海底电缆登陆点及路径选择研究

海底电缆登陆点及路径选择研究

St udy on Submarine Cable Landing Point and Rout e Select ion

韩志军,陈　光

(东北电力设计院,长春　130021)

摘　要:论述了海底电缆登陆点及路径选择的基本原则、步骤及需调查的项目和方法,分析了影响海底电缆登陆点及路径选择的各种因素,介绍了海底电缆登陆点及路径选择设计过程中收集资料及勘测的内容,提出了海底电缆登陆点及路径选择的设计建议。关键词:海底电缆;路径选择;登陆点

Abstract :It is discussed t ha t the basic principle,step and requir ed investig ation o f landing po int a nd r oute of subsea cable .T he var io us influence fact or s is analyzed and the capt ion and sur vey co ntent in desig n pro cess is intro duced .T he design sugg estio n is supplied on landing po int and r oute o f subsea cable.Key words :subsea cable;ro ut e selectio n;landing po int

中图分类号:P 756.1 文献标志码:A 文章编号:1009-5306(2013)02-0007-03

收稿日期:2012-11-25

作者简介:韩志军(1982-),男,工程师,从事输电电气设计工作。

为了改善岛屿与大陆、隔海两岸及相邻沿海城市之间的供电能力,国内相继敷设了多条海底电缆。但由于受到海洋运输、自然条件变化和渔业活动加剧等因素影响,近年来,海底电缆破坏阻断事故频繁发生。海底电缆登陆点及路径的选择是海底电缆系统工程设计和建设的基础,科学合理及条件良好的海底电缆路径不仅可以提高海缆系统的安全性、稳定性和可靠性,而且也可以合理地利用和保护我国的海洋资源。因此海底电缆路径选择对于确保海底电缆工程达到节约投资、安全可靠、延长寿命及维修方便等目的至关重要。

1　登陆点的选择

1.1　海岸线与海岸类型

1.1.1　海岸线

我国海岸线以杭州湾为界,南部多为山地丘陵海岸,高低起伏较大,海岸、岬角交替分布,岸线曲折,多以侵蚀为主。北部多为平原海岸,地形单调、平缓,岸线平直,海滩辽阔,多以淤泥为主。1.1.2　海岸性质与登陆点选择条件

我国海岸性质主要类型有基岩海岸、沙砾质海岸、淤泥质海岸、红树林海岸和珊瑚礁海岸。其中基

岩海岸海底及岸滩多石质基岩,海底电缆登陆施工难度大、成本高,一般情况下不宜选择为登陆点。沙砾质海岸的底质适于埋设海底电缆,且施工方便,具

备较理想的海底电缆登陆点条件,但风平浪静、条件较好的海滨、沙滩等,大多已被建设(或规划)为休闲度假区、游泳场、水上活动场所等,登陆点选择时需避开主要旅游区。淤泥质海岸多由淤积形成,海底底质较软,适于埋设海底电缆,但此类海岸一般近岸海水水深下降较慢,且多具备良好的渔场资源条件,各种海洋捕捞活动易危害浅海海底电缆安全。由于国家禁止在红树林和珊瑚礁海岸进行破坏性开发活动,因此不能作为海底电缆登陆点。1.2　海底电缆登陆点选择原则

选择海底电缆登陆点一般应满足的原则。a.全年风浪比较平稳,海、潮流比较弱的沿海,近海及沿岸没有岩礁,没有突然深陷的地点,海岸浅滩较短(方便海缆登陆施工)以及有盘留余缆区域。b .沿岸无流沙,以及不易发生火山、

地震、海啸和洪水灾害的区域。

c.海洋渔业活动和水产养殖较少的区域。

d.近海和登陆滩地附近无其他大型建筑设施和海底障碍,如港口、码头、锚地、厂矿、军事设施、水管线、油气管线以及其他海缆等。

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e.有进出多条海底电缆的海上路径通道,且通道比较宽阔,距海岛及礁石较远,适合海底电缆尽快垂直登陆,减少与海岸线平行敷设长度。

f.未来不会在沿岸进行治水、护岸和修建港湾的地点和便于海底电缆登陆作业及运行维护。

1.3　海缆登陆点选择的步骤

海底电缆登陆要求登陆点方案合理、技术可行、安全可靠,尤其应考虑登陆海底电缆路径尽量避开威胁海底电缆安全的捕鱼作业区。由省级和地(市)级政府建设规划、电信、海洋、港监、水产渔业、石化、交通、水利、电力、军事等多部门,根据海底电缆登陆点的选择条件和原则,共同实地勘察并初步拟定登陆点方案。

对于初步拟定的海底电缆登陆点需收集包括海洋地质构造、地震、地形、地貌、底质、气象和水文等资料。海洋开发活动包括现有和规划的海洋渔业、海洋矿产、海洋运输、滨海工业、滨海旅游、海底管线、军事禁区和大型海洋建设工程等方面的资料。

实地勘察预选海底电缆登陆点近海及沿岸情况,在登陆区埋设2根相互通视,相距小于2km的水泥标志桩,建立测量基线,使用D-GPS定位系统和智能型全站仪进行标志桩、登陆点附近的岸滩地形、地物测量,绘制出1∶1000地形图,标出标志桩、海陆缆接头入孔和路径位置。对登陆点地层土质和沉积物厚度及各种环境情况进行测量。了解登陆点附近海底底质、水深、暗礁、障碍物、捕鱼作业方式、历史上严重自然灾害等情况。

海底电缆登陆点的选择应结合海洋部门编制的工程海洋路径调查报告,分析其中的地质、水文、气象资料,综合考虑以最安全、可靠的海底电缆路径作为登陆点选择依据之一。

经过收集资料、勘察了解和调查分析后,编写海底电缆登陆点预选方案报告。预选方案报告应包括登陆点附近海区自然环境要素的分析及评价;登陆点附近海洋开发活动评价;近海路径段及陆地延伸路径段评价;登陆点综合优缺点的分析与比较;海缆登陆的主要工程量和投资估算等内容。

2　海底路径的选择

2.1　路径选择原则

海底电缆路径的确定要在海洋勘探的基础上,对多种海洋环境因素进行综合分析比较,如电缆类型、敷设方式、渔业捕捞、船锚、火山活动、地震及海底起伏变化等。凡需要埋设施工的海底,必须具备泥沙底质层厚度在1m以上进行埋设的地质条件。同时需要注意避开河道入海口、岩石火山地带、大于30°的陡峭的斜面(通常为15°～20°)、断崖;避免横越海谷;尽量减少与其他海缆或管线的交越;以及捕捞作业区和其他特殊作业区、各类锚地等,这些因素都有可能降低海底电缆的可靠性,必须予以避让。同时,与其他设施的距离应符合国家有关规定。实际上要使整条路径均处于理想条件是不可能的,所以对不利因素要依赖敷设技术加以弥补,同时还要尽可能缩短路径长度以节约工程投资。

2.2　路径选择的步骤

寻找一条平坦且地质条件稳定的海底路径是保证海底电缆长期安全运行的基础。首先在详细的海图上选出几条走向;其次沿着各条走向用声纳测深仪实测海底地形,用覆盖层探测仪和侧向声纳扫描仪描绘出几十米深的纵断面工程地质图,探明海底泥层的构成、岩性、断层位置以及有无埋设其他管道等,然后将所取得的几条走向资料进行对比和工程论证,以确定最优的路径。

2.3　路径调查的主要项目和方法

2.3.1　主要项目及水深

路径选择时需调查的主要项目包括海底地形、地貌、底质、水深、潮流、海底障碍物和海洋开发活动等。海底电缆路径所需调查的项目不同海水深度划分见表1。

表1　调查项目不同水深度划分

项 目水深h/m备　注

岸端区域岸滩上的区域

潜水区域2～3

近岸区域20>h>2～3

大陆架区域H>h>20

深海区域h>H

注:H为海缆需要埋设时的水深,根据具体工程要求和登陆点附近海域情况而定。

2.3.2　调查方法

2.3.2.1　布设测线和测站

大陆架和近岸布设测线和测站测量海缆路径宽度,按满足水深、旁侧声纳和浅地层剖面探测等多波束全覆盖测量布设测线及测站。根据水深布设数量不等的测线,测线平行于路径中心线,并在垂直方向上布设足够的横向测线,以校验测深和导航精度。2.3.2.2　导航定位

所有调查内容导航定位测量采用D-GPS(深海

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区域精度应小于20m。大陆架区域精度应小于10m)进行实时差分定位,导航采用图像导航软件系统,所有导航系统同计算机系统联机。路径勘测应采用墨卡脱投影方式,WGS-84座标系,以海图基准面(CD)为高程基准。所有定位数据均采用计算机自动记录并存储、打印。

2.3.2.3　水深测量

大陆架和近岸、深海水深测量,近岸段采用双频测深仪测量和多波束回声探测系统或相位测量系统或同相位干涉声纳测量系统,同时在作业区附近设站进行同步检测,经过声速改正、水位改正测得实际水深。远海段测深采用多波速探测系统进行全覆盖测量,测量中应布设适当数量的声速剖面站(测量时空上均匀分布,并能控制声速的区域变化),通过声速剖面仪进行改正,所有测深数据采用数字磁带记录,保证测量精度。

2.3.2.4　海底地貌及障碍物勘测

大陆架和近岸海底地貌及障碍物勘测,近岸段测量采用双频侧扫声纳系统等仪器与水深、浅地层剖面同步进行全覆盖测量,同时进行模拟和数字记录,绘制地貌图。远海段测量采用侧扫声纳/浅地层剖面仪组合系统和多波束回声探测系统或相位测量系统或同相位干涉声纳测量系统,同步进行全覆盖测量,测量时拖曳声纳系统拖曳位置或水下机器人(ROV)控制在水深约2/3处,模拟和数字同时记录,并能绘制出海底地貌图。

2.3.2.5　海底底质(浅地层剖面)测量

大陆架和近岸段测量采用浅地层剖面仪和数据采集系统等,与水深、侧扫声纳等进行同步探测,采集数据,进行模拟记录和初步分析。远海段测量采用侧扫声纳/浅地层剖面仪组合系统,侧扫探测与多波束测量等进行同步测量,同时进行模拟和磁带记录,绘制出浅地层剖面图。

2.3.2.6　海底取样与探测

采用柱状重力活塞取样器隔一定距离对大陆架和近岸海底土壤进行样品采集,取样点设在勘测的中心线上,采集间隔视调查时所见的条件而变化,但每条测线采样点不少于3个。取样长度为2m,不足2m时,再采用蚌式取泥器取表层样品,位置用GPS 定位。先对样品的顶、底部进行十字板扭力试验,做pH值、H2S、总含硫、总C1以及其他必要分析,然后进行土质类型、颜色、结构的目测描述和拍照,视情况进行样品弃存。采用质子磁力仪,对已有或侧声纳发现的水下缆线、沉船等异物进行探测、定位和标记,在水深小于3m的浅海近岸区域必要时还要进行潜水员水下探摸。

2.3.2.7　海洋开发活动调查

在上述勘测过程中,尚需对海底电缆路径附近的海洋开发活动,如港口、航线、锚地、渔场、养殖区、旅游区、军事区、倾废区、已敷设海缆和管道等内容进行调查,并做详细记录。

目前海底电缆故障80%以上为捕鱼和拖锚行船等人类活动造成,因此需将调查海洋开发活动作为勘测重点内容之一。重点收集海洋活动的性质、内容、特征、作业规律及范围、损坏海底电缆的历史等资料,并根据综合分析,在海缆施工中必要的路段可采用绕避、深埋或有效保护等措施保障海底电缆的安全。

3　结束语

海底电缆登陆点及路径的设计直接决定了海缆的安全性、稳定性和可靠性,因此路径方案设计是海缆设计的关键。登陆点及路径调查是海底电缆系统工程设计和建设的基础,因此需要对岸滩地形、地貌、地物等进行前期现场勘察,会同海洋、航道、地质、水文、航运、渔业、海产养殖、建设规划、军事、通信等部门,收集与海缆工程有关的各方面资料,进行比较分析和科学论证,初步确定出登陆点和路径方案;采用先进的技术手段和设备进行勘测,以确定安全、稳定、可靠的登陆点和路径,进而确定经济合理的敷设方案和施工方式。

(编辑　刘文千

)

安全第一　预防为主　综合治理

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