琼州海峡海底电缆路由沙波稳定性分析

吴聪 岑贞锦 蔡驰 黄小卫 张维佳 陈奕钪 李晓骏

摘   要：500kV福徐甲线海底电缆路由自南向北横穿琼州海峡西口，北起广东徐闻县南岭村，南至海南澄迈县林诗村。海缆路由区海底地形复杂，沙波密集分布，在琼州海峡强大的水动力条件驱动下，海床稳定性较差，易发生冲刷现象。为防止海缆在洋流冲刷下出现裸露悬空，定期对路由地形地貌进行检测并分析路由区域冲刷及沙波的变化，掌握海缆保护情况，对薄弱环节及时采取保护措施，从而达到海底电缆安全稳定运行的目的。本文结合2015年及2017年海缆路由地形地貌检测成果，对路由区域沙波稳定性分析，掌握沙丘变化趋势，从而制定海缆保护措施。

关键词：海底电缆  沙波  冲刷  稳定性

中图分类号：F426                                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）12（a）-0048-03

Abstract： The 500kV Fuxu Line submarine cable route locate from south to north across the west of Qiongzhou Strait， from Nanling Village in Xuwen County， Guangdong Province， to Linshi Village， Chengmai County， Hainan. The submarine cable routing area has complex seabed topography and dense sand waves. Under the strong hydrodynamic conditions of Qiongzhou Strait， the stability of the seabed is poor and it is prone to erosion. In order to prevent the submarine cable from appearing under the ocean current scouring， the terrain and geomorphology of the route are detected regularly and the changes of the routing area and the sand wave are analyzed. The protection of the submarine cable is mastered， and the protective measures are taken in time for the weak link to achieve safety and stability of the submarine cable. The purpose of the operation. Based on the results of the 2015 and 2017 submarine cable route topography test， this paper analyzes the sand wave stability of the routing area and grasps the trend of sand dune change， thus developing the cable protection measures.

Key Words： Submarine cable; Sand wave; Scouring; Stability

1  沙波的定义

海底沙波在我国大陆架海域普遍存在，从近岸浅水区到大陆坡的中、下部均有分布。海底沙波种类较多，大小不一，很多沙波相互叠置，交错分布，在大型的沙波上往往发育有群生的小型沙波。沙波的分类方法有多种，一般是按照波长和波高进行分类，大体上可分为沙纹、小沙波、沙波、沙丘和沙脊等。表1给出了按波长和波高分类沙波的波高、波长和规模等特征。

2  路由区沙波分布特征

根据调查研究發现，海缆路由范围内发育有大量的海底沙波，沙波的高度一般在2～6m之间，波长一般在100～400m之间，最大波长达500m。向流面的坡度长而缓（斜率一般在2%～6%，最陡可达12%），背流面的坡度较陡（斜率一般在16%～18%之间）。多数沙波呈明显的不对称，在部分较大沙波的向流面上发育有次一级沙波。根据历次检测结果分析，路由海底存在的不良地质现象包括沙波、沙堤沙丘、冲刷槽、冲刷脊和丘状突起、陡坡、滑坡、珊瑚礁、浅埋岩石、软弱地层等。

根据历次检测的结果，海缆路由区陡坡和槽底的地形起伏多变，有冲刷沟槽和丘状突起分布，并存在大面积的鱼鳞状冲刷坑和沙波地形，地形横截剖面呈锯齿状;沙波基本在整个路由都出现，脊部大体上呈南北向，与琼州海峡的潮流方向（N～E）基本相垂直;形状大小、长度、波高呈从北往南逐渐变大的趋势。

3  沙波运动趋势分析

沙波会因物质来源、水动力环境等不同而形态和运移速度各异。沙波的运动受水动力的影响和控制。在某一海区，如果水动力处于平衡状态，则海底沙波也处于平衡状态，一旦水动力平衡状态被打破，海底沙波就会发生移动。所以将水动力不变时的海底沙波平衡状态称为“假平衡状态”或“暂时平衡状态”。

沙波的运动以推移质和跃移质砂粒为主。当水动力变化使得砂粒表面的流速等于或大于起动流速时（图1的Hjulstrom曲线概括了从粉土到砾的起动流速界限，该曲线已被学术界认同和广泛应用），在不对称沙波的迎流坡表面上的砂粒会因受力平衡的破坏而发生运动，砂粒起动后，在水动力作用下，将沿迎流坡向沙波的波峰运移。当砂粒跃过波峰后，就会因背流坡的涡流作用而在背流坡面沉降。迎流坡上的砂粒如此长时间运移，便造成沙波移动。

针对路由上分布的沙波、陡坡等危险地段，为此特意选择4处有代表性的沙波、陡坡等地貌作为重点分析，重点对其移动趋势、冲淤情形加以分析，详见图2所示。

4  结语

综上所诉，根据提取的4处有代表性沙波、陡坎分析结果，可知总体上沙波整体较稳定，移动趋势不大，同时，陡坎边未发现坍塌现象。存在潜在危害的沙波主要有两处，一处位于21.5KP～21.1KP之间，横跨A相电缆，测量数据对比分析，发现沙波坡顶（-36.5m等高线）存在明显冲刷，中间被掏空的程度加剧，应注意监测电缆附近的地形地貌冲刷现象。一处位于26.3KP～26KP之间，横跨于电缆路径上方，测量数据对比分析，发现沙波坡顶（-39m等高线）存在明显冲刷现象，波峰逐渐被冲刷西移，并呈减小的趋势，如果继续冲刷，势必影响该处电缆的埋深。为了确保海缆路由的安全性和使用寿命，对于冲刷幅度较大的区域建议采取防冲刷措施。

参考文献

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