應(ying)客(ke)戶(hu)需(xu)求(qiu)，于7月中旬對東海(hai)(hai)(hai)某(mou)海(hai)(hai)(hai)域海(hai)(hai)(hai)上風電(dian)裝機的升壓站(zhan)周(zhou)邊基(ji)礎地形和(he)海(hai)(hai)(hai)底電(dian)纜(lan)路由進行掃(sao)測(ce)(ce)，因(yin)此項目(mu)投入(ru)側掃(sao)聲納系統(tong)、多(duo)波束測(ce)(ce)深系統(tong)和(he)淺(qian)地層(ceng)剖面(mian)儀等多(duo)種測(ce)(ce)量設(she)備進行協(xie)同作業(ye)，對淺(qian)埋海(hai)(hai)(hai)底電(dian)纜(lan)進行搜尋、探測(ce)(ce)，并評(ping)估其沖刷狀(zhuang)況。

其中，側掃(sao)聲(sheng)(sheng)(sheng)納(na)系統負(fu)責局部地(di)貌調(diao)查，主要對海(hai)底(di)電纜路(lu)由兩側100m范(fan)圍的(de)地(di)形(xing)地(di)貌覆(fu)蓋掃(sao)測(ce)，借助聲(sheng)(sheng)(sheng)納(na)圖像反應風機(ji)與升(sheng)壓站之間，升(sheng)壓站至陸上登陸點之間海(hai)底(di)電纜路(lu)由的(de)掩埋、裸露、懸空情況，以(yi)分析(xi)海(hai)底(di)電纜的(de)位置、掩埋或懸空變(bian)(bian)化以(yi)及演變(bian)(bian)情況；多波(bo)束測(ce)深系統負(fu)責全覆(fu)蓋地(di)貌調(diao)查，主要對風機(ji)機(ji)位周邊500m范(fan)圍實現(xian)全覆(fu)蓋海(hai)底(di)地(di)形(xing)掃(sao)測(ce)，以(yi)分析(xi)海(hai)底(di)沖(chong)刷(shua)變(bian)(bian)化情況及沖(chong)刷(shua)溝的(de)演變(bian)(bian)情況，同(tong)時可根據水下(xia)高精(jing)度三維點云數據計(ji)算沖(chong)刷(shua)區域方量(liang)等；淺(qian)(qian)地(di)層(ceng)剖面(mian)儀負(fu)責剖面(mian)測(ce)量(liang)，通過換能器將(jiang)控制(zhi)信(xin)號轉換為不同(tong)頻(pin)率(lv)(100Hz～10kHz)的(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)脈沖(chong)向海(hai)底(di)發射，以(yi)輸(shu)出能夠反映(ying)地(di)層(ceng)聲(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)特征(zheng)的(de)淺(qian)(qian)地(di)層(ceng)聲(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)記錄剖面(mian)。

▲作業區域的海上風電設施

海(hai)(hai)底(di)電(dian)(dian)纜(lan)鋪設在海(hai)(hai)床(chuang)(chuang)面以下(xia)，海(hai)(hai)床(chuang)(chuang)本身(shen)受海(hai)(hai)流影響沖淤變(bian)化復雜，海(hai)(hai)底(di)溝(gou)槽的(de)(de)產生演變(bian)較快(kuai)，海(hai)(hai)底(di)電(dian)(dian)纜(lan)周圍在潮流作(zuo)用(yong)下(xia)發(fa)生差異性沖刷，容易造成海(hai)(hai)底(di)電(dian)(dian)纜(lan)出現非(fei)掩(yan)(yan)埋(裸露及懸空(kong))狀(zhuang)態(tai)。因(yin)此，對海(hai)(hai)底(di)電(dian)(dian)纜(lan)的(de)(de)監測需要考慮掩(yan)(yan)埋狀(zhuang)態(tai)和非(fei)掩(yan)(yan)埋狀(zhuang)態(tai)，針對不(bu)同狀(zhuang)態(tai)要求(qiu)采用(yong)不(bu)同的(de)(de)探測設備(bei)進(jin)行綜合應(ying)用(yong)，這(zhe)對設備(bei)之(zhi)間(jian)的(de)(de)協同性提出了(le)挑戰。同時，由(you)于電(dian)(dian)纜(lan)的(de)(de)直徑很(hen)小(xiao)，對探測設備(bei)的(de)(de)精度和穩定性也提出了(le)很(hen)高的(de)(de)要求(qiu)。

側掃聲納地貌調查

采(cai)用iSide 5000多(duo)波(bo)束(shu)側(ce)掃聲(sheng)(sheng)納進行(xing)局部(bu)地貌數據采(cai)集。作業前，測量人員調試(shi)好(hao)儀(yi)器，以保(bao)(bao)證(zheng)(zheng)信號清晰(xi)準確(que)，并校對儀(yi)器中各(ge)測量參數的正確(que)性(xing)。作業開始后，擁有(you)100KHz和(he)400KHz雙頻率(lv)(lv)的iSide 5000多(duo)波(bo)束(shu)側(ce)掃聲(sheng)(sheng)納進行(xing)雙頻率(lv)(lv)采(cai)集。為了保(bao)(bao)證(zheng)(zheng)聲(sheng)(sheng)納圖像的灰度一致，TVG等(deng)聲(sheng)(sheng)納保(bao)(bao)持不變，且船(chuan)只航(hang)速保(bao)(bao)持在5節左右(you)。此(ci)次采(cai)集，iSide 5000多(duo)波(bo)束(shu)側(ce)掃聲(sheng)(sheng)納實際測線偏移沒(mei)有(you)超過設計間隔(ge)的20％，符(fu)合(he)設計要求，保(bao)(bao)證(zheng)(zheng)了海(hai)底全(quan)覆蓋測量。

多波束全覆蓋地貌調查

采用iBeam 8140淺水(shui)(shui)多波束(shu)測(ce)(ce)(ce)深(shen)儀進(jin)行(xing)全覆蓋地面調查(cha)。作(zuo)業(ye)前，測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)人員(yuan)(yuan)檢(jian)查(cha)了測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)船(chuan)(chuan)的(de)水(shui)(shui)艙和(he)油艙的(de)平衡情(qing)況(kuang)，以(yi)保持(chi)船(chuan)(chuan)舶(bo)的(de)前后(hou)以(yi)及(ji)左(zuo)右舷吃水(shui)(shui)一致。作(zuo)業(ye)中，測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)人員(yuan)(yuan)指(zhi)揮駕(jia)駛員(yuan)(yuan)按照測(ce)(ce)(ce)前布設(she)的(de)測(ce)(ce)(ce)線(xian)操船(chuan)(chuan)行(xing)進(jin)，且航(hang)(hang)(hang)速保持(chi)穩定(ding)，最大航(hang)(hang)(hang)速不得高(gao)于5節。每條(tiao)測(ce)(ce)(ce)線(xian)結束(shu)后(hou)，作(zuo)業(ye)船(chuan)(chuan)維持(chi)原(yuan)航(hang)(hang)(hang)向、航(hang)(hang)(hang)速幾分鐘(zhong)后(hou)再轉向。在轉向后(hou)，待姿態傳感(gan)器保持(chi)穩定(ding)后(hou)再開始重新上線(xian)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)。在測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)過程中，iBeam 8140淺水(shui)(shui)多波束(shu)測(ce)(ce)(ce)深(shen)儀掃測(ce)(ce)(ce)的(de)帶寬和(he)其水(shui)(shui)深(shen)對應的(de)顏色直觀(guan)地顯示在屏(ping)幕上，使測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)人員(yuan)(yuan)可(ke)以(yi)準確地觀(guan)察到測(ce)(ce)(ce)線(xian)的(de)重疊情(qing)況(kuang)和(he)測(ce)(ce)(ce)區有無漏測(ce)(ce)(ce)情(qing)況(kuang)。

淺地層剖面儀剖面測(ce)量

采用SES2000參量(liang)(liang)陣淺地層剖面儀進行剖面測量(liang)(liang)，作業中盡量(liang)(liang)保持TVG不(bu)(bu)變，船(chuan)速不(bu)(bu)超過(guo)4節，以保證回波(bo)清晰。

此次協(xie)同作業所(suo)得測量數(shu)據包括：地貌數(shu)據、多波束水(shui)深數(shu)據。通過對所(suo)得數(shu)據進行綜(zong)(zong)合處理和分析，確定海底(di)(di)沖(chong)刷(shua)溝(gou)的位置、規模、深度(du)及沖(chong)刷(shua)溝(gou)內底(di)(di)質類(lei)型(xing)，給(gei)出了沖(chong)刷(shua)分析調查結果和綜(zong)(zong)合調查報告。

側(ce)掃聲納(na)數(shu)據分析

iSide 5000多波束(shu)側掃聲納(na)通過直(zhi)接獲得海(hai)底連(lian)續(xu)的地貌圖像，可以直(zhi)觀地看出沖刷坑(keng)穴、溝(gou)壑、沙波、沙丘(qiu)、海(hai)底障礙物、裸露(lu)、懸空的海(hai)底電纜等(deng)典型地貌特征。

▲iSide 5000多波束側掃聲納獲取的升壓站及(ji)其附近放射狀分(fen)布的電纜(lan)圖(tu)像

▲iSide 5000多波束側掃聲(sheng)納獲(huo)取的海底地形和風機(ji)樁成果圖

▲iSide 5000多波束側掃(sao)聲納獲取的海底(di)電纜裸露圖像

多波束數據分析(xi)

基于多波束測(ce)量形(xing)成(cheng)海底全覆蓋的海量數(shu)據，通過將不同(tong)時間段測(ce)量的數(shu)據成(cheng)果求差，直(zhi)接獲(huo)得地形(xing)沖淤變(bian)化量值，繪制出了風機樁(zhuang)和升壓站沖淤變(bian)化數(shu)字(zi)地形(xing)圖，并繪制了等值線(xian)。

通過風(feng)機(ji)樁周(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)圍數(shu)據分(fen)析得出：風(feng)機(ji)距中心(xin)位置半徑13m范(fan)圍內，樁周(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)存在較為嚴重沖(chong)(chong)刷現(xian)象，海底高程(cheng)范(fan)圍為-18.14m至-12.82m，平均(jun)高程(cheng)為-13.04m，風(feng)機(ji)基礎周(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)邊最大沖(chong)(chong)刷坑深度約5.38m；風(feng)機(ji)樁周(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)圍存在輕微(wei)(wei)的沖(chong)(chong)刷坑，距樁基中心(xin)13m范(fan)圍內填方量為1151.8m3。

▲iBeam 8140淺水多波束測深儀獲取(qu)的風機樁周圍(wei)等深線圖、三維(wei)地形圖及點云(yun)圖

▲穿過樁中心(xin)西東、南北向剖面線(xian)

通過(guo)升(sheng)壓(ya)站周(zhou)圍(wei)(wei)數據分析(xi)得出：升(sheng)壓(ya)站周(zhou)圍(wei)(wei)30米(mi)范(fan)圍(wei)(wei)內，四(si)根樁位周(zhou)圍(wei)(wei)有輕(qing)微(wei)沖(chong)刷現象，海底高(gao)程范(fan)圍(wei)(wei)為(wei)(wei)-14.8~12.5m，平均高(gao)程為(wei)(wei)-13.37m，升(sheng)壓(ya)站四(si)個樁位沖(chong)刷坑深度一號(hao)為(wei)(wei)2.2米(mi)、二號(hao)2米(mi)、三號(hao)1.9米(mi)、四(si)號(hao)0.8米(mi)。四(si)個樁位周(zhou)沖(chong)刷坑以平均高(gao)程為(wei)(wei)基準(zhun)面，填方量如下表格所示(shi)。

▲四(si)個樁(zhuang)位(wei)填方量情況(kuang)

▲西東(dong)(dong)向北側(ce)、西東(dong)(dong)向南(nan)(nan)側(ce)、南(nan)(nan)北向西側(ce)、南(nan)(nan)北側(ce)東(dong)(dong)側(ce)四個樁位剖(pou)面(mian)線

▲升(sheng)壓(ya)站周圍(wei)地形圖

淺地層剖面儀(yi)數據分(fen)析

將采集的淺剖(pou)數據按每(mei)條測線各自處理，且(qie)按照拋物線特征識別和提取海纜的坐標，包括(kuo)平面坐標和埋深(shen)，并按路由歸類整理。

▲淺(qian)剖成果圖

▲淺剖測線數據表