海底电缆运行环境检测导则

范围本文件规定了海底电缆运行环境检测的基本要求，包括检测内容及周期、检测作业条件，地形地貌检测和路由坐标及机械保护检测作业的方法、检测成果记录分析要求，地形剖面检测、磁力仪探测等其他检测方式的要求等。本文件适用于铺设于海底并具有机械保护措施的的海底电缆的外部环境检测，其它江河湖海等水下电缆、海底光缆和海底管道等的运行环境检测可参照本标准执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB12327海道测量规范GB/T12763.10-2007海洋调查规范第10部分：海底地形地貌调查GB/T17424差分全球定位系统（DGPS）技术要求GB17501-2017海洋工程地形测量规范GB/T17502-2009海底电缆管道路由勘察规范GB/T17834海底地形图汇编规范GB/T18314全球定位系统（GPS）测量规范GB/T39184-2020ROV收放装置/脐带绞车安装与调试规程DL/T5570电力工程电缆勘测技术规程DL/T1278海底电力电缆运行规程DZ/T0292-2016海洋多波束水深测量规程JTJ203水运工程测量规范JT/T954沿海港口航道测量技术要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1运行环境operatingenvironment海底电缆的位置坐标、水深、水流、埋深、海床地形地貌、保护情况等。3.2机械保护mechanicalprotection采用物理的方式对海底电缆本体加以保护，增强海底电缆抵抗外力破坏的能力，如深埋、抛石、联排水泥块、铸铁套管、水泥沙袋等。3.3侧扫声呐side-scansonar采用声学换能器，发射与航向正交的声波，对海底进行扫描，接收海底回波信号，获得海底声学影像的一种主动声呐。3.4多波束测深仪mutibeamechosounder采用声学波束形成技术，能同时获得呈条带状分布的多个水深值的装置。3.5多波束测深系统mutibeambathymetricsystem由多波束测深仪及其相关外部设备（定位仪、数字艏向测量仪、运动传感器、表层声速计、声速剖面仪等）和多波束后处理软硬件组成的系统。3.6水下机器人remotelyoperatedvehicle，ROV（缩写）可遥控、带有动力、能按指令进行作业的水下工具。3.7登陆段landingsection海底电缆登陆点附近水深小于5m的路由走廊带。4总则4.1概述4.1.1海底电缆运行环境检测主要为投入运行后周围环境条件的检测，包括地形地貌检测、坐标及机械保护检测以及采用其他设备开展的检测等。4.1.2地形地貌检测主要采用侧扫声呐、多波束/单波束开展的声学检测，用于对全路由进行大面积快速检测，快捷的了解海底电缆路由地形地貌情况、裸露悬空情况等。4.1.3坐标及机械保护检测则是使用电磁检测管线仪与视频摄像设备相结合开展的检测，主要用于对海底电缆埋深、机械保护等环境进行精细探测，其中水深大于等于10m区域通常采用水下机器人开展。4.1.4采用其他设备开展的检测则主要指需采用其他管道、海洋测绘设备开展的检测，如地层剖面探测、磁力仪探测等。4.1.5海底电缆路由航标等水下附属设备，根据需要也可以采用上述方式对航标外观、锚链、沉块等进行检测。4.2检测内容及基本要求4.2.1海底电缆运行环境检测主要包括如下内容：地形地貌检测，包括路由区域侧扫声呐检测及多波束检测；路由坐标及机械保护检测，包括坐标及埋深检测，路由区域水流检测，机械保护外观如抛石坝、水泥沙袋、连排压板、铸铁套管等视频摄像，裸露悬空视频摄像，管线交越区域视频摄像检测，接头外观检测，周围障碍物检测，风险点定点检测；其它检测，主要包括地层剖面检测、磁力仪探测等采取其它方式辅助开展的检测。4.2.2检测周期及要求对于500kV及以上电压等级、唯一联络线或唯一送出线路的海底电缆，宜每3年开展一次路由区域地形地貌检测；对于500kV及以上电压等级、唯一联络线或唯一送出线路的海底电缆，新投运后1年内宜对海底电缆路由坐标进1次复测，对埋深进行检测，对抛石坝、铸铁套管、联排水泥压块等保护外观进行检测，宜每5年对坐标、埋深进行1次检测，对上述机械保护外观、水流及管线交越区域情况进行1次视频摄像检测；对于其他海底电缆线路，可根据规模及重要程度，参照上述周期执行；地层剖面检测、磁力仪探测根据地形地貌检测、路由坐标及机械保护检测需要辅助开展。发生船只抛锚、拖锚等怀疑对海底电缆造成损伤的，需对该区域裸露、悬空及其他异常情况进行风险点检测；对比近3次检测情况，评估分析并预测机械保护的冲刷状态，掌握机械保护情况，并对保护变浅、裸露及悬空等未达到设计要求的区段提出修复建议。4.2.3检测工作应首先确保安全，在当日海洋天气满足以下条件时方可开展检测工作：a)海面平均风力≤5级（阵风＜6级），或结合船只作业的抗风能力确定；b)能见度≥1000米，无大雾及雨水天气；c)海上浪高＜1米；d)未收到任何停航信息。4.2.4检测作业前需提前准备好检测方案，方案编制要求见附录A。5地形地貌检测5.1侧扫声呐检测5.1.1测线布置5.1.1.1测线布置应涵盖全部检测范围，测线间条幅重复率应大于或等于10%。5.1.1.2每条测线需有明确的放缆长度。5.1.1.3测线需在导航软件中显示。5.1.2导航定位5.1.2.1导航定位宜优先采用北斗导航系统，采用DGPS定位仪的，其数据更新率应不低于1Hz。5.1.2.2检测坐标采用WGS84坐标系、度分秒格式，须使用同一坐标原点和统一的坐标控制网，以确保前后检测数据的一致性和可比性。5.1.3侧扫声呐外业检测作业5.1.3.1检测作业采用船尾拖拽拖鱼的方式进行，检测作业示意图见附录B图1。5.1.3.2拖鱼离海床高度应控制在最大扫幅宽度的10%，海底起伏较大的区域可适当调整高度。5.1.3.3作业过程中应时刻注意拖鱼与海床高度，根据海床变化实时调整缆长。5.1.3.4实时记录每条测线的放缆长度。5.1.3.5检测作业时，作业船只不得急转弯，修正航向速率不得超过艏向测量仪允许范围。5.1.3.6作业过程应保持船舶匀速直线航行，船速不得超过4节，拖鱼入水后，不得停船或倒车。5.1.3.7离开测线时采用大拐弯半径方式调整航向，禁止使用小拐弯半径，以避免拖鱼触底。5.1.3.8作业时偏航距应不大于测线间距的25%或者条幅宽度的10%。5.1.3.9每条测线的漏测率应该不超过测线长度的5%，在地貌复杂的海区不得发生漏测现象，必要时按照GB12327要求进行补扫。5.1.3.10作业中实时监测记录图像和各项采集参数，及时发现是否有异常情况出现。5.1.3.11作业中发现海底障碍物或特殊地面形态，应进行记录。5.1.4侧扫声呐内业数据处理5.1.4.1数据处理基本流程：新建项目-数据导入-位置修正-底部跟踪-目标物抓取-输出图像-生成报告。5.1.4.2数据处理需将海水部分去除并进行拼接。5.1.4.3数据处理需对拖鱼位置、航速及倾斜距离进行修正。5.1.4.4数据处理需对海底沙堤、水下河谷、冲刷沟壑、裸露岩石等特殊地形及水下障碍物进行形态测算与标注。5.1.4.5数据处理需将每条测线进行拼接，绘制海底全地貌条幅平面图。5.1.4.6在数据处理过程中，对数据异常现象及其处理方法、主要参数变化等内容做好记录。5.2多波束/单波束地形检测5.2.1概述5.2.1.1海底电缆路由区域地形检测应针对不同水深选择相应的设备，同时应满足JTT954关于测深仪选用的规定。5.2.1.2多波束设备适合于测量水深大于等于5米的海域，单波束适合水深小于5米的海域。5.1.1.3多波束/单波束测线布按照JTJ203规定要求执行。5.2.2多波束检测设备精度要求：a）定位精度应小于等于5m；b）姿态传感器稳态误差小于等于±0.1º；c)声速剖面仪的精度小于等于±0.02m/s；d）罗经的精度应小于等于0.1°。5.2.3多波束检测设备安装及调试5.2.3.1根据多波束设备的要求选择合适的船舶，船舶后甲板有足够安全区域放置声速剖面仪和布设回收潮位仪。5.2.3.2多波束换能器探头应固定安装，探头需完全在海面以下，且发射换能器需朝向船头，探头发射和接收的波束不应被船底遮挡，且不会被船舶螺旋桨产生的水花影响。5.2.3.3安装设备前，应选择合适的点作为参考原点，推荐选择换能器杆与海面交界处为参考原点，记录为（0，0，0）。5.2.3.4所有设备应牢固安装在船舶上，可采用月池或者钢丝绳缠绕船身进行固定。5.2.3.5导航定位设备天线应安装在船顶，不应被遮挡，精确测量天线与参考原点的相对距离，以空间坐标（X，Y，Z）形式做好记录。5.2.3.6罗经主从天线应安装在不被遮挡的地方，主从天线应在一条直线上，且与船舶纵向平行。5.2.3.7姿态传感器应在船舶的重心线上选择干燥防水的位置进行安装，精确测量其相对参考原点的（X、Y、Z）坐标，并做好记录。5.2.3.8控制盒应安装在干燥的位置，防止海水和雨水溅到。5.2.3.9在数据采集计算机上提前安装采集软件，配置船舶参数信息、多波束安装信息、导航定位设备型号及相关信息、罗经型号及相关信息、姿态传感器型号及相关信息等。5.2.4多波束检测外业数据采集5.2.4.1开始检测前应针对需要检测的海域绘制校正测线和测线，测线绘制要求波束重叠率不超过10%，校正线绘制应选取海床有凸起的海域。5.2.4.2检测作业前将测量的多波束、姿态传感器、导航定位天线相对于原点的位置坐标轴位置做好记录，检测作业过程中将船舶跑线信息做好记录。5.2.4.3正式开展检测前，应对多波束检测设备进行校正，即船舶沿预先绘制好的校正测线行驶，每次多波束换能器安装位置发生改变，再次检测前均应重新校正。5.2.4.4检测数据及坐标应采用WGS84坐标系，须使用同一坐标原点和统一的坐标控制网。5.2.4.6检测开展过程中，船舶行驶速度平稳，船速应不大于6节，与测线偏离度应不超过3°（或30米）。5.2.4.7检测过程中，应时刻根据水深的变化实时调整波束开角大小，确保数据平稳。5.2.4.8多波束换能器在入水前不应长时间开启，避免设备发热。5.2.4.9声速测量及潮位测量参照DZ/T0292-2016规定执行，其中声速修正按照GB/T17501附录D执行，潮位测量过程中验潮站布设按GB/T12763.10-2007附录A执行。5.2.4.10多波束检测作业方式见附录B图2。5.2.5多波束检测内业数据处理5.2.5.1使用数据处理软件前，应先导入采集的校正数据、水深数据、声速数据、潮位数据，并对声速数据和潮位数据进行修正。5.2.5.2在数据处理前，应先对导入声速修正数据、潮位修正数据、姿态传感器数据、导航数据和水深数据进行去伪操作，清除明显误差较大的干扰数据。5.2.5.3数据处理过程中，应将干扰水深数据一一剔除。5.2.5.4多波束检测最终出具检测结果及图形应符合GB/T17834规定。5.2.6单波束检测5.2.6.1单波束应安装垂直于水面，防止出现倾角导致导航定位设备平面定位误差和测量水深偏大，在测量过程中应随时检查、校正，以减小误差。5.2.6.2单波束测量水深前，应对系统进行吃水调整、定标调试、声速校准等工作。5.2.6.3单波束检测作业具体操作可参照多波束检测执行。6坐标及机械保护检测6.1一般规定6.1.1坐标及机械保护检测应根据水深采用不同的设备，登陆段及近岸段采用电磁碳棒，以人工或小型船只搭载方式进行检测；浅海段及水深更深的区段采用管线仪搭载在水下机器人及动力定位船上的方式进行检测。6.1.2开始检测作业前，应到作业现场进行实地勘察，勘察内容如下：a）现场海域情况，洋流特点，路由地形地貌；b）所需设备的型号、体积、重量、安装条件等；c）根据现场情况，制定设备动谴方案以及安装方案；d）收集海底电缆坐标，提前绘制检测测线路径；e）了解现场作业风险点以及检测要点。6.1.3检测作业前，需结合当地海事机关要求，提供相应材料，办理水上水下施工许可证。6.1.4船舶动谴。船舶动谴要根据项目开工周期，开工地点选择合适时间出港。6.1.5水下机器人装备动谴。应提前与检测船舶靠泊码头做好泊位、吊机、动火等预约手续，同时检查水下机器人装备备品备件及工器具全部齐全。6.1.6设备安装及调试。安装过程中，应做好吊运过程中的配合，谨防设备摔落。严格按照设备总装文件开展安装工作，通电调试应确保设备在可用状态。6.1.7设备海试。在开展正式作业前，应开展设备海试工作，内容包括：a）水下机器人及母船各项功能正常；b）测试水下机器人与母船的位置信息匹配程度；c）测试数据能否整合、存储、导出。6.2登录段及近岸段检测6.2.1登陆段检测方法根据登陆点或升压站的海底电缆出线位置，确定登陆段海底电缆的初始位置及走向。在正式检测前，应观察登陆段上方是否有土方、珊瑚礁、石块等妨碍作业的障碍物，确认安全后方可开展作业。检测时，沿着登陆段海底电缆的走向沿S形前进。当设备穿过海底电缆正上方时，探测信号将达到一个极值，记录该极值的位置，以此往复，则可测得海底电缆登陆段的精确路由信息。S形路径中，测量点的间隔应保持一致。e）在海底电缆的正上方，打开埋深数据探测设备并上下移动，多次测量取平均值后，可得海缆埋深数据。6.2.2近岸段检测方法根据登陆段海底电缆位置，确定近岸段海底电缆的初始位置及走向。宜使用机动灵活的作业船，便于开展S形路径检测。在正式检测前，应按照设备手册将各类检测设备安置于作业船上（包括但不限于路由检测、埋深检测及地形地貌检测）。检测开始后，作业船沿着登陆段海底电缆的走向S形前进。当设备穿过海底电缆正上方时，探测信号将达到一个极值，记录该极值的位置，以此往复，则可测得海底电缆登陆段的精确路由信息。S形路径中，测量点的间隔应保持一致。6.3浅海段及以外区域检测6.3.1浅海段及以外区域检测基本要求6.3.1.1水深大于等于10m的区域，宜采用动力定位船只搭载水下机器人的方式进行检测。6.3.1.2检测水下机器人需配备运动传感器、水下声学定位系统、水下罗经，可搭载海底电缆电磁探测设备、海底水下摄像机、声呐等。6.3.1.3水下机器人工作母船应配备动力定位系统、导航定位设备、罗经及水下声学定位系统，同时安装流速观测仪，应配置水下机器人独立操作控制室，水下机器人的水下定位误差不宜大于1m。6.3.1.4水下机器人安装在新的作业母船上，需按照GB/T39184要求进行负载测试，期间因任何其他原因导致水下机器人收放系统与连接存在松动的可能（如连接螺栓断裂后更换），均应再次经负载测试合格后方可进行检测作业。6.3.1.5水下机器人每次下水检测前应提前查询天气预报，满足水下机器人作业海况、抗流能力方可下水进行检测作业。6.3.2海底电缆坐标及机械保护检测6.3.2.1利用水下机器人进行海底电缆检测作业时应在开始点和结束点处做好标记，检测时应注意以下要求：a）相邻区段巡检重叠范围应不小于50m；b）检测作业时水下机器人行进速度需小于2节，距离海底高度应小于1.5m；c）埋深检测及坐标检测，数据采样精度应不大于5m；d）在作业中水下机器人所有仪器参数和视频信息都应通过脐带缆传输到控制室和工作船驾驶室，并及时保存数据。6.3.2.2海底电缆外观光学检测a）水下机器人根据预先设定的海底电缆路由或海底电缆检测设备追踪情况前行，工作船随其航行，检测作业方式见附录B图3；b）调节水下机器人附带摄像机的角度及灯光亮度，以便清晰地观察海底电缆路由及其周围的情况，确定海底电缆裸露、悬空状况和位置，裸露悬空处电缆表面有无损伤、周围障碍物状态（包括但不限于残留锚具、锚链、缆绳、渔具等）、海底电缆接头外观、与其他管线交越情况等；c）发现海底电缆裸露、悬空或者其他异常时，应操作水下机器人定点悬停，条件允许情况下进行360°平稳绕行摄像；d）记录异常区段的KP起始点、水深、坐标、埋深情况及具体的异常现象；e）每5m一个点记录海底电缆路由沿线的水流速度；f）检测时应做好录像记录，视频录像应在录像画面上至少叠加时间、经纬度、水深、海底电缆KP值等基本信息。6.3.2.3海底电缆电磁检测海底电缆电磁检测可采用无源检测、有源检测方式进行；b）电磁检测设备锁定待测电缆后，切换至追踪模式，沿着海底海底电缆路由走向调整水下机器人姿态，开始海底电缆坐标及埋深检测；c）为提高检测效率，电磁检测与外观光学检测宜同步进行；d）海底电缆检测数据至少包含以下要素：海底电缆编号、时间、坐标、KP值、水深、流速、水下机器人航向、实际埋深、设计埋深、实际与设计埋深差值等。6.3.2.4检测作业结束且水下机器人回收后，需及时对水下机器人及检测设备进行维护保养。6.4检测成果及报告6.4.1检测成果应含有每日工作日志、现场航迹图、航线图、测线图、潮位控制资料、坐标控制点校核方法及情况、检测数据的检查情况，埋深检测数据记录格式见附录C。6.4.2检测报告编制内容应包含以下内容：a）工程概述、技术要求；b）仪器设备及检测方法；c）项目报告需以总、分报告的形式，根据检测的类别分别编制详细成果检测报告；d）海缆埋深数据综合分析；e）裸露悬空段进行详细危害性分析；f）根据所测残留锚具坐标位置进行危害性分析；g）根据各个分项检测成果，提炼出检测结论。结论需列出风险点清单；h）海底电缆本体异常情况；i）根据检测结论，提出指导性的运维建议。7其他检测7.1统一规定7.1.1海洋探测设备丰富多样，随着技术不断进步，可根据实际情况及需求，利用相应探测设备对海底电缆运行环境进行检测。7.1.2采用其他检测方式所得检测结果，需结合地形地貌检测、路由坐标及埋深检测结果进行综合分析。7.2地层剖面探测7.2.1根据实际情况及需求，可使用地层剖面探测设备利用声波在水中和水下沉积物内传播和反射的特性来探测水底地层的地貌及浅部地质现象、海底电缆分布，掌握海底电缆深埋处地形剖面线、地层界面、岩性、灾害地质要素、主要地物标志等。7.2.2根据海底电缆埋深状态、探测进度，地层剖面探测需采用不同的探测设备，其中浅地层剖面探测地层分辨率需优于0.2m，其声源一般采用电声或电磁脉冲，频谱为500Hz～15kHz，中地层剖而探测地层分辨率需优于1m，声源一般采用电磁脉冲或小型电火花，频谱为200Hz～5kHz。7.2.3地层剖面探测多用于海底电缆铺设前的地质环境勘察，结合地质钻孔资料等，划分声学地层层序；解释地层沉积结构、地层构造，判断沉积类型及其工程地质特性等；分析灾害地质要素，确定其性质、形态及分布范围；从而掌握海底电缆路由区域海床下环境特点。7.2.4地层剖面探测现场具体要求参照GB/T17502-2009有关规定执行。7.3磁力仪探测7.3.1根据实际情况及需求，可使用磁力仪测量海洋地磁场的总强度绝对值和梯度值，进行海底电缆路由的地磁场测量及临近的水下磁性目标探测。7.3.2使用磁力仪进行海底电缆探测时，其灵敏度应优于0.05nT，测量动态范围20000nT～100000nT。7.3.3磁力仪探测应结合侧扫声纳、地层剖面探测的成果，进行磁力仪探测资料的解释，识别海底磁性物体，确定其性质、位置和范围，确认海底已建电缆的位置和走向等。7.3.4磁力仪探测具体实施要求参考GB/T17502-2009有关规定执行。T/CECXXXXX—201X附录A（资料性）方案编制要求A.1海底电缆检测应该根据项目需求和规范要求编制方案，并在开始海上作业前，完成方案审批流程。A.2方案内容应该包括但不限于以下内容：a）作业的目的和任务来源；b）作业区域概况，包括地理位置、范围、水文气象、已有地形资料等；c）作业船及作业设备；d）测线布置原则及工作量；e）作业方法及技术要求；f）数据处理及成果资料要求；g）安全及质量保证措施；h）风险辨识及预防控制措施；i）预期成果。A.3海底电缆检测还应按照当地海事主管部门要求办理水上水下施工证，并经海事主管部门批准，挂网公示

附录B（资料性）海底电缆检测示意图图1侧扫声呐检测示意图图2多波束