航道疏浚中大面积海底疑似爆炸物的探测方法与实践

孙海军，祝绪阳

（中国港湾工程有限责任公司，北京 100027）

随着世界各国对海洋基础设施建设的全面发展，战争时期遗留下来的水雷、炸弹等爆炸物成为海洋工程建设的隐患，海洋工程中水下爆炸物的探测逐渐成为施工安全评估的一项重要内容[1]。

在石油天然气、地质矿产调查中得到广泛应用的磁法探测技术，由于受周围建筑物、输变电线和通信电缆等各种干扰，在工程地质勘查中未能得到发挥，测量效率和准确性受到严重影响[2]。而在海洋工程勘测中，上述干扰可以排除，因此对于海底管线的探测、水下爆炸物的探测、沉船探测等特殊的勘测任务，均可以采用磁法探测技术。

1 磁法探测的基本原理

遗留在海底的未爆炸弹一般由钢、铁性物质组成，在地球磁场作用下被磁化的炸弹就变为一个有磁性的物体，与周围物质的磁性差异很明显。通过地面观测磁场的分布，便可以发现铁质物体的位置并推算出铁质物体的埋置深度[3-5]。

2 工程实例

在中缅原油管道项目航道疏浚工程（图1）中，发现施工区域海底存在大量二战时期遗弃的未爆炸弹。这些爆炸物掩埋在海底泥沙之中，一旦受到外力撞击或挤压，仍有爆炸的可能。在航道设计选线无法进行调整的情况下，为确保疏浚施工船舶的安全和航道的航行安全，需对整个航道疏浚施工区域海底的疑似爆炸物予以勘测和清除。

图1 航道施工位置示意图Fig.1 Location diagram of harbor channel construction

采用磁法探测确定施工区域海底存在的铁磁性疑似爆炸物（包括危险爆炸物和铁磁性障碍物）的分布情况和精确位置，为海底疑似爆炸物清除方案的制定提供科学的依据。

2.1 磁法探测内容和技术要点

由于未爆炸弹的等效铁磁重量较水雷小，其探测更为困难，这就要求磁力仪拖体尽可能地接近海底泥面。但离海底越近，探头损坏可能性越大，风险越高。为确保磁探仪器的安全和工程的顺利进行，首先对测区进行多波束测量和测扫声呐扫海，以便了解测区水深和海底障碍物分布情况。

2.1.1 多波束扫海测量

为了保证数据的准确性和可靠性，采用的有效扫测宽深比不大于5倍，多波束测量的测线间距设定为50 m，测线沿航道走向布设，以获得最佳的测量效果。

外业采用QINSY8.0软件的实时采集模块进行。在数据采集过程中，同时采集定位和测深数据及其它传感器数据，并实时显示测量船航迹和条带图像。

内业数据处理采用QINSY8.0软件的后处理模块进行，主要步骤有：对船姿数据、水深数据、导航数据进行检查，删除不良数据；对水深数据进行声速（SVP）、潮位改正；对数据进行合并操作，生成格网数据及1 m间距的XYZ数据；将生成的XYZ文件在Hypack软件中进行所需成图比例尺的抽稀排序。

最终将航道施工区域的测深数据绘制为水深图。对于局部地区，根据需要使用多波束采集的数据构建海底地形的3D影像图，以更直观的方式显示海底地形特征。

2.1.2 侧扫声纳扫海

海底面状况侧扫采用美国EdgeTech公司生产的4200-FS型侧扫声呐系统进行。该系统主要有甲板声呐图像处理器和拖曳载体等组成。

选用侧扫量程为100 m档（即左右各100 m），测线布设间隔为80 m，测线布设方向为航道主轴线方向。

2.1.3 磁法探测

1） 仪器选型

目前国内引进较多的美国GEOMETRIC公司的铯光泵磁探仪G882，在获得低的噪声水平同时，达到0.01 nT分辨率，系统的采样速率达10 Hz，具有完善的软、硬件接口，可组成一高性能磁测系统。同时对铯光泵磁探仪G882进行了改装，除可带配重外还安装了定深翼（见图2），更适合于深水作业及加密扫测。

图2 安装定深翼的G882磁探仪Fig.2 Magnetic anomaly detection G882 installed with depth locating wings

2） 工作流程

磁法探测的工作流程如图3所示。

图3 磁法探测的工作流程Fig.3 Working processof magnetic detection

3） 探测作业方式

图5 疏浚三区疑似爆炸物分布状态示意图Fig.5 Distribution of the suspected explosivesin dredging area 3

为减少船磁对高精度磁测的影响，一般采用拖曵式作业方式，如图4。海上作业中，尽可能控制水下拖体的入水深度，既保证不漏测目标，又可提高检测信噪比。

图4 作业示意图Fig.4 Theoperation schematic diagram

4） 磁法探测成果

通过磁法探测发现，在设计航道疏浚范围内发现疑似爆炸物点1 574个，疑似危险爆炸物的大小（以磁通量大小反映）不均，主要分布在航道设计疏浚三区、四区、五区和六区，其中822个疑似点相对集中分布在三区4个条带状区域内，716个零散点分布在三区其他范围（图5），其余36个点分布在四、五、六区。

在疑似爆炸物相对集中分布的条带状区域外，疑似爆炸物呈弥散状分布。

2.2 不同探测手段分析

磁法探测成果与多波束扫海3D影像比对，疑似爆炸物点在多波束扫海3D影像图中未见明显凸起，说明疑似爆炸物已淤入海底泥面或与海底泥面淤平。

磁法探测成果与测扫声呐扫海成果比对，磁法探测成果中的磁异常密集区域，其海底泥面在测扫声像图中表现为大量的硬质点，但未见这些点有明显高出海底，说明其已基本与海底泥面淤平。

测扫声呐在扫海区域内发现的垃圾物，经与磁探数据比对，这些垃圾物均无铁磁性质。

通过磁法探测确定了每个疑似爆炸物点的精确坐标和磁异常量，为后续清除作业提供了重要依据。

3 结语

本航道疏浚工程遇到的海底疑似爆炸物为二战时间的遗弃军火物，具有数量大、分布广、磁异常量较小等特点。这与以往较为常见的水雷数量小、位置容易确定、磁异常量大的特点截然相反，探测的工作量大，施工难度大。本工程通过磁法探测与多波速测量和侧扫声呐相结合的探测方式，对海底疑似爆炸物的位置和磁异常量进行了精确勘测，通过磁法探测确定了每个疑似爆炸物点的精确坐标和磁异常量，为后续清除作业提供了重要依据。