杭州湾沉积物原位声学特性分析及浅表低速层研究

论文摘要

原位声学测试技术是当前国际海底沉积物声学研究的前沿和热点。国内研究相对较少。论文依托国家“863”计划“海底声学原位测试系统”,对多频原位声学探测,数据处理,原位声学正、反演,浅表低速层形成因素及其声学特性,杭州湾中尺度地声模型及原位声学特性与沉积物物理力学参数之间的关系进行了详细研究。建立了互相关双向极值速度提取方法并将小波变换首次应用到了原位声学测量数据处理中。通过杭州湾原位声学测量理论模型反演分析,探讨了各种海底沉积物模型的适用性,并对声波波场进行了正演。介绍了BICSQS模型,并将该模型首次应用到杭州湾原位声学测量反演中。首次从理论模型上对近岸浅表低速层的形成因素及声学特性进行了分析。在研究区域发现了一种不同于前人研究结果的中尺度地声模型,并详细研究了杭州湾原位声学特性与沉积物土工物理力学参数之间的关系。本文研究对海底声学基础理论、海洋近岸工程、海洋地质灾害和海洋军事都具有重要意义。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题选题依据及意义
• 1.2 课题国内外研究现状
• 1.2.1 原位声学测试技术发展现状
• 1.2.2 海底沉积物理论模型研究现状
• 1.2.3 沉积物声学、物理力学特性关系研究现状
• 1.3 课题研究内容及创新点
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 主要创新点
• 第二章 原位声学测量野外数据采集
• 2.1 研究区域简介
• 2.2 野外数据采集方法
• 2.2.1 原位声学测试数据采集
• 2.2.2 沉积物物理力学参数测量
• 2.2.3 下渚湖浅表层含气沉积物原位声学测量
• 2.2.5 野外数据采集工作量
• 第三章 原位声学测试数据处理方法研究
• 3.1 原位测试系统声源响应说明
• 3.2 原位声学测量声速提取技术研究
• 3.2.1 提取时间标示点法
• 3.2.2 相位延时法
• 3.2.3 互相关双向极值法
• 3.3 原位声学测量信号消除干扰研究
• 3.4 原位声学测试声衰减提取方法研究
• 3.4.1 功率谱方法
• 3.4.2 标准均方法
• 3.5 小结
• 第四章 杭州湾原位声学理论模型反演分析
• 4.1 Biot理论模型反演分析
• 4.2 BISQ理论模型反演分析
• 4.3 沉积物内部颗粒剪切模型反演分析
• 4.4 小结
• 第五章 杭州湾原位声学BISQ理论模型正演
• 5.1 基于BISQ理论的声波波动方程
• 5.2 交错网格高阶有限差分算法
• 5.3 原位声学测量波场数值模拟
• 5.4 小结
• 第六章 近岸浅表低速层形成因素及声学特性研究
• 6.1 概述
• 6.2 基本理论基础
• 6.3 数值模拟与分析
• 6.4 原位测量低速层反演分析
• 6.4.1 杭州湾淤泥质粘土沉积物低速层反演分析
• 6.4.2 下渚湖含气沉积物低速层反演分析
• 6.5 小结
• 第七章 BICSQS模型及原位声学反演分析
• 7.1 BICSQS模型
• 7.2 原位声学BICSQS模型反演分析
• 7.3 小结
• 第八章 杭州湾沉积物原位声学与物理力学特性关系研究
• 8.1 杭州湾沉积物中尺度地声结构研究
• 8.2 杭州湾沉积物原位声学与物理力学特性关系研究
• 8.2.1 概述
• 8.2.2 一元回归
• 8.2.3 多元回归
• 8.3 小结
• 第九章 结论
• 9.1 主要研究成果
• 9.2 今后需要继续研究的问题
• 主要参考文献
• 攻博期间发表的学术论文及其他成果
• 已发表论文情况
• 参加科研项目情况
• 致谢
• 摘要
• Abstract