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孙永福1,王 琮1,2*,周其坤1,刘振纹2
(1. 国家海洋局 第一海洋研究所;2. 中国石油集团 工程技术研究有限公司)
论文简介:
海底沙波作为一种在陆架海域,尤其是在波浪、潮汐、海流等水动力作用明显的近岸海底床面上常见的一种近似规则的起伏地貌形态,广泛分布在海岸、海峡、河口海湾及陆架等海区。我国近海海底沙波主要分布在海南岛西南、南海北部陆架、台湾浅滩、扬子浅滩等海域。
随着陆地油气资源的日益枯竭,海洋油气资源开发逐渐成为一个热点领域。我国南海油气资源丰富,海洋油气资源开发利用伴随着海底管道的铺设与运营。我国正在服役的东方1-1输气管道、荔湾3-1输气管道等分别穿越海南岛西侧、南海北部陆架的沙波分布区,沙波的存在及其移动会造成海底管道的悬空,使其面临失效的威胁,并可能导致石油泄漏,造成海洋污染事件的发生,因此,深入研究海底沙波地貌演变规律及其对海底管道的影响,对海底管道的安全运营具有重要意义。
我刊密切关注国内外海底沙波形成机制与演化规律的研究动向,特别邀请孙永福研究员及其团队,撰文论述海底沙波的研究方法与手段、沙波的形成与迁移及其对海底管道的影响等,以期为广大科研工作者提供系统参考。
封面图片:
封面展示了由多波束测深系统采集获取的南海北部外陆架海底沙波的影像图,该海域在水深70~250 m范围内海底沙波广泛发育,海底沙波波长在数十厘米至数千厘米之间变化,沙波波长、脊线走向及对称指数的变化可以反应沙波的活动性及区域水动力环境的变化. 海底沙波的存在对于海底管道的施工和后期运营维护都会产生重要影响:海底沙波会改变管道铺设张力;沙波的移动会造成海底管道的悬空或掩埋,继而引发疲劳破坏甚至断裂,影响管道运营安全. 因此,开展海底沙波形成演化规律及其对海底管道影响的研究,具有非常重要的理论意义和工程意义. 详见本期综述《海底沙波地貌演变及其对管道工程影响研究进展》,图片由作者提供.
作者简介:
孙永福,男,1964年生,研究员(工程技术带头人),博士生导师。主要从事海洋工程地质、灾害地质及环境地质研究工作,曾在加拿大纽芬兰纪念大学海洋资源工程研究中心公派访问研究一年。现兼任全国海洋标准化技术委员会海洋工程勘察与测绘分技术委员会主任委员、山东省暨青岛市海岸工程学会副理事长、中国海洋工程协会海洋工程环境与咨询分会会长、国际海洋工程地质与环境学会(IAEG)海洋工程地质专业委员会副主任、国家级海洋环境评价论证评审专家。2012年度荣获全国海洋工程咨询行业“十佳标兵”称号,同年获青岛市劳动模范称号。
先后承担完成海洋油气开发工程、海底通讯光缆工程、海底隧道与跨海大桥、核电站等国家和省重点工程项目海洋工程地质调查研究项目60余项,承担完成国家863项目1项,承担国家海洋公益专项1项,共完成技术报告成果60余项,发表论文30余篇;获得国家发明专利3项,获得省部及青岛市各级科技成果奖9项,其中荣获国家海洋工程科学技术奖二等奖3项(部级)。
作为海洋工程地质专业技术带头人,立足于国家海洋开发与海洋工程建设之需求,长期致力于海洋工程地质勘察技术及灾害地质调查研究评价工作,在高精度海洋工程地质环境探测技术、海底地质灾害识别与综合评判技术研究、海底光缆及管道路由调查及埋设性评价、海洋平台桩基稳定性、海底土与海底管道稳定性评价等方面取得显著业绩,主持开展了极端海洋动力条件下海底土力学性状与特性研究,构建了波浪作用下海底土液化破坏机理模式及液化极限深度计算模型,探讨了海底土变形破坏及其对海底管道等海底工程设施安全影响的评价方法。依托国家海洋公益专项课题开展了我国近海海底地质灾害预测评价和防控关键技术研究,开展探讨了海洋动力环境条件下海底滑坡,移动沙波,海底冲刷等海底不稳定灾害地质过程及影响控制因素并构建了有关预测评价模型。
论文摘要:
海底沙波是一种常见近似规则的起伏地貌形态,通常具有较强的活动性,能引起海底管道的裸露和悬空,进而造成管道的疲劳失效甚至断裂等重大危害。根据近几年海底沙波领域的最新研究成果,介绍了当前海底沙波的主要研究方法,包括现场实测观测、稳定性模型分析和数值计算模拟等的适用性和局限性以及未来发展方向。对海底沙波的成因和迁移机制进行了归纳分析,明确了多种主要的水动力环境因素,以及对于极端天气因素的考虑。从海底管道施工期和服役期分别讨论了海底沙波对于海底管道工程的影响,并建议将沙波活动和局部冲刷两种不同尺度的海床地貌改变耦合分析,以评估海底管道稳定性,最后提出了悬空海底管道的一些有效治理和维护手段。
关键词:海底沙波;成因机制;海底管道;维护措施