海缆勘察中的侧扫声呐测量应用

随着海洋开发的逐步发展，近海港口、码头、航道、填海造地、桥梁等工程建设需要面临一个新的问题，那就是可能和已有的人类构筑物或遗弃物（比如海底管线、人工鱼礁、沉船、爆炸物等）发生冲突。侧扫声呐因具有获取高分辨率的影像成果特性，因此，侧扫声呐测量在海缆勘察中的应用主要三方面：海底障碍物探测、海底底质分类辅助和其他辅助功能。

1.海底障碍物探测

海底障碍物对项目建设的影响极其重大，在某些特定的水域，甚至会颠覆一个项目的方案，因此在工程建设的前期阶段，对海底障碍物进行排查是重要而迫切的。海底障碍物的类型很多，主要分两类：①海底自然障碍物，如基岩、砾石、沙波、沙脊等；②人工障碍物（包括沉船、废弃建筑物、抛弃贝壳堆、缆线、管道等），这些障碍物都会对施工造成很大的影响，如果在施工中发生埋设机遇到障碍物无法移动，需要将海底光缆砍断重新接头，这样不但会造成上经济上的损失，而且海底光缆和施工的质量也无法保证。

（1）沉船

沉船是海底常见的障碍物，也是海底光缆路由需要避让的障碍物。图4-11为海底沉船的侧扫声呐影像。

图4-11 海底沉船侧扫声呐影像

（2）海底管线

已建的海底管线对新建的海缆工程施工会有影响，路由勘察必须要查明海底管线的准确位置和状态。裸露的海底管线可以利用侧扫声呐测量，以获取确切的位置，也可以通过图像上的阴影位置计算出管道裸露高度以及悬空情况等信息。图4-12为海底裸露管道的侧扫声呐影像。

图4-12 海底裸露管道侧扫声呐影像

（3）裸露基岩

海底光缆铺设一般不选择从裸露基岩上穿过，一是因为裸露基岩对海缆的摩擦影响比较大，长时间摩擦容易造成海缆的破损，另外一个原因是如果是位于设计需要埋设的区域，在基岩上进行挖沟难度很大，代价也大。因此裸露基岩探测也是侧扫声呐测量在路由勘察中的一个主要应用。图4-13为海底裸露基岩的侧扫声呐影像。

图4-13 海底裸露基岩侧扫声呐影像

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图4-14 海底裸露基岩以及附近 的沙波区域侧扫声呐影像

（4）沙波

沙波是砂质海底常见的一种地形形态，是底质迁移的重要形式，一般是在一定的底质、地形和水流条件下产生。由于沙波一般都具有一定的移动变化能力，因此沙波地貌不仅会影响光缆的施工安全和埋深深度，而且海缆铺设长时间后，沙波的移动可能会造成海缆的裸露和悬空的情况出现。因此，结合侧扫声呐和多波束测量对沙波的位置、大小、形态进行测量，是海缆穿过沙波区域路径选择的主要参考信息。图4-14为海底裸露基岩以及附近的沙波区域的侧扫声呐影像。

（5）其他海底障碍物

除了上述这些常见的海底障碍物，海底也存在其他一些人工散落或者自然形成的微地貌物体，如倾倒废弃物、散落集装箱等。因为侧扫声呐影像只能判断物体形态大小等外观信息，很多时候无法完全对该物体定性。因此在没有完全把握的时候，用侧扫声呐在路由区域扫测到的一些太靠近路由线路上的海底物体都归为障碍物，并对该障碍物进行规避。图4-15为海底倾倒废弃物的侧扫声呐影像。

图4-15 海底倾倒废弃物侧扫声呐影像

2.海底底质分类辅助

侧扫声呐除了可以探测海底微地貌中的各种障碍物外，也可以利用声学信号反射和衰减的情况，再结合底质取样验证，大致可以计算出海底底质的大致类型，如黏土、砂和基岩等底质类型，并绘制出海底底质分布图供设计参考。图4-16为根据侧扫声呐绘制的海底底质分布图。

3.其他辅助功能

在近岸浅海区域，侧扫声呐还可以用来扫测海底面上的渔网拖网拖痕和船只锚泊留下的痕迹，这些拖痕和锚痕一般不会对埋设施工产生影响，但从整个区域的拖痕和锚痕的分布可以帮助判断区域的海洋渔业活动强度，从而可以给路由选择和埋深设计提供参考。图4-17为渔网拖痕和锚痕的侧扫声呐影像。

图4-16 根据侧扫声呐绘制的海底底质分布图

图4-17 渔网拖痕和锚痕侧扫声呐影像