海内波诱发海底软粘土变形滑动长期观测系统及方法
CN113525614B (zh) * 2021-08-13 2022-06-10 山东大学 一种海洋剖面二氧化碳浓度观测装置及其工作方法
CN114485770B (zh) * 2021-11-12 2024-07-05 湖南国天电子科技有限公司 一种锚系型温盐深剖面原位采集系统及方法
CN114235056B (zh) * 2021-12-30 2022-08-09 中国海洋大学 一种海湾生态环境远程监测预警站及其工作方法
CN114394199B (zh) * 2022-01-27 2023-09-12 眼点(上海)智能科技有限公司 一种水下多线缆稳定悬浮装置
CN114545506B (zh) * 2022-02-23 2022-09-13 中国科学院地质与地球物理研究所 海底电磁采集站及其回收方法
CN114966711B (zh) * 2022-05-20 2023-01-24 国家深海基地管理中心 一种面向载人潜水器的海水深度确定方法及系统
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
CN115009480B (zh) * 2022-08-08 2022-10-25 国家深海基地管理中心 一种海洋垂直剖面自动观测装置及方法
CN115598695B (zh) * 2022-09-23 2024-06-07 自然资源部第二海洋研究所 一种海底沉积物重力取样器兼容声纵波测试的系统
CN115479588B (zh) * 2022-10-13 2024-06-28 青岛海研电子有限公司 一种小型走航式连续温盐剖面观测系统
CN115598372B (zh) * 2022-10-25 2024-06-18 烟台科勘海洋科技有限公司 一种海洋泥沙流速观测设备
CN115616243B (zh) * 2022-11-29 2023-03-07 江苏纬信工程咨询有限公司 一种新型水流测速仪及测速方法
CN116331407B (zh) * 2023-05-22 2023-07-28 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 一种被动定深控制的水下驻留系统
CN116609030B (zh) * 2023-07-20 2023-11-03 自然资源部第一海洋研究所 一种波浪驱动式剖面运动平台的实验系统及方法
CN117367382B (zh) * 2023-12-07 2024-02-20 水利部南京水利水文自动化研究所 一种基于h-adcp的在线悬移质泥沙测量方法
CN117990060B (zh) * 2024-04-03 2024-06-11 河南省洛阳水文水资源测报分中心 一种河流水文检测设备

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4135394A (en) * 1977-04-27 1979-01-23 Middleton Foster H Wave measuring buoy
DE10025547C1 (de) * 2000-05-23 2001-12-06 Stiftung A Wegener Inst Polar Automatische Tiefseesonde
CN202092644U (zh) 2011-06-02 2011-12-28 中国海洋石油总公司 一种安装在海洋平台上的有缆潜标实时内波监测装置
CN103411639B (zh) 2012-10-19 2016-06-08 常州大学 一种利用太阳能供电的海洋内波测量装置
US20150116496A1 (en) * 2013-10-29 2015-04-30 Ottarr, Llc Camera, Sensor and/or Light-Equipped Anchor
CN103808311B (zh) * 2014-01-17 2015-12-02 中国人民解放军理工大学气象海洋学院 一种便携式近岸海浪观测系统及方法
BR112016022023A2 (pt) * 2014-03-27 2017-08-15 Intermoor Inc Método para instalação de um ou mais sistemas de âncora, e, sistema de âncora orientável
CN103900789B (zh) * 2014-04-18 2016-09-07 淮海工学院 一种海底沉积物再悬浮非线性动力过程原位数字化监测方法
CN104875849B (zh) 2015-05-14 2016-03-09 中国海洋大学 海洋动力环境多尺度同步观测潜标
CN105548599B (zh) * 2015-12-07 2019-05-17 浙江省海洋水产研究所 表层海水流速的抗干扰测量装置
CN105783885A (zh) * 2016-03-14 2016-07-20 中国海洋大学 一种声学多普勒海流计
CN107218931B (zh) 2017-05-23 2019-09-13 广东贝达海洋科学有限公司 一种基于在线监测数据的海洋内波预警系统及方法
CN107328552B (zh) * 2017-06-30 2019-01-18 中国海洋大学 一种海底界面层动态变化原位观测系统
CN108267126B (zh) * 2018-01-22 2019-08-02 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

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