[发明专利]一种大陆边缘水合物环境地质动态监测系统及方法

权利要求书

1.一种大陆边缘水合物环境地质动态监测系统，其特征在于，包括测斜单元、游离态甲烷监测单元、海水环境参数监测单元、数据采集单元(10)以及原位数据接收单元；所述测斜单元、游离态甲烷监测单元和海水环境参数监测单元通过通讯光缆接入设置在海底的数据采集单元(10)，数据采集单元(10)通过浮球(13)与通讯卫星(14)进行数据传输，并通过通讯卫星(14)与原位数据接收单元进行数据传输，实现地质动态数据原位监测；

所述测斜单元包括分布式光纤测斜模块(3)和光纤调制解调仪(6)，分布式光纤测斜模块(3)沿调查目标位置的滑坡线(2)设置，包括带光纤光栅传感器(4)的分布式光纤(31)、分布式光纤测斜管(32)，分布式光纤(31)设置在分布式光纤测斜管(32)中，分布式光纤测斜管(32)通过传输光纤(5)接入光纤调制解调仪(6)；

所述测斜单元沿滑坡线(2)设置，用以监测滑坡体的深部变形程度，以反演滑坡推力的分布形式和滑面位置，并辅助对滑坡体的安全状态评价；所述游离态甲烷监测单元设置在滑坡线(2)的上部开裂位置，用以对水合物分解释放的游离态甲烷(8)进行流量监测，获得其在时间序列上的变化信息；所述滑坡线(2)的位置基于海底微地貌上的特殊结构、并结合地层剖面上解译出来的断裂进行确定，所述特殊结构包括滑坡阶步(17)；所述海水环境参数监测单元设置在浅海区大陆坡位置，用以对气泡羽流喷口附近的海水环境参数进行监测。

2.根据权利要求1所述的大陆边缘水合物环境地质动态监测系统，其特征在于：所述海水环境参数监测单元采用集成甲烷传感器、溶解氧传感器、pH计和Eh计的海床基工作站(9)，以实时获得水体中溶解甲烷和溶解氧含量、底水的pH值和Eh值随时间的变化。

3.根据权利要求1所述的大陆边缘水合物环境地质动态监测系统，其特征在于：所述监测系统还包括与测斜单元、游离态甲烷监测单元和海水环境参数监测单元相连的供电电源(12)，供电电源(12)的供电主体采用海水电池、太阳能光伏板或者温差发电机。

4.基于权利要求1所述的大陆边缘水合物环境地质动态监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)针对调查目标位置，确定滑坡线(2)；

2)在调查目标位置的滑坡体上垂向钻孔，钻孔的下部穿过滑坡线，并在钻孔内布设监测滑坡体的深部变形程度的测斜单元；

3)在滑坡线(2)的上部开裂位置，布设游离态甲烷监测单元，以对水合物分解释放的游离态甲烷进行流量监测，获得其在时间序列上的变化信息；

4)基于海水环境监测单元对气泡羽流喷口附近的海水环境参数进行监测；

5)对水体中泄漏来源的溶解态甲烷通量、气泡羽流喷口附近的海水环境参数以及测斜单元采集的数据进行分析，实现对大陆边缘赋存天然气水合物的边坡进行滑坡和环境变化的综合监测。

5.根据权利要求4所述的大陆边缘水合物环境地质动态监测系统的监测方法，其特征在于：所述步骤1)中，在实际调查中，利用海底微地貌上的特殊结构，并结合在浅地层剖面上解译出来的断裂来确定滑坡线的实际位置，所述特殊结构包括滑坡阶步(17)。

6.根据权利要求4所述的大陆边缘水合物环境地质动态监测系统的监测方法，其特征在于：所述海水环境参数监测单元采用集成甲烷传感器、溶解氧传感器、pH计和Eh计的海床基工作站(9)，以实时获得水体中溶解甲烷和溶解氧含量、底水的pH值和Eh值随时间的变化。

7.根据权利要求5所述的大陆边缘水合物环境地质动态监测系统的监测方法，其特征在于：所述步骤2)中，在滑坡体上出现滑坡阶步(17)的位置的适当位置钻孔，将分布式光纤(31)绑扎于分布式光纤测斜管(32)管壁上的刻槽内，并以环氧树脂黏贴；然后将分布式光纤(31)布放距离滑坡线(2)顶部一定位置处。