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(yáng)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(jì)；磁法探測(cè)；側(cè)掃聲納；地層剖面圖像中圖分類號(hào)：P314文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-7597（2013）11-0000-00水下考古的對(duì)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(cè)方法：1）磁法探測(cè)，通過測(cè)定地磁場(chǎng)的變化，探測(cè)水下磁性物體（管線、電纜、沉船、水雷、炸彈等）。2）水深測(cè)量：用于測(cè)量測(cè)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(shí)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(cè)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(cè)，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(hào)，地質(zhì)構(gòu)造改變或遇到淤埋在河床的目標(biāo)物時(shí)反射聲脈沖信號(hào)的強(qiáng)弱隨之發(fā)生變化，反射聲脈沖信號(hào)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(cè)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(cè)，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(jì)考古水域需要調(diào)查探測(cè)的面積太大，通常整個(gè)探測(cè)工作將采取利用磁力儀進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)重點(diǎn)目標(biāo)物后

4、再進(jìn)行水深、旁側(cè)聲納掃測(cè)及淺地層剖面測(cè)量的詳細(xì)測(cè)量以獲得目標(biāo)物的詳細(xì)情況。本文以鄱陽(yáng)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(cè)6第一階段的普查工作，可以先采取磁法探測(cè)。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(huì)改變地磁序列，使正常的地磁場(chǎng)分布局部發(fā)生變化而產(chǎn)生磁異常。以鄱陽(yáng)湖老爺廟水域科考為例，利用海洋磁力儀進(jìn)行測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的水下掃測(cè)，即探測(cè)到帶磁性的海底目標(biāo)（如沉船等）。探測(cè)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(cè)時(shí)的線距20m、10點(diǎn)距。當(dāng)磁力儀探頭經(jīng)過海底目標(biāo)物上方時(shí)，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(chǎng)反應(yīng)強(qiáng)度，可以對(duì)水下考古區(qū)域重點(diǎn)范圍進(jìn)行初步確定，并依據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)劃二階段的詳細(xì)調(diào)查范圍。如圖1為鄱陽(yáng)湖老爺廟水域磁異常點(diǎn)重點(diǎn)分布區(qū)域。2.2水深及側(cè)掃聲納測(cè)量根據(jù)前期磁力測(cè)量提供的數(shù)據(jù)，對(duì)重點(diǎn)磁異常區(qū)進(jìn)行測(cè)量。旁側(cè)聲納是以對(duì)大面積海區(qū)進(jìn)行目標(biāo)物探測(cè)為主要目的的掃測(cè)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(cè)深儀可

6、用加密測(cè)量的方法準(zhǔn)確地測(cè)定目標(biāo)的位置和最淺點(diǎn)水深，因此利用它們的這一特點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)的思路是：先對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行全覆蓋普掃，然后再對(duì)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(zhǎng)度、寬度和高度（陰影長(zhǎng)度）；再根據(jù)掃測(cè)的結(jié)6果，沿障礙物的大致走向布設(shè)縱橫加密測(cè)線；然后用測(cè)深儀（單波束/多波束均可，本次調(diào)查采用的單波束測(cè)深系統(tǒng)）進(jìn)行加密測(cè)量，測(cè)出障礙物的位置、范圍、最淺點(diǎn)水深。在調(diào)查工作中，按照布設(shè)的測(cè)線進(jìn)行探測(cè)，船只航速、航向保持穩(wěn)定，航速小于4.0Kn。測(cè)線：分別以CF-9-3中心點(diǎn)和CF-9-3中心點(diǎn)

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(cè)線，東西向以線間距4m平行布設(shè)10條測(cè)線測(cè)線間距，使整個(gè)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(cè)量淺地層剖面儀測(cè)量即可測(cè)量地層厚度也可探測(cè)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(shí)際是測(cè)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(shí)間。設(shè)ΔT表示地層上下兩個(gè)界面之間的時(shí)間差，即聲波往返兩次穿過該地層上下兩個(gè)界面的時(shí)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(shí)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(cè)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(duì)設(shè)