南海北部陸豐海域沙波特征分析與工程評價

郝高建

摘 要：根據南海北部陸豐海域大量的多波束、旁掃聲吶、淺地層剖面探測及海底表層取樣等實測資料分析得出，該海域的海底地形地貌較為復雜，存在大規模海底沙波，對海上鉆井平臺就位、平臺安裝、管纜鋪設等海洋工程建設存在直接或潛在的影響。本文利用大量的實測資料詳細分析并總結了該區域海底沙波的分布特征，并討論了其對海洋工程建設的影響。

關鍵詞：陸豐海域；海底沙波；海洋工程建設；危險性；分布特征

中圖分類號：P737.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）14-0197-02

1 引言

在海洋油氣的勘探開發過程中，海洋工程勘察是不可或缺的一項技術手段，其對工程場地的災害性地質評價具有重要意義。常見的不良地質現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、金元剛等，2016；葉銀燦，潘國富等，2009）。

根據前人研究成果，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，沙波區的底質類型以中砂、中細砂和細砂為主（吳建政，胡日軍等，2006）。僅在113°E～117°E之間的陸架轉折處，沙波覆蓋面積就達7200km2（馮文科，黎維峰等，1994）。根據相關資料，陸豐海域廣泛發育有大中型沙波，其通常具有松散、隨時間移動改變的特點，水動力會造成海底沉積物的侵蝕、搬運和沉積（年永吉，2011年）。

本文通過該區域獲得的多波束、旁掃聲吶、淺地層剖面探測及海底表層取樣等資料，歸納總結該海域海底沙波的分布特性，以期對后續的海洋工程建設提供一定的指導。

2 A區沙波典型特征

從圖1得出，該區沙波可分為3個區，北區的沙波規模相對較小，波長約70m～90m，波脊線近東～西向，沙波兩側大致對稱，波高約1m～2m；南區的規模較大，波長約100m～120m，波脊線近東北～西南向，波高約2m～3m，另外在南區的沙波之上分布有沙波紋；在兩區間還存在1個過渡區，推測該區受強水動力條件影響由東南往西北對原沙波進行了局部改造，致使該區具備南北兩區沙波疊合的特征。

3 B區沙波典型特征

從圖2得出，該區可分為2個區，北部邊緣的沙波規模相對較小，波脊線近東～西向，波長在40m～60m之間，波高在0.3m～1.5m之間；而在B區的大部分區域存在另一組沙波，波脊線近東北～西南向，波長約60m～100m，波高約1m～2m，波峰與波谷之間還發育有大量沙波紋。B區的2組沙波交界附近同樣存在疊合型沙波的特征。

4 C區沙波典型特征

從圖3得出，該區可分為3個區，西北部的沙波波脊線基本上為32°/212°，波長約為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°，波長約為40m～110m，波高約為0.7m～1.5m；且C區沙波之上發育有大量的沙波紋。

5 整體特征分析

綜合得出，每個區域均發育有海底沙波或沙波紋，但發育規模、分布范圍和特征均有所差異。

各區的沙波波長約為40m～130m，波高約為0.3m～3.0m，波脊線以東北～西南向為主，部分區域存在東～西走向的沙波；另外，在大部分區域海底表層均發育有規模不等的沙波紋，波長小于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。部分區域存在不同走向和特征的海底沙波或疊合型沙波，推測該區域在不同時期和水動力條件下生成的沙波進行了相互改造，形成了目前海底沙波過渡區或疊合型沙波的特征形態。

6 成因分析

6.1 水動力條件

海浪作用：該區海浪屬于深水波性質，即便在暴風時，海浪的影響一般不超過60m。該區水深基本上在120m～150m之間，因此海浪（包括風暴潮） 對海床變化的影響不大。

潮流作用：吳建政等對南海北部海底沙波進行過相關研究，根據區域海底底質、水深等情況計算出泥沙啟動流速一般在25.4cm/s～55.5cm/s之間。

根據已有資料，底流速一般不超過25cm/s，沙波基本上處于穩定狀態；但在風暴潮等強水動力條件下，風海流與潮流疊加后使得底流增大，可以起動細砂-中砂級別的泥沙顆粒，從而造成沙波形成和遷移，進而形成了現今的沙波地貌。

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

6.2 海底底質

根據海底表層取樣資料得出，研究區的海底表層沉積物以中細砂和細砂為主，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，結合現有資料可以看出，表層沉積物明顯呈規模的帶狀分布，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和遷移，從而為沙波提供更好的形成和發育條件（吳建政，胡日軍等，2006）。根據前人研究成果，國內已發現的陸架沙波所處的海底坡度在0.5′～13′之間（葉銀燦，莊振業等，2004；謝欽春，葉銀燦等，1984）。研究區的海底坡度在5′～18′之間，有利于沙波的形成和發育。

7 海底沙波對海洋工程建設的影響

7.1 半潛式鉆井平臺

根據海底沙波的分布規模和特征，半潛式鉆井平臺在就位安裝及作業過程中可能對錨位及錨型選擇、錨固力、井口穩定性造成不利影響。

7.2 海上固定式導管架

海底沙波具有較強的沖刷作用，將可能對海上固定式導管架基礎設施造成較大的不利影響。在A區，已建設施附近的海底沙波曾經受到較強底流的沖刷作用（彭學超，吳廬山等，2004）。根據后期的實測資料顯示，局部的沖刷深度高達3.5m以上。

7.3 海底管纜設施

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

8 結語

本文通過對南海北部陸豐海域海底沙波的研究得出如下結論：

（1）通過大量的多波束、旁掃聲吶、淺地層剖面探測及海底表層取樣等實測資料綜合研究得出，該海域的海底表層存在大規模的海底沙波，但其分布特征和規模存在差異。（2）對于在不同區域、不同類型的海洋工程建設來說，海底沙波的存在、遷移等特征將可能對海上鉆井平臺、導管架設施、海底管纜等淺基礎設施的就位、安裝及運營產生不利影響。（3）由于研究區的海底沙波發育規模、特征存在不均一性，為了更好的控制和降低海洋工程建設風險，該區域的海洋工程建設應詳細研究具體位置的海底沙波情況，并在前期進行針對性的部署。

參考文獻

[1]陳建兵，金元剛，周楊銳，等.2016.海洋井場調查規范（SY/T 6707-2016）[S].北京：國家能源局.

[2]葉銀燦，潘國富，陳錫土等2009海上平臺場址工程地質勘察規范（GB/T 17503-2009）[S].北京：中國國家標準化管理委員會.

[3]年永吉.南海東部平臺場址和管道路由調查的認識[J].工程地球物理學報，2011，8（2）：137-144.

[4]吳建政，胡日軍，朱龍海，等.南海北部海底沙波研究[J].中國海洋大學學報，2006，36（6）：1019-1023.

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