陈飞

[摘要]浅地层剖面测量是一种用于探测水下浅地层构造和结构的地球物理方法，它所基于的原理是水声学，以连续走航式的方法来进行探测。这种探测方法逐渐被应用到各个领域中，在本文中，对浅地层剖面测量中经常遇到的一些典型问题进行了分析并由此提出了解决的措施，以期这种测量方法能够得到更好地利用。

[关键词]浅地层剖面测量 问题 措施

[中图分类号] P22 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-144-1

浅地层剖面测量在使用过程中具有诸多的优点，其中最为突出的优点是成本低且效率高，这就使得其在我国的一些水上建设项目和近海油气资源的开发调查中起到了重要作用，并发挥出了其独特的优异性。浅地层剖面测量对测量水域的水深有着较为严格的要求，一般来说，水深要不小于10米，当水深低于5米后，测量的效果会受到严重影响。

1基本原理概述

1.1基本理论

一般来说，在工程的应用和设计中，从声呐方程方面，通过对浅剖系统的声场特性的了解，可以将浅水域应用浅地层剖面系统的性能了解清楚。这其中有两个概念是很重要的，一个是信噪比，另一个是信混比，二者的表达式通过推导可得：

1.2系统的组成

系统的组成以拖曳式数字前剖系统作为例子，主要有如下几个部分组成，分别为：数据处理、声源、发射控制、水听器、发电机和图形输出。强震板、水枪和电火花等常用于海上勘探的震源，电火花和强震板常用于浅水湾地区的声源。一般来说，电火花的震源能量较高，穿透能力较强，分辨率稍低。水听器一般由压电晶体传感器组成，数字处理部分由增益、滤波和量程等单元完成。

2浅地层剖面测量典型问题分析

2.1关于校正浅部地层厚度。激发和接受的装置在船上要置于船后的两侧，这是为了防止机械噪声和船只尾流。声线在实际的传播过程中，是以斜角的方式进行，这会对判图阶段的深转换精度产生影响。当水深合适时，对结果影响不大，不需要进行校正，但是当水很浅时，就要进行校正，校正后能够使得偏差缩小很多。举例说明：当水深是3米时，且此时的换能器间距是6米，在水中按照声速为1500米/秒来计算，判读时间剖面结果显示是4.24米，和实际的水深3米相比较，有1.24米的偏差。而当水深达到20米时，仍然采用先前的6米换能器间距，判读出的最后偏差能缩小0.22米。声线在传播的过程中受到物性差异的影响，其路径并不是直线，而是曲线，因为目的层很浅，可以考虑忽略这种偏差。

2.2直达波。在实际的作业中，声源存在着旁瓣效应，换能器的间距很小时，其发出的信号会直接到达水听器而不经过界面反射，这样就会出现直达波记录，具体的表现形式为一条或是多条细而均匀的与零线平行的条纹。直达波记录在水深不大于五米时可与海底地层界线混淆，从而使得无法对结果进行判读或是误判了结果。在这种情况下，需要进行同步测深工作，同时通过控制时间增益及将拖体位置改变的方式可以消弱和消除直达波的干扰。

2.3多次波。在浅地层剖面测量中，多次反射也是一个很复杂的问题，并且是常遇的较严重的干扰问题。多次波在行进的过程中能够进行多次的反射，直到能量衰弱为止。它的产生与海水的深度、海底的地层结构等有着直接关系。通过实测资料可知，这些多次波在浅水区中出现的反射比深水区要强的多，所以在浅地层的剖面测量中会给探测结果带来很大的麻烦。在某次的异常实测过程中，出现了多达八次的多次反射，这与此地的地理环境有着很大的关系，该地的海底表层有一层坚硬的铁板砂。对于这种浅地层剖面测量的多次波数据可以采用数字后处理技术进行适当的处理，以此来进行多次波的压制和减弱。用预测反褶积的方法可以对海底鸣震的多次波进行预测，从而消除多次波。用时变滤波的方式可以来处理海底或地层界面反射信号较弱的多次波。多次波在浅水区的剖面上，表现形式为平行条带，这样使得有效信号和干扰信号无法区分开来，当水深有变化或是海底有坡度时，可以利用坡度和多次波同相轴斜率的关系，进行多次波的消除和分辨。

2.4侧反射。侧反射由于实测中的岸坡或是水下陡坎的出现而产生的，在系统的换能器指向性不好时情况更为严重。在反射记录上出现侧反射时，极易被认为是下部地层反射信号。通过实测记录知，河道的宽窄和侧反射有着很大的关系，在河道宽阔的地段，一般不会有侧反射波的出现。同时这种反射波的强弱变化也能很好地反映反射波的来源，当从下部地层反射出来时，因为其中的很大一部分能量已经被海底的沉积物所吸收，所以能量会有很大的衰减。而当反射直接来自于目标物本身时，其能量没有经过衰减，强度较大。还有一种情况是来自水下的小而凸显的目标物的侧反射，因为这类目标物是在测量船一晃而过的情况下而产生的侧反射，所以其表现形式为一条曲线，且反射同相轴顶点信号强两侧减弱。

2.5其他的干扰。除了上述的这些干扰外，还有一些比较特殊的干扰出现在浅水区，比如鸣震和交混回响。其中，鸣震所延续时间长且其能产生比较稳定的波形。除了这两种，还有一种地波出现在海底淤泥层较厚的地方，其速度和频率都较低，衰减也较快。还有，低频船噪声在浅水区域也是比较明显的干扰因素，可能其比混响还要严重。所以，对测量船的需用要慎重，马力较小的木壳船是较好的选择。

3小结

（1）水深条件是除了测区地震地质条件外影响测量结果的另一个重要因素。当浅水层的水深达不到五米的时候，这种方式在使用时已经失去了原先的效果。在实际的应用中，大部分的测量都需要在浅水层进行，这就使得对浅水层测量干扰因素的研究工作显得尤为重要了。

（2）浅水层剖面系统与许多干扰因素的出现有着直接的关系，很多测量的专门仪器设计时都不是专门只为浅水层的工作而设计的，这就使得在这些区域应用这些工具时会存在缺陷，这些缺陷的存在会对测量的结果造成很大的影响。这就需要对测量系统进行改进，采用新材料和新技术重新改进其使用性能。

（3）在浅水区进行地层剖面的测量尽管受到很大的限制，但是只要充分了解当地的地震地质条件，充分了解干扰波的性能，在数据的采集阶段运用合理的抗干扰措施，将干扰信号从数据资料中清除掉，判图的精确度会得到极大的提高。这也是现在很多浅水层地质问题解决的必要措施和有效方法。

参考文献

[1]王庆海，徐明才.抗干扰高分辨率浅层地震勘探[M].北京：地质出版社.2001.

[2]李启虎.声呐信号处理引论[M].北京：海洋出版社.2000.

[3]杨宝俊，唐建人，周辉.勘探地震学资料解释的基础与应用[M].北京：地质出版社.2006.

[4]陆基孟.地震勘探原理[M].东营：石油大学出版社.2003.