海床沉积物在波浪、海流等水动力作用下会发生侵蚀淤积变化。严重的海底侵蚀会导致桩基失稳、管缆悬空甚至断裂，港口码头的淤积严重威胁着航道输运的安全，严重的海底侵蚀淤积会造成巨大的经济损失。
QDGK-SMD 海床侵蚀淤积过程测量系统能够利用沉积物电导特性变化来监测海床沉积物的侵蚀淤积情况，通过测量结果，定量分析岸线沉积物垂向变化情况，避免海床变化对经济造成的损失，同时对海岸环境调查研究提供新思路。
SMD 电阻率测量系统由三部分组成：采集系统、供电系统和电阻率探杆如图1所示。采集仪内置于探杆顶舱中，供电系统由水密缆连接至杆体。整个杆体为了保证密封效果采用开模灌装的方式进行加工制作，有效的提高了装置的水密性。电阻率探杆总长2米，杆体长1.75米，底锥长5厘米约 60 度，顶部舱体长20厘米，包含16支铜质电极环，电极间距为10厘米。
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（a）主要包括传感系统、采集系统、供电系统、远程传输系统四部分 |
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（b）电阻率探杆采集仪电路板 |
图 1 电阻率测量系统 |
自然电位测量系统主要包括两个部分：采集仪和自然电位探杆如图2所示，工作时无需向探杆供电。采集仪可内置于探杆的顶端，也可通过水密缆外置，探杆由绝缘垫片和固态参比电极相互叠加放置而成，中间为O型圈压紧密封，底部为了方便贯入土中设置角度为60度的不锈钢底锥。自然电位探杆杆体长1.3米，底锥长5厘米约60度，50支固态环形参比电极，电极间距2厘米。
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图2自然电位测量系统
电阻率测量系统和自然电位测量系统的具体技术参数指标如表 1 所示。
表 1 电阻率测量系统及自然电位测量系统技术指标
设备指标 | 参数 | 监测指标 | 参数 |
探杆尺寸 | φ70mm*1.5m | 采集频率 | 1Hz |
重量 | 50kg（配重选配） | 电阻率量程 | 0-10Ω·m |
适用水深 | 0-200m/0-6000m | 电阻率精度 | 5‰ F.S. |
电极数量 | 50 个 | 自然电位量程 | ±100mV |
电极间距 | 50px | 自然电位精度 | 2‰ F.S. |
供电电源 | DC12V/1A（1500mA·h） | 界面分辨范围 | 0~1m |
工作功耗 | 2W | 界面分辨精度 | ½*电极间距 |
SD卡容量 | 4G | 标准泥沙浓度量程 | 5000mg/L |
工作时长 | 30 天@1Hz | 标准泥沙浓度精度 | ±1%mg/L |
数据传输 | 移动蜂窝 4G | 含水率测量范围 | 0-99% |
工作温度 | 0~70℃ | 含水率测量精度 | ±1% |
u 应用案例
图3所示为电阻率测量系统 2020 年7月24日在国家深海基地港池原位测试结果，可以清晰的分辨出海床界面的位置，从而根据长期原位监测的数据即可描述海床的侵蚀淤积情况。此外，水体中固体悬浮颗粒浓度与电阻率存在着线性的关系，通过测量水体中的电阻率值也可反演出海床面以上水体中固体悬浮颗粒的浓度。图4位自然电位测量系统在室内实验室测量海床界面的结果，自然电位不仅能够清晰的分辨出海床界面的位置，还能根据土水之间自然电位的正负异常分辨出海床的底质。
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图 3 电阻率测量系统在国家深海基地码头原位测试结果 |
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图 4 自然电位测量系统在室内实验的测量结果 |
