[发明专利]基于基站水位观测的海床基沉降量差分计算方法

说明书

本发明公开了基于基站水位观测的海床基沉降量差分计算方法，包括如下步骤：(Ⅰ)选取海面为海床基观测点的参考基面，建立海床基观测点到海面的沉降高程式：Δh(t)＝h_d(t)‑h_d(0)‑Δh_d(t)；(Ⅱ)通过分潮模型建立静水水深与实时水深的关系模型；(Ⅲ)由于参考基面——海面的高度是随潮汐变化的，其与就近封闭海域岸基观测站的岸基观测点的潮汐动态幅值、角频率变化量相同，通过步骤(Ⅱ)所建立的分潮模型，建立海床基观测点静水水深变化量△h_d(t)与岸基观测点静水水深变化量的关系；(Ⅳ)将步骤(Ⅱ)中，步骤(Ⅲ)中的各式代入步骤(Ⅰ)中，得到动态沉降高程随时间的变化函数值：结合岸基观测站公开的部分观测资料，可大大节约海床基沉降观测成本，并且结果准确可靠，对于研究海床固结及其在波浪动力作用下的响应具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种还床基沉降的计算方法，具体涉及基于基站水位观测的海床基沉降量差分计算方法。

背景技术

海床基观测平台在原位观测过程中，不可避免的会发生沉降，从而对海床基的稳定性、安全性、测量准确性、回收可能性等造成严重影响。

海床基沉降从诱因上可分为重力沉降和侵蚀沉降两大类，而在海床基沉降的观察过程中经常发生误判，对原位观测工作会产生极为严重的影响，不仅导致数据偏差、错误、无法测量，还会因一系列安全问题带来严重的经济损失。

从目前已研制完成的海床基观测平台来看，大、中型海床基设备基本都带有完善的状态监测系统和视频系统，而国内该方面研究起步较晚。中山大学通过在底边界层三脚架上安装简易的实时通讯姿态监测仪，对设备的原位工作姿态进行实时监测，并通过现场观测实验验证该方法的可行性；厦门大学研制的ZTY—1型海床基水下系统状态监测仪，能够实时监测海床基设备的全方位角与二维倾角。但以上监测方法以倾角、姿态监测为主，仍未未能考虑包括位移、沉降等情况的发生。

因此，如何对海床基沉降量进行计算，进而监控沉降过程，对原位观测的数据可靠性、海洋工程的开展都有重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供基于基站水位观测的海床基沉降量差分计算方法，并可通过海底边界层原位观测系统的实时观测数据，获得海床基观测平台沉降量的动态变化过程。

本发明所采取的技术方案如下：

基于基站水位观测的海床基沉降量差分计算方法，包括如下步骤：

(Ⅰ)选取海面为海床基观测点的参考基面，建立海床基观测点到海面的沉降高程式：

Δh(t)＝h_d(t)-h_d(0)-Δh_d(t) (1)

式中：h_d(t)为t时刻的海床基观测点静水水深，h_d(0)为t＝0时刻的海床基观测点静水水深，Δh_d(t)为t时刻的海床基观测点静水水深变化量；

(Ⅱ)通过分潮模型建立静水水深与实时水深的关系模型，具体步骤如下：

(a)选取分潮模型：

上式中，A(t)为潮汐的振幅随时间的变化函数，ω为角频率，为初相位；

(b)建立观测点的实时水深Y(t)模型：

上式中，Y_d(t)为观测点的静态水深；为初相位；

在t＝0时刻，根据式(3)可求得初相位