技术领域
[0001] 本申请涉及海洋地球物理探测领域，尤其涉及一种海底浅层地质灾害测量系统及方法。
相关背景技术
[0002] 目前，对于海上高精度测量作业来说，由于海上浅水测量具有技术要求高、测量环境复杂等特点，如海底浅层地质灾害测量。因此，针对海底浅层地质灾害测量，需要采用专门的设备和方法予以解决。
具体实施方式
[0018] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0019] 参阅图1，本申请的实施例提供了一种海底浅层地质灾害测量系统，包括工作船6、震源1、水听器2、浅地层剖面仪采集系统3、浮球8、地线4、导航定位系统5和发电机7。
[0020] 工作船6选用船尾甲板宽度大于10米以上的船舶。
[0021] 震源1用于向海底发射声波。震源1通过电缆拖曳在工作船6的船尾后面。震源1距离船尾15‑25m。震源1漂浮在海水中。
[0022] 水听器2用于接收在震源1发射声波后反射回来的声波。水听器2通过电缆拖曳在工作船6的船尾后面。水听器2距离船尾15‑25m。水听器2漂浮在海水中。
[0023] 浅地层剖面仪采集系统3用于探测浅底地层的剖面结构。浅地层剖面仪采集系统3设置在工作船6上。浅地层剖面仪采集系统3通过BNC线与震源1和水听器2连接。浅地层剖面仪采集系统3选用采集软件SonarWiz。
[0024] 浮球8用于标记水听器2的位置。浮球8漂浮在海水表面，浮球8与水听器2连接。浮球8选用塑料球体，浮球8与水听器2的连接绳索为尼龙绳、棉制绳、麻制绳、棕制绳。
[0025] 地线4用于将电流传导海水中，保证浅地层剖面仪采集系统3的正常运转。地线4漂浮在海水中，地线4与浅地层剖面仪采集系统3连接。地线4选用大于1.38mm的铜线。
[0026] 导航定位系统5作为实时定位的装置，用于提供震源1和水听器2在海水中的水平位置，以及工作船6的水平位置。导航定位系统5设置在工作船6上。导航定位系统5与浅地层剖面仪采集系统3连接。导航定位系统5选用北斗卫星导航系统、GPS全球定位系统。
[0027] 发电机7用于为震源1、浅地层剖面仪采集系统3、导航定位系统5提供电源。发电机7设置在工作船6上。发电机7与震源1、浅地层剖面仪采集系统3、导航定位系统5连接。发电机7选用功率大于2.5KW。
[0028] 本申请的海底浅层地质灾害测量系统，能够有效提升浅地层剖面仪作业时数据采集的稳定性与可靠性，提高浅地层剖面仪的定位精度，还能有效控制震源1和水听器2保持稳定的缆长长度，具有灵活的可操作性，可提高海底油气钻井作业、浅层气、断层、古河道、泥底辟等地质灾害测量数据的质量，进一步增强后续的分析精度。本申请的海底浅层地质灾害测量系统可用于各种小型调查船，便于安装。本申请的海底浅层地质灾害测量系统，应用于海底油气钻井作业、浅层气、断层、古河道、泥底辟等地质灾害测量技术领域。
[0029] 参阅图2，本申请的实施例还提供了一种海底浅层地质灾害测量方法，采用上述的海底浅层地质灾害测量系统，海底浅层地质灾害测量方法包括以下步骤：
[0030] (1)背景调研
[0031] 上述步骤中，收集工作区的风浪流、潮位、水深、海洋油气作业情况等基础资料。
[0032] (2)设备安装
[0033] 上述步骤中，在工作船6上将震源1、水听器2、浅地层剖面仪采集系统3、地线4、导航定位系统5、发电机7、浮球8进行安装连接，形成海底浅层地质灾害测量系统。
[0034] (3)船舶航行测试
[0035] 上述步骤中，测试内容：在4节及以下船速下保持±2m偏航距的跑线测试。完成标准：船舶顺流、逆流和与流向不一致时，均能基本保持“4节船速下偏航距在±2m内”。
[0036] 另外，上述步骤包括：
[0037] 1)完成双高精度DGPS导航软件的安装，并在各导航软件Hypack中均设置船型参数及DGPS偏移，形成两套DGPS系统。
[0038] 2)同时启用两套DGPS系统进行导航，记录打点轨迹。
[0039] 3)在作业区域布置东西向和南北向测线，东西测线长度1.5km，间距50m，共2条，南北向测线长度1.5km，间距50m，共2条。
[0040] 4)通过导航软件指挥船长按照测线在2‑4节船速下保持±2m的偏航距进行跑线。
[0041] 5)对每条测线的偏移情况进行分析，出具对比报告。
[0042] 根据对比报告进行调整，完成船舶航行测试。
[0043] (4)震源1和水听器2长度(缆长)测试
[0044] 上述步骤中，测试内容：调整船速和缆长，实现震源1和水听器2的稳定定位。完成标准：在大于5m水深、震源1和水听器2距离船尾15‑25m的条件下，layback定位在±2m。
[0045] 另外，上述步骤包括：
[0046] 1)依据海图确定合适的海底地形和测试区域。
[0047] 2)人工收放震源1和水听器2，进行缆长测试，layback定位控制在±2m，确定船速、缆长，同时测试船舶走航过程中震源1和水听器2是否稳定。
[0048] 3)测试浅地层剖面仪数据是否正常。
[0049] 根据测试结果进行调整，完成震源1和水听器2缆长测试。
[0050] (5)浅地层剖面仪校准
[0051] 上述步骤中，测试内容：利用浅地层剖面仪对海底已知的目标物的位置、埋深、分布等进行探测。完成标准：平面位置精度在±2m内，位置、埋深、分布精度达到100％。
[0052] 另外，上述步骤包括：
[0053] 1)根据海图结果，找一处地形平坦，没有其他障碍物的位置。
[0054] 2)将一20kg左右金属重物(铁架)放到海床上，从下至上依次连接信标、释放器、浮球8，浮球8高度距离海床2.5m左右。
[0055] 3)用水下定位系统找到信标的位置，以信标的位置为中心，布置4条测线，其中，东西向测线2条，南北向测线2条，测线间距20m，测线长度100m。
[0056] 4)船舶跑线测试，记录不同方向和测线的数据后进行位置、埋深、分布分析，并与已知数据进行对比分析。
[0057] 根据对比分析结果进行调整，完成浅地层剖面仪校准。
[0058] (6)测线布设
[0059] 上述步骤中，测线间距按照测量比例尺要求进行布设，例如1：1000比例尺的测线间距为10m，主测线按照东西向，检查测线按照南北向布设。
[0060] (7)走航测量
[0061] 上述步骤中，震源1和水听器2入水后，应保持2‑4节船速航行，避免停车或者倒车。在正式测量作业前，对浅地层剖面仪采集系统仪器进行GPS连接调试。仪器连接好后，将震源1(也称电磁声源)和水听器2分别拖曳在船尾两侧，距离船尾大于15米，分别选用不同的能量大小、激发频率、量程范围进行测试，调节TVG使浅地层剖面仪的图像效果最佳，以选取最佳的工作参数。
[0062] (8)数据完整性检查
[0063] 上述步骤中，测量完成后在SonarWiz软件检查测区范围的覆盖程度和数据质量，确保测区覆盖范围100％。
[0064] (9)海底地层数据处理分析
[0065] 上述步骤中，地层剖面直接测量成果是双程反射旅行时间剖面，其物理本质是地层界面间声波阻抗突变的界面。将采集到的浅地层剖面资料进行处理，删除无效数据，对每条测线数据进行增益调节、带通滤波、迭加，去除剖面上的干扰波，使其达到最优显示效果，使用Ddelph interpretation后处理软件进行底跟踪、初步分析各层序的空间形态及层序间的接触关系，最后确定各层序的地质特征。资料处理过程中采用的土体中时‑深转换声速为1550m/s。
[0066] (10)编制图件和报告
[0067] 上述步骤中，编制海底浅层气、断层、古河道、泥底辟等地质灾害的特征和分布图，编写成果报告。
[0068] 本申请在4级海况及以下浅水区使用小型调查船进行海底油气钻井作业、浅层气、断层、古河道、泥底辟等地质灾害调查作业时，使船速在4节及以下船舶保持±2m的偏航距；在大于5m水深、震源1和水听器2距离船尾15‑25m的条件下，layback定位在±2m；海底埋藏管道的平面位置精度在±2m内，其位置、埋深、分布等分析精度达到100％，可以提高数据测量精度和数据质量，提供更加准确可靠的数据资料，可用于海洋废弃井口调查、海洋井场调查、海底管道电缆路由调查等，具有广阔应用前景。
[0069] 本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0070] 以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
