浅海水平变化波导下低频声能量传输特性

针对浅海水平变化波导下的低频声能量传输问题,基于有限元方法,在柱坐标系下,以声能流为研究对象,结合具体仿真算例讨论了楔形海底、海底山及海沟三类典型复杂海底地形对声场能量传输特性的影响规律及机理.仿真结果表明,利用有限元方法可以准确计算各类水平变化地形情况下的声场分布.对于楔形上坡海底,海底倾斜角度越大,声能量向海底"泄漏"效应越强,水体层中声能量也相应衰减越快,而楔形下坡海底的影响则正好相反.小型海底山的存在会提高其上方声能量,但同时阻碍其后方声能量的接收.小型海沟对声传播的影响与声波的掠射角相关,仅当海沟水平夹角小于各阶简正波掠射角时才影响声能量的传输.     

南黄海辐射沙洲成因的潮流数值模拟解释

用接近计算海域自然陆架坡度的均匀倾斜海底，对南黄海辐射沙洲区的潮流椭圆和潮流场进行数值模拟的结果表明，辐射状潮流场不依赖于海底地形而存在，相反，可能是产生和塑造辐射沙洲的主要动力，并用潮流和潮余流的计算结果，对沙洲区海底沉积物的运移，分布，海底沙洲北大南小的不对称性以及海底沙洲的动态作了解释。     

老黄河口水下三角洲前缘底坡不稳定地形的近期演变及控 …

根据１９８８～１９９６年埕北浅海区的海底调查资料,深第底不稳定现象的形成及发育机制,分析了老黄河口水下三角洲不稳定地形的近期演变动态,提出海底地形及地貌演变的主要特征。并指出波浪是控制海底地形及微地貌变化的主要外动力因素。     

两种不同深度的海底地形反演精度对比研究

不同深度海域的海底地形反演精度不尽相同,而反演精度的高低决定了反演方法的适用范围.首先在远海选取深浅不同的海域作为研究对象,对两区域的测高重力数据与船测水深数据进行线性回归分析和Pearson相关性分析,然后计算两区域的重力异常和海深数据的相关系数,最后采用重力地质法对两区域海底地形反演,并评估精度.结果表明:在距离海岸和岛屿较远的海域,浅海和深海区的重力异常与海底地形近似线性相关且相关性相同,两区域海底地形反演精度相近.这说明在距离海岸和岛屿较远的海域,基于重力地质法的海底地形反演精度受海水深度的变化影响较小.     

基于重力异常迭代延拓的南海海底地形反演

通过迭代延拓法对重力异常进行向下延拓,并对导纳法反演的中国南海海底地形进行精度评估。首先,利用HY-2A高度计数据通过最小二乘配置法计算得到重力异常,使用迭代延拓法将重力异常延伸至延拓面;然后,利用重力异常与海底地形的相干性,确定海深反演波段为20～115 km。基于CRUST 1.0全球地壳模型,得到均衡补偿模型参数,海深反演结果表明,均衡补偿导纳海深模型比未补偿导纳海深模型的精度提高约9 m,并且两个反演水深模型略优于ETOPO1水深模型和DTU10水深模型,利用迭代延拓法提升重力异常计算海底地形的精度;最后,给出影响海底地形反演精度的主要因素。     

基于BP神经网络的高分辨率海底地形跨层生成模型

为了满足海底地形的高分辨率需求及解决测量数据的有限性问题,基于多层前馈神经网络（back propagation, BP）和跨层网格生成策略,建立了兼顾海底区域地形整体特征和局部地形信息的海底地形跨层生成模型,实现对海底地形数据生成填充。以南海海底地形为例,通过误差对比、假设检验以及海底地形云图的图像清晰度对本文模型生成数据进行有效性验证。结果显示所建立的模型在保证与原始数据之间误差小和数据特征相同的前提下完成了对地形云图的图像清晰度的提升,并且结果优于传统克里金插值方法。本文分析结果可为地形数据相关研究提供参考。     

基于Unscented卡尔曼滤波算法在海底地形辅助导航中的应用

为了解决SITAN海底地形辅助导航算法将非线性过程线性化,容易产生不稳定甚至滤波发散的问题,提出了一种基于Unscented卡尔曼滤波的海底地形辅助导航算法,该算法无需对非线性系统的状态方程和观测方程进行线性化,直接采用UT变换(unscented transform,UT)近似非线性函数的概率密度分布,并求取变换后的点集的均值和方差。利用海底地形SEAMAPnew Hill100为真实海底地形数据对算法进行了测试。实验结果表明,该算法较传统算法有较强的精确性和鲁棒性。     

低渗透稠油油藏水平井极限动用范围

低渗透稠油储层具有明显的启动压力梯度,油藏储量动用受到更多条件的限制。基于低渗稠油油藏基本渗流特征,首先通过稳定逐次逼近法分析衰竭开发不稳定渗流过程,得到考虑启动压力梯度影响的直井渗流方程基本解;在此基础上,利用保角变换方法,建立考虑启动压力梯度影响下水平井在三维空间上的压力分布和驱替压力梯度分布计算模型;根据油藏开发的要求,提出考虑启动压力梯度影响时衰竭开发方式下水平井储量极限动用范围的确定方法,包括平面上的极限动用半径和垂向上的极限动用厚度。基于实际油田参数计算和分析表明,水平井在水平平面上的极限动用半径较大,而在垂向平面上的极限动用厚度较小;只有同时考虑水平井在水平平面和垂向平面上的极限动用范围,才能合理部署水平井开发井位,提高油藏储量动用程度。     

中国近海海底地形特征及剖面类型分析

基于国家海洋局"908"专项的最新海底地形资料,分析中国近海海底地形特征及其影响因素。中国近岸海底地形继承了陆地地形西北向东南倾斜的趋势,海底地形坡降为0.2‰~1.6‰,平均坡降约0.8‰,等深线基本平行于海岸展布,河口区呈舌状向海展布。海底地形受构造控制作用明显,呈两窿两坳的南、北分带特征,并在不同沉积环境和复杂水动力条件下塑造出沉降盆地型、挤压隆起型、沉积改造型和过渡型等4种类型。沉降盆地型和挤压隆起型地形起伏小,沉积物以细粒为主,水流方向单一,易发育海湾堆积平原和水下堆积岸坡等堆积型地貌,同属构造成因的地形;沉积改造型地形起伏较大,沉积物以粗粒为主,多在陆源补给丰富的河口和潮流辐聚区发育大型潮流沙脊,全新统沉积层巨厚,受潮流、径流、海流的后期改造作用明显;过渡型地形陡缓不均,沉积物颗粒不均匀混合,近岸发育阶地状陡坎,远岸发育陆架平原等侵蚀—堆积型地貌,为断陷地块不完全发育和多期次海侵共同作用的结果。     

地震荷载作用下海底滑坡特征及其机理

通过多种勘察手段,分析了厦门沪救码头海底滑坡成因及滑坡附近的地形、地层和海洋水动力条件等因素,采用动力有限元法和强度折减法相结合的方法分析海底滑坡在地震荷载作用下的动力响应、海底滑坡动力稳定性的影响因素以及地震荷载与海底滑坡失稳状态之间的关系.结果表明,在地震荷载作用下,软土层之间存在拉应力效应并导致海底滑坡崩塌滑动的危险;动力有限元法和强度折减法相结合并以计算不收敛为判据的方法,适用于分析海底滑坡的地震整体稳定性.当地震作用时,厦门沪救码头海底滑坡的整体稳定安全系数为1.50.     

海底地形起伏对浅海声传播的影响研究

利用有限元方法,实现了对浅海海底起伏环境下的声场数值模拟。在验证有限元计算结果准确性的基础上,重点讨论了海底倾斜角度和海山对声传播特性的影响。仿真结果表明海底地形起伏对声传播损失的影响不可忽略,液态海底下当水平传播距离达到4 km时,倾斜角对声能量的影响可达30 dB;受海山影响,其后方声传播损失相比忽略海山条件下最大可达20 dB,且海山高度越高,声能量损失越严重。     

变系数二阶流体在偏心环空中非定常流压力梯度的数值计算

建立给定流量条件下变系数二阶流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的瞬时压力梯度方程,给出这种流动的时均压力梯度公式及相应的数值计算方法;以HPAM水溶液为例,对其在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的时均压力梯度进行数值计算和室内试验。结果表明:环空偏心度对时均压力梯度有明显影响,内管冲程和冲次对时均压力梯度的影响不明显;试验验证了时均压力梯度公式及相应数值计算方法的正确性。     

单波束测深波束角效应的自动改正方法

单波束回声测深系统在水深测量领域中应用广泛。仪器测深时,由于换能器发射波束存在一定开角,导致测深信号出现波束角效应,使测深值具有一定误差,引起海底地形失真。为了解决这一问题,本文提出一种针对海底地形变化过程中过渡段与非过渡段的波束角效应自动改正方法,实现对失真地形的改正。实验表明,该方法能够明显改正受波束角效应影响的海底特殊地形,自动对实测地形特征进行判断并将改正后地形进行有效衔接,在某些地形变化明显的海底,测深误差的减小值可达62%~77%,对于提高特殊地形的测深数据精度和可靠性,具有一定应用价值。     

基于超图的海洋三维数据模型设计及应用

在超图、面向对象与关系型数据库的基础上,提出了复杂巨系统海洋,特别是海底地形的超图对象模型.分析如何通过该模型组织三维海洋特征及其属性,提出实现海洋地理要素特别是各种海底地形单元的有效组织表达,以及海洋地理信息系统建设的方法.研究重点是超图地形对象的构建与探讨海底地形空间数据与属性数据的模糊关联问题.     

基于OpenGL的海底地形三维渲染方法

在海底地形的三维可视化表达中,三维颜色渐变渲染方法能够直观、方便地表达海底地形的起伏变化。本文分析比较了颜色模型与光照模型,提出基于HSL颜色模型的海底地形多色渐变渲染与配色方法,基于OpenGL进行了真实感光照模型的设置,并分析了影响光照效果的相关因素,最终实现了以海底数字高程模型为数据基础并叠加颜色及光照渲染真实感三维海底场景的建立。文中基于MFC平台进行了程序实现,并与常见海底地形成图软件的渲染效果进行了比较,对比结果证明本文所提出的渲染方法地形显示准确,渲染效果美观。     

深水海底泵举升钻井井筒泥浆性能、温度和压力场祸合规律

井筒温度和压力场计算是深水海底泵举升钻井设计的重要内容。综合考虑温压场与泥浆性能,特别是泥浆流变性能的相互影响,建立深水海底泵举升钻井井筒传热和流动耦合计算模型,并与常规隔水管钻井计算结果进行比对。结果表明:受海水低温影响,上部井段环空温度小于入口温度,海底泵举升钻井井筒温度小于常规隔水管钻井,需注意低温时天然气水合物形成带来的安全隐患;海水段和地层段压力存在不同的压力梯度,地面泵压小于循环压耗,海底泵举升钻井井筒压力小于常规隔水管钻井;考虑泥浆密度和泥浆流变性能变化对井筒温度、ECD和泵压均有影响,相对来说,ECD受前者影响较大,而井筒温度场和泵压受后者影响较大;两者都考虑,泵压计算误差将大大降低。     

深水海底泵举升钻井井筒泥浆性能、温度和压力场耦合规律

 井筒温度和压力场计算是深水海底泵举升钻井设计的重要内容.综合考虑温压场与泥浆性能,特别是泥浆流变性能的相互影响,建立深水海底泵举升钻井井筒传热和流动耦合计算模型,并与常规隔水管钻井计算结果进行比对.结果表明:受海水低温影响,上部井段环空温度小于入口温度,海底泵举升钻井井筒温度小于常规隔水管钻井,需注意低温时天然气水合物形成带来的安全隐患;海水段和地层段压力存在不同的压力梯度,地面泵压小于循环压耗,海底泵举升钻井井筒压力小于常规隔水管钻井;考虑泥浆密度和泥浆流变性能变化对井筒温度、ECD 和泵压均有影响,相对来说,ECD 受前者影响较大,而井筒温度场和泵压受后者影响较大;两者都考虑,泵压计算误差将大大降低.     

三维抛物方程方法中海底边界条件改进处理的能量守恒方法

对于海洋声传播PE算法中不规则海底边界条件的处理,根据能量守恒方法对三维PE模型进行了改进,对界面附近的抛物方程的差分形式进行了修正,以考虑复杂海底边界对于声传播的影响;对于此方法中导致的海底中声场出现的振荡问题,给出了一种简易处理方法。通过实际的数值计算表明,该方法提高了地形有变化条件下声场计算的精度。     

基于总传播误差法构建海底地形模型

为了提高多波束数据处理效率,克服趋势面法、中值滤波法等对海底地形细节的损坏,采用总传播误差法进行多波束数据处理、构建海底地形模型(DTM)。研究结果表明:总传播误差法以实测数据误差计算为基础,依据IHO标准设置滤波器进行粗差自动剔除,避免了人机交互式编辑主观性判断的干扰,数据处理速度是人机交互式编辑的5倍。总传播误差法依据水深变化设置可变网格,保证了地形模型具有较高的分辨率,很好地保留了地形细节。总传播误差模型具有更强的抗差性,适合于海底热液区等复杂地形环境研究。     

考虑底摩擦的波浪折射计算

本文用考虑底摩擦的折射模式计算了浅水中波高和波向分布。作为一个例子，根据不同的摩擦系数和不同的边界条件计算了一种简单海底地形的折射系数、衰减系数和折射角，所得结果与不考虑底摩擦的折射模式结果进行比较，发展它们之间存在一些差异，表明在浅水中底摩擦对波高有一定影响。