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侧扫声呐在海底管线路由规划中的应用

罗宗杰;张卓;张顺洋

【摘要】海底管线路由规划的前期调查手段主要可以通过侧扫声呐、浅地层剖面

仪进行海底地貌及浅地层普查.本文通过Klein4900侧扫声呐对福清核电厂海底管

线路由规划调查区域进行了海底地貌普查.根据调查结果,调查区域内主要包含礁石、

沙波、冲刷沟槽、浅滩自然地貌要素,人工障碍物有养殖区、渔栅及水下残留绳索.

依据调查结果绘制障碍区分布图,可以对路由规划进行调整,减少或避免与障碍区重

合.

【期刊名称】《江西水利科技》

【年(卷),期】2018(044)003

【总页数】4页(P218-221)

【关键词】侧扫声呐;路由规划;海底地貌;海底管线

【作者】罗宗杰;张卓;张顺洋

【作者单位】浙江华东建设工程有限公司,浙江杭州310030;福建省港航管理局勘

测中心,福建福州350009;中国冶金地质总局厦门地质勘查院,福建厦门361000

【正文语种】中文

【中图分类】P756.1

0引言

海底管线路由规划之前，需进行海底地貌及浅地层普查，为路由规划设计及施工提

供基础资料。本次进行海底地貌普查主要是为了圈定出调查区内的障碍区，尽量避

免或减少海底管线的铺设与障碍区重合，降低管线铺设的施工难度。本文利用

Klein4900侧扫声呐对福清核电厂海底管线路由规划调查区域进行海底地貌普查，

明确圈定出了障碍区，为路由规划的设计提供基础数据。调查区域位于福清市福清

核电厂近岸一侧附近海域，地理位置如图1所示。

图1调查区域图

1侧扫声呐的工作原理及数据处理

侧扫声呐是一种利用回声测深原理探测海底地貌和水下物体的设备。侧扫声呐系统

工作状态下，换能器基阵向两侧沿倾斜方向(一定的开角)发射脉冲声波，并接收海

底目标体和地貌的反向散射声波，形成声图图像。图像色调随接收声信号强弱变化

而存在差异，反映具有灰度反差的目标或地貌图像。

本次采用的是Klein4900侧扫声呐系统，具有一定的优点：

(1)具备455kHz与900kHz两种频率，可以同步采集，兼备了高分辨率和宽量程

的要求；

(2)具有CW波脉冲传输模式和先进的宽频CHIRP信号处理技术，结合了Klein的

独有的逆行算法，提供了超长、高分辨率的海底图像；

(3)可在300m水深以内的海域作业，适用的海域范围更广；

(4)与其它单波束侧扫声呐相比，本系统对海床和海床上的目标可获得更易于分析

的图像。

图2侧扫声呐原理示意图

声呐原始数据采集后需进行数据处理，本项目采用SonarWiz7进行数据的后处理

及解释。一般的处理解释流程如图3所示：

图3声呐数据处理解释流程图

2侧扫声呐系统的安装与探测实施

2.1设备安装与调试

由于调查区的水深较浅，养殖渔具较多，Klein4900拖体采用拖曳式测量风险较大，

本次采用固定安装在测量船中间位置，左舷一侧。拖体入水深度为1.5m左右，

GPS天线安装在Klein4900拖体正上方。

设备安装完毕后，使探测船以小航速(不大于4knot)稳步航行，对整套设备进行接

通测试，确保各单元设备运转正常，各项参数合适。

2.2探测实施

正式探测前，在调查区内进行多次试测。采用采集软件调节设备收发参数，以使采

集到的声学图像能够清晰可见，从而获得辨别度高的优质数据。

在探测过程中，调查船航行速度不大于4knot。实时评估采集声学图像的清晰度

及可辨识度，当信号质量不稳定时，及时调整发射与接收单元的参数，使信号质量

处于稳定状态。声学图像质量不满足后处理要求等情况时及时进行修正。

3调查结果分析

根据路由设计的需要，需对目标图像和地貌图像进行解释分析，以探明路由海域的

海底面状况以及自然的或人为的海底障碍物，为设计提供基础资料。根据地貌、地

物的特征与声图所表现的特征进行对比分析，对调查区内的水下自然地貌及地物进

行判定、识别。

3.1水下自然地貌

根据处理后的声呐数据分析，调查区内自然地形地貌主要有水下浅滩、沙波、礁石、

潮流冲刷槽等。

水下浅滩：由于潮流、波浪等动力因素的影响，使水体中的悬浮物质淤积形成了大

面积的平坦地形。调查区内大部分区域海底为淤泥质或砂质的平坦水下浅滩，如图

4所示，水深介于-5.00～-7.00m之间，地形较为平坦，属于水下浅滩的典型特

征。

图4浅滩声呐图像

沙波：调查区内由于波浪和潮流作用，冲积形成了一定范围的水下沙波，近似呈垂

直潮流方向的条带状分布。沙波的