⒊ 东海海域试验
2013年10月和11月，在东海海域利用中国科学院海洋研究所的“科学三号”科考船进行了更深一步的海上试验(图6)，本次试验采用站位式测量和拖行式测量两种测量方式，同时检验拖行式测量的稳定性。表4是东海海域的海上试验部分声速和声衰减测量结果。
在进行站位式海上试验时，到达测量站位，待船舶停止后，首先利用科考船后甲板的A型架将海水声速测量装置下放到海水中，仪器稳定后开始海水声速标定工作，步骤与青岛胶州湾站位式测量试验相同。海水声速标定试验测量完毕后，将水下测量仪器下放到海底沉积物中，进行沉积物声速测量。东海站位式测量主要测量了两个站位DH1和DH2，其中，DH1的水深是66.67m，DH2的水深是16.19m，测量结果见表4。
图7 东海拖行测量过程中获取的一组声波波形
在进行拖行式测量试验时，首先将科考船停泊在测量站位，利用科考船后甲板上的A型架和电缆绞车将水下测量仪器平稳放置海底，继续放电缆至水深的3倍长，然后在甲板控制单元的计算机软件中对测量参数进行设置，设置完毕后开始拖行测量，保持船速3～4节(图4)。声波波形表明该原位测量系统在拖行中仍然能够保持较好的稳定性(图7)。
⒋ 结果分析
海底沉积物是一种多孔隙介质，主要由固体颗粒和孔隙水组成.沉积物的声学性质受诸多因素的影响，如沉积物物理性质、沉积环境、测量手段等.卢博等(2005)对东海海域海底沉积物的声学性质进行了调查，结果显示东海海域沉积物纵波声速在1460～1653m/s之间，平均值为1550m/s，这与原位测量系统在东海测量得到的声速是一致的。阚光明等(2010)在黄海利用原位测量技术获得的砂质沉积物的声衰减系数在1.5～22.4dB/m之间，这与胶州湾海域测量得到的声衰减数据是相符的。胶州湾海域的表层沉积物主要是粘土质粉砂和粉砂质粘土，局部还有砾石、粗砂等，由于不同沉积物类型的声衰减系数不同，且沉积物越粗糙，声衰减系数越大，因此表3中不同站位的声衰减数据会有所差异。一般，当声波发射频率在104～105Hz之间时，海底沉积物的声衰减数值在101～102dB/m之间(Kibblewhite,1989)。新型海底沉积物声学原位测量系统采用的主频率为30KHz，青岛胶州湾海域和东海海域的声衰减测量结果在101～102dB/m之间，与Kibblewhite发现的规律相符，表明新型海底沉积物声学原位测量系统得到的测量数据是可靠的。
五、结论
海底沉积物声学原位测量技术是近十多年来伴随着人们对海底沉积物声学性质的调查和研究的需要快速发展起来的一项高新技术。与海底沉积物取样实验室测量相比，它避免了实验室(甲板)声学试验在取样和样品搬运过程中对沉积物产生的扰动，并且保持了原有的压力、温度等环境，因此，海底沉积物声学原位探测技术是海底沉积物声学的发展趋势。与国内外现有的原位测量系统相比，新型海底沉积物声学原位测量系统最大的创新点是解决了拖行过程中信号干扰问题，首次实现了拖行连续测量，大大提高了工作效率。该系统海底测量仪器的对称式设计，使该测量系统可以同时测量海底海水和海底沉积物的声学参数。在青岛胶州湾海域和东海海域的海上试验证明了该测量系统的稳定性和准确性。本次试验受条件限制，测量站位较少，海上试验以浅海试验为主，没有开展对深海的探测。以后的工作，将加大在深海区域的试验研究，验证测量系统在深海区域的工作性能。
■致谢：感谢中国科学院海洋研究所“科学三号”科考船的全体船员在本次试验中提供的帮助与支持，感谢中国石油大学李会银教授对系统调试做出的贡献。
■本文来自《地球物理学报》(2015年第6期)，用于学习与交流，参考文献略，版权归作者和《地球物理学报》所有。第一作者侯正瑜，男，1988年生，湖北省武汉市人，博士研究生，中国科学院海洋研究所，从事海洋地球物理与海洋地质声学研究。
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