[发明专利]一种海水悬浮颗粒物沉降临界应力的原位测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种海水悬浮颗粒物沉降临界应力的原位测量方法，步骤如下：步骤一设定仪器参数；步骤二布放观测装置；步骤三获取各仪器原始数据；步骤四读取多普勒流速剖面仪的回声强度、三维高频点式流速仪的流速和光学后向散射浊度仪的后向散射浊度数据且进行预处理；步骤五计算后向散射强度SV、流速、底应力、浊度，标定质量浓度、后向散射强度SV,用SV反演悬浮物质量浓度SSC；步骤六计算SSC对时间导数，当导数为负值且保持十分钟以上时，确定为发生沉降事件，统计发生沉降次数，计算沉降临界应力。本发明有益效果是：能完成长时间的自动观测、数据存储而获取连续数据，且对水体无干扰；对悬浮物质量浓度和底应力实现科学的数据处理与应用。

技术领域

本发明涉及海洋沉积动力学领域，特别涉及一种海水悬浮颗粒物沉降临界应力的原位测量方法及观测装置。

背景技术

海水悬浮颗粒物沉降是沉积动力学研究的重要问题之一，而原位测量能够获取第一手数据资料，是研究该问题最理想、最全面的方法，利用三维高频点式流速仪可以同步进行流速(估算底应力)和回声强度(反演悬浮物质量浓度)的测量，这两种数据是开展悬浮物动力学研究的基础。

为了实现对海水悬浮颗粒物沉降临界应力的估算，即判断观测范围内所发生的所有沉降事件、计算悬浮颗粒物沉降的临界应力，需要合理地设计一套观测装置，并提供一套完善的数据处理与应用的方案。其中，ADCP可以测量回声强度、ADV可以测量流速，OBS可以测量浊度，而CTD可以获取温、盐、深数据；回声强度可以转化为平均体积后向散射强度，而平均体积后散射强度可以计算悬浮物质量浓度；利用“湍流脉动相关法”可以估算底应力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种根据悬浮物质量浓度和底应力判断沉降事件、计算海水悬浮颗粒物沉降的临界应力原位测量方法和观测装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种海水悬浮颗粒物沉降临界应力的原位测量方法，步骤如下：步骤一：调设观测装置中各仪器的参数，观测装置包括：声学多普勒流速剖面仪、三维高频点式流速仪、光学后向散射浊度仪和温盐深仪，参数设置包括采样模式、频率、工作起止时间；步骤二：布设观测装置，将观测装置放置海底；步骤三：观测结束后从海底收回观测装置，获各取仪器原始数据；步骤四：数据读取和原始数据预处理，读取声学多普勒流速剖面仪原位测量的回声强度、三维高频点式流速仪原位测量的流速和光学后向散射浊度仪原位测量的后向散射浊度数据且进行预处理；步骤五：根据步骤四的回声强度计算后向散射强度SV、流速计算底应力、浊度标定为质量浓度，并进一步用其标定后向散射强度SV,用SV反演悬浮物质量浓度SSC；步骤六：根据步骤五的悬浮物质量浓度SSC，计算SSC对时间的导数，当导数为负值且保持十分钟以上时，确定为发生沉降事件，统计发生沉降次数，并分别计算对应的底应力，最后，确定沉积物的沉降临界应力。

所述步骤一装置各仪器参数，采样模式为连续或间断采样；声学多普勒流速剖面仪、三维高频点式流速仪和光学后向散射浊度仪的采样频率分别为2Hz、32Hz和1Hz；声学多普勒流速剖面仪的盲区和层厚分别为0.5m和0.5m；各仪器的工作开始时间一致。

所述步骤四原始数据预处理为光学后向散射浊度仪所测得的原始浊度数据去异常值，先进行时间平均，并标定得到高频的质量浓度序列；声学多普勒流速剖面仪测得的回声先去除盲区数值、异常值，对空缺进行线性插值，均进行时间平均；三维高频点式流速仪测得的流速先做去噪、去粗大值，再用线性插值补齐，最后进行时间平均。

所述进行时间平均的时间为0.5—5min。