SES-2000浅地层剖面仪在管线探测中的应用.pdf

2019年8月
勘测
SES-2000浅地层剖面仪在管线探测中的应用
何庆
(守波上航测绘有限公司,浙江守波315200)
[摘要]海底管线探测的方法有很多,包括侧扫声呐,磁力仪,测深仪等。本文所用的方法是经过工程
实践之后认为比較实用、直观、筒单且行之有效的方式。将会对探测的原理和一些发展过程,注意事项傲
些说明。
[关键词]浅地层剖面仪;管线探测;测量
文章编号:2095-4085(2019)08-0013-03
1前
剖面仪具有穿透性强,分辨率高,光束角发射量小的
在经济发展越米越快的今天,我国对海岛的开发特点,能够探测海底浅层的细节。此外,该换能器体
利用也越來越多,中间会用到很多的管线。而由于管积小,重量轻,可以推广应用。
线在保护,埋设等各种原因所致下,会直接或间接污以此为典型的就是德国的mr公司的SES系列浅
染海洋,而且还会带来经济损失。这不是我们的初剖仪,如图1所示。
衷。怎么检査管线在海底的埋设状况,掌握海底管线
的状态,及时排除解决隐患,也成为了一个新的课
题
2浅地层剖面仪的发展
声波在水和底部物质中传播并通过不同的介质
时,由于介质声阻抗的差异,会产生不同强度的回波
信号,从而在输出记录上形成不同级别的地层结构
图。浅地层剖面仪是利用声波原理设计的
图1非线性(参量阵)声学原理
起初,使用连续波技术,但是如果你想获得高分3浅地层剖面仪的原理和优缺点
辨率,你必须使用相对容的发射脉冲,这减少了发射
浅地层剖面仪也使用声波原理。当声波信号在穿
的能量和目标探测深度。但是,如果想要获得更大的透水体后继续深人海底时,反射波组的振幅,频率,
检测深度,必须增加发射脉冲的宽度以增加发射能连续性,波形和反射形式会在遇到不同层时发生相对
量,这反过米又会降低分辨率。因此,连续波技术中变化。当海底为沉积物时,沉积物的存在会使反射波
穿透深度与高分辨率之间存在技术矛盾。
的波形和反射形式由于沉积物相对于周围介质的强烈
在实践过程中,人们慢慢发现,线性调频技术可
反射而变得随机和不规则。因此,当遇到管道时,它
以解决利用连续波探测海底浅层结构的问题。然而
也将呈现无序状态
由于现线性调赪技术工作机理的限制,为了产生具有
最新的SES-2000浅地层剖面仪就是采用的新的
足够穿透功率的低频,其换能器必须做得又大又重,
非线性调频技术,他具有高穿透性,高的分辨率和很
这不便于使用利安装。此外,由于其发射的光東角很
小的发射波束角特点,可以探测更深处地层的详细情
大,地层分辦率相对较低。
况,而且換能器体积小,重量轻便于我们外业携带。
随着技术的不断发展进步,非线性调频技术(即
参量阵差频SES技术)也在不断提高。换能器发射且最大的特点就是集成度非常高,安装轻便,通常在
半个小时内完成安装,即使比较小的船也是可以作业
的主频附近的两组频率采用略有不同的高频声波。由
于声波在高声压下传播的非线性,两组声波相互作的,同时其精度也比较高,采用GPS定位,天线应
用,与甚低频(称为子频率)产牛一种新的声波
在换能器的上方,可以有效的避免拖鱼拖在船后面的
高频的光束角保持不变。因此,利用该技术的浅地层水下定位不准的难题,同时还可以实时的获取高精度
的水深数据,由于其在低频段带宽高,波束角窄,该
系统可获得非常好的分辨率,而线性系统受此影响很
作者简介:何庆(1984-),男河南人,本科,工程师。研究方大,因此参量阵系统在勘测近底层及海底表层物体的
向:测绘工程。
检测时,效果要比线性系统好很多。就算是在比较浑
CREATE LNVING
浊的水域,也可以比较好的完成探测任务。
4SES-2000浅地层剖面仪的测量实施
SES-2000参量阵探浅地层剖面仪通常安装在小
船上。安装时,主机和导航定位系统应位于同一位
置。全球定位系统定位天线、传感器和浪涌滤波器应
位于同一铅垂线下,这样定位相对准确,并可节省安
装和更换测量距离时的测量误差。这样定位会相对准
确,省去了量取距离进行装换时的测量误差。换能器
则是用金属架固定在船舷的一侧,确保牢固,防止突
然风浪过大或者撞击到浮游物上面时造成一定的损
坏。同时安装时要注意螺旋浆的位置,避免由螺旋浆
搅动水流产生影响,入水深度宜在0.8m左右,可
图3SES-2000浅地层剖面仪成果图
根据风浪和船吃水深度进行适当的调整。
法确定埋设深度,无法判定其具体有没有达到管线的
开始工作之前,尽量搜集工作海域的地质资料,理设要求。
根据海底底质情况來确定仪器参数,确保数据准确
但是,SFS-2000系统测量成果(如图3所示
性,已利于后期的内业软件来进行分析外业采集数可以准确的看到管线的埋设深度和埋设的坐标,和实
据。参数设置好之后,要考虑到检测区海域潮流和海时的水深。经过附近的潮位站改正之后,我们与多波
底地形特点等因素来确定测线。对于比较重要的测速测量的水深和坐标进行了比对,数据基本是吻合
段,如果发现问题点,我们要及时加大测量量,以提的。多波速也从侧面证明了SES-2000浅地层剖面仪
供更详细的数据。探测过程中,船探测航线与计划线测量的准确性
可以布设成与海管成45°方向,增加声波测量海管的
下图为福建某项日的管线扫测图(图4、图5),
时间。这样可以我们可以更容易的判断管线位置。通由图中可以清晰的分辨出管线的埋设深度和坐标位
常在工作中导航卫星要大于7,这样才能提供比较高置。因为这个位置靠近岸边,且最低潮的时候是可以
的定位精度。测量过程中必须严格控制船的航行速
度,管线剖面测量船速为2.0kN~4.0kN左右,最
大不要超过3.4kN,而且在内业处理效果不好时还
要进一步放慢船速。
检测成果解释
为了检测SES-2000的仪器准确性,我们在船的
另外一侧安装了多波速测深系统。
下图为舟山某项目,在管道埋设之后进行的多波
速测量成果图(如图2所示)和SES-2000的成果图
(如图3所示),经过内业处埋后,我们可以从多波
图4管线成果图
速建立的模型中(图4)很清醒的看到管线的铺设位
置的精准坐标和铺设管线时所造成的痕迹,但是并无
图5管线裸露图
图2多波速成果图
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