CN110793656A - 一种海底泥火山温度压力的监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海底泥火山温度压力的监测方法，包括如下步骤：步骤1：将内设有温度传感器、压力传感器、定位装置和无线传输装置的若干个柱状体分布设置在海底泥火山上，各个柱状体呈阵列设置，以构成测量阵列；步骤2：将无线接收装置安放在海底泥火山附近的稳定海底区域，无线接收装置与无线传输装置通讯连接；步骤3：布设完成后，开始测量温度、压力和位置，持续若干时间，无线接收装置将获得的数据存储在本地，完成监测后，回收无线接收装置和柱状体，从而获得测量的温度、压力和位置数据，完成对海底泥火山温度压力的监测。本发明能够有效监测海底泥火山温度压力及其变化，从而能够获得泥流的运动特征和海底泥火山的生长特征。

Description

一种海底泥火山温度压力的监测方法
技术领域
本发明涉及海底泥火山活动监测技术领域，具体涉及一种海底泥火山温度压力的监测方法。
背景技术
泥火山是由地层深处的泥、水、气体等通过断层和裂隙等通道等向上运移并喷发出地表面形成的地表结构，在海洋中和陆地上均有分布。海底泥火山外形多为穹窿状，平顶状等，其在喷发时会伴随大量的泥、水、气体(有时还有石油)，同时还会有大量的热量随着泥、水和气从深部地层运移到了海底。
泥火山的活跃情况可以通过地温梯度反映出来，地温梯度是指单位深度的温度的变化，地温梯度越高，表示热通量越大，泥火山越活跃，通常情况下泥火山的地温梯度会从泥火山喷发中心向其四周外缘逐渐降低。但海底泥火山的活跃具有时间不确定性和周期性特征，因此泥的喷发也是间歇性的，通常流动的泥从地层深处向上运移到达海底，在海底表面随地形流动形成泥流，新喷发的泥将推着先前喷发的泥向外移动，或覆盖于之前喷发的泥之上。虽然可以通过不同的声学(如多波束声呐)背反射强度来识别泥的新旧，但因泥、水、气喷发引起的泥火山整体温度压力场的变化、泥的运移情况以及泥火山的生长特征仍有待研究。目前，还没有适合监测海底泥火山温度压力及其对应动态变化的方法和装置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种海底泥火山温度压力的监测方法，其能够解决监测海底泥火山温度压力及动态变化的问题；
实现本发明的目的的技术方案为：一种海底泥火山温度压力的监测方法，包括如下步骤：
步骤1：将内设有温度传感器、压力传感器、定位装置和无线传输装置的若干个柱状体分布设置在海底泥火山上，各个柱状体呈阵列设置，以构成测量阵列，温度传感器、压力传感器和定位装置均与无线传输装置电性连接，温度传感器用于测量温度，压力传感器用于测量压力，定位装置用于测量温度传感器和压力传感器所在的位置信息；
步骤2：将无线接收装置安放在海底泥火山附近的稳定海底区域，无线接收装置用于接收所述无线传输装置发送的温度、压力和位置数据；
步骤3：所述柱状体和无线接收装置均布设完成后，开始测量温度、压力和位置，持续若干时间直至监测结束，无线接收装置将接收到的温度、压力和位置数据存储在本地，
完成监测后，回收无线接收装置和柱状体，从而获得测量的温度、压力和位置数据，完成对海底泥火山温度压力的监测。
进一步地，将一个所述温度传感器和压力传感器为一组并设置在柱状体的同一个位置，不同组的温度传感器和压力传感器等间隔地安装在柱状体上，每一组的温度传感器和压力传感器设置对应一个定位装置。
进一步地，所述定位装置设置在柱状体的顶部。
进一步地，所述定位装置测量温度传感器和压力传感器所在的位置信息是以无线接收装置为基准点测量的位置信息。
进一步地，所述无线传输装置与无线接收装置采用USBL通讯。
进一步地，所述柱状体竖直设置在海底泥火山上。
本发明的有益效果为：本发明能够有效监测海底泥火山温度压力及其变化，从而能够获得泥流的运动特征和海底泥火山的生长特征。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为柱状体、无线接收装置的布设示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方案，对本发明做进一步描述。
如图1至图2所示，一种海底泥火山温度压力的监测方法，包括如下步骤：
步骤1：将内设有温度传感器、压力传感器、定位装置和无线传输装置的柱状体竖直布设在海底泥火山上，并在海底泥火山上分布设置多个柱状体，各个柱状体呈阵列设置，以构成测量阵列。柱状体上至少设置有一个定位装置，若只有一个定位装置，定位装置优先安装在柱状体的顶部。
将一个温度传感器和压力传感器为一组并设置在柱状体的同一个位置，不同组的温度传感器和压力传感器等间隔地安装在柱状体上。当有多个定位装置时，优选地，每一组的温度传感器和压力传感器设置对应的一个定位装置，也即每一组的温度传感器和压力传感器的同一个位置上设置一个定位装置，从而能够确定每一组的温度传感器和压力传感器所在的位置信息(至少包括距离海底的高度)，该位置信息也即反映了测量点所在深度的温度及压强(压力)，从而能够区分出不同深度的不同温度及压力，获得海底泥火山的三维空间温度、压力和位置信息。
本步骤中，柱状体以及柱状体构成的测量阵列相当于一种原位观测装置，能够长期观测海底泥火山不同区域温度、压强及其动态变化，从而获取泥火山的三维温度压力场及其动态变化。其中，可以通过船载吊缆或海底机械设备(ROV、AUV)等海底作业设备将上述柱状体布设在海底泥火山上，形成柱状体的测量阵列。由于海底泥火山的喷发具有周期性特征，喷发过程中的泥流将柱状体推动向外移动，并产生大量的热量带至海底表面，柱状体随着泥流运动而处于海底泥火山的不同位置，由于喷发出的新旧泥流的温度不同，对应不同位置的柱状体测量到的温度、压力也会不同，因此可以根据温度推断出泥流的大小以及上升速度、水平运动速度等信息。
无线传输装置安装在柱状体的顶部，各组的温度传感器、压力传感器和定位装置与无线传输装置电性连接，并将测量到的温度、压力和位置信息发送给无线传输装置。
步骤2：通过船载吊缆或海底机械设备(ROV、AUV)等海底作业设备将无线接收装置安放在海底泥火山附近的稳定海底区域，并确保无线接收装置能够与柱状体上的无线传输装置通信连接，以便能够接收无线传输装置发送过来的测量数据，测量数据包括温度、压力和位置信息，无线接收装置与无线传输装置可以采用USBL通讯。泥火山的喷发并不能影响到无线接收装置，因此无线接收装置的位置是固定的。
柱状体上的定位装置测量出对应的温度传感器和压力传感器所在的位置信息，通常是以无线接收装置为基准点(参照点)测量的位置信息，从而能够精准测量出柱状体上的每一个温度传感器和压力传感器所在的准确位置信息。
将柱状体和无线接收装置布设在海底的情况，如图2所示，各个柱状体构成测量阵列，无线接收装置布设在海底泥火山附近的稳定海底区域。
步骤3：当将柱状体和无线接收装置均布设完成，开始测量温度、压力和位置，持续若干时间进行监测，并通过无线传输装置将测量到的温度、压力和位置数据发送给无线接收装置，无线接收装置接收上述数据并存储在本地。完成监测后，回收无线接收装置和柱状体，从而获得测量的温度、压力和位置数据，实现对海底泥火山温度、压力和位置的监测。
当获得上述海底泥火山温度、压力和位置数据后，可以通过实验处理，计算出海底泥火山的泥流运动特征以及海底泥火山的生长模式。
本说明书所公开的实施例只是对本发明单方面特征的一个例证，本发明的保护范围不限于此实施例，其他任何功能等效的实施例均落入本发明的保护范围内。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种海底泥火山温度压力的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将内设有温度传感器、压力传感器、定位装置和无线传输装置的若干个柱状体分布设置在海底泥火山上，各个柱状体呈阵列设置，以构成测量阵列，温度传感器、压力传感器和定位装置均与无线传输装置电性连接，温度传感器用于测量温度，压力传感器用于测量压力，定位装置用于测量温度传感器和压力传感器所在的位置信息；
步骤2：将无线接收装置安放在海底泥火山附近的稳定海底区域，无线接收装置用于接收所述无线传输装置发送的温度、压力和位置数据；
步骤3：所述柱状体和无线接收装置均布设完成后，开始测量温度、压力和位置，持续若干时间直至监测结束，无线接收装置将接收到的温度、压力和位置数据存储在本地，
完成监测后，回收无线接收装置和柱状体，从而获得测量的温度、压力和位置数据，完成对海底泥火山温度压力的监测。
2.根据权利要求1所述的海底泥火山温度压力的监测方法，其特征在于，所述定位装置设置在柱状体的顶部。
3.根据权利要求1所述的海底泥火山温度压力的监测方法，其特征在于，将一个所述温度传感器和压力传感器为一组并设置在柱状体的同一个位置，不同组的温度传感器和压力传感器等间隔地安装在柱状体上，每一组的温度传感器和压力传感器设置对应一个定位装置。
4.根据权利要求1或3所述的海底泥火山温度压力的监测方法，其特征在于，所述定位装置测量温度传感器和压力传感器所在的位置信息是以无线接收装置为基准点测量的位置信息。
5.根据权利要求1所述的海底泥火山温度压力的监测方法，其特征在于，所述无线传输装置与无线接收装置采用USBL通讯。
6.根据权利要求1所述的海底泥火山温度压力的监测方法，其特征在于，所述柱状体竖直设置在海底泥火山上。
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