本書是“海纜工程技術(shù)叢書”的一個分冊，系統(tǒng)地介紹了海纜工程路由勘察的目的和內(nèi)容以及相關(guān)的程序流程，并結(jié)合實例較為系統(tǒng)地論述了路由勘察的主要技術(shù)方法。讀者通過本書能夠了解海纜路由勘察的相關(guān)內(nèi)容和技術(shù)。本書可作為海纜工程技術(shù)領(lǐng)域的工具書和教材，供海纜通信專業(yè)的工程設(shè)計、施工、維護(hù)和管理人員使用，也可供從事海纜工程專業(yè)的科研教學(xué)人員參考。
海底光纜通信系統(tǒng)是國際通信、洲際通信的重要基礎(chǔ)設(shè)施, 具有超遠(yuǎn)距離傳輸、大容量、高可靠等特點, 是實現(xiàn)全球互聯(lián)的重要通信手段。1988 年, 世界上第一條跨洋海底光纜建成, 經(jīng)過20 多年的發(fā)展, 已在全球語音和數(shù)據(jù)通信骨干網(wǎng)中占據(jù)了主導(dǎo)地位, 其他技術(shù)無法與之媲美。目前, 海底光纜已跨越全球六大洲, 總長度超過130 萬km, 構(gòu)成了一張不間斷的巨型網(wǎng)絡(luò), 提供國際通信90%以上的業(yè)務(wù)量, 在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展、文化交流和社會進(jìn)步的進(jìn)程中正發(fā)揮重要的作用。
截至目前, 我國已經(jīng)出版的若干研究海底光纜工程、海洋工程勘察等方面的專著和論文專輯, 其中雖然有部分內(nèi)容涉及了海纜路由勘察, 但尚無完全針對海纜路由勘察技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)介紹的專著。編寫組中國家海洋局南海調(diào)查技術(shù)中心多年來參與了眾多類型海纜路由勘察, 例如國際光纜勘察、大型跨海峽超高壓電纜路由勘察以及南海國防建設(shè)大型海纜路由勘察等, 相關(guān)技術(shù)人員也因此積累了豐富的經(jīng)驗。本書即是在這一背景下, 專門針對海纜工程路由勘察的特殊性并結(jié)合多年的經(jīng)驗形成的成果。
本書是“海纜工程技術(shù)叢書” 的一個分冊, 系統(tǒng)地介紹了海纜工程路由勘察的目的和內(nèi)容以及相關(guān)的程序流程, 并結(jié)合實例較為系統(tǒng)地論述了路由勘察的主要技術(shù)方法。讀者通過本書能夠了解海纜路由勘察的相關(guān)內(nèi)容和技術(shù), 可作為海纜工程各技術(shù)領(lǐng)域的工具書和教材, 供海纜通信專業(yè)的工程設(shè)計、施工、維護(hù)和管理人員使用, 也可供從事海纜工程專業(yè)的科研教學(xué)人員參考。
本書共分12 章。第1 章為概述, 簡要介紹了海纜路由勘察的目的、主要技術(shù)和相關(guān)程序, 回顧了海纜路由勘察發(fā)展過程并展望了路由勘察技術(shù)的趨勢。第2 章為路由勘察的基礎(chǔ)技術(shù)———導(dǎo)航定位, 首先闡述了導(dǎo)航定位的基礎(chǔ)知識, 之后分別對水面導(dǎo)航技術(shù)和水下導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的論述。第3 章講述了地形測量的主要技術(shù), 地形測量作為最基礎(chǔ)的勘察內(nèi)容, 包括陸地測量以及水下地形測量, 書中除了介紹傳統(tǒng)陸地測量技術(shù), 還對水下地形測量常用技術(shù)多波束水深測量和單波束水深測量從基本原理、系統(tǒng)組成、設(shè)備以及實際應(yīng)用做了全面的描述。第4 章則是探測海底面狀況和障礙物中的主要技術(shù)———側(cè)掃聲吶探測, 分別介紹了傳統(tǒng)側(cè)掃聲吶和合成孔徑聲吶相關(guān)原理和系統(tǒng)組成, 并總結(jié)了側(cè)掃聲吶探Ⅵ 測的作業(yè)流程和實際應(yīng)用。第5 章是海底地層剖面探測, 通過對該技術(shù)的原理、作業(yè)流程和應(yīng)用的介紹, 解釋了通過該探測技術(shù)如何獲取路由區(qū)淺部地層的發(fā)射特征、產(chǎn)狀特征和層理結(jié)構(gòu)等, 同時結(jié)合地質(zhì)取樣和淺部地層的聲學(xué)反射特征,獲取淺部地層的巖性特征分布, 為設(shè)計提供依據(jù)。第6 章是工程地質(zhì)取樣測試,作為海纜路由勘察不可缺少的重要方法, 詳細(xì)闡述了工程地質(zhì)取樣測試技術(shù)方法, 獲取海纜路由區(qū)沉積物的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的原理、過程。第7 章是已有管線探測, 針對海底管線通常具有直徑小, 材料聲反射強(qiáng)度弱的特點, 介紹了傳統(tǒng)利用磁法探測確定管線位置走向和利用管線儀確定埋深的技術(shù)方法, 同時也對搭載ROV 平臺使用管線追蹤系統(tǒng)的新技術(shù)進(jìn)行了說明。第8 章是海洋水文氣象環(huán)境調(diào)查, 通過對潮汐、海流、波浪、風(fēng)等海洋水文氣象環(huán)境因子的基礎(chǔ)知識介紹, 闡述了通過對水文氣象條件各要素的分析評價, 掌握了研究區(qū)海洋環(huán)境的時空變化特征, 為海纜工程的規(guī)劃、設(shè)計、施工和營運提供了技術(shù)保障的過程。第9 章為腐蝕性環(huán)境調(diào)查, 主要介紹了底層海水及沉積物腐蝕性環(huán)境參數(shù)測定目的和方法, 然后評價路由區(qū)底層海水及沉積物等腐蝕性環(huán)境的過程。第10 章是海洋規(guī)劃和開發(fā)活動評價, 主要介紹了海纜勘察過程中海纜路由與國家、省、市等級別的海洋功能區(qū)劃、海洋開發(fā)相關(guān)規(guī)劃的符合性, 評述路由區(qū)的漁撈、交通、油氣開發(fā)、已建海底電纜管道、海洋保護(hù)區(qū)等海洋開發(fā)活動與路由的交叉和影響, 為海纜設(shè)計、施工及維護(hù)提出相應(yīng)對策或建議。第11 章和第12 章為實例介紹, 結(jié)合深海國際光纜路由勘察和超高壓電纜路由勘察兩個實例, 對海纜路由勘察的主要技術(shù)方法做了回顧和實際綜合應(yīng)用。
本書作者來自國家海洋局南海調(diào)查技術(shù)中心和中國人民解放軍海軍工程大學(xué), 他們均是多年從事海纜路由勘察工程和教學(xué)的技術(shù)骨干, 參與眾多類型的海纜路由勘察, 具有豐富的勘察經(jīng)驗。
由于本書的編寫時間緊迫, 編寫人員的水平有限, 難免有不妥或錯誤之處, 還望讀者批評指正。在本書的編寫過程中得到了中國人民解放軍海軍工程大學(xué)相關(guān)負(fù)責(zé)人的大力支持和協(xié)助, 中國地質(zhì)調(diào)查廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局鄭志昌教授也對本書的撰寫提出了寶貴的建議, 在此一并致謝。
編 者
本書作者來自國家海洋局南海調(diào)查技術(shù)中心和中國人民解放軍海軍工程大學(xué), 他們均是多年從事海纜路由勘察工程和教學(xué)的技術(shù)骨干, 參與眾多類型的海纜路由勘察, 具有豐富的勘察經(jīng)驗。
叢書序
前言
第1 章 概述 1
1. 1 海纜路由勘察發(fā)展過程 1
1. 1. 1 海底光纜的建設(shè)發(fā)展 1
1. 1. 2 我國海纜路由勘察發(fā)展 3
1. 1. 3 海底光纜的路由勘察發(fā)展趨勢 4
1. 2 海纜路由勘察相關(guān)程序 12
1. 2. 1 海纜路由勘察相關(guān)法律法規(guī) 12
1. 2. 2 海底管線鋪設(shè)相關(guān)流程 13
1. 2. 3 路由桌面預(yù)選研究 15
1. 2. 4 路由勘察 18
1. 2. 5 海域使用論證 19
1. 2. 6 海洋環(huán)境影響評價 20
1. 2. 7 鋪設(shè)施工 21
1. 3 海纜路由勘察方法 22
1. 3. 1 海纜路由勘察內(nèi)容 22
1. 3. 2 海纜路由勘察主要技術(shù) 23
第2 章 導(dǎo)航定位 28
2. 1 概述 28
2. 2 導(dǎo)航定位基礎(chǔ)知識 30
2. 2. 1 坐標(biāo)系與投影 30
2. 2. 2 常用坐標(biāo)系 38
2. 2. 3 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換 39
2. 3 水面導(dǎo)航定位 40
2. 3. 1 全球定位系統(tǒng)(GPS) 40
2. 3. 2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS) 41
2. 3. 3 GLONASS 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 42
2. 3. 4 Galileo 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 43
Ⅷ
2. 3. 5 差分增強(qiáng)系統(tǒng) 43
2. 4 水下導(dǎo)航定位 52
第3 章 地形測量 60
3. 1 登陸段地形測量 60
3. 2 水下地形測量 62
3. 2. 1 單波束水下地形測量 64
3. 2. 2 多波束水下地形測量 66
3. 2. 3 水下地形測量在海纜勘察中的應(yīng)用 76
第4 章 側(cè)掃聲吶探測 87
4. 1 側(cè)掃聲吶的基本原理 88
4. 1. 1 基本原理 88
4. 1. 2 側(cè)掃聲吶系統(tǒng)組成 90
4. 1. 3 側(cè)掃聲吶的幾何關(guān)系 91
4. 2 合成孔徑聲吶 92
4. 2. 1 基本原理 93
4. 2. 2 系統(tǒng)組成 95
4. 2. 3 合成孔徑聲吶與傳統(tǒng)側(cè)掃聲吶對比 96
4. 3 側(cè)掃聲吶作業(yè)程序 98
4. 3. 1 外業(yè)資料采集 98
4. 3. 2 資料處理及成圖 99
4. 4 側(cè)掃聲吶測量在海纜勘察中的應(yīng)用 100
4. 5 主要設(shè)備 105
第5 章 海底地層剖面探測 109
5. 1 基本原理 109
5. 2 勘察方案設(shè)計 111
5. 3 淺地層剖面探測和單道地震勘探 111
5. 3. 1 外業(yè)資料采集 113
5. 3. 2 內(nèi)業(yè)資料處理 115
5. 4 高分辨率多道地震勘探 118
5. 4. 1 外業(yè)資料采集 118
5. 4. 2 內(nèi)業(yè)資料處理 120
5. 5 資料解釋 123
5. 6 主要設(shè)備 125
第6 章 工程地質(zhì)取樣測試 127
6. 1 底質(zhì)采樣 127
6. 1. 1 目的和特點 127
6. 1. 2 一般技術(shù)要求 127
6. 1. 3 采樣作業(yè) 128
Ⅸ
6. 1. 4 樣品編錄和處理 129
6. 1. 5 主要設(shè)備 130
6. 2 工程地質(zhì)鉆探 133
6. 2. 1 目的和特點 133
6. 2. 2 一般技術(shù)要求 134
6. 2. 3 鉆探船拋錨定位方法 134
6. 2. 4 鉆探作業(yè) 135
6. 2. 5 采樣要求與方法 137
6. 2. 6 鉆探編錄及成果報告 137
6. 2. 7 主要設(shè)備 138
6. 3 工程地質(zhì)測試 139
6. 3. 1 船上土工試驗 139
6. 3. 2 原位測試 140
6. 3. 3 室內(nèi)測試 157
第7 章 已有管線探測 160
7. 1 磁法探測 160
7. 1. 1 基本原理 160
7. 1. 2 磁法探測管線的主要設(shè)備 163
7. 1. 3 磁法測線布設(shè)及外業(yè)實施 164
7. 1. 4 海底電纜圖像定位法 166
7. 2 聲吶探測 167
7. 2. 1 海底電纜聲吶探測原理 167
7. 2. 2 聲吶探測管線的主要設(shè)備 167
7. 2. 3 聲吶探測測線布設(shè)及外業(yè)實施 169
7. 2. 4 聲吶剖面圖像判讀方法 169
7. 3 海纜追蹤探測方法 170
7. 3. 1 有源海纜追蹤系統(tǒng) 171
7. 3. 2 無源海纜追蹤系統(tǒng) 172
第8 章 海洋水文氣象環(huán)境調(diào)查 174
8. 1 海洋氣象 174
8. 1. 1 風(fēng) 174
8. 1. 2 霧 182
8. 1. 3 熱帶氣旋 184
8. 2 海洋水文 187
8. 2. 1 潮位 187
8. 2. 2 海流 197
8. 2. 3 波浪 206
8. 2. 4 風(fēng)暴潮 211
Ⅹ
第9 章 腐蝕性環(huán)境調(diào)查 213
9. 1 海洋腐蝕環(huán)境與海纜防腐 213
9. 1. 1 海水腐蝕環(huán)境 213
9. 1. 2 海底沉積物腐蝕環(huán)境 215
9. 1. 3 常見海底光纜的類型及腐蝕防護(hù) 216
9. 2 腐蝕性環(huán)境調(diào)查要素及方法 218
9. 2. 1 底層水參數(shù)測試 218
9. 2. 2 海底沉積物參數(shù)測試 219
9. 2. 3 污損生物調(diào)查 219
9. 3 海底腐蝕環(huán)境評價及對海纜的影響分析 219
第10 章 海洋規(guī)劃和開發(fā)活動評價 222
10. 1 項目用海與海洋功能區(qū)劃的符合性分析 222
10. 1. 1 項目所在海域海洋功能區(qū)劃 222
10. 1. 2 項目用海與海洋功能區(qū)劃的符合性分析 230
10. 2 項目用海與相關(guān)規(guī)劃的符合性分析 230
10. 3 漁業(yè)活動 231
10. 4 海上交通 232
10. 4. 1 港口 232
10. 4. 2 航道 232
10. 4. 3 錨地 233
10. 5 礦產(chǎn)資源開發(fā) 238
10. 6 已建海底光(電) 纜管道 240
10. 6. 1 已建海底光(電) 纜管道簡述 240
10. 6. 2 項目海纜路由與已建海底光(電) 纜管道交越情況 241
10. 6. 3 已建管線故障情況 241
10. 7 海洋保護(hù)區(qū) 243
10. 8 國防安全和軍事活動 244
第11 章 路由勘察實例———國際光纜路由勘察 245
11. 1 工程背景 245
11. 2 勘察方案設(shè)計 247
11. 3 勘察過程 248
11. 3. 1 外業(yè)勘察方法 250
11. 3. 2 勘察主要設(shè)備 251
11. 4 勘察結(jié)果 252
第12 章 路由勘察實例———超高壓電纜路由勘察 259
12. 1 工程背景 259
12. 2 方案設(shè)計 261
12. 2. 1 工程物探 261
12. 2. 2 工程地質(zhì)勘察 261
12. 2. 3 腐蝕性參數(shù)測定 261
12. 2. 4 海洋水文氣象資料收集與觀測 261
12. 2. 5 主要勘察設(shè)備 262
12. 3 勘察過程 265
12. 4 勘察成果 266
參考文獻(xiàn) 271
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