服务于海上地震勘探作业的北部湾海流场的实时预报研究

发布时间：2020-04-22 00:50

【摘要】：海上地震勘探是现代海洋石油勘探使用的主要方法，通过海上人工震源装置连续发射地震波，，地震波入射到海底地层之后，遇到不同的地质界面就会产生反射波或转换波信号，反射波或转换波信号由检波器接收，然后用计算机进行处理，反演获得地下地质构造和油气藏的各种资料，为海洋石油勘探提供可靠的依据。因此，检波器准确位置的布置和确定对于正确反演海洋石油资源的有无、位置、储量、结构等具有重要意义。海上无时不在、变化多端的海流会使检波器偏离原有的轨迹、航线和调查站位，影响到检波器的位置的布置和确定，影响到反映地下地质构造和油气藏的各种资料的正确性。本研究目的就是为海上地震勘探提供一个实时海流数值预报应用模式，以掌握地震勘探海域的流场和工作时间、拖缆船舶走向、拖缆速度以及反演系数的选择，以求获得海上地震勘探的最佳效果。 本文采用美国普林斯顿大学河口陆架海洋模式（ECOMSED）建立包括琼州海峡和北部湾海区的三维正压潮流数值模型，并利用QuikScat卫星风场资料和南海预报风场资料，计算北部湾的潮汐、潮致余流以及具有代表性的风场强迫下的潮流场和余流场。所得结果与涠洲岛台站实测潮位数据拟合很好，保证了模式计算结果的准确性。通过潮流验证，可以发现模拟的潮流规律和实测潮流规律有很好的拟合关系。而最关键的潮致余流流速场与曹德明和方国洪（1990）计算的余流场基本一致，而他们的计算结果则与20个沿海观测站的结果有着很好的吻合关系，因此本文的数值模型可以准确地预报潮流场。风海流主要取决于风的产品的空间和时间分辨率，其中空间分辨率最为关键，因此本文将南海分局的预报风场嵌入数值模型中，其风场的分辨率约为6分。 潮致余流场的平均流速为1.84cm/s，湾的中部流速较小，沿岸处流速较大。整个北部湾的潮致余流场呈气旋式结构，而在其西南向存在着一个小的反气旋式涡旋。海南岛西岸的余流流速基本为东北向流，而琼州海峡为西向流，且流速较大。在潮汐控制下，整个落潮中间时的流向为西南及东南向，琼州海峡为东向，而涨潮中间时则为东北及西北向，琼州海峡为西向流，潮流的最大值都发生在琼州海峡内。 在QUIKSCAT风场控制下，冬季整个区域的余流流向为西南向，而沿岸流还保持着东北向流，平均余流流速为7cm/s；夏季湾的北部的余流流向还是西南向，湾的南部则是西北向流，平均余流流速为4.8cm/s，比冬季的余流流速小。同时二者的潮流场流速均比只有潮汐控制的潮流场偏大。 在南海预报风场下表层余流场的分布与风场的平均分布基本一致，整个计算区域的平均余流流速为2.6cm/s，最大流速为41.1cm/s，位于琼州海峡的东端。而表层潮流场的流速大于中层和底层的流速，其中表层的涨潮中间时与落潮中间时的间隔约为9个小时。与实测资料进行验证得到流速的误差为13.4%，流向误差为3.74°，且均为均方差。 本文的研究初步实现了用我们国家的预报风场来预报流场，并做成了比较智能的人机界面，方便用户使用。
【图文】：

湾概况湾自然环境位于南海西北部，在北纬 17°00′-21°30′和东经 105°40′—110°0自治区，东靠广东省的雷州半岛、海南岛和琼州海峡，西靠越海，以海南岛莺歌嘴与越南来角之间的连线为界。北部湾的东相连，是一个三面靠陆、一面接海的大海湾。北部湾全部位于 46m，属于大陆架上一个浅海湾，水下地形平坦，最大水深不超示。

K1分潮同潮时图
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P731.35

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本文编号：2635936