綜合水下物探方法在水下考古中應(yīng)用

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1、綜合水下物探方法在水下考古中應(yīng)用　　摘要水下考古工作離不開前期水下物探調(diào)查的支持，本文以鄱陽湖老爺廟水域科考調(diào)查為例，詳細(xì)介紹綜合水下物探方法在水下考古工作中具體應(yīng)用，為水下考古的前期調(diào)查工作提供了很好的借鑒和參考作用。關(guān)鍵詞施工設(shè)計；磁法探測；側(cè)掃聲納；地層剖面圖像中圖分類號：P314文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671-7597（2013）11-0000-00水下考古的對象包括各種水下遺址，諸如淹沒的湖濱居址、淹沒的碼頭、沉船以及沉入水下的古代城市等，水下考古工作離不開前期水下物探調(diào)查的支持，通過水下物探方法獲取該區(qū)域基本

2、海底地物信息，為下一步水下考古工作提供基本數(shù)據(jù)支持。1綜合水下物探方法的介紹6水下地球物理探測方法：1）磁法探測，通過測定地磁場的變化，探測水下磁性物體（管線、電纜、沉船、水雷、炸彈等）。2）水深測量：用于測量測區(qū)的水深及海底地形變化情況。3）側(cè)掃聲納，聲納拖魚以扇形發(fā)射聲波，聲波在傳遞過程中，遇到水底目標(biāo)物或水底地質(zhì)軟硬度改變時反射聲波的強(qiáng)弱隨之發(fā)生變化，反射聲波被接受后形成水底地貌圖像，根據(jù)圖像判別目標(biāo)物，該方法可以掃測到河床之上的目標(biāo)物（管線、電纜、沉船、礁石、沙波、凹坑等微地貌）。4）淺地層剖面探測，淺剖拖魚由調(diào)查

3、船拖曳，在水中勻速直線航行，發(fā)射機(jī)發(fā)射聲脈沖信號，地質(zhì)構(gòu)造改變或遇到淤埋在河床的目標(biāo)物時反射聲脈沖信號的強(qiáng)弱隨之發(fā)生變化，反射聲脈沖信號被接受后形成地層剖面圖像，根據(jù)圖像判讀地質(zhì)的構(gòu)造、各地層的厚度及掩埋物的掩埋深度、大小等，該方法可以探測到淤埋在河床里的目標(biāo)物（沉船、礁石、管線等）。上述四種物探方法結(jié)合在一起進(jìn)行水下探測，能較好的達(dá)到水下考古的物探調(diào)查的目的，能提供目標(biāo)物的位置、大小、掩埋深度等數(shù)據(jù)資料。2綜合水下物探方法的施工設(shè)計考古水域需要調(diào)查探測的面積太大，通常整個探測工作將采取利用磁力儀進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)重點目標(biāo)物后

4、再進(jìn)行水深、旁側(cè)聲納掃測及淺地層剖面測量的詳細(xì)測量以獲得目標(biāo)物的詳細(xì)情況。本文以鄱陽湖老爺廟水域科考調(diào)查為例，詳細(xì)介紹綜合水下物探方法在水下考古工作的具體應(yīng)用。2.1磁法探測6第一階段的普查工作，可以先采取磁法探測。在沒有外界磁性物體干擾的條件下，地磁序列是很規(guī)則的。如果海底有帶磁性的物體，就會改變地磁序列，使正常的地磁場分布局部發(fā)生變化而產(chǎn)生磁異常。以鄱陽湖老爺廟水域科考為例，利用海洋磁力儀進(jìn)行測區(qū)范圍內(nèi)的水下掃測，即探測到帶磁性的海底目標(biāo)（如沉船等）。探測過程中調(diào)查船緩慢航行，其速度小于3節(jié)，確保磁力儀拖魚盡量接近海底

5、，探測時的線距20m、10點距。當(dāng)磁力儀探頭經(jīng)過海底目標(biāo)物上方時，將產(chǎn)生尖峰狀或低谷狀的磁異常曲線，磁異常的幅值與海底目標(biāo)物種類和磁力儀探頭的深度有關(guān)，一般可達(dá)幾十到上百nT。通過磁場反應(yīng)強(qiáng)度，可以對水下考古區(qū)域重點范圍進(jìn)行初步確定，并依據(jù)測量結(jié)果計劃二階段的詳細(xì)調(diào)查范圍。如圖1為鄱陽湖老爺廟水域磁異常點重點分布區(qū)域。2.2水深及側(cè)掃聲納測量根據(jù)前期磁力測量提供的數(shù)據(jù)，對重點磁異常區(qū)進(jìn)行測量。旁側(cè)聲納是以對大面積海區(qū)進(jìn)行目標(biāo)物探測為主要目的的掃測系統(tǒng)，側(cè)掃聲納分辨力高，可以發(fā)現(xiàn)如沉船等目標(biāo)物，并能顯示其在海床姿態(tài)。測深儀可

6、用加密測量的方法準(zhǔn)確地測定目標(biāo)的位置和最淺點水深，因此利用它們的這一特點進(jìn)行探測的思路是：先對測區(qū)進(jìn)行全覆蓋普掃，然后再對發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)物進(jìn)行精掃。首先側(cè)掃聲納分析聲圖確定目標(biāo)物的大約位置、海床走向、長度、寬度和高度（陰影長度）；再根據(jù)掃測的結(jié)6果，沿障礙物的大致走向布設(shè)縱橫加密測線；然后用測深儀（單波束/多波束均可，本次調(diào)查采用的單波束測深系統(tǒng)）進(jìn)行加密測量，測出障礙物的位置、范圍、最淺點水深。在調(diào)查工作中，按照布設(shè)的測線進(jìn)行探測，船只航速、航向保持穩(wěn)定，航速小于4.0Kn。測線：分別以CF-9-3中心點和CF-9-3中心點

7、為中心40m×40m正方形區(qū)域，南北向以線間距4m平行布設(shè)10條測線，東西向以線間距4m平行布設(shè)10條測線測線間距，使整個調(diào)查區(qū)域達(dá)到4m×4m的網(wǎng)格覆蓋。2.3淺地層剖面測量淺地層剖面儀測量即可測量地層厚度也可探測出海底已有目標(biāo)的位置和埋深情況。地層聲速隨著不同的沉積物存在不同的聲速，淺地層剖面儀實際是測量聲波穿透地層或海底目標(biāo)物（如已有管線、沉船等）傳播的時間。設(shè)ΔT表示地層上下兩個界面之間的時間差，即聲波往返兩次穿過該地層上下兩個界面的時間，c表示該地層的聲速，這樣就可按下式算出該地層厚度：式中：W表示地層厚度（m）

8、；c表示地層聲速（m/s）；ΔT表示聲波往返兩次穿過地層的時間（s）。6同樣，海底目標(biāo)物與海底底質(zhì)存在著比較大的密度差和大的聲速差，也就是存在著比較大的聲阻率量差，故采用利用該儀器可準(zhǔn)確查明測區(qū)淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，可查明湖底目標(biāo)物的位置和在湖床下的淤埋深度。作業(yè)過程中，隨著地層的變化和水深的變化，需要不斷對設(shè)