[發明專利]基于基站水位觀測的海床基沉降量差分計算方法

有效

• 申請號: 201710831894.2
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107577885B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 郭磊;孫治雷;葉思源;王利波;曹紅;耿威;劉莉萍
• 申請（專利權）人: 青島海洋地質研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G01C5/00
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 萬桂斌

本發明公開了基于基站水位觀測的海床基沉降量差分計算方法，包括如下步驟：(Ⅰ)選取海面為海床基觀測點的參考基面，建立海床基觀測點到海面的沉降高程式：Δh(t)＝h_d(t)?h_d(0)?Δh_d(t)；(Ⅱ)通過分潮模型建立靜水水深與實時水深的關系模型；(Ⅲ)由于參考基面——海面的高度是隨潮汐變化的，其與就近封閉海域岸基觀測站的岸基觀測點的潮汐動態幅值、角頻率變化量相同，通過步驟(Ⅱ)所建立的分潮模型，建立海床基觀測點靜水水深變化量△h_d(t)與岸基觀測點靜水水深變化量的關系；(Ⅳ)將步驟(Ⅱ)中，步驟(Ⅲ)中的各式代入步驟(Ⅰ)中，得到動態沉降高程隨時間的變化函數值：結合岸基觀測站公開的部分觀測資料，可大大節約海床基沉降觀測成本，并且結果準確可靠，對于研究海床固結及其在波浪動力作用下的響應具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種還床基沉降的計算方法，具體涉及基于基站水位觀測的海床基沉降量差分計算方法。

背景技術

海床基觀測平臺在原位觀測過程中，不可避免的會發生沉降，從而對海床基的穩定性、安全性、測量準確性、回收可能性等造成嚴重影響。

海床基沉降從誘因上可分為重力沉降和侵蝕沉降兩大類，而在海床基沉降的觀察過程中經常發生誤判，對原位觀測工作會產生極為嚴重的影響，不僅導致數據偏差、錯誤、無法測量，還會因一系列安全問題帶來嚴重的經濟損失。

從目前已研制完成的海床基觀測平臺來看，大、中型海床基設備基本都帶有完善的狀態監測系統和視頻系統，而國內該方面研究起步較晚。中山大學通過在底邊界層三腳架上安裝簡易的實時通訊姿態監測儀，對設備的原位工作姿態進行實時監測，并通過現場觀測實驗驗證該方法的可行性；廈門大學研制的ZTY—1型海床基水下系統狀態監測儀，能夠實時監測海床基設備的全方位角與二維傾角。但以上監測方法以傾角、姿態監測為主，仍未未能考慮包括位移、沉降等情況的發生。

因此，如何對海床基沉降量進行計算，進而監控沉降過程，對原位觀測的數據可靠性、海洋工程的開展都有重要的意義。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供基于基站水位觀測的海床基沉降量差分計算方法，并可通過海底邊界層原位觀測系統的實時觀測數據，獲得海床基觀測平臺沉降量的動態變化過程。

本發明所采取的技術方案如下：

基于基站水位觀測的海床基沉降量差分計算方法，包括如下步驟：

(Ⅰ)選取海面為海床基觀測點的參考基面，建立海床基觀測點到海面的沉降高程式：

Δh(t)＝h_d(t)-h_d(0)-Δh_d(t) (1)

式中：h_d(t)為t時刻的海床基觀測點靜水水深，h_d(0)為t＝0時刻的海床基觀測點靜水水深，Δh_d(t)為t時刻的海床基觀測點靜水水深變化量；

(Ⅱ)通過分潮模型建立靜水水深與實時水深的關系模型，具體步驟如下：

(a)選取分潮模型：

上式中，A(t)為潮汐的振幅隨時間的變化函數，ω為角頻率，為初相位；

(b)建立觀測點的實時水深Y(t)模型：

上式中，Y_d(t)為觀測點的靜態水深；為初相位；

在t＝0時刻，根據式(3)可求得初相位