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    海管外調查作業中的測線布設原則

    發布時間:2021-05-17 21:55:12 點擊:1688
    ?、睖y線布設原則
      在執行海管外調查作業任務前,需設計調查方案,完成測線布設工作。測線布設應根據調查區域環境、調查目的及調查區范圍確定。通常來講,將整個海底管道調查工程劃分為近岸段、路由段、近平臺段等進行分區作業。近岸段水深較淺,潮汐作用強,漁業活動頻繁,存在沖刷潛在危害;近平臺段海底環境復雜,海底工程設施復雜,渦流影響大。因此,近岸段和近平臺段屬于重點調查區段,測線布置時要適當提高密度。
      主測線按照一定間距平行海管中軸線布設,與等深線和岸線垂直,用于多波束測量和側掃聲吶測量;垂直管道路由的測線為橫測線或聯絡測線,主要用于海底淺地層剖面探測。在北部灣某單點系泊海底輸油管道測量中,為滿足多波束和側掃聲納全覆蓋的測量要求,結合單點系泊系統的實際現狀,以海管路由為中心,平行管道路由方向,均勻布設多波束和側掃聲吶測線(Zi);垂直于管道路由方向,布設淺地層剖面橫向測線(SBPi)。為保證測線調查質量,每條測線應對適當提前上線、延遲下線。為查明單點系泊管匯區的地形地貌特征,可圍繞單點系泊布設環形測線(Si)。測線具體布設示意圖如圖1所示。

     ?、捕嗖ㄊ鴾y深
      多波束測深系統主要用于海底地形的測量,能夠方便地獲取海底管道路由區及平臺區的水深地形資料,宏觀反映海底管道走向、出露或懸空管道特征。多波束測深系統基本原理是向海底發射一個由數百個單波束組成的扇形波束,波束到達海底后發生反射、散射等過程,回波被換能器接收,利用傳播時長、聲速等參數計算距海底的距離,通過走航式調查方法實現對水深的連續觀測,利用Caris等軟件對水深數據進行處理,制作三維地形圖,從而直觀地反映海底地形特征。SONIC2024多波束測深系統頻率為200~400kHz,頻率在線連續可調;波束數目為256個,覆蓋寬度在10°~160°內連續可調;最大測深量程達500m,可完全滿足海底管道調查過程中的水深、海底地形測量精度要求。
      圖2清晰展示了SONIC2024多波束測深系統在海底管道路由區的調查效果。多波束測深系統調查結果表明,在北部灣某單點系泊海底輸油管道系統中,自登陸點至單點系泊(SPM)的管道路由調查區,海底地形整體平坦、水深沒有劇烈變化,同時還反映出管溝、土垅、錨鏈溝、礁石等人工和自然地貌類型。

      在近岸登陸段,受潮流、人工開挖管溝的影響,海底起伏凹凸不平,表現為崎嶇海底地形(圖2a);在中間段,海底地形平坦,海底管道基本處于埋藏狀態(圖2b);在近單點系泊處,在管溝一側發現有未回填形成的高土垅(圖2c)。此外,在錨鏈的影響下,海底底部形成了數條錨溝,海底地形局部有較大起伏變化(圖2d)。
      ⒊側掃聲吶
      側掃聲吶用于獲得海底表面的聲反射信息,形象直觀地顯示海底管道的出露、懸空情況。其基本原理是,換能器發射出的高頻聲波信號在到達海底后發生反射,目標面向換能器的一側聲波信號將被反射,換能器將接收到的海底反射信號按信號強度的強弱還原,以圖像形式表現出來,形成具有地理參照,形象直觀的高分辨率聲吶圖像。KLEIN3000側掃聲吶系統頻率為100,500kHz,單頻脈沖,波束開角水平0.7°(100kHz)/0.21°(500kHz),垂直40°;波束傾角向下5°、10°、15°、20°、25°可調,最大距離在100kHz時達600m,在500kHz時達150m,額定深度1500m,是目前國內外常用的側掃聲吶系統。
      研究發現,KLEIN3000側掃聲吶系統對海底管道調查區中的回填碎石、管道管溝、軟泥區等地貌類型的探測精度高、探測效果顯著。通過對側掃聲吶圖像進行分析,結合多波束調查結果,可以確定管道路由區內的自然地貌形態和人工地貌形態(圖3)。
     

     ?、礈\地層剖面
      淺地層剖面系統能夠反映海底淺層地層結構信息,確定海底管道的平面位置和埋藏深度,對查明管道的埋藏、出露、懸空情況均適用。系統基于聲波反射原理,在沿著與海底管道軸向垂直的測線方向上進行走航式測量,儀器探頭發出的高頻聲波脈沖信號在海底沉積物與管道之間的界面上形成反射,換能器接收反射信號后,以模擬或數字信號的方式存儲輸出。
      在地層剖面上,海底管道會呈現出規則的、開口向下的拋物線狀記錄,拋物線的頂點即為海底管道的頂部,基于這種特性,地層剖面可以清晰地展現出管道在海底地層中的相對位置和埋藏情況。SES2000參量陣淺地層剖面系統的換能器發射兩組頻率不同的高頻聲波,由于高聲壓條件下聲波傳播的非線性,這兩組聲波互相作用,產生一種新的、頻率低、穿透性強的聲波,稱為次頻(4,5,6,8,10,12,15kHz),參量陣技術就是利用這種次頻來穿透地層,提供高分辨率和強地層穿透性的剖面數據。SES2000參量陣淺地層剖面系統探測精度較高,目前在海底管道外檢測中得到了廣泛應用。
      
      根據調查區海底管道的技術參數和鋪設施工完工方法定義,完全埋藏型管道埋藏深度大于0.5m,淺埋藏型管道埋藏深度小于0.5m,裸露型管道埋藏深度為0m,管道部分或是全部裸露在海底。根據SES2000參量陣淺地層剖面系統測量分析結果,考慮到管道直徑大小和埋藏方式的不同,在研究區識別出完全埋藏型、淺埋藏型和裸露型3種管道賦存狀態(圖4)。

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