海底航道安全是“海上絲綢之路”沿線各國共同發展的重要保障。江蘇960多公里的海岸主要是淤泥質淺灘，要進一步拓展海運，確保在淤泥質海底人工疏浚深水航道安全成為不可回避的挑戰，也是國務院批復的國家規劃戰略《江蘇沿海地區發展規劃》中30萬噸航道建設工程的關鍵技術之一，被列入江蘇重點研發計劃。

日前，江蘇海洋大學張存勇副教授團隊創造性提出“聲紋”檢測技術，在航道邊坡穩定性實時監測、全周期聲紋識別和預測預警三個關鍵技術上取得重大突破，為江蘇沿海航道安全運營及防災預災起到了重要作用。

淤泥質海底航道出現失穩滑塌是航道邊坡自身求得穩定狀態的一種自然調整過程。海底航道邊坡在海洋動力作用下土體強度、抗剪強度以及有效應力降低，可能導致航道邊坡內部結構發生變化，在外因誘發下可能產生失穩滑塌，改變航道幾何形狀，導致港口堵塞，造成重大的經濟和社會損失。

淤泥質海域海水良好的導電性、極強的吸熱能力和極差的透光性，使依賴激光、電磁波傳播的探測技術（如雷達、紅外望遠鏡、衛星遙感技術等）都對海底航道探測束手無策。

“聲波是目前已知海洋中唯一能實現遠距離傳輸信息的有效載體，它可以穿透海底沉積物，回波信號可直接顯示出沉積物結構的變化特征。”張存勇團隊創造性地提出利用“聲紋”技術對海底航道失穩滑塌過程進行高效探測，為航道失穩滑塌研究開啟了一扇新的大門。

找到了一種科學高效的技術方法，迎接張存勇團隊的卻是一個新的挑戰。

由于很難在現場捕獲一個完整的海底航道邊坡失穩滑塌過程，張存勇團隊在室內模擬再現了不同條件下多個完整的海底航道邊坡失穩滑塌過程，獲取了海底航道失穩滑塌全過程周期聲學圖像。

通過將圖像差分技術引入到海底航道邊坡失穩滑塌聲學圖像中，利用聲學圖像的差值和變化率來進行監測，突出了聲紋微小變化，逐漸發現了失穩滑塌過程發展變化的規律。這些聲學圖像背后隱藏的信息也幫助他們揭開了海底航道失穩滑塌過程的“神秘面紗”。

“就像每個人的手有不同的‘指紋’，我們把航道邊坡失穩滑塌過程中回波信號形成的不同強度的點狀、塊狀和線狀紋理圖形稱為‘聲紋’。”張存勇團隊介紹，“有了這些聲紋圖像，我們根據航道邊坡失穩滑塌的不同階段，按時間序列建立航道邊坡失穩滑塌過程聲學圖譜，從圖譜中識別失穩滑塌早期聲紋特征，作為預測預警‘聲學指紋’，為預測海底航道失穩滑塌提供‘診斷’依據。”

研究團隊將大量的聲紋圖像建成航道邊坡失穩滑塌過程“聲紋圖譜庫”，這個聲紋圖譜庫直觀、定量、動態地反映了航道邊坡失穩滑塌的劇烈程度，顯示了航道邊坡內部的空間差異性，實現了對航道邊坡失穩滑塌過程內部變化信息的可視化表達，也讓監測技術真正“動起來”。

與此同時，研究團隊將“聲學指紋”特征與計算機技術相結合，設計開發了預測預警系統，將現場監測到的聲紋圖像與圖譜庫中聲紋圖像進行特征匹配，據此鑒別出失穩滑塌早期地段，并進行預測預警。該系統在我國淤泥質海岸人工深水航道——連云港30萬噸級航道得到成功應用，對航道安全運營以及防災預災起到了重要作用。

“這個系統操作簡單，可在計算機上直接輸出和展示圖形結果，對航道邊坡失穩滑塌識別、定位非常有效，系統給出的判斷結果就像一份‘體檢報告’，可對邊坡穩定性進行‘診斷’，已在海州灣海洋牧場人工魚礁拋投區海底沉積層穩定性勘察中發揮作用。”該預測預警系統一經問世，就受到廣泛關注，相關研究成果在國內外期刊發表論文11篇，獲授權發明專利3個，軟件著作1個。

“我們會進一步改進預測預警系統，讓系統出具的‘體檢報告’參數更直觀，不僅專業技術人員能夠看懂，也讓更多的非專業技術人員和用戶能夠讀懂‘體檢報告’。”張存勇團隊又瞄準了下一個目標，為系統進一步優化做好了準備。