研究海底电缆工程使用动态监测技术

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1海底电缆铺设施工简介

海底电缆是铺设于海底的线状设施，其直径在60mm左右，长度取决于连接的两端登陆点间的距离，单根无中继段海底光缆最大距离已经可达400km。海底电缆一般由外被层、铠装层、护层、抗压管和光纤单元（导体）等部分组成，根据铺设海区的深度分为浅海型（水深小于500m）和深海型（水深大于500m）。海底电缆的铺设施工过程可分为以下几个步骤：铺设前扫海清障、铺设作业、铺后监测与复埋。其中，铺设作业分为埋设和敷设。在浅海区，由于易受到养殖、捕捞、抛锚等人为因素损坏，一般采用埋设方式；在深海区，受外界因素影响较小，一般采用敷设方式，即直接将海底光缆布放在海底。根据埋设区海底底质的类型，埋设手段包括为犁式埋设、水喷式埋设与机械挖掘式埋设。当埋设电缆交越其他在用海底管线时，在距离交越点500m以外，会将埋设犁回收至铺缆船的甲板，将铺设光缆用硬塑料套管进行保护后敷设于现有光缆之上，交越的角度尽量控制在90°，且不低于45°，然后在离开交越点500m以外后，埋设犁重新下放工作。铺后监测与复埋，是在由于不利的地质条件、水下设备故障等因素导致在铺设施工中海底电缆未能达到埋设要求的区域，利用ROV（遥控水下机器人）进行检查，并利用ROV上高压水枪冲埋的方式进行埋复。

2动态监测的内容与目的

海洋管理必须依靠监测的资料与数据才能产生正确的管理行为和较好的行为后果。海底电缆铺设施工海域使用动态监测是专业勘察监测单位以相对独立的第三者身份，依据相关法律规范、有关政策以及批复文件等，对发生在中华人民共和国内水、领海和其他管辖海域内的海底电缆铺设施工时间、位置、工艺及对利益相关者解决方案的落实进行监测监控，并将监测监控的数据完整、安全和及时传递给海洋管理部门，为海域使用动态评价与决策提供技术支撑。海底电缆铺设海域使用动态监测，能够促使海缆铺设项目严格按照海域使用论证和环境影响评价及其批复文件的要求，进行建设并落实到位，防止其随意改变项目用海的方式、位置，预防对利益相关者造成重大损害，避免对海洋环境和生态环境产生不可逆转的影响。这种运用专业、高效的动态监测技术手段，对海底电缆铺设过程中用海行为进行客观评价，改进管理的意见和建议的过程，是提高行政效能、保证涉海政府管理部门决策科学化的重要举措。

3监测方法及特点

根据海缆铺设施工过程中不同的用海行为特点，采取人员监督或设备探测等不同类型的监测方法，选择多元的监测手段，可大幅提高海域使用动态监测的科学化、规范化的水平。

3.1施工现场监督与监测施工现场检验与监测是指监测技术人员登临海底电缆铺设船，对整个施工过程进行实时监测与监督。深入现场实施检查、监测海底电缆铺设，是海域使用动态监测的不可或缺的重要环节。现场监督与监测方法主要包括人员现场监督记录与设备水上水下定位等。人员现场监督记录为监测人员采用现场监视、拍照、录像等手段，对海缆铺设所采用的施工设备、工艺与施工进度进行详细记录，并形成监测档案，以核实海缆铺设是否落实用海方式控制要求，其施工工艺以及技术手段是否符合海域使用批复的要求，海缆铺设船是否发生批复铺设海缆以外的其他用海行为。若在现场发现有违背批复的海域使用行为应及时上报相关海洋管理部门。设备水上、水下定位为监测技术人员利用全球卫星定位系统对海缆铺设船的航迹进行实时监控记录，采用水下声学定位系统对海缆铺设的水下设备（如埋设犁）的水下活动开展定位记录，以监督海缆船铺设行为是否超出批复的用海海域。此外，由于水下声学定位系统使用技术难度及经济成本都较高，可利用“主要因素分析管理”等方法，统筹整个施工全过程，抓住主要矛盾，在铺设光缆与在用光缆管道交越等关键控制点采用，既不影响海缆铺设项目的顺利实施，同时满足海域使用管理的需求。施工现场监督与监测的数据与成果应及时以航次简报的形式上报海洋管理部门，航次简报应包括航次编号、项目名称、项目编号、施工单位、施工船只、监测单位、测量时间、测量基准、测量设备、测量人员、项目施工进度、项目施工工艺及设备、施工船航行描述、施工船作业过程简述、相关照片、其他附件、结论与建议等内容。在施工结束后应编入项目动态监测报告中。

3.2综合工程地球物理探测由于大型海缆工程的路由长度普遍较长，往往会达到几千千米，因此可根据海缆铺设施工进度，分阶段在完成铺设的路由区，综合采用水深测量（单波束、多波束）、侧扫声呐探测、浅地层剖面探测等工程地球物理技术手段，核实海底电缆的埋设位置、深度，了解和掌握海缆开挖、填埋施工后海底地貌变化状况，以及对其交越的其他海底管线等构筑物的影响。综合工程地球物理探测的测线布设及实施过程可参照相关规范执行。综合工程地球物理探测的时效性应予以保证，同时在内水、领海及其他管辖海域内可根据具体的施工工艺，采用不同的监测方式（全程检测与监督抽查）、不同的监测比例尺，但在内水与领海范围应强制采用全程监测的方式。同时，在综合工程地球物理探测实施工程中，应保证监测仪器设备满足各监测项目的要求、计量设备应经过法定计量检定部门的检定后使用、监测人员应经过行业管理部门的培训后持证上岗。综合工程地球物理探测应形成工程地球物理动态监测报告及相关图件，编入项目动态监测报告中，并上报海洋行政主管部门。

3.3调查走访该方法是利用实地走访或征求意见函的手段，考察海域使用者对于海域使用协调方案与对策措施的落实情况，确定其是否对相关利益者造成不良影响。调查走访的过程中，若发现重大问题，应及时反馈给施工单位，并上报管理部门。调查走访应形成调查走访监测报告，并编入项目动态监测报告中，同时上报给海洋行政主管部门。

4结束语

在海底电缆铺设用海行为管理中引入动态监测工作，使动态监测成为海缆海域使用管理的重要支撑，对工程实施的全过程进行监测评估，是海域使用管理逐步制度化和规范化的必然要求。本文初步探讨了我国海缆铺设施工动态监测的目的与特点，提出了现场监督与监测综合工程地球物理探测、调查走访3种主要动态监测方法。3种监测方法的综合利用，可有力推动海缆用海管理向科学化和规范化转变。在未来海缆海域使用管理中，如何建立的动态监测组织管理机制、如何开展动态监测评估工作、如何为动态监测提供制度保障等将是研究的重点。

作者：魏巍马媛苏东甫李团结张志强钱立兵 单位：国家海洋局南海工程勘察中心中国海洋大学环境科学与工程学院