南海北部陆丰海域沙波特征分析与工程评价

郝高建

摘 要：根据南海北部陆丰海域大量的多波束、旁扫声呐、浅地层剖面探测及海底表层取样等实测资料分析得出，该海域的海底地形地貌较为复杂，存在大规模海底沙波，对海上钻井平台就位、平台安装、管缆铺设等海洋工程建设存在直接或潜在的影响。本文利用大量的实测资料详细分析并总结了该区域海底沙波的分布特征，并讨论了其对海洋工程建设的影响。

关键词：陆丰海域；海底沙波；海洋工程建设；危险性；分布特征

中图分类号：P737.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）14-0197-02

1 引言

在海洋油气的勘探开发过程中，海洋工程勘察是不可或缺的一项技术手段，其对工程场地的灾害性地质评价具有重要意义。常见的不良地质现象主要有含碳酸盐沉积地层、滑坡、滑塌、泥石流、海底侵蚀、海底冲刷、活动断层、浅层气、埋藏古河道、透镜体、沙丘、大型沙波、泥火山、天然气水合物等（陈建兵、金元刚等，2016；叶银灿，潘国富等，2009）。

根据前人研究成果，南海北部水深100m～250m的陆架斜坡和陆坡斜坡海底分布着大片沙波地貌，沙波区的底质类型以中砂、中细砂和细砂为主（吴建政，胡日军等，2006）。仅在113°E～117°E之间的陆架转折处，沙波覆盖面积就达7200km2（冯文科，黎维峰等，1994）。根据相关资料，陆丰海域广泛发育有大中型沙波，其通常具有松散、随时间移动改变的特点，水动力会造成海底沉积物的侵蚀、搬运和沉积（年永吉，2011年）。

本文通过该区域获得的多波束、旁扫声呐、浅地层剖面探测及海底表层取样等资料，归纳总结该海域海底沙波的分布特性，以期对后续的海洋工程建设提供一定的指导。

2 A区沙波典型特征

从图1得出，该区沙波可分为3个区，北区的沙波规模相对较小，波长约70m～90m，波脊线近东～西向，沙波两侧大致对称，波高约1m～2m；南区的规模较大，波长约100m～120m，波脊线近东北～西南向，波高约2m～3m，另外在南区的沙波之上分布有沙波纹；在两区间还存在1个过渡区，推测该区受强水动力条件影响由东南往西北对原沙波进行了局部改造，致使该区具备南北两区沙波叠合的特征。

3 B区沙波典型特征

从图2得出，该区可分为2个区，北部边缘的沙波规模相对较小，波脊线近东～西向，波长在40m～60m之间，波高在0.3m～1.5m之间；而在B区的大部分区域存在另一组沙波，波脊线近东北～西南向，波长约60m～100m，波高约1m～2m，波峰与波谷之间还发育有大量沙波纹。B区的2组沙波交界附近同样存在叠合型沙波的特征。

4 C区沙波典型特征

从图3得出，该区可分为3个区，西北部的沙波波脊线基本上为32°/212°，波长约为60m～130m，波高约为1.0m～ 2.5m；中部的沙波波脊线基本上为62°/242°，波长约为40m～90m，波高小于1.0m；东南部的沙波波脊线基本上为38°/218°，波长约为40m～110m，波高约为0.7m～1.5m；且C区沙波之上发育有大量的沙波纹。

5 整体特征分析

综合得出，每个区域均发育有海底沙波或沙波纹，但发育规模、分布范围和特征均有所差异。

各区的沙波波长约为40m～130m，波高约为0.3m～3.0m，波脊线以东北～西南向为主，部分区域存在东～西走向的沙波；另外，在大部分区域海底表层均发育有规模不等的沙波纹，波长小于10m，波高小于0.5m，波脊线基本上为东北-西南向，在大中型沙波的脊部同样覆盖有沙波纹。部分区域存在不同走向和特征的海底沙波或叠合型沙波，推测该区域在不同时期和水动力条件下生成的沙波进行了相互改造，形成了目前海底沙波过渡区或叠合型沙波的特征形态。

6 成因分析

6.1 水动力条件

海浪作用：该区海浪属于深水波性质，即便在暴风时，海浪的影响一般不超过60m。该区水深基本上在120m～150m之间，因此海浪（包括风暴潮） 对海床变化的影响不大。

潮流作用：吴建政等对南海北部海底沙波进行过相关研究，根据区域海底底质、水深等情况计算出泥沙启动流速一般在25.4cm/s～55.5cm/s之间。

根据已有资料，底流速一般不超过25cm/s，沙波基本上处于稳定状态；但在风暴潮等强水动力条件下，风海流与潮流叠加后使得底流增大，可以起动细砂-中砂级别的泥沙颗粒，从而造成沙波形成和迁移，进而形成了现今的沙波地貌。

另外，前人研究认为沙波陡坡朝向与主水流方向一致（夏东兴，2001）。该区域的主水流为东南流（基本上与落潮流方向一致），是海底沙波发育的主要水动力条件。

6.2 海底底质

根据海底表层取样资料得出，研究区的海底表层沉积物以中细砂和细砂为主，其中值粒径在0.07～0.35mm之间，砂粒磨圆度较好，含贝壳碎屑。

另外，结合现有资料可以看出，表层沉积物明显呈规模的带状分布，这些因素均有利于海底沙波的形成和迁移。

6.3 海底地形

适宜的坡度将有利于底沙的搬运和迁移，从而为沙波提供更好的形成和发育条件（吳建政，胡日军等，2006）。根据前人研究成果，国内已发现的陆架沙波所处的海底坡度在0.5′～13′之间（叶银灿，庄振业等，2004；谢钦春，叶银灿等，1984）。研究区的海底坡度在5′～18′之间，有利于沙波的形成和发育。

7 海底沙波对海洋工程建设的影响

7.1 半潜式钻井平台

根据海底沙波的分布规模和特征，半潜式钻井平台在就位安装及作业过程中可能对锚位及锚型选择、锚固力、井口稳定性造成不利影响。

7.2 海上固定式导管架

海底沙波具有较强的冲刷作用，将可能对海上固定式导管架基础设施造成较大的不利影响。在A区，已建设施附近的海底沙波曾经受到较强底流的冲刷作用（彭学超，吴庐山等，2004）。根据后期的实测资料显示，局部的冲刷深度高达3.5m以上。

7.3 海底管缆设施

海底管缆设施一般是直接铺设至海底面或浅埋于海底之下，这些设施的就位安装一定程度上破坏了原有海床的赋存状态，再加上广泛存在的海底沙波及较强的水动力条件综合作用，将会对设施安装就位、在位安全等带来较大的不利影响。

8 结语

本文通过对南海北部陆丰海域海底沙波的研究得出如下结论：

（1）通过大量的多波束、旁扫声呐、浅地层剖面探测及海底表层取样等实测资料综合研究得出，该海域的海底表层存在大规模的海底沙波，但其分布特征和规模存在差异。（2）对于在不同区域、不同类型的海洋工程建设来说，海底沙波的存在、迁移等特征将可能对海上钻井平台、导管架设施、海底管缆等浅基础设施的就位、安装及运营产生不利影响。（3）由于研究区的海底沙波发育规模、特征存在不均一性，为了更好的控制和降低海洋工程建设风险，该区域的海洋工程建设应详细研究具体位置的海底沙波情况，并在前期进行针对性的部署。

参考文献

[1]陈建兵，金元刚，周杨锐，等.2016.海洋井场调查规范（SY/T 6707-2016）[S].北京：国家能源局.

[2]叶银灿，潘国富，陈锡土等2009海上平台场址工程地质勘察规范（GB/T 17503-2009）[S].北京：中国国家标准化管理委员会.

[3]年永吉.南海东部平台场址和管道路由调查的认识[J].工程地球物理学报，2011，8（2）：137-144.

[4]吴建政，胡日军，朱龙海，等.南海北部海底沙波研究[J].中国海洋大学学报，2006，36（6）：1019-1023.

[5]冯文科，黎维峰，石要红.南海北部海底沙波地貌動态研究[J].海洋学报，1994，16（6）：92-99.

[6]夏东兴.海南东方岸外海底沙波活动性研究[J].黄渤海海洋，2001，19（1）：17224.

[7]叶银灿，庄振业，来向华，等.东海扬子浅滩砂质底形研究[J].中国海洋大学学报，2004，34（6）：1057-1062.

[8]谢钦春，叶银灿，陆炳文.东海陆架坡折地形和沉积作用过程[J].海洋学报，1984，6（1）：61-71.

[9]彭学超，吴庐山，崔兆国，等.陆丰13-2平台至陆丰13-1平台海管路由海底沙波稳定性分析[J].第三届全国沉积学大会论文摘要汇编，2004.