浅地层剖面测量实例研究

浅地层剖面测量实例研究
【摘要】本文简要阐述了浅地层剖面测量的一般性步骤，结合广州海事测绘中心近年来浅地层剖面测量的实际应用，展示了其主要扫测成果的数据展现形式，对浅地层剖面测量的应用范围进行了探讨。

【关键词】海洋地质调查；地球物理探测技术；浅地层剖面测量
1 引言
浅地层剖面测量是一种依赖声纳技术对海底地质情况进行连续走航式测量的地球物理探测技术，与其他的浅海地质调查方法相比，具有操作简单、成本低廉和直接高效的特点，因此其应用前景一直受到广泛关注。

2 浅剖测量的一般步骤
2.1 选取浅地层剖面测量设备
20世纪60年代初期，浅地层剖面探测技术开始兴起，其后广泛应用于港口建设、航道疏浚、海底管道布设，以及海上石油平台建设等方面。

目前，随着海洋工程的不断增加和探测技术的不断完善，浅地层剖面探测技术的使用范围也呈现多元化扩散的趋势。

依据施工需求的分辨率要求和穿透深度需求，以及工作水深限制，选取适当的剖面测量设备是完成浅地层剖面的重要前提。

2.2 选择拖曳方式
目前浅剖测量设备安装方式主要有固定安装、侧拖以及尾拖等三种安装方式。

与旁侧声纳类似，浅地层剖面仪也容易受到噪声、尾流以及船只摆动的影响，造成数据失真，因此尾拖是一种较为常用的方式。

采用尾拖的方式，拖体入水深度变成测量时控制浅剖图像质量和保证设备安全的一个主要外部参数，其取决于拖体（即浅剖换能器）自身重量、拖缆长度和船速三者的相互作用。

赵铁虎等人2002年的研究结果表明，在一般情况下，浅地层剖面测量时水深应大于10m，水深小于5m时，往往难以取得所需的测量精度，波束干扰现象变的非常明显，使得分辨率下降，信噪比降低，严重影响剖面声图的质量。

2.3 测线布设
测线布设主要依据勘测区内地层走向和勘测工程实际需求两个方面。

区内地层的走向，特别是特殊地质体的走向，对测线的布设影响极大，浅地层剖面测量应基本覆盖区内的各地质类型，因此在布设测线之前必须获取区域环境的背景知识，详细了解相关地质构造和地层资料，确定勘测去内的基本沉积物类型，并对其物理化学性质和声学参数特性进行详细记录。

2.4 定位设备的连接及相互位置关系
准确的导航是精确成图的必要条件。

目前的浅剖测量一般采用固定测线测量，因此事先设置输入设计的测线即待测区域的坐标参数和横切点位尤其重要，便于在施测时加强对重点区域的海面瞭望和现场记录。

2.5 数据记录
数据记录工作包括如下内容：①测线记录，②班报记录，③浅剖仪参数记录，④模拟记录，⑤拖体入水深度、水体深度及相关标注，⑥数字记录。

2.6 数据处理与判读
对数据记录资料进行回放，经过滤波及多次波抑制等处理后，识别记录上的干扰波，去除假象，然后对数据记录进行进行重新记录，从而对勘测工程需要的特征目标物进行识别和判读，特别是层系的划分和地震相分析。

2.7 成果展示
浅剖测量的成果展示主要有以下几种：（1）区域界面埋深图和等厚度图，可以详细展示区域内各地质界面的深度分布，特别是地质异常体的分布，同时给出等厚度上的沉积物分布图，便于计算出工程施工中不同地质体类型的土方量和施工地质难点（2）典型剖面分析图，通过提取主要信息：时间，水深，定标线号，高程数据，以及与钻孔点的垂向地层信息比对、移置，可以方便地给出垂向上地质剖面分布图，该剖面在有效探测深度内具备较高的垂向分辨率，有利于声图的地层分层和异常体识别；（3）成果报告（工程评估报告）和分析研究报告，通过综合各测线的探测结果，给出勘测区域内的地质成果报告。

3 浅地层剖面测量实例
3.1 港珠澳大桥桥下结构物扫海测量
广州海事测绘中心于2009年承担了港珠澳大桥桥轴线两侧各500m范围内的水下结构物探测调查。

为准确查明海底是否存在管道、沉船等海底异常体，本工程采用EdgeTech公司的3200XS型浅地层剖面仪来探测海底面以下的结构物。

浅地层剖面仪的布线原则：沿中轴线，双向桥面轴线各布设一条测线，然后在中轴线向两侧按15m间距各布设2条测线，扫测宽度共100m，布设7条测线；大桥隧道段进行加密扫测，扫测范围两侧各加宽至150m，其中两侧50～150m之间按照25m间隔布线，扫测宽度300m，共布设15条测线。

3.2 海南洋浦港港池浚前扫海测量
广州海事测绘中心于2009年利用3200XS型浅地层剖面仪对海南洋浦港某公司码头港池进行了扫海测量，在港池内以20m*20m纵横布设测线，测量总里
程总长100km。

扫测部分成果如图1。

图1 典型浅地层剖面图
4 讨论
通过以上两个实例可以看到，目前，浅地层剖面测量数据成果的展现形式仍然以平面展示图例和工程报告为主，主要是埋深图、剖面图和工程报告，地球物理数据的呈现依然是平面的，3D数据可视化技术在这些地球物理探测技术中仍然使用较少，因此，3D数据可视化技术将能够更加全面的展现地球物理数据，必然是下一步地球物理探测技术中数据处理呈现所发展的重点。

通过这些可视化技术将更加容易发现勘测区内的特殊地质构造。

总之，浅地层剖面探测技术在浅海海洋工程地质调查方面有着不可替代的作用，前期的地球物理调查可以很好的发现勘测区内的潜在地质灾害和特殊地质构造体，通过后期优化的数据展现形式，将能够为施工设计和施工进程提供地质依据，保证海上安全施工的顺利进行。

参考文献：
[1]赵铁虎，张志珣，许枫.浅水区浅地层剖面测量典型问题分析[J].物探化探计算技术，2002（3）.。