南海北部陸豐海域沙波特征分析與工程評(píng)價(jià)

郝高建

摘 要：根據(jù)南海北部陸豐海域大量的多波束、旁掃聲吶、淺地層剖面探測(cè)及海底表層取樣等實(shí)測(cè)資料分析得出，該海域的海底地形地貌較為復(fù)雜，存在大規(guī)模海底沙波，對(duì)海上鉆井平臺(tái)就位、平臺(tái)安裝、管纜鋪設(shè)等海洋工程建設(shè)存在直接或潛在的影響。本文利用大量的實(shí)測(cè)資料詳細(xì)分析并總結(jié)了該區(qū)域海底沙波的分布特征，并討論了其對(duì)海洋工程建設(shè)的影響。

關(guān)鍵詞：陸豐海域；海底沙波；海洋工程建設(shè)；危險(xiǎn)性；分布特征

中圖分類(lèi)號(hào)：P737.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）14-0197-02

1 引言

在海洋油氣的勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，海洋工程勘察是不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)手段，其對(duì)工程場(chǎng)地的災(zāi)害性地質(zhì)評(píng)價(jià)具有重要意義。常見(jiàn)的不良地質(zhì)現(xiàn)象主要有含碳酸鹽沉積地層、滑坡、滑塌、泥石流、海底侵蝕、海底沖刷、活動(dòng)斷層、淺層氣、埋藏古河道、透鏡體、沙丘、大型沙波、泥火山、天然氣水合物等（陳建兵、金元?jiǎng)偟龋?016；葉銀燦，潘國(guó)富等，2009）。

根據(jù)前人研究成果，南海北部水深100m～250m的陸架斜坡和陸坡斜坡海底分布著大片沙波地貌，沙波區(qū)的底質(zhì)類(lèi)型以中砂、中細(xì)砂和細(xì)砂為主（吳建政，胡日軍等，2006）。僅在113°E～117°E之間的陸架轉(zhuǎn)折處，沙波覆蓋面積就達(dá)7200km2（馮文科，黎維峰等，1994）。根據(jù)相關(guān)資料，陸豐海域廣泛發(fā)育有大中型沙波，其通常具有松散、隨時(shí)間移動(dòng)改變的特點(diǎn)，水動(dòng)力會(huì)造成海底沉積物的侵蝕、搬運(yùn)和沉積（年永吉，2011年）。

本文通過(guò)該區(qū)域獲得的多波束、旁掃聲吶、淺地層剖面探測(cè)及海底表層取樣等資料，歸納總結(jié)該海域海底沙波的分布特性，以期對(duì)后續(xù)的海洋工程建設(shè)提供一定的指導(dǎo)。

2 A區(qū)沙波典型特征

從圖1得出，該區(qū)沙波可分為3個(gè)區(qū)，北區(qū)的沙波規(guī)模相對(duì)較小，波長(zhǎng)約70m～90m，波脊線近東～西向，沙波兩側(cè)大致對(duì)稱，波高約1m～2m；南區(qū)的規(guī)模較大，波長(zhǎng)約100m～120m，波脊線近東北～西南向，波高約2m～3m，另外在南區(qū)的沙波之上分布有沙波紋；在兩區(qū)間還存在1個(gè)過(guò)渡區(qū)，推測(cè)該區(qū)受強(qiáng)水動(dòng)力條件影響由東南往西北對(duì)原沙波進(jìn)行了局部改造，致使該區(qū)具備南北兩區(qū)沙波疊合的特征。

3 B區(qū)沙波典型特征

從圖2得出，該區(qū)可分為2個(gè)區(qū)，北部邊緣的沙波規(guī)模相對(duì)較小，波脊線近東～西向，波長(zhǎng)在40m～60m之間，波高在0.3m～1.5m之間；而在B區(qū)的大部分區(qū)域存在另一組沙波，波脊線近東北～西南向，波長(zhǎng)約60m～100m，波高約1m～2m，波峰與波谷之間還發(fā)育有大量沙波紋。B區(qū)的2組沙波交界附近同樣存在疊合型沙波的特征。

4 C區(qū)沙波典型特征

從圖3得出，該區(qū)可分為3個(gè)區(qū)，西北部的沙波波脊線基本上為32°/212°，波長(zhǎng)約為60m～130m，波高約為1.0m～ 2.5m；中部的沙波波脊線基本上為62°/242°，波長(zhǎng)約為40m～90m，波高小于1.0m；東南部的沙波波脊線基本上為38°/218°，波長(zhǎng)約為40m～110m，波高約為0.7m～1.5m；且C區(qū)沙波之上發(fā)育有大量的沙波紋。

5 整體特征分析

綜合得出，每個(gè)區(qū)域均發(fā)育有海底沙波或沙波紋，但發(fā)育規(guī)模、分布范圍和特征均有所差異。

各區(qū)的沙波波長(zhǎng)約為40m～130m，波高約為0.3m～3.0m，波脊線以東北～西南向?yàn)橹鳎糠謪^(qū)域存在東～西走向的沙波；另外，在大部分區(qū)域海底表層均發(fā)育有規(guī)模不等的沙波紋，波長(zhǎng)小于10m，波高小于0.5m，波脊線基本上為東北-西南向，在大中型沙波的脊部同樣覆蓋有沙波紋。部分區(qū)域存在不同走向和特征的海底沙波或疊合型沙波，推測(cè)該區(qū)域在不同時(shí)期和水動(dòng)力條件下生成的沙波進(jìn)行了相互改造，形成了目前海底沙波過(guò)渡區(qū)或疊合型沙波的特征形態(tài)。

6 成因分析

6.1 水動(dòng)力條件

海浪作用：該區(qū)海浪屬于深水波性質(zhì)，即便在暴風(fēng)時(shí)，海浪的影響一般不超過(guò)60m。該區(qū)水深基本上在120m～150m之間，因此海浪（包括風(fēng)暴潮） 對(duì)海床變化的影響不大。

潮流作用：吳建政等對(duì)南海北部海底沙波進(jìn)行過(guò)相關(guān)研究，根據(jù)區(qū)域海底底質(zhì)、水深等情況計(jì)算出泥沙啟動(dòng)流速一般在25.4cm/s～55.5cm/s之間。

根據(jù)已有資料，底流速一般不超過(guò)25cm/s，沙波基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)；但在風(fēng)暴潮等強(qiáng)水動(dòng)力條件下，風(fēng)海流與潮流疊加后使得底流增大，可以起動(dòng)細(xì)砂-中砂級(jí)別的泥沙顆粒，從而造成沙波形成和遷移，進(jìn)而形成了現(xiàn)今的沙波地貌。

另外，前人研究認(rèn)為沙波陡坡朝向與主水流方向一致（夏東興，2001）。該區(qū)域的主水流為東南流（基本上與落潮流方向一致），是海底沙波發(fā)育的主要水動(dòng)力條件。

6.2 海底底質(zhì)

根據(jù)海底表層取樣資料得出，研究區(qū)的海底表層沉積物以中細(xì)砂和細(xì)砂為主，其中值粒徑在0.07～0.35mm之間，砂粒磨圓度較好，含貝殼碎屑。

另外，結(jié)合現(xiàn)有資料可以看出，表層沉積物明顯呈規(guī)模的帶狀分布，這些因素均有利于海底沙波的形成和遷移。

6.3 海底地形

適宜的坡度將有利于底沙的搬運(yùn)和遷移，從而為沙波提供更好的形成和發(fā)育條件（吳建政，胡日軍等，2006）。根據(jù)前人研究成果，國(guó)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的陸架沙波所處的海底坡度在0.5′～13′之間（葉銀燦，莊振業(yè)等，2004；謝欽春，葉銀燦等，1984）。研究區(qū)的海底坡度在5′～18′之間，有利于沙波的形成和發(fā)育。

7 海底沙波對(duì)海洋工程建設(shè)的影響

7.1 半潛式鉆井平臺(tái)

根據(jù)海底沙波的分布規(guī)模和特征，半潛式鉆井平臺(tái)在就位安裝及作業(yè)過(guò)程中可能對(duì)錨位及錨型選擇、錨固力、井口穩(wěn)定性造成不利影響。

7.2 海上固定式導(dǎo)管架

海底沙波具有較強(qiáng)的沖刷作用，將可能對(duì)海上固定式導(dǎo)管架基礎(chǔ)設(shè)施造成較大的不利影響。在A區(qū)，已建設(shè)施附近的海底沙波曾經(jīng)受到較強(qiáng)底流的沖刷作用（彭學(xué)超，吳廬山等，2004）。根據(jù)后期的實(shí)測(cè)資料顯示，局部的沖刷深度高達(dá)3.5m以上。

7.3 海底管纜設(shè)施

海底管纜設(shè)施一般是直接鋪設(shè)至海底面或淺埋于海底之下，這些設(shè)施的就位安裝一定程度上破壞了原有海床的賦存狀態(tài)，再加上廣泛存在的海底沙波及較強(qiáng)的水動(dòng)力條件綜合作用，將會(huì)對(duì)設(shè)施安裝就位、在位安全等帶來(lái)較大的不利影響。

8 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)南海北部陸豐海域海底沙波的研究得出如下結(jié)論：

（1）通過(guò)大量的多波束、旁掃聲吶、淺地層剖面探測(cè)及海底表層取樣等實(shí)測(cè)資料綜合研究得出，該海域的海底表層存在大規(guī)模的海底沙波，但其分布特征和規(guī)模存在差異。（2）對(duì)于在不同區(qū)域、不同類(lèi)型的海洋工程建設(shè)來(lái)說(shuō)，海底沙波的存在、遷移等特征將可能對(duì)海上鉆井平臺(tái)、導(dǎo)管架設(shè)施、海底管纜等淺基礎(chǔ)設(shè)施的就位、安裝及運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生不利影響。（3）由于研究區(qū)的海底沙波發(fā)育規(guī)模、特征存在不均一性，為了更好的控制和降低海洋工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，該區(qū)域的海洋工程建設(shè)應(yīng)詳細(xì)研究具體位置的海底沙波情況，并在前期進(jìn)行針對(duì)性的部署。

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