[发明专利]海底洋流模拟装置及其控制方法

说明书

本发明涉及一种海底洋流模拟装置，包括高压模拟舱，在高压模拟舱中进行地质分层构建包括海底上覆海水环境模拟单元、海底界面模拟单元、海底下伏沉积物模拟单元；还包括环境条件控制单元；海底界面模拟单元设置有海底流注入系统，海底流注入系统用于向海底界面模拟单元注入需要流速和流量的深海海水，达到模拟深海底层洋流的功能。本发明还提供该装置的控制方法，通过在高压模拟舱内模拟深海原位环境，真实模拟海底界面、海底下伏沉积物和海底上覆水环境，在保证深海原位物理、化学、地质环境条件的基础上，通过海底流注入系统模拟深海洋流的形成演化；在演化过程中，通过环境条件控制单元内置的部件和参数模拟不同形态和不同形式的深海洋流情况。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，更具体的，涉及一种海底洋流模拟装置及其控制方法。

背景技术

相对于表层洋流来说，深海洋流多指海平面1000米以下的海水运动，尽管表面难以观测到，但是由于大洋输送带效应，深海洋流对世界气候变化的影响是长期的，科学家认为，海洋对10年以上时间尺度的气候变化的影响因素应该到深海去寻找。深海洋流促使深海海底流与海洋表层海水间进行物质交换，促进表层海水降温和二氧化碳吸收，对调节全球气候变化和全球生态系统具有举足轻重的影响。另一方面，深海底层海流变化是油气田开发设计(平台及海底管线等)、施工建设、运营维护以及后期弃置阶段不可回避的自然条件因素之一。深海洋流由于控制底层海水的运动变化对深海生态系统如深海冷泉生态系统，深海海山生态系统的物质输送和能量传递产生重要影响，是研究深海生态系统的重要考察因素。

深海洋流的主要研究手段包括深海实地探测、计算机模拟和实验室模拟等手段，深海实探测需要研究人员在怀疑存在深海洋流的海平面以下1000米处放置若干个检测仪，用来监测海水的流动，花费巨大。计算机模拟需要在厘清深海洋流基本原理的基础上，建立若干理论模型，可对洋流变化进行预测模拟，但是建立在若干假设条件的基础上。相对来说，实验室模拟可以用较小的成本模拟研究深海洋流的运动机理，同时，实验室模拟可以搭建室内深海洋流模拟平台，为深海其它需要考虑深海洋流因素的科学研究如深海冷泉生态系统的形成演化、深海油气田开发的构件强度研究测试、深海油气资源和矿产资源开发等提供试验平台，为交叉学科的发展提供基础研究平台。现有的深海洋流室内模拟研究主要在深水池或者深水井中进行水池试验，主要从洋流运动的角度着手，不注重海洋周围环境，不能实际反演深海海底周围及下伏沉积层环境情况，难以满足深海冷泉生态系统等前沿科学研究的需要。

发明内容

本发明为克服现有的深海洋流室内模拟研究主要在深水池或者深水井中进行水池试验，不注重海洋周围环境，存在无法实际反演深海海底周围及下伏沉积层环境情况，难以满足深海冷泉生态系统等前沿科学研究需要的技术缺陷，提供一种海底洋流模拟装置及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

海底洋流模拟装置，包括高压模拟舱，在所述高压模拟舱中进行地质分层构建，由上到下包括海底上覆海水环境模拟单元、海底界面模拟单元、海底下伏沉积物模拟单元；还包括环境条件控制单元，用于装置内部环境条件的控制及数据的采集；其中：

所述海底界面模拟单元设置有海底流注入系统，所述海底流注入系统用于向海底界面模拟单元注入深海海水，达到洋流模拟的作用。

上述方案中，通过在高压模拟舱内模拟深海原位环境，真实模拟海底界面、海底下伏沉积物和海底上覆水环境，在保证深海原位物理、化学、地质环境条件的基础上，通过海底流注入系统模拟深海洋流的形成演化；在演化过程中，通过环境条件控制单元内置的部件和参数模拟不同形态和不同形式的深海洋流情况。