水域弹性波勘探的基本原理

声波在水中传播时，根据牛顿第二定律有

式中：P为声压；ρ为密度；V为速度；∇为微分算子。

利用连续性方程和运动方程，可以得到

式（8-26）为声波在水域中传播的波动方程。

水声勘探时，以固定偏移距人工激发宽频带的声波脉冲，当声波脉冲遇到具有不同波阻抗的分界面时，产生反射波和透射波，接收检波器接收来自水底面和水下地层分界面的反射波。水中勘探仅仅考虑纵波的传播特点。随着测量船只的航行，可以获得沿航线的连续波形记录剖面。根据记录的波形剖面可以解释水下反射界面，从而探测水底地形并进行水下地层分层等。

浅地层剖面仪主要由发射系统和接收系统两大部分组成。发射系统包括发射和发射换能器，接收系统由接收机、接收换能器和用于记录和处理用的计算机组成，此外还有电源、电缆、接线盒等其他配套设备（图2-7）。声波的发射换能器主要有：压电陶瓷式、电磁脉冲式、声参量阵式、电火花震源以及其他（机械振动、气枪、蒸汽枪、水枪、组合枪、炸药等）。压电陶瓷式的震源传播距离短，电火花震源和炸药传播距离长，有利于获得水下地层分布特征信息，在浅水的河道中也可以使用一些机械振动装置。声波的接收换能器也称作水听器，是由密封在电缆中的多个按照一定顺序排列起来的检波器组成，其性质与检波器的本身指标、排列间隔和数量有关。此外，为了配合野外勘探，需要测深仪和定位测量系统同步开展工作（图8-27）。

图8-27　水域弹性波勘探的数据采集示意图