【摘要】：海床侵蝕與淤積監(jiān)測(cè)是海岸帶研究與保護(hù)的重要內(nèi)容,關(guān)系到海岸工程的穩(wěn)定、近岸生態(tài)平衡、沉積物運(yùn)移等諸多方面,具有重大經(jīng)濟(jì)意義與社會(huì)意義。本文是在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)課題“風(fēng)暴過(guò)程中沉積物再懸浮通量原位監(jiān)測(cè)技術(shù)(No.2008AA09Z109)”的資助下開(kāi)展研究工作,旨在對(duì)海床蝕積過(guò)程監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一套在原位實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)海床侵蝕淤積過(guò)程的系統(tǒng),為海床蝕積過(guò)程研究及沉積物運(yùn)移研究提供支持。 本研究從介紹蝕積監(jiān)測(cè)技術(shù)入手,通過(guò)總結(jié)以往技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)引出本次研究所開(kāi)發(fā)的海床蝕積實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),就其軟硬件特點(diǎn)、數(shù)據(jù)處理方法等展開(kāi)介紹,探討判定海床界面位置的有效方法,并通過(guò)一系列試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)處理技術(shù)的效果、檢驗(yàn)系統(tǒng)的整體工作情況,為下一步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化、海床蝕積測(cè)量與沉積物運(yùn)移研究提供支持。 首先,論文介紹了國(guó)內(nèi)外各種海床侵蝕淤積監(jiān)測(cè)技術(shù)及與海床蝕積相關(guān)的理論背景,根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的需要,提出應(yīng)用電阻率探桿作為監(jiān)測(cè)手段的具體思路。 其次,在考慮現(xiàn)場(chǎng)條件和電阻率探桿特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,本文詳細(xì)設(shè)計(jì)介紹了一套可以實(shí)現(xiàn)海床蝕積過(guò)程實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由電阻率探桿、采集控制部分、控制艙、GPRS模塊、浮漂、太陽(yáng)能供電裝置、GPS、三腳架等部件及相關(guān)軟件組成,本文對(duì)各部分之間的連接形式和受力情況進(jìn)行對(duì)比優(yōu)化,最終確定各項(xiàng)參數(shù)等。 再次,本文詳細(xì)介紹了基于電阻率監(jiān)測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法,對(duì)比常用的界限值法、曲線擬合法、局部突變點(diǎn)分析方法及小波分析方法的特點(diǎn),并最終選定以小波分析為主的海床蝕積過(guò)程數(shù)據(jù)處理方案,選擇合適的數(shù)據(jù)處理軟件并完成部分程序編寫(xiě)工作,最大化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理與分析,提高監(jiān)測(cè)精度和效率。最后,論文主要介紹了在系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中開(kāi)展的一系列室內(nèi)外試驗(yàn),通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析,獲取不同沉積物海床在蝕積過(guò)程的電阻率變化特征,檢驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的有效性,測(cè)試系統(tǒng)的工作性能,同時(shí)獲得大量科研數(shù)據(jù),為精確獲得海床的蝕積信息和沉積物運(yùn)移研究提供幫助。 本文首次實(shí)現(xiàn)了基于電阻率測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)海床蝕積過(guò)程實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),編寫(xiě)數(shù)據(jù)處理程序并開(kāi)發(fā)配套軟件。通過(guò)開(kāi)展室內(nèi)外試驗(yàn)及對(duì)眾多試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得出,本系統(tǒng)能實(shí)時(shí)、自動(dòng)測(cè)量海床附近電阻率值,遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),可用于精確判定海床界面位置及其隨時(shí)間的變化,具有良好的工作性能。本研究豐富了海床蝕積監(jiān)測(cè)技術(shù),為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)蝕積過(guò)程的長(zhǎng)期無(wú)人值守監(jiān)測(cè)邁出了關(guān)鍵性一步。本系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用范圍和發(fā)展前景。
【圖文】：

原位的三腳架方法[7]，如圖1-1所示，它是將自容式濁度計(jì)、激光粒度儀、流速計(jì)等傳感器組合在一起固定于三腳架上，然后下放至測(cè)量位置海床面上，來(lái)獲取一段時(shí)間內(nèi)的水動(dòng)力參數(shù)與沉積物參數(shù)，對(duì)研究區(qū)的沉積物蝕積過(guò)程建立各種模型，，進(jìn)行蝕積量計(jì)算[8][9]。三腳架法的廣泛應(yīng)用，為沉積物傳輸理論研究提供許多現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，極大地促進(jìn)了理論的發(fā)展。例如美國(guó)在Eel River 河口開(kāi)展的STRATAFORM 項(xiàng)目研究中，使用配備了多種監(jiān)測(cè)儀器的三腳架設(shè)備來(lái)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)海洋沉積物的傳輸過(guò)程[10]。但由于沉積物特性（沉積物類型、生物擾動(dòng)等）差異、水動(dòng)力條件復(fù)雜，加之監(jiān)測(cè)和分析計(jì)算的過(guò)程較復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果有時(shí)候并不能完全反映實(shí)際的凈侵蝕量，這類基于參

海床蝕積過(guò)程實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)淤積狀況最直接有效的方法是測(cè)定海床界面的床界面高程測(cè)量的基本方法。該方法應(yīng)用水準(zhǔn)中并出露于海床面上的標(biāo)記樁作為參考，人工獲得海床界面變化信息[1][12]。后來(lái)有學(xué)者對(duì)這可移動(dòng)的測(cè)量裝置，并通過(guò)大量點(diǎn)測(cè)獲取空間仍是基于參考點(diǎn)直接量取海床的相對(duì)高程，效率用上有較大的局限性。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：P737.1

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本文編號(hào)：2644069