海洋场地环境综合物探工作方案
0前言
随着现代物探技术的迅猛发展，其在海洋领域所发挥的独特作用 亦日益显现。海洋物探是地球物理学原理与技术在海洋条件下的具体 应用，其服务行业是十分广阔的。海洋物探是海域工程勘探的一个重 要方面，具有快速、准确、无损害的特点，它对于勘探区域地层的宏 观揭露，弥补了传统地质钻探的不足，在海洋现代大型重点工程的设 计和施工中，发挥了越来越重要的作用。本方案拟综合使用多波束测 深、侧扫声纳、单道反射地震以及磁测等海洋物探方法，对某场区海 底及近岸的海域第四纪覆盖层、海域基岩面、海底障碍物进行勘探和 探测。 1方案的目的
1.1、 查明拟建场区海底地形地貌特征。
1.2、 拟建场区海底底质的划分，各种出露于海底的管线、障碍物 和沉积物的探测和定位。
1.3、 查明拟建场区的海底地质构造。
2技术方案
综合使用多波束测深、侧扫声纳、单道反射地震以及海洋磁测等 多种海洋物探方法，并进行适当地质钻探对比验证。
usb 声卡2.1多波束测深
多波束测深技术是目前海测领域进行海洋地形地貌勘测的重要 手段，被广泛应用于港口和航道测量，以及水下物体探测定位等方面， 具有测量精度高和全覆盖的特点。多波束测深是水声技术、计算机技 术、导航定位技术和数字化传感器技术等多种技术的高度集成。测深 时，载有多波束测深系统的船，每发射一个声脉冲，不仅可以获得船 下方的垂直深度，而且可以同时获得与船的航迹相垂直的面内的几十 个水深值。多波束测深系统一般由窄波束回声测深设备（换能器、测 量船摇摆的传感装置、收发机等）和回声处理设备（计算机、数字磁 带机、数字打印机、横向深度剖面显示器、实时等深线数字绘图仪、 系统控制键盘等）两大部分组成。多波束测深系统同单个宽波束的回 声测深仪相比，具有横向覆盖 范围大（为深度的几倍），波束窄（约 为3地沟油提炼生物柴油二阶低通滤波电路°〜5°），效率高等优点。适用于海上工程施工区和重要航道的 较大面积的精确测量，也可以用于精确测定航行障碍物的位置、深度。 它能绘出海底三维图形，有的系统还可在冰覆盖区使用。
在测量中，使用多波束系统配合GPS RTK定位仪器进行。施工 前，把仪器按要求固定安装到测量船只上后，在浪级小于1m的海况 下，分别在平坦海底区域和海底已知目标物上，对该系统的横摇偏差、 纵摇偏差、电罗经偏差和导航延迟等参数进行一系列校正，并在施工 附近方圆10 km内架设验潮站，每十分钟纪录一组潮水变化信息。施 工期间，每3 h〜4 h监测一次海水声速变化，以确保测量的精度。在 数据编辑和处理阶段，利用处理软件对海水深度数据进行编辑和滤波 后，再采用人工干预来剔除残余的噪声数据，并加入潮水和声速改正 信息，最终输出工程用图或海图。
2.2 侧扫声纳
侧扫声纳技术是一种利用声波背反射原理实时成像的方法。该系 统水下测量设备俗称“拖鱼”，外形酷似，拖拽于船后，二侧装 有声纳换能器，可按固定时间间隔向水底发射垂直于航向的扇形高频 波束，接收来自海底或水体内物体的背反射信号，并依据所接收的
信 号走时信息和背反射强度来绘制直观的表征海底面貌的灰度或彩 图。这种方法具有分辨率高、覆盖面大和图像直观的优点，是目前海 底地貌测量、海底底质划分，各种出露于海底的管线、障碍物和沉积 物探测定位的重要手段。
以某型双频侧扫声纳为例，该系统有二个发射频率，分别为100 kHz废盐焚烧炉选型和500 kHz，水平面内的波束角宽为0.5 °，垂直平面内的波束角 宽为50°。使用500 kHz的高频声纳信号进行测量，覆盖范围设定 在测线二侧75 m以内时，分辨率能达分米级。野外测量时使用时间 增益控制（TG ）来补偿声波在传播过程中的损失，并利用自动增益控 制（G ）来补偿信号的随机变化，室内图像处理中利用手动增益控制 （MGC ）来使得输出的图像有最佳的显示效果。运用该系统对水底鱼 礁、沉船和海底管线等各种出露于海底之上的物体进行调查研究，有 较好的应用效果。
2.3单道反射地震
单道反射地震方法在浅海地质勘查领域具有较大的优势，可以为 地质构造调查研究，海上基建项目选址，填海及航道疏通工程可行性 研究等提供大量重要的地质信息，也被用于海底管线、隧道和各种掩 埋物等的调查研究。单道海上反射地震具有配置灵活、操作简单、
高 效且经济的特点，作为一种基础物探方法，其应用领域不断扩展。单 道海上反射地震系统由船载系统和拖曳系统构成。拖曳系统包括换能 器、水听器和电缆构成；船载系统包括可控震源、数据采集和处理平 台、GPS卫星导航定位系统，测深系统等。
反射地震剖面系统的组成和工作原理示意
2.3.1单道反射地震在浅水条件下的应用
钳流表在大区域、深水条件下，发射和接收设备（换能器和水听器）拖在 船尾30—保鲜膜切割盒50 m，以降低发动机、螺旋桨及船载设备对地震系统造成 的音频干扰。
而在近岸浅水区域，工程特点一是区域小，测线往往很短，很多 工区在海湾、避风塘等半封闭地区，发射和接收设备不能拖在船后足 够距离；二是水浅，水深大多在2〜10 m，不利于野外作业。在上述 的环境不允许按深水区域的配置进行工作，如果缩短后置距离，环境 噪声必然增加，特别是测量船尾流生成的大量气泡，容易造成声波混 淆。近岸地层的基岩界面较浅，沉积层相对较薄，地震的测量目标区 厚度仅几米到十几米。直达波和水底的多次反射波会严重影响有用信 息的获取。在水深足够的情况下，可通过设置延时接收参数。去除直 达波，而且它一般对地层剖面没有影响。而在浅水条件下，水深可能 和收发距相当，故而会叠加在水底反射界面上，严重时可能使海床面 的辨认变得极为困难；多次波的情况更复杂。海底反射多次波在地震 剖面上比较容易判断，往往是形态相似，和水深相关，随反射次数的 增加，波动幅度逐渐加大的一组反射界面。在浅水条件下需组织设计 一
套压制直达波和多次波，提高地震信号信噪比的野外施工方案，并 在施工中验证方案的有效性。可在系统装配设计时，将换能器和水听 器分别放置在测量船两边，其好处是船体阻隔了直达波的大部分能 量，使其对剖面的影响程度减弱到允许的范围，破坏了大部分多次反 射波的形成途径。不利的方面是，由于靠近船身，噪声加大，而且由 于涌浪的推动，水听器经常碰触船体而造成干扰。改进的方案是：① 在水听器的尾部设一个支点，防止它在测量船转弯时碰撞船壁，但又 给它一定的自由度，保证正常航行时整条电缆不会激起气泡;②其次， 航线设计成平行于潮水方向，减弱浪涌的作用；③根据具体情况调节 收发距和水听器的吃水深度，进一步压制多次波的作用或避免多次反 射界面叠加在真实地层界面上；④选择合适的震源能量也可以有效 地减弱多次波的作用，由于水浅，不但水底的反射产生多次波，基岩 面的反射波同样在水层中产生多次反射，因此，适当降低震源的能量
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