海洋工程——深度

深度,目录,1.水深概念2.海洋深度测量史回顾3.测量深度的主要方法4.海洋深度的意义及结论,1.水深概念,水深：固定地点从海平面至海底的垂直距离；现场水深（瞬时水深）：现场测得的自海面至海底的铅直距离；海图水深：从深度基准面起算到海底的水深。,1.水深概念,海洋水深不仅随地点变化，还受潮汐影响而变化；为了绘制海图，需要确定一个基准面，将这个面至海底水深标定在海图上，这个基准面成为海图深度基准面。深度基准面的确定：全年高于深度基准面的低潮次数/全年低潮总次数=0.95中国在1957年起采用理论深度基准面（即理论最低潮面）。,2.海洋深度测量史回顾,人类探测深海的最早记录可追溯到公元前1800年。埃及古墓中考古学家发现人类试图探测海底的壁画，当时人们用很长的细杆测量海洋的深度。,公元前1450年埃及古墓中，测量水深的壁画。手拿九尾鞭的官吏用手中的鞭子来保证工作的进行。,2.海洋深度测量史回顾,1888年，科学家约翰莫里曾使用吊锤的方法对海洋深度进行过测量，这是有文字记载以来人类第一次测量海洋深度。吊锤测量就是将重物连着绳索沉入海底，通过测量绳子的长度间接测海底的办法。,改进：在中空的重物中填入油脂，以粘取海底的泥沙碎石，或设计出可以精确确定重物触底时刻的装置。右图：可以精确确定触底时刻的重物。触底时，杆子往上送，活动的绳扣就会打开，重物就会自动脱落。,2.海洋深度测量史回顾,2.海洋深度测量史回顾,亚里士多德时代，人们就发现声音可以在水中传播；2000多年后的达芬奇发现，把一根长管放入水中，另一端靠在耳边，可以听到很远的船只发出的声音；1912年，泰坦尼克号的沉没，有人研制了一种能测定3公里之外冰山的回声探测仪；1916年，法国物理学家郎之万研制出第一部声呐，用声波导航和测距，来应对德国的潜艇战。,2.海洋深度测量史回顾,利用声音的传播时碰到物体可以部分反射回来的原理，人们很快研制出有源声呐，即可以发射声波和接收发射回声。,2.海洋深度测量史回顾,20世纪60年代，随着多波束测量系统和旁侧声呐技术的出现，人类探测海底的能力发生了很大的变革。,3.测量深度的主要方法,直接测深用测深杆、测深绳或钢丝绳等直接测量海洋的深度。这种方法只能用于浅海区，且受海流的影响较大。在较深的海洋中，用放出的钢丝绳长度和倾角计算其深度，并加以改正，由于受海流影响，负载触底的状态不明，其准确的也是不高的。,3.测量深度的主要方法,A、测深时根据海流大小在水文绞车的钢丝绳前端挂一个（不同规格）重锤；B、操纵绞车，放松钢丝绳，让重锤底部恰好降到水面上，此时把计数器清零或记下计数器读数；C、操纵绞车，继续放出钢丝绳，当重锤触底使钢丝绳松弛时，立即停车，然后将钢丝绳慢慢收紧，重锤刚好触底时读取计数器指示数并记录，两次计数器的差即为实测水深,3.测量深度的主要方法,D、若钢丝绳倾斜时，应用倾角器测量钢丝绳倾角；钢丝绳倾角过大时，应尽可能加重铅锤，减小倾角；加重铅锤后，倾角=10度则应施行倾斜校正；倾角超过30度时，应想办法控制在30度内E、操纵绞车，收回钢丝绳F、Z=Lcos-hL是经计数器差校正后的钢丝绳放的实际长度；a是倾角；h是计数器滑轮到海面的高度。,3.测量深度的主要方法,校正：钢丝绳倾角10时，先进行钢丝绳水上部分校正：根据计数器高度h和倾角a查表得出校正值,然后将水上钢丝绳长减去校正值，得到水上钢丝绳实际长度；再用钢丝绳的水下长度和倾角1查表,得钢丝绳倾斜的水下部分订正值k此钢丝绳倾角校正是根据前苏联伊万诺夫方法所编制的海洋常用表而得)。然后依下式算得实际深度Z=L-k-m,3.测量深度的主要方法,声学测深（回声测深仪测深）回声测深仪是利用声波在海水中以一定的速度(平均声速1500m/s)直线传播，并能由海底反射回来的特性制造的。,3.测量深度的主要方法,其测深原理如图所示。图中发射超声波的装置,称为发射震动器，接收海底回声的装置，称为接收震动器。它安装在船底，若超声波由发出，到达海底后，立即反射回来，被接收,前后经过的时间间隔为t，那么，由船底到海底的距离s为:S=(1500 xt)/2H=S+h式中:h为船吃水深度;H为真实水深。,3.测量深度的主要方法,在实际使用中，可直接在回声测深仪指示器上读取深度数据。目前，我国使用回声测深仪的船只较为广泛，它不仅记录迅速，而且在停航和航行中均可进行工作，并能把连续测得的结果记录下来,使我们能得到整个航线上的深度、地形分布轮廓和固定站位的潮汐情况。,3.测量深度的主要方法,与传统的单波束回声测深系统相比，多波束测深系统具有扫幅宽、全覆盖，高效和高精度的特点。,3.测量深度的主要方法,压力测深原理:根据某处单位面积水柱的重量、水的密度和深度的关系计算深度。水柱的重量一般用压力传感器测定，实测的是该处单位面积的压力。,3.测量深度的主要方法,在水中某处，深度为D，在该处测得单位面积压力Pw=egD，是水的密度、重力加速度和深度的乘积，海面上的大气压力Po，所以压力传感器所测得的压力值P=Po+Pw=Po+egD，改写为D=（P-Po）/eg,4.海洋深度的意义及结论,水深测量是