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厦门海域水下爆破冲击波监测与传播特性分析

苏欣  
【摘要】: 随着海洋资源的开发利用和海洋经济的迅猛发展,水下爆破技术已经越来越广泛地应用于水下工程建设项目中。水下爆破将产生影响范围很大的强冲击波,近年来,其对海洋生态环境的影响已引起人们越来越多的关注。厦门海域设有非封闭式管理的中华白海豚自然保护区,2004年3至8月份,在厦门海域连续出现了多起中华白海豚死亡事件,经过分析认为水下爆破冲击波是造成其死亡的主要原因。因此测量不同药量水下爆破冲击波产生的声压峰值等参数,研究水下爆破冲击波能量的传递规律,并对有关水下爆破工程进行爆破实时监控和技术管理,具有十分重要的现实意义。 本文结合厦门市海洋与渔业局有关《厦门海域水下爆破等作业对中华白海豚的影响及水声监测系统的构建》的课题需要,构建了一种水下爆破冲击波的水声监测系统,对厦门海域中的水下爆破冲击波进行了多次海上现场监测,对所测得的数据进行了时域频域分析,得到厦门港水下爆破冲击波的传播特点,同时还测量了厦门海域几种典型的海洋环境噪声。为海洋渔业管理部门在水下爆破药量控制和爆破方式等技术管理上,提供了理论依据和重要的技术指导。论文内容主要包括以下几个方面: 1、介绍了水下爆破理论研究历史及声学监测研究进展。 2、阐述了水下爆破冲击波特点。 3、构建了水下爆破冲击波声学监测系统。 4、运用了PULSE声学振动分析软件及MATLAB数据分析软件对监测结果进行数据分析,并对厦门海域几种典型海洋环境噪声进行了测量和分析。 5、基于所测的冲击波声压峰值,计算了不同类型水下爆破产生的冲击波峰值声压级,并运用非参数检验法对测量到的两种水下爆破的冲击波声压峰值进行假设检验,从统计学上验证了两种水下爆破冲击波峰值声压级大小与爆破方式的关系;推导出水下爆破冲击波峰值声压级随距离的变化关系,给出了水下爆破安全距离的估算公式。 6、结合厦门海域潮汐变化初步探讨了潮流流速和流向等动水状态对水下爆破冲击波能量传递的影响。 本文的创新之处在于:基于大量的海上监测资料,分析推导了厦门海域水下爆破冲击波峰值声压级随距离的变化关系,给出了水下爆破安全距离的估算公式;并结合潮汐变化初步探讨了潮流流速和流向等动水状态对水下爆破冲击波能量传递的影响,为降低水下爆破的负面效应、保护厦门海域中华白海豚及海洋生态环境等提供了理论依据和重要的技术指导。


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