魏 巍，馬 媛，蘇東甫，李團結(jié)，張志強，錢立兵

（1．國家海洋局南海工程勘察中心 廣州 510300；2．中國海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 青島 266001；3．國家海洋局海洋咨詢中心 廣州 510300）

海底電纜工程海域使用動態(tài)監(jiān)測技術(shù)探討*

魏 巍1，2，馬 媛1，蘇東甫3，李團結(jié)1，張志強1，錢立兵1

（1．國家海洋局南海工程勘察中心 廣州 510300；2．中國海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 青島 266001；3．國家海洋局海洋咨詢中心 廣州 510300）

海底電纜鋪設(shè)施工既是重要的用海方式，也是常見的海洋工程類型。對海底電纜鋪設(shè)施工的動態(tài)監(jiān)測更是海域使用動態(tài)監(jiān)測的重要內(nèi)容，但常用的衛(wèi)星遙感監(jiān)測與地面監(jiān)測等手段無法滿足此類涉海工程海域使用動態(tài)監(jiān)測的需求。文章基于海底電纜鋪設(shè)施工的工程特性分析，在總結(jié)相關(guān)工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對海底電纜鋪設(shè)施工海域使用動態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容與特點進行分析，并對現(xiàn)場監(jiān)督與監(jiān)測、綜合工程地球物理探測、調(diào)查走訪等動態(tài)監(jiān)測技術(shù)進行了探討。

動態(tài)監(jiān)測；海底電纜工程；海域使用管理；探討

海底電纜是指鋪設(shè)于海底用于通信、電力輸送的電纜，包括海底通信光纜、海底輸電電纜等。近年來伴隨著我國海洋經(jīng)濟的迅速發(fā)展，海底電纜工程建設(shè)項目也以前所未有的規(guī)模和速度不斷涌現(xiàn)。鋪設(shè)海底電纜既是重要的用海方式［1］，又是常見的海洋工程類型［2］。我國現(xiàn)行的涉海法律、法規(guī)要求對包括海底電纜鋪設(shè)在內(nèi)的海洋工程建設(shè)項目實施海域使用及環(huán)境影響實施監(jiān)視、監(jiān)測和監(jiān)督管理［3－6］。國家海洋局從2006年開始建設(shè)國家海域使用動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測管理系統(tǒng)［7］，對海底電纜鋪設(shè)施工的動態(tài)監(jiān)測是該系統(tǒng)的重要內(nèi)容［8］。

海底電纜工程被世界各國公認(rèn)為最復(fù)雜困難的大型工程，其投資巨大、工藝復(fù)雜。該類工程進入鋪設(shè)施工階段后，其項目用海行為發(fā)生的海域隨鋪纜船沿施工路由不斷離岸延伸，速度可達每天十余千米?，F(xiàn)有的衛(wèi)星遙感監(jiān)測與地面監(jiān)測等手段無法承擔(dān)此類海域使用動態(tài)監(jiān)測任務(wù)，難以滿足政府對海域使用實時監(jiān)督和科學(xué)管理的需求。因此，開展海底電纜鋪設(shè)施工期間海域使用動態(tài)監(jiān)測技術(shù)探討，對提高各級海洋管理部門和其他涉海部門的綜合決策能力和辦事效率，依法維護國家海域所有權(quán)和海域使用權(quán)人的合法權(quán)益，保護海洋資源和環(huán)境具有重要意義。

海域使用動態(tài)監(jiān)測是一個全新的工作領(lǐng)域，有著鮮明特點，在監(jiān)測實施、業(yè)務(wù)組織、系統(tǒng)開發(fā)等方面都需要進行大量的探索與創(chuàng)新［9］。海域使用動態(tài)監(jiān)測工作有著強烈的實踐需求，也有較為綜合的理論要求?，F(xiàn)今針對海底電纜鋪設(shè)施工前的路由勘察、環(huán)境影響評價及海域使用論證等工作已經(jīng)擁有了豐富的實踐經(jīng)驗，形成了較為成熟的法律法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程，但海底電纜鋪設(shè)施工期間的動態(tài)監(jiān)測工作剛剛起步，仍面臨著許多理論和實踐問題，有待進一步研究探討。

1 海底電纜鋪設(shè)施工簡介

海底電纜是鋪設(shè)于海底的線狀設(shè)施，其直徑在60 mm左右［10］，長度取決于連接的兩端登陸點間的距離，單根無中繼段海底光纜最大距離已經(jīng)可達400 km［11］。海底電纜一般由外被層、鎧裝層、護層、抗壓管和光纖單元 （導(dǎo)體）等部分組成，根據(jù)鋪設(shè)海區(qū)的深度分為淺海型 （水深小于500 m）和深海型 （水深大于500 m）。

海底電纜的鋪設(shè)施工過程可分為以下幾個步驟：鋪設(shè)前掃海清障、鋪設(shè)作業(yè)、鋪后監(jiān)測與復(fù)埋。其中，鋪設(shè)作業(yè)分為埋設(shè)和敷設(shè)。在淺海區(qū)，由于易受到養(yǎng)殖、捕撈、拋錨等人為因素?fù)p壞，一般采用埋設(shè)方式；在深海區(qū)，受外界因素影響較小，一般采用敷設(shè)方式，即直接將海底光纜布放在海底。根據(jù)埋設(shè)區(qū)海底底質(zhì)的類型，埋設(shè)手段包括為犁式埋設(shè)、水噴式埋設(shè)與機械挖掘式埋設(shè)［12］。當(dāng)埋設(shè)電纜交越其他在用海底管線時，在距離交越點500 m以外，會將埋設(shè)犁回收至鋪纜船的甲板，將鋪設(shè)光纜用硬塑料套管進行保護后敷設(shè)于現(xiàn)有光纜之上，交越的角度盡量控制在90°，且不低于45°，然后在離開交越點500 m以外后，埋設(shè)犁重新下放工作。鋪后監(jiān)測與復(fù)埋，是在由于不利的地質(zhì)條件、水下設(shè)備故障等因素導(dǎo)致在鋪設(shè)施工中海底電纜未能達到埋設(shè)要求的區(qū)域，利用ROV（遙控水下機器人）進行檢查，并利用ROV上高壓水槍沖埋的方式進行埋復(fù)。

2 動態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容與目的

海洋管理必須依靠監(jiān)測的資料與數(shù)據(jù)才能產(chǎn)生正確的管理行為和較好的行為后果［13］。海底電纜鋪設(shè)施工海域使用動態(tài)監(jiān)測是專業(yè)勘察監(jiān)測單位以相對獨立的第三者身份，依據(jù)相關(guān)法律規(guī)范、有關(guān)政策以及批復(fù)文件等，對發(fā)生在中華人民共和國內(nèi)水、領(lǐng)海和其他管轄海域內(nèi)的海底電纜鋪設(shè)施工時間、位置、工藝及對利益相關(guān)者解決方案的落實進行監(jiān)測監(jiān)控，并將監(jiān)測監(jiān)控的數(shù)據(jù)完整、安全和及時傳遞給海洋管理部門，為海域使用動態(tài)評價與決策提供技術(shù)支撐。

海底電纜鋪設(shè)海域使用動態(tài)監(jiān)測，能夠促使海纜鋪設(shè)項目嚴(yán)格按照海域使用論證和環(huán)境影響評價及其批復(fù)文件的要求，進行建設(shè)并落實到位，防止其隨意改變項目用海的方式、位置，預(yù)防對利益相關(guān)者造成重大損害，避免對海洋環(huán)境和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響。這種運用專業(yè)、高效的動態(tài)監(jiān)測技術(shù)手段，對海底電纜鋪設(shè)過程中用海行為進行客觀評價，改進管理的意見和建議的過程，是提高行政效能、保證涉海政府管理部門決策科學(xué)化的重要舉措。

3 監(jiān)測方法及特點

根據(jù)海纜鋪設(shè)施工過程中不同的用海行為特點，采取人員監(jiān)督或設(shè)備探測等不同類型的監(jiān)測方法，選擇多元的監(jiān)測手段，可大幅提高海域使用動態(tài)監(jiān)測的科學(xué)化、規(guī)范化的水平。

3.1 施工現(xiàn)場監(jiān)督與監(jiān)測

施工現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測是指監(jiān)測技術(shù)人員登臨海底電纜鋪設(shè)船，對整個施工過程進行實時監(jiān)測與監(jiān)督。深入現(xiàn)場實施檢查、監(jiān)測海底電纜鋪設(shè)，是海域使用動態(tài)監(jiān)測的不可或缺的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)場監(jiān)督與監(jiān)測方法主要包括人員現(xiàn)場監(jiān)督記錄與設(shè)備水上水下定位等。

人員現(xiàn)場監(jiān)督記錄為監(jiān)測人員采用現(xiàn)場監(jiān)視、拍照、錄像等手段，對海纜鋪設(shè)所采用的施工設(shè)備、工藝與施工進度進行詳細記錄，并形成監(jiān)測檔案，以核實海纜鋪設(shè)是否落實用海方式控制要求，其施工工藝以及技術(shù)手段是否符合海域使用批復(fù)的要求，海纜鋪設(shè)船是否發(fā)生批復(fù)鋪設(shè)海纜以外的其他用海行為。若在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)有違背批復(fù)的海域使用行為應(yīng)及時上報相關(guān)海洋管理部門。

設(shè)備水上、水下定位為監(jiān)測技術(shù)人員利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)對海纜鋪設(shè)船的航跡進行實時監(jiān)控記錄，采用水下聲學(xué)定位系統(tǒng)對海纜鋪設(shè)的水下設(shè)備 （如埋設(shè)犁）的水下活動開展定位記錄，以監(jiān)督海纜船鋪設(shè)行為是否超出批復(fù)的用海海域。此外，由于水下聲學(xué)定位系統(tǒng)使用技術(shù)難度及經(jīng)濟成本都較高，可利用 “主要因素分析管理”等方法，統(tǒng)籌整個施工全過程，抓住主要矛盾，在鋪設(shè)光纜與在用光纜管道交越等關(guān)鍵控制點采用，既不影響海纜鋪設(shè)項目的順利實施，同時滿足海域使用管理的需求。

施工現(xiàn)場監(jiān)督與監(jiān)測的數(shù)據(jù)與成果應(yīng)及時以航次簡報的形式上報海洋管理部門，航次簡報應(yīng)包括航次編號、項目名稱、項目編號、施工單位、施工船只、監(jiān)測單位、測量時間、測量基準(zhǔn)、測量設(shè)備、測量人員、項目施工進度、項目施工工藝及設(shè)備、施工船航行描述、施工船作業(yè)過程簡述、相關(guān)照片、其他附件、結(jié)論與建議等內(nèi)容。在施工結(jié)束后應(yīng)編入項目動態(tài)監(jiān)測報告中。

3.2 綜合工程地球物理探測

由于大型海纜工程的路由長度普遍較長，往往會達到幾千千米，因此可根據(jù)海纜鋪設(shè)施工進度，分階段在完成鋪設(shè)的路由區(qū)，綜合采用水深測量 （單波束、多波束）、側(cè)掃聲吶探測、淺地層剖面探測等工程地球物理技術(shù)手段，核實海底電纜的埋設(shè)位置、深度，了解和掌握海纜開挖、填埋施工后海底地貌變化狀況，以及對其交越的其他海底管線等構(gòu)筑物的影響。

綜合工程地球物理探測的測線布設(shè)及實施過程可參照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行［14］。綜合工程地球物理探測的時效性應(yīng)予以保證，同時在內(nèi)水、領(lǐng)海及其他管轄海域內(nèi)可根據(jù)具體的施工工藝，采用不同的監(jiān)測方式 （全程檢測與監(jiān)督抽查）、不同的監(jiān)測比例尺，但在內(nèi)水與領(lǐng)海范圍應(yīng)強制采用全程監(jiān)測的方式。同時，在綜合工程地球物理探測實施工程中，應(yīng)保證監(jiān)測儀器設(shè)備滿足各監(jiān)測項目的要求、計量設(shè)備應(yīng)經(jīng)過法定計量檢定部門的檢定后使用、監(jiān)測人員應(yīng)經(jīng)過行業(yè)管理部門的培訓(xùn)后持證上崗。

綜合工程地球物理探測應(yīng)形成工程地球物理動態(tài)監(jiān)測報告及相關(guān)圖件，編入項目動態(tài)監(jiān)測報告中，并上報海洋行政主管部門。

3.3 調(diào)查走訪

該方法是利用實地走訪或征求意見函的手段，考察海域使用者對于海域使用協(xié)調(diào)方案與對策措施的落實情況，確定其是否對相關(guān)利益者造成不良影響。調(diào)查走訪的過程中，若發(fā)現(xiàn)重大問題，應(yīng)及時反饋給施工單位，并上報管理部門。

調(diào)查走訪應(yīng)形成調(diào)查走訪監(jiān)測報告，并編入項目動態(tài)監(jiān)測報告中，同時上報給海洋行政主管部門。

4 結(jié)束語

在海底電纜鋪設(shè)用海行為管理中引入動態(tài)監(jiān)測工作，使動態(tài)監(jiān)測成為海纜海域使用管理的重要支撐，對工程實施的全過程進行監(jiān)測評估，是海域使用管理逐步制度化和規(guī)范化的必然要求。本文初步探討了我國海纜鋪設(shè)施工動態(tài)監(jiān)測的目的與特點，提出了現(xiàn)場監(jiān)督與監(jiān)測、綜合工程地球物理探測、調(diào)查走訪3種主要動態(tài)監(jiān)測方法。3種監(jiān)測方法的綜合利用，可有力推動海纜用海管理向科學(xué)化和規(guī)范化轉(zhuǎn)變。在未來海纜海域使用管理中，如何建立的動態(tài)監(jiān)測組織管理機制、如何開展動態(tài)監(jiān)測評估工作、如何為動態(tài)監(jiān)測提供制度保障等將是研究的重點。

［1］ 國家海洋局．海域使用分類體系［Z］．北京：國家海洋局，2008．

［2］ 國務(wù)院．防治海洋工程建設(shè)項目污染損害海洋環(huán)境管理條例［R］．北京：國家海洋局，2006．

［3］ 第九屆全國人民代表大會常務(wù)委員會．中華人民共和國海域使用管理法［Z］．2001．

［4］ 國務(wù)院．鋪設(shè)海底電纜管道管理規(guī)定［R］．北京：國務(wù)院，1989．

［5］ 國務(wù)院．國務(wù)院關(guān)于全國海洋功能區(qū)劃的批復(fù)［R］．北京：國務(wù)院，2002．

［6］ 國家海洋局．建設(shè)項目海洋環(huán)境影響跟蹤監(jiān)測技術(shù)規(guī)程［R］．北京：國家海洋局，2002．

［7］ 國家海洋局．國家海域使用動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測管理系統(tǒng)總體實施方案［R］．北京：國家海洋局，2006．

［8］ 國家海洋局．國家海域使用動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測管理系統(tǒng)建設(shè)與管理的意見［R］．北京：國家海洋局，2006．

［9］ 付元賓，趙建華，王權(quán)明，等．我國海域使用動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)（SDMS）模式探討［J］．自然資源學(xué)報，2008，23（2）：185－193．

［10］ 吳俊，趙四新．海底光纜竊聽與反竊聽技術(shù)分析［J］．學(xué)術(shù)研究，2006（1）：89－91．

［11］ 姬可理，張文軒．海底光纜結(jié)構(gòu)與發(fā)展海底光纜［J］．海底光纜，2006（5）：62－64．

［12］ 趙玉生，郭勝利，董秀春．淺談海底光纜敷設(shè)技術(shù)及專用施工設(shè)備［C］∥中國電子學(xué)會通信學(xué)分會．全國第十三次光纖通信暨第十四屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集．北京：電子工業(yè)出版社，2007：201－206．

［13］ 鹿守本．海洋管理通論［M］．北京：海洋出版社，1997．

［14］ 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局．GB／T17502－2009海底電纜管道路由勘察規(guī)范［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009．

國家海洋局南海分局局長基金項目 （0801）．