[发明专利]深海内波对海底沉积物再悬浮量的观测系统及方法

权利要求书

1.一种深海内波对海底沉积物再悬浮量的观测系统，其特征在于包括位于系统底部的海底观测平台框架(2)、位于海底观测平台框架(2)下方的锚泊系留配重(1)和竖向布置的缆绳(10)，所述锚泊系留配重(1)为上表面中央设有固定环(16)的长方体重力锚，所述海底观测平台框架(2)顶部设有浮体材料(8)，海底观测平台框架(2)上还搭载有浊度仪(4)、沉积物捕获器(5)、高精度温盐深仪(6)、单点式海流计(7)以及两个并联的声学释放器(3)，所述两个声学释放器(3)上端均与海底观测平台框架(2)相连，两个声学释放器(3)的下端用绳索(18)相互连接，且该绳索(18)穿过所述的固定环(16)；所述缆绳(10)下端连接所述海底观测平台框架(2)、顶端连接第一玻璃浮球组合(14)，该缆绳(10)自下端至顶端的第一玻璃浮球组合(14)之间依次设有第二玻璃浮球组合(9)、释放环(15)、主浮体(11)，并且还有两个或两个以上的子浮体(13)安装在缆绳(10)的不同位置，所述主浮体(11)位于缆绳(10)中部，并搭载有两台声学多普勒流速剖面仪(12)，其中一个朝向上方用于观测主浮体(11)上部的流场，另一个朝向下方用于观测主浮体(11)下部的流场，从而以实现表层至海底全深度测流，测流层厚8-24m，子浮体(13)同时搭载有一台浊度仪(4)和一台高精度温盐深仪(6)。

2.如权利要求1所述的深海内波对海底沉积物再悬浮量的观测系统，其特征在于所述的子浮体(13)之间的间距相等，且子浮体(13)之间的间距不超过20米。

3.利用权利要求1所述的观测系统获得深海内波对海底沉积物再悬浮量的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)对观测系统上搭载的各个仪器进行校正，并设定各仪器的工作参数；

2)利用辅助船及GPS定位系统将观测系统运输至目标点位，准备好船上配备的起吊装置及布放缆，首先布放观测系统的缆绳及其固定仪器，然后通过释放环(15)下放海底观测平台框架(2)；

3)待布放完成后，观测系统上的各个仪器按照设定的参数开始进行自容式观测；

4)观测完成后，利用辅助船回收观测系统，首先通过双并联声学释放器(3)释放锚泊系留配重(1)，使海底观测平台框架(2)与锚泊系留配重(1)脱离，整个缆绳(10)及海底观测平台框架(2)在各个浮体的作用下浮出海面，然后通过释放环(15)回收浮到海面的海底观测平台框架(2)，最后回收缆绳(10)及其上固定仪器；

5)各观测仪器均为自容式，读取观测仪器数据，收集沉积物捕获器捕获的悬浮物；

6)使用H₂O₂去除沉积物捕获器(5)捕获的部分悬浮物的有机成分，根据下述公式计算沉积物在所有悬浮物中的百分比：

其中，f为沉积物在悬浮物中的百分比，m_s为去除悬浮物有机成分后的质量，m为悬浮物总质量；

然后，使用马尔文粒度分析仪确定剩余沉积物的粒径，最后使用悬浮物配制悬浊液标定各个浊度仪，从而由浊度数据得到悬浮物浓度；

7)通过分析流速数据和温盐剖面数据确定内波；

8)根据步骤6的标定结果和步骤7得到的内波结果，确定内波对沉积物的再悬浮量：

再悬浮量的计算公式如下：

其中，T为内波对沉积物的再悬浮量，f为沉积物在所有悬浮物中的百分比，若本观测系统搭载n-1个子浮体，每个子浮体包含1个浊度仪，加上海底平台的1个浊度仪则总共包含n个浊度仪，从下到上依次为第1、第2、…、第n浊度仪，L1、L2、…、Ln分别为每个浊度仪距离海底的高度，SSC₁为海底到第1个浊度仪之间的悬浮物平均浓度，SSC₂为第1个到第2个浊度仪之间的悬浮物平均浓度，…，以此类推；u₁为声学多普勒流速剖面仪测得与SSC₁对应高度的流场，u₂为声学多普勒流速剖面仪测得与SSC₂对应高度的流场，…，以此类推。