水文调查指南

地球的水体覆盖了超过70%的星球。除了在海洋表面上行驶的建筑船,还要了解海底和亚表面形貌。这是通过在称为水文调查的水下研究来实现的。

在本文中,我们将看看水文调查,不同类型的调查以及所用的各种设备。

测量介绍

又称水下测量,水文是确定水下区域特征的科学。要研究的功能包括水深,地形特征,潮汐测量等简单地放置,能够理解海底的扭曲和海拔有许多实用的用途。

一种重要的水文调查是 沐浴调查,它起源于希腊语浴缸(深)和元(测量)。这是水下相当于被称为土地调查操作的水下 hypsometry.

与使用静态或固定设备进行测量的土地调查不同,沐浴族涉及一种在进行观察时移动的动态船。因此,必须为出于此动作出现的任何错误来进行特殊津贴。这类测量是在下一节涵盖的。

水文测量的主要目的是水深估计,通过碱化调查实现。水文测量的其他一些最常见的用途包括水路规划,疏浚分析和残骸位置。

调查的另一个应用是在码头,港口和水坝的建设和规划中。重要的是要确保港口和周围的水深足以让船舶安全进入和泊位。此外,支持浮动结构的海底部分必须具有强大的基础。水坝还需要对周围地形的充分知识来确保结构强度。

积分:Tomasz Sienicki / Wikipedia.org

测量允许工程师计划土地填海活动。通过在海底组成和地形上揭示数据,可以选择开垦填海的部位。此外,工程师可以确定规划阶段本身项目的可行性。通过预测可能的洪水区并提示有效地抵消这一点,调查还有抗防洪系统。通过研究海面围绕海岸线的变化以及将这种结构与洪水或海啸的任何历史记录相关来预测洪水区。

水下测量的另一个应用是确定围绕海岸延伸的海岸线。准备岸线图表对于对土地上的水体效果进行研究,以及确定国家的实际海域边界。测量还决定了在几乎每个生命领域中发挥着非常重要的角色的平均海平面。从援助绘制海岸线的政府,他们也影响了航天飞机和火箭的推出。

通过提供船舶可以采取的可能的路径,测量还有助于船舶导航。某些海洋路线可能位于低深度或可能有岩石和珊瑚沉积物。这对船舶构成了重大危险,因此需要正确录制。通过绘制不跨越任何危险地形的安全路线,测量有助于航运业。测量还通过在水体附近确定冲积和淤泥沉积物来进行农业用途。随着Deltas具有令人难以置信的肥沃土地,可以专门分配这样的地区以进行农业活动。此外,通过研究河流放电,侵蚀及其对耕地的影响。

水文中最重要的一种目的是疏浚领域。疏浚被定义为在海底上删除杂草,泥土和岩石。这可以用于创造内陆水道来推广航运业。通过在河流中创造足够的深度,小船可用于补充国内贸易。也可以进行疏浚,以改变影响灌溉,侵蚀等的排水模式。水下测量收集往往是批准资本项目的基础的信息。通过允许对石油和天然气结构进行远程维护检查,调查在离岸行业的辅助工业。水文调查可以通过估计结构上的磨损来取代手动检查。同样,在铺设海底管道时,测量确保了管道轨道正确构造。

沐浴疗法

在本节中,我们将分析沐浴及其主要输出 - 沐浴浴图。沐浴曲线图产生轮廓线以显示相对地形浮雕。这些轮廓也称为Isobaths,指示使用颜色梯度的浮雕。

最早测量海洋深度的技术涉及降低加权电缆,直到它与海底接触。然而,除了不准确之外,这是暂时的。因此,本技术是使用使用声波的深度探测。通过分析位于研究容器上的回声发声器数据来生产碱基映射。声音束通过换能器朝向海底刺破,而接收器用于分析反射光束。通过测量反弹的时间,并考虑适当的校正,可以测量在该特定点处的床的深度。现代回声发声器使用多个梁在90英寸至170°的角度内紧密包装。这导致高分辨率图表,并且还降低了映射某个区域所需的时间。

卫星也可用于产生碱度图,尽管它是一个复杂的过程。该方法涉及分析由山脉和山脉等下来地形引起的海平波动。与沟渠和平原相比,海平面在山脉和山脉等地形变化较高。

调查类型

有五种主要类型的水文调查,尽管也使用了这些调查的其他子集。

一般水文调查 有关水深,平均海平,海岸线的测定和沐浴池的研究。它们是最常见的调查类型。这些调查有科学和地质研究的应用。

港口和港口调查 进行以确定构建这些结构的理想位置。他们通过国家政府进行,分析了没有对船舶限制的最佳可能性的地方。例如,一些泻湖可能被珊瑚包围,以防止船舶接近大陆。必须在构建港口之前处理这些因素。另外,还必须坚固地支持墩浮子的水下支撑。松散的泥浆或淤泥可能随着时间的推移倾向于摇滚这个基础,并且可能需要疏浚。

通过调查 用于确定内陆水道的状况,目的是将它们转化为船舶的通道。本调查提高了生产率和贸易,看着分析平均草案,段落的宽度,以及必须对船舶的大小施加的限制。此外,通过调查研究了创建海峡的可行性,类似于巴拿马或苏伊士运河。

沿海调查 承诺研究一个国家的海岸线,并将植物群和动物群作出居住在它附近。该调查通常在国家的海上边界内进行,该调查延伸到海岸之外的200海里。他们还有助于研究可能的土地填海项目。

残骸调查 进行学习残骸的位置。它可以作为调查努力的一部分进行,以确定船只下沉的可能原因,或者可能是救助过程的一部分。由于船体发生的洪水,船只水槽。经验丰富的水文分析了残骸的部位是可行的。他们可以提供洞察结构损害和洪水洪水可能的原因。在打捞行动期间,重要的是要确保船舶和周围地区没有损坏。因此,通过在残骸坐在的区域上运行测试,可以选择可行的抢购方法。

使用的设备和技术

echosounders是一类在碱基调查部分中讨论的声纳。通过使用声音光束并测量发送和接收信号之间的时间滞后,可以确定任何水体的深度。水力声学探测器也可用于监测海洋动物群。

因目的而言,呼吸ouders可以是单一或多次流域。通过沿着并联路线传递梁来执行单光束调查,然后使用近似以在相邻点处映射深度来执行。当海床覆盖有差的泥浆的差反射材料时,这种方法不是很准确。多次测漏器可以在100多个光束上使用以进行同时映射。通过使用地震反射,也可以分析海底层厚度。

侧面扫描声纳 用于在一只去的海底的大面积。它主要用于导航和危险水下地形的检测。另一个设备是声学多普勒电流曲线(ADCP),其充当声纳换能器。这台机器使用的声音效果导致波移。声光以不同的角度透过水,使得反射光束存在一些相位。该方法通常用于研究对运河和河流的排出效应。大多数ADCP用于随着时间的推移收集历史数据,并建造以使用专门的电池在水下停留。

另一个常用的设备是 LIDAR(光检测和测距)。 LIDAR使用浅脉冲来分析海底的底部。使用激光器,可以呈现海洋地形的3D图像。它通常用于疏浚测量并正确地定位水下管道。

全球定位系统(GPS)用于确定装备装备的探测船的精确位置。这确保了船舶遵循称为探测线的路径。 GPS技术的现代进展使探测器纯粹是自动化的。

其他设备包括浮标。浮标用作标记,以指示要进行声音的线路。必须在每个点处垂直于海岸线维护该线,并且使用激光引导信号实现。通过沿直线保持信号,浮标的位置可以固定。然后使用Guywires在底部加权。灯通常用于确保即使在晚上也是可见的。这些天,浮标已被GPS技术取代。

用于进行回声探测的船只包括小型充气艇, 自主水下车辆 (AUV)和无人驾驶水下车辆(UUV)。各种扫描设备可以在船尾或血管前面附接。在船尾附接是更安全的,因为它可以防止设备在碰撞时受损。在这种情况下,扫描仪可以漂浮在疏浚料斗上,然后被探测器牵引。另一方面,在前面附加设备是优选的,因为它允许船员掠夺围绕地形。 AUV和UUV可以产生高分辨率的水文图表和地图,因为它们在水下运行。

水文测量方法

可以使用多种方法进行水文调查,这取决于所得到的数据的类型。我们将研究三种方法,进行水下监督线和杆测量,电线拖曳测量和现代测量。在进行任何调查之前,需要围绕周围地区的基本侦察。通过这样做,验船师知道需要相应地校准设备的地形。

线和杆测量是所使用的最旧的水系统之一。该方法涉及将刻度引线或探测器浸入水中。基于线路或杆遇到底部的深度,标记了读数。

通过沿着并联路径行进并采取连续读数,可以获得水下地形的粗略估计。因为它是劳动力和时间密集的过程,它变得过时了解回声探测。

Echosounders在20世纪30年代流行,允许单个个人以快速的速度录制深度。该方法的主要问题是在探测器拍摄的并行路线之间对该区域进行近似。使用多光束发声器解决了该问题,该问题在一个通过中捕获大的表面大的疼痛。

电线拖动测量是水文映射的另一种旧方法。 1906年至1916年间的N​​icholas Heck开发,该方法依赖于船和电线系统。在这种方法中,在两艘船的船尾之间附有电线。

水平线还具有垂直加权线,其保持浸没。一旦被识别出接受调查的区域,浮标将标志着每艘船的轨道跟踪。当他们沿着他们的路线移动时,电线将被拖动。

如果任何岩石梗阻从海底上升,那点的电线会变得纠缠在一起。随着船只离开,该点将变得显而易见,通过注意到线的方向急剧变化。一旦分析,位置就可以在特殊图表上标记。随着侧扫描装置和多光束发声器的出现,在20世纪90年代,电线拖动测量逐渐变得多余。

现代调查使用Lidar等先进技术来映射水文调查。使用小工艺品,设备可以漂浮到所需的映射区域。其他常用的设备包括侧扫描装置,单光束和多光束发声器。

偶尔,同时使用多个设备以确保收集的数据是准确的。在多读之间的任何差异的情况下,可以重新映射该特定区域。在完成声音时,从各种设备收集的数据需要处理。

由于几台机器可以用于一个区域,因此需要相关的数据点用于水文调查。此数据以导航图表,数字地形模型(DTMS),卷和ISOBATH图表提供。还必须使用合适的方法纠正与投球,悬挂和偏航有关的误差。数据通常绘制在计算机辅助设计(CAD)软件中,该软件可以输出3D模型。

在水下调查中的组织

涉及水下调查的主要组织是各国政府附属的国家和国际机构。例如,印度的国家海洋技术研究所(Niot),西班牙的Instituto Hidrografico de La Marina,以及美国在美国处理国内水文调查的国家海洋和大气管理局(NOAA)。

在国际领域,国际海运组织(IMO)监督全球水下调查。包括93个成员国(截至2019年)的国际水文组织(IHO)是关于水文领域国际努力的政府间条约。它建立了所有成员国的标准。它旨在通过进行培训和认证计划鼓励各国的文章。它成立于1921年,目前秘书长Mathias Jonas博士主持。 IHO的主要目的是扩大航海和水文标准的领域。由于它被广泛遵循,因此附加到独立国家的大多数组织也使用相同的标准。 IHO还创造了区域水文委员会,以协调国家图表和测量活动。 IHO甚至在南极洲大陆维持一个基地。

通常,地方政府对其行政管辖权内部的问题进行水文调查。虽然由国家组织监督,但它们是独立于各种目的进行的。它可能需要疏浚属于保留区域的河流或在私有财产附近学习水体行为。

众包水是一种快速捕捉的概念。通过增加一般公众的意识,各种科学机构旨在传播有关水文益处的信息。在进行众筹的项目时,大量私人拥有的船只与回声探测设备一起使用。虽然船只属于志愿者,但设备通常是最高标准,通常由富裕的赞助商提供。

这些调查在研究领域特别有用,其中水文参数的粗略估计就足够了。虽然设备可能具有最高的质量,但操作机器的培训和知识将各不相同。因此,人群资助的调查往往具有在实际值4到8英寸范围内的准确度,这对于大多数目的来说是可以接受的。

最后,水文调查通常由私人组织进行。它们进行了地质原因,确定了石油和天然气结构的适当位置,安装水下通信设备,以及用于军事应用。这些通常由已经拥有码头和船舶的大公司进行。偶尔,他们甚至甚至雇用其他公司为他们执行他们的水文调查。

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