[发明专利]一种天然气水合物分解对海底斜坡影响的试验方法及装置

说明书

本发明公开了海洋灾害研究技术领域的一种天然气水合物分解对海底斜坡影响的试验方法及装置，包括甲烷气体输送装置、模型箱和水汽转换装置，模型箱的底部铺设有高透水性砂层，高透水性砂层上均匀铺设有带孔管，带孔管的上方铺设有倾斜的试验土样，带孔管的两端伸出模型箱，分别与甲烷气体输送装置和水汽转换装置连接，本发明通过将深海里的天然气水合物转换为实际可操作的可控变量，通过分析天然气水合物分解后的产物作用海底斜坡，既符合实际作用破坏情况，也解决了由于海洋自然条件限制的困难，并且所发明的试验模拟装置都是便于操作使用的，对于试验的过程可以清晰地观察与记录。

技术领域

本发明涉及海洋灾害研究技术领域，具体为一种天然气水合物分解对海底斜坡影响的试验方法及装置。

背景技术

海洋，是地球上最广阔的水体的总称，地球表面被各大陆地分隔为彼此相通的广大水域称为海洋，海洋的中心部分称作洋，边缘部分称作海，彼此沟通组成统一的水体。

海洋与资源的开发利用、海洋与全球气候变化、海洋环境与生态和谐发展的研究是人类维持自身的生存与发展，拓展生存空间，充分利用地球上这块最后的资源丰富的宝地的最为切实可行的途径；海洋资源开发与利用和海洋工程建设或将引发海洋地质灾害的发生，而海洋地质灾害又将威胁着海洋工程的安全建设。

天然气水合物(NaturalGasHydrate/GasHydrate)，有机化合物，化学式CH₄·nH₂O。即可燃冰，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。

因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”(Combustibleice)或者“固体瓦斯”和“汽冰”。其实是一个固态块状物。天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。

海底天然气水合物分解会使海底斜坡产生破坏，但是，由于深海里低温、高压环境因素以及海洋自然条件限制的困难，使得海底天然气水合物的分解不能被人为控制，因而不便于就海底天然气水合物分解对海底斜坡稳定性产生的破坏现象进行研究。

基于此，本发明设计了一种天然气水合物分解对海底斜坡影响的试验方法及装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然气水合物分解对海底斜坡影响的试验方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种天然气水合物分解对海底斜坡影响的试验方法，包括以下步骤：

S1、选择一个合适的场地，将100cm×50cm×70cm的模型箱、甲烷气体输送装置、水汽转换装置依次放在到相应位置；

S2、对模型箱进行处理，在模型箱底部铺上一层约2cm高透气性的砂土，缓冲气流冲击的能力，将多个PEX材质的带孔管铺在上面，带孔管上设有大小不同的孔，以便使水汽与气体均匀分布作用于斜坡底面，两端不带孔的部分穿过模型箱左右两侧，伸出的部分与模型箱紧密无缝隙结合，将试验所需要的试验土样铺成倾角为10°的斜坡，将加入Nacl溶质的模拟海水溶液缓慢的倒入模型箱，在自然状态静置5天；

S3、静置5天之后，将位于左侧的输送甲烷气体的装置通过橡胶管与模型箱中带孔管的左侧伸出端接合，将甲烷气体泵入，位于右侧的水汽转换装置中PEX材质的输送管与模型箱中带孔管的右侧伸出端接合，按约1：165体积比例将水和甲烷气体输入并作用于模型箱斜坡底部；

S3、实验开始，准备相机观察斜坡变化，及时记录斜坡每个时间段的破坏情况，记录破坏数据，进而找到斜坡破坏的临界状态时各个变量的关系；

S4、试验结束后，可以将模型箱中的水通过下部的出水孔排出，里面的沉积物泥沙等清理出来。