應(yīng)客戶需求，于7月中旬對(duì)東海某海域海上風(fēng)電裝機(jī)的升壓站周邊基礎(chǔ)地形和海底電纜路由進(jìn)行掃測(cè)，因此項(xiàng)目投入側(cè)掃聲納系統(tǒng)、多波束測(cè)深系統(tǒng)和淺地層剖面儀等多種測(cè)量設(shè)備進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，對(duì)淺埋海底電纜進(jìn)行搜尋、探測(cè)，并評(píng)估其沖刷狀況。

其中，側(cè)掃聲納系統(tǒng)負(fù)責(zé)局部地貌調(diào)查，主要對(duì)海底電纜路由兩側(cè)100m范圍的地形地貌覆蓋掃測(cè)，借助聲納圖像反應(yīng)風(fēng)機(jī)與升壓站之間，升壓站至陸上登陸點(diǎn)之間海底電纜路由的掩埋、裸露、懸空情況，以分析海底電纜的位置、掩埋或懸空變化以及演變情況；多波束測(cè)深系統(tǒng)負(fù)責(zé)全覆蓋地貌調(diào)查，主要對(duì)風(fēng)機(jī)機(jī)位周邊500m范圍實(shí)現(xiàn)全覆蓋海底地形掃測(cè)，以分析海底沖刷變化情況及沖刷溝的演變情況，同時(shí)可根據(jù)水下高精度三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算沖刷區(qū)域方量等；淺地層剖面儀負(fù)責(zé)剖面測(cè)量，通過換能器將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為不同頻率(100Hz～10kHz)的聲波脈沖向海底發(fā)射，以輸出能夠反映地層聲學(xué)特征的淺地層聲學(xué)記錄剖面。

▲作業(yè)區(qū)域的海上風(fēng)電設(shè)施

海底電纜鋪設(shè)在海床面以下，海床本身受海流影響沖淤變化復(fù)雜，海底溝槽的產(chǎn)生演變較快，海底電纜周圍在潮流作用下發(fā)生差異性沖刷，容易造成海底電纜出現(xiàn)非掩埋(裸露及懸空)狀態(tài)。因此，對(duì)海底電纜的監(jiān)測(cè)需要考慮掩埋狀態(tài)和非掩埋狀態(tài)，針對(duì)不同狀態(tài)要求采用不同的探測(cè)設(shè)備進(jìn)行綜合應(yīng)用，這對(duì)設(shè)備之間的協(xié)同性提出了挑戰(zhàn)。同時(shí)，由于電纜的直徑很小，對(duì)探測(cè)設(shè)備的精度和穩(wěn)定性也提出了很高的要求。

側(cè)掃聲納地貌調(diào)查

采用iSide 5000多波束側(cè)掃聲納進(jìn)行局部地貌數(shù)據(jù)采集。作業(yè)前，測(cè)量人員調(diào)試好儀器，以保證信號(hào)清晰準(zhǔn)確，并校對(duì)儀器中各測(cè)量參數(shù)的正確性。作業(yè)開始后，擁有100KHz和400KHz雙頻率的iSide 5000多波束側(cè)掃聲納進(jìn)行雙頻率采集。為了保證聲納圖像的灰度一致，TVG等聲納保持不變，且船只航速保持在5節(jié)左右。此次采集，iSide 5000多波束側(cè)掃聲納實(shí)際測(cè)線偏移沒有超過設(shè)計(jì)間隔的20％，符合設(shè)計(jì)要求，保證了海底全覆蓋測(cè)量。

多波束全覆蓋地貌調(diào)查

采用iBeam 8140淺水多波束測(cè)深儀進(jìn)行全覆蓋地面調(diào)查。作業(yè)前，測(cè)量人員檢查了測(cè)量船的水艙和油艙的平衡情況，以保持船舶的前后以及左右舷吃水一致。作業(yè)中，測(cè)量人員指揮駕駛員按照測(cè)前布設(shè)的測(cè)線操船行進(jìn)，且航速保持穩(wěn)定，最大航速不得高于5節(jié)。每條測(cè)線結(jié)束后，作業(yè)船維持原航向、航速幾分鐘后再轉(zhuǎn)向。在轉(zhuǎn)向后，待姿態(tài)傳感器保持穩(wěn)定后再開始重新上線測(cè)量。在測(cè)量過程中，iBeam 8140淺水多波束測(cè)深儀掃測(cè)的帶寬和其水深對(duì)應(yīng)的顏色直觀地顯示在屏幕上，使測(cè)量人員可以準(zhǔn)確地觀察到測(cè)線的重疊情況和測(cè)區(qū)有無漏測(cè)情況。

淺地層剖面儀剖面測(cè)量

采用SES2000參量陣淺地層剖面儀進(jìn)行剖面測(cè)量，作業(yè)中盡量保持TVG不變，船速不超過4節(jié)，以保證回波清晰。

此次協(xié)同作業(yè)所得測(cè)量數(shù)據(jù)包括：地貌數(shù)據(jù)、多波束水深數(shù)據(jù)。通過對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理和分析，確定海底沖刷溝的位置、規(guī)模、深度及沖刷溝內(nèi)底質(zhì)類型，給出了沖刷分析調(diào)查結(jié)果和綜合調(diào)查報(bào)告。

側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)分析

iSide 5000多波束側(cè)掃聲納通過直接獲得海底連續(xù)的地貌圖像，可以直觀地看出沖刷坑穴、溝壑、沙波、沙丘、海底障礙物、裸露、懸空的海底電纜等典型地貌特征。

▲iSide 5000多波束側(cè)掃聲納獲取的升壓站及其附近放射狀分布的電纜圖像

▲iSide 5000多波束側(cè)掃聲納獲取的海底地形和風(fēng)機(jī)樁成果圖

▲iSide 5000多波束側(cè)掃聲納獲取的海底電纜裸露圖像

多波束數(shù)據(jù)分析

基于多波束測(cè)量形成海底全覆蓋的海量數(shù)據(jù)，通過將不同時(shí)間段測(cè)量的數(shù)據(jù)成果求差，直接獲得地形沖淤變化量值，繪制出了風(fēng)機(jī)樁和升壓站沖淤變化數(shù)字地形圖，并繪制了等值線。

通過風(fēng)機(jī)樁周圍數(shù)據(jù)分析得出：風(fēng)機(jī)距中心位置半徑13m范圍內(nèi)，樁周存在較為嚴(yán)重沖刷現(xiàn)象，海底高程范圍為-18.14m至-12.82m，平均高程為-13.04m，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)周邊最大沖刷坑深度約5.38m；風(fēng)機(jī)樁周圍存在輕微的沖刷坑，距樁基中心13m范圍內(nèi)填方量為1151.8m3。

▲iBeam 8140淺水多波束測(cè)深儀獲取的風(fēng)機(jī)樁周圍等深線圖、三維地形圖及點(diǎn)云圖

▲穿過樁中心西東、南北向剖面線

通過升壓站周圍數(shù)據(jù)分析得出：升壓站周圍30米范圍內(nèi)，四根樁位周圍有輕微沖刷現(xiàn)象，海底高程范圍為-14.8~12.5m，平均高程為-13.37m，升壓站四個(gè)樁位沖刷坑深度一號(hào)為2.2米、二號(hào)2米、三號(hào)1.9米、四號(hào)0.8米。四個(gè)樁位周沖刷坑以平均高程為基準(zhǔn)面，填方量如下表格所示。

▲四個(gè)樁位填方量情況

▲西東向北側(cè)、西東向南側(cè)、南北向西側(cè)、南北側(cè)東側(cè)四個(gè)樁位剖面線

▲升壓站周圍地形圖

淺地層剖面儀數(shù)據(jù)分析

將采集的淺剖數(shù)據(jù)按每條測(cè)線各自處理，且按照拋物線特征識(shí)別和提取海纜的坐標(biāo)，包括平面坐標(biāo)和埋深，并按路由歸類整理。

▲淺剖成果圖

▲淺剖測(cè)線數(shù)據(jù)表