[發(fā)明專利]一種可分離式全剖面潛標(biāo)觀測(cè)系統(tǒng)及使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010127348.2
• 申請(qǐng)日: 2020-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111348148B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈永剛;季春生;胡乃利;彭子奇;陳天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): B63B22/00
• 分類號(hào): B63B22/00;B63B22/04;G01C13/00
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 張貴賓

本發(fā)明提供了一種可分離式全剖面潛標(biāo)觀測(cè)系統(tǒng)及使用方法，包括潛標(biāo)錨鏈系統(tǒng)和可分離式海床基兩部分。潛標(biāo)錨鏈系統(tǒng)的釋放裝置包括了固定海底聲學(xué)釋放器的卡位盤和下部的立方體配重，用腐蝕螺栓固定在海床基內(nèi)部，兩者實(shí)現(xiàn)分離相互不接觸。回收時(shí)，配重脫鉤，卡位盤上浮，將海床基拖拽至海表。通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，同時(shí)將海床基與潛標(biāo)鏈結(jié)合在一套觀測(cè)系統(tǒng)中，布放前結(jié)合為一體，布放完成后兩部分又可以實(shí)現(xiàn)分離，結(jié)合了海床基與潛標(biāo)觀測(cè)觀測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，并且一次布放便可完成作業(yè)，同時(shí)滿足了海水垂向大剖面觀測(cè)與海底面邊界層的物理化學(xué)指標(biāo)的觀測(cè)需求，避免潛在同站點(diǎn)先后布放導(dǎo)致的設(shè)備損壞問(wèn)題，避免了極端海況中潛標(biāo)鏈對(duì)海床基的牽引晃動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海底勘探技術(shù)領(lǐng)域和海洋工程地質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，特別涉及一種可分離式全剖面潛標(biāo)觀測(cè)系統(tǒng)及使用方法。

背景技術(shù)

南海北部陸坡天然氣水合物儲(chǔ)量巨大，在自然條件下或人工開(kāi)采條件下，水合物會(huì)發(fā)生分解，沿著斷層或鉆孔等有利路徑向上遷移，在海表會(huì)形成二次水合物，該類型的水合物對(duì)壓力、溫度條件變化敏感。同時(shí)，南海北部又是內(nèi)波頻繁發(fā)育的海域，其中的內(nèi)孤立波作用強(qiáng)度更是居世界之首，其在傳播過(guò)程中可以影響海床表面壓力的變化，并將上層溫度高的海水帶到深層。因此，南海北部水合物試采區(qū)海域的內(nèi)孤立波是否會(huì)影響到海底表面水合物的賦存，這是一個(gè)需要解答的問(wèn)題，因?yàn)樗衔锓纸夂髸?huì)使海床力學(xué)性能顯著降低，可能引起海床變形、沉降，甚至造成海底濁流、滑坡的產(chǎn)生，因此，需要同時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)孤立波和海底邊界層的溫度、壓力、甲烷濃度、濁度、海床變形或位移情況。

另外，內(nèi)孤立波不僅可以在作用至海底，還會(huì)導(dǎo)致沉積物再懸浮，形成霧狀層，甚至還會(huì)導(dǎo)致沙波遷移。內(nèi)孤立波在淺化破碎過(guò)程中可以形成霧狀層的認(rèn)識(shí)已經(jīng)得到廣泛證實(shí)（Mccave, 1986; Lien et al., 2014; Hosegood and Haren, 2004; Reeder et al.,2011），Reeder et al （2011）在東沙海域上陸坡使用多波束觀測(cè)到內(nèi)孤立波懸浮海底沉積物，形成高達(dá)200 m的底部霧狀層。耿明會(huì)等（2018）使用多道地震資料在南海北部上陸坡發(fā)現(xiàn)，內(nèi)孤立波在多處侵蝕海底、懸浮沉積物，并形成底部和中部霧狀層。此外，南海北部陸架外緣至上陸坡沙波廣泛發(fā)育，此區(qū)域內(nèi)孤立波十分活躍，這些沙波被認(rèn)為是由內(nèi)孤立波造成的（Reeder et al., 2011; 夏華永等, 2009）。Ma et al.（2016）在東沙海域觀測(cè)到內(nèi)孤立波作用下沙波的遷移。南海北部下陸坡、深水區(qū)廣泛發(fā)育的沉積物波，也被認(rèn)為是內(nèi)孤立波作用的結(jié)果（Zhu et al., 2010）。然而目前針對(duì)內(nèi)孤立波對(duì)深海海底表面作用的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料嚴(yán)重匱乏，因此需要一套原位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以同步觀測(cè)到內(nèi)孤立波與海底邊界層指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化，為進(jìn)一步了解內(nèi)孤立波對(duì)水合物試采區(qū)海底作用以及波-土相互作用等科學(xué)問(wèn)題的研究提供必要的數(shù)據(jù)支持。

目前觀測(cè)內(nèi)波普遍采用潛標(biāo)，普通的海洋潛標(biāo)技術(shù)較為成熟可靠，一般由浮體（浮球）、觀測(cè)設(shè)備、纜繩、水下聲學(xué)釋放器、配重等組成，可以獲得較大剖面范圍的溫度、鹽度和流速數(shù)據(jù)，但是難以在靠近海底特別是海底界面層進(jìn)行觀測(cè)。而針對(duì)海底邊界層的觀測(cè)多使用海床基，普通海床基可以觀測(cè)海底邊界層溫度、壓力、位移等指標(biāo)，如公開(kāi)的中國(guó)專利CN110254672A實(shí)現(xiàn)了海床基的模塊化安裝，公開(kāi)的專利CN110262258A實(shí)現(xiàn)了海床基觸底后的自動(dòng)扶正，另外中國(guó)專利CN206427251U、CN104816805A等都改進(jìn)了海床基的觀測(cè)，但是均無(wú)法觀測(cè)到上覆水體溫度剖面，同時(shí)流速觀測(cè)的剖面范圍也受限于ADCP設(shè)備，一般僅有幾百米范圍，嚴(yán)重影響應(yīng)用水深。