精准测量，筑牢海洋工程建设“地基”

本文转自：青岛日报

2022年度青岛市技术发明奖一等奖项目“海底界面层灾害原位动态实时观测技术与装备”：

精准测量，筑牢海洋工程建设“地基”

□青岛日报/观海新闻记者 耿婷婷

海洋工程与高新技术装备是人类开发、利用和保护海洋，发展海洋经济的前提和基础，其建设和运维需要有个牢靠的“地基”。2022年度青岛市技术发明奖唯一的一等奖项目“海底界面层灾害原位动态实时观测技术与装备”，就是要让海洋工程的“地基”更加安全可靠。

该项目由中国海洋大学牵头完成，研发了具有自主知识产权的海底界面层灾害原位动态实时观测技术与装备，已在我国海岸带地质灾害调查、埕岛油田平台管线运营维护等50余项工程项目中推广应用。

海床是承接海洋工程的主要“地基”，但由于海床与海水交界地带即海底界面层区域，涉及海床、浮泥、悬浮泥沙等多相介质，发生着复杂的多场耦合作用与物质能量交换，容易诱发海床侵蚀淤积、海底滑坡以及沙波迁移等多种海底界面层灾害，对海洋工程与生态环境安全造成巨大威胁。

多年来，由于海底界面层致灾环境的复杂性和灾害事件的突发性，始终无法实现海底界面层的动态实时观测和灾害预警。“只有摸清界面层环境家底，掌握其动态变化规律，实现灾害事先预警，才能真正起到主动防控的作用。”项目第一完成人，中国海洋大学环境科学与工程学院教授、博士生导师，山东省海洋环境地质工程重点实验室副主任刘晓磊介绍，“简单来说，就是我们不仅要看见海床环境‘什么样’，而且要清楚‘怎么变’。”

刘晓磊介绍，传统监测海底界面层的方法主要靠光学、声学等手段，只能监测单一介质且分辨率受限于海水环境。项目创新引入电学探测原理，发明了适用于高浊度海水环境的高密度电阻率探针，将恶劣海况下数据分辨率突破至毫米级；同步结合自主研发的三维时序矢量沉积物智能捕获技术和沉积物物理力学性质原位精准量测技术等，可实现对界面层物质交换通量、精细化结构、海床沉积物物理力学性质等关键信息的探测，从而实现了对海底侵蚀淤积、海床沉降和沙波迁移过程等多种海底灾害的原位、连续、可靠观测。

为了解决传感器量程和精度成反比的难题，项目打造了智能嵌套传感器，将不同量程的传感器串联起来优化组合，确保了不同环境、不同量程、不同压力之下，都能自动分配适合的传感器开展测量，保障了测量精度。现在，项目组针对不同海深配套研发了十几套装备布放设备，探针的最大探测深度可以突破11000米，实现了全海深覆盖。

在此基础上，该项目还用大数据手段开展算法赋能，首创了海底界面层灾害的地-海-空一体化动态实时观测系统，开发了灾害预警平台，通过数据的积累和分析，有效提升了海底界面层灾害风险的综合评价和预测预警能力。

该项目实现了我国海洋工程面对海底灾害从“被动应对”到“主动防御”的突破，保障了国家与地方海洋资源开发过程中地质与生态环境安全，近三年累计创造经济效益2.5亿元。