[发明专利]一种海底凹坑几何形态测量装置及其测量方法

说明书

本发明提供了一种海底凹坑几何形态测量装置，支架包括一圆环和呈锥形的三脚架；三脚架和圆环同轴放置，并且三脚架的底端面与圆环的上端面固定连接在一起；基准布的直径大于圆环的直径，并且基准布的外周固定在圆环上；拉锁与三脚架远离圆环的一端固定连接；倾角传感器均匀分布在基准布的四条直径线上；地磁传感器设置在其中一条放置倾角传感器的直径线上，用于测量该条直径线的方位角度；倾角传感器、地磁传感器分别与导线连接，导线分为三股，绑扎在三脚架的三边处，汇总后与拉锁绑扎在一起；导线的长度大于水深，导线的一端连接至读数仪；读数仪读出每个倾角传感器和地磁传感器的数值，进而计算出每个倾角传感器的倾角和地磁传感器的方位角。

技术领域

本发明涉及海洋地质灾害领域，具体是指一种用于测量海底凹坑几何形态的装置及其测量方法。

背景技术

海底凹坑是海洋常见的地质灾害之一，一般海底凹坑的形成原因大致有三种，一是强波浪作用下的正压力和负压力导致海床土体发生圆弧剪切破坏，部分土体不断被带出原来位置，进而在海床表面形成了凹坑；二是海床液化，发生喷砂冒水，喷出的砂被带走，进而在海床上形成凹坑；三是某些局部海床土体强度较低的位置，发生侵蚀，在海床表面形成凹坑。了解凹坑的几何形态，对于明确其形成机制、发育规律及其对工程的影响具有重要意义。传统的凹坑几何形态测量是基于水深测量方法基础上的，测量出不同位置处的水深，间接换算出凹坑几何形态，这种方法需要精确的水深测量技术和定位技术，费时费力，精度有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海底凹坑几何形态测量装置及其测量方法，具有结构简单、方便实施和结果准确的优点。

为实现上述目的，本发明提供了一种海底凹坑几何形态测量装置，包括：基准布、支架、拉锁、倾角传感器、地磁传感器、导线和读数仪；

所述支架包括一圆环和呈锥形的三脚架；所述三脚架和圆环同轴放置，并且三脚架的底端面与圆环的上端面固定连接在一起；所述基准布的直径大于圆环的直径，并且基准布的外周固定在圆环上；所述拉锁与三脚架远离圆环的一端固定连接；

所述倾角传感器均匀分布在基准布的四条直径线上，所述四条直径线之间的夹角均为45°，每条直径线上的倾角传感器间距位于10-20cm；

所述地磁传感器设置在其中一条放置倾角传感器的直径线上，用于测量该条直径线的方位角度；所述倾角传感器、地磁传感器分别与导线连接，所述导线分为三股，绑扎在三脚架的三边处，汇总后与所述拉锁绑扎在一起；所述导线的长度大于水深，导线的一端连接至读数仪；读数仪读出每个倾角传感器和地磁传感器的数值，进而计算出每个倾角传感器的倾角和地磁传感器的方位角。

在一较佳实施例中：所述基准布的直径为圆环直径的两倍或两倍以上。

在一较佳实施例中：所述基准布为帆布。

在一较佳实施例中：所述倾角传感器和地磁传感器通过缝合线固定在基准布上。

本发明还提供了一种利用如上所述的测量装置进行海底凹坑几何形态测量的方法，包括如下步骤：

1)首先在陆地上将测量装置连接好，采用船只将该测量装置运输到凹坑正上方的海平面上；

2)采用绞车将该测量装置缓慢下放，使得基准布的中心位置与凹坑最深部位重合，将倾角传感器和地磁传感器的导线与读数仪连接，测量并记录各倾角传感器和地磁传感器的数值；

3)绘制任意一条直径线上倾角传感器测得的凹坑剖面几何形态：假设某直径线上各个倾角传感器的间距为L，从端部开始第i个倾角传感器测得的倾角为α_i；则绘制长度为L的线段，将其旋转角度α_i；依次该直径线上所有倾角传感器之间的间距都绘制出来，并旋转对应的角度；