CB30A海五连管线维护测量最终解析.docx
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CB30A海五连管线维护测量最终解析
CB30A-海五联输油管线维护后测量
技术报告
山东海盛海洋工程集团有限公司
二○一三年十二月
CB30A-海五联输油管线维护测量
技术报告
委托单位:
海洋采油厂工程管理站
编制单位:
山东海盛海洋工程集团有限公司
技术负责:
陈小华
导航定位负责:
黄炳粟
水深测量分项负责:
熊爱成
报告编写:
熊爱成
报告审核:
陈小华
一、项目概述
海盛集团工程公司受海洋采油厂工程管理站委托,于2013年12月6日~2013年12月25日完成了CB30A-海五联输油管线(维护后)多波束扫测,目的是为了查看该管道在经过维护治理后目前管道是否存在裸露、悬空情况并查看该管线周围的水下地形。
CB30A-海五连管线维护段轴线总长度为4.207km。
测量范围详见表1(表中坐标系统为1954年北京坐标系)。
编号
X
Y
标段
10
4230536.795
668618.168
一标段
25
4230108.145
668235.278
28
4230053.795
668196.918
二标段
51
4229405.385
667712.718
58
4229120.698
667542.343
三标段
75
4228852.763
667422.386
94
4228059.895
666944.568
四标段
97
4227956.985
666890.788
102
4227648.265
666770.848
五标段
105
4227569.295
666744.528
108
4227471.775
666706.708
六标段
149
4226745.045
666399.238
163
4226138.365
666154.048
七标段
164
4226071.641
666142.228
170
4225858.145
666071.588
八标段
203
4224725.935
665676.218
标段坐标表表1
二、技术要求
平面坐标系统:
1954年北京坐标系,6度带高斯正形投影,中央子午线117°;
高程系统:
1985年国家高程基准。
测图比例尺:
1:
1000
三、执行规范
⏹GB17502-2009《海底电缆海管路由勘察规范》;
⏹JTJ203-2001《水运工程测量规范》;
⏹GB13909-2007《海洋调查规范》;
⏹GB17501-1998《海洋工程地形测量规范》;
⏹GB/T18314-2009《全球定位系统(GPS)测量规范》;
⏹委托方提供的工作任务单及相关技术要求;
四、测量仪器
4.1、定位设备
本次调查导航定位采用美国Trimble生产的332型DGPS信标接收机。
Trimble332DGPS是一种高性能、全新概念的差分系统,信标、GPS二机合一,两种信号同时由一个天线接收处理。
接收信号采用先进的数字处理技术,即使在较为恶劣的干扰环境下,也能保证数据的稳定可靠,主要性能参数如下:
GPS通道——14通道,包括12个单频GPS(L1)通道和2个SBAS通道;
数据更新率——1Hz、2Hz、5Hz、10Hz;
键盘和显示单元——2行16字符VFD荧光液晶显示;
尺寸——包括接插件,长×宽×高=24cm×12cm×5cm;
重量——1.31kg(主机);
水平精度——典型值<1m;垂直精度——典型值<5m;
外部电源——10.5V至28V,DC外部电源输入,带有过压保护装置;
功耗——4.5W,18V。
图4-1Trimble332型DGPS设备
4.2、测深设备
1、本次水深测量仪器为R2sonic2024多波束系统。
其性能指标如下:
频率:
200kHz-400kHz,在线连续可调,步长10kHz;
垂直航迹方向的波束大小:
0.5°@400kHz/1.0°@200kHz,
沿着航迹方向的波束大小:
1.0°@400kHz/2.0°@200kHz;
波束数目:
256个;
覆盖宽度:
最大160°,10°-160°在线连续可调;
最大测深量程:
最大500m;
脉冲宽度:
10μs-1ms;
脉冲类型:
成形的连续波;
耐压能力:
100m;
测深精度:
1.25cm。
图4-2R2Sonic2024型多波束测深仪
2、单波束测深仪
本次测量使用HY1600型单波束测深仪,该测深仪的标称测深精度为±(2cm+D‰)(D为实测水深,单位为m)。
图4-3测深仪HY1600
4.3、罗经及姿态设备
本次测量选用iXSEAOctans光纤罗经,其性能指标如下:
1、罗经:
动态精度:
±0.2°(或0.1°Rms);
静态精度:
±0.1°(或0.05°Rms);
静态稳定时间:
1分钟,海上稳定时间:
3分钟;
分辨率:
0.01°。
2、姿态传感器
HEAVE精度:
±5cm或5%(最高值),分辨率:
1cm,运动周期:
0.003~1000秒;
ROLL、PITCH、YAW精度:
±0.01°,量程:
无限制。
图4-4iXSEAOctans光纤罗经
4.4、声速仪
本次调查声速采集使用HY1200声速剖面仪。
HY1200是一种高精度、直读、自容式声速剖面仪,它采用环鸣法直接测量声信号在固定的已知距离内的传播时间进而得到声速。
同时还能测出在水中传感器所处位置的深度和温度。
主要技术指标:
1、声速测量
量程——1400~1600m/s;响应时间——<1ms;精度——0.2m/sec;分辨率——0.01m/sec。
2、温度测量
量程——0~40C;响应时间——<1.5s;精度——0.1C;分辨率——0.01C。
3、深度测量
量程——0-100m;响应时间——<0ms;精度——0.4m;分辨率——0.01m。
图4-5HY1200型声速剖面仪
4.5、测量船
本次调查使用的船舶为“鲁沾渔5106”号,船长约26.0m,宽约5.5m,吃水约2.2m,最高船速约9节。
4.6、人员组成
本项工程由高级工程师一人、工程师一人、高级测量工二人和司机一人组成。
五、设备检验
5.1定位设备
年度出测前,已在已知高等级控制点上对该定位设备进行了一次连续8小时的稳定性检验,其内符合中误差符合测量规范要求。
在到达测量工地后,将该定位设备置于测区附近的已知GPSD级控制点上进行了1小时稳定性检验,测定GPS内符合中误差符合测量规范要求。
5.2测深设备
1、单波束测深系统
测量采用的HY1600型测深仪,在测量前进行了常规调试检查,结果符合规范要求。
2、多波束测深系统
本次测量使用的Sonic2024型多波束测深仪,在测量前进行了安装校准,校准成果符合规范要求。
(1)、多波束系统的安装
多波束系统安装在“鲁沾渔5106”测量船上,测量船长26米,宽度5米,静吃水1.5米。
Sonic2024多波束测深仪的声纳头安装在测量船的左舷;GPS定位仪的天线盘安装在测深杆顶;iXSEAOctans光纤罗经安装在测量船的中轴线附近;多波束系统安装以声纳头安装杆与海水面交点作为参考原点建立船体坐标系,定义船右舷方向为X轴正方向,船头方向为Y轴正方向,垂直向上为Z轴正方向,量取各传感器相对于参考原点的位置,往返各量一次,取其中值。
最后求得的各传感器的相对位置值如下表:
表5-12013年12月7日
设备名称
△X(m)
△Y(m)
△Z(m)
光纤罗经
2.10
1.10
0.83
GPS天线盘
0
0
2.15
多波束声纳头
0
0
-1.40
(2)、多波束系统的校准
多波束系统的安装校准选在本次测量区域的抛沙段海域进行,主要测定多波束系统声纳头相对姿态传感器的初始安装角度。
通过海底平坦海区同线同速反向的条带断面测量数据测定横摇(Roll)偏差数据;通过水深变化大的海区同线同速反向的中央波束测量数据测定纵摇(Pitch)偏差数据;通过水深变化大的海区异线(间距为覆盖宽度的2/3的两条测线)同速反向的边缘波束测量数据测定艏摇(Yaw)偏差数据。
各项数据测试时均采集多余观测数据,并经过了多组数据比对,取其平差值。
本工程的多波束系统的安装校准结果如下表所示:
表5-2
校准日期
Lat(时延)
Roll(横摇)
Pitch(纵摇)
Yaw(艏摇)
12月7日
0秒
0.10
1.30
7.3
12月14日
0秒
0.05
4.00
-2.4
12月15日
0秒
0.20
4.50
10.0
5.3水准测量设备
本次测量使用的水准仪按规范要求进行了i角测定,测定结果符合测量规范要求。
5.4其它设备
使用的其它仪器设备均进行了检验校对,其检验校对结果均符合测量规范要求。
六、测量实施
6.1、潮位控制
本次测量工作,我们在距离路由调查区较近的岸边(河口区老九井)设立了临时验潮站,进行水深测量期间同步人工潮位观测,观测间隔为10min,以此作为水深测量潮位改正的基准。
图6-1位于老九井的临时验潮站
老九井验潮站与85高程零点关系,如图6-2。
图6-2验潮点水位关系图
6.2、水深测量
1、测线布设
本次测量使用的Sonic2024型多波束测深仪的波束开角为160°,实际采用130°,其扫测宽深比为:
2×tan65°=4.3(倍水深),为了保证多波束扫测条带间的测线重叠率,提高多波束扫测数据的质量和可靠性,本次扫测的多波束测线间距按水深的2.5倍左右布设。
检查线沿垂直于多波束主测线方向布设,检查线总长度不少于主测线总长度的5%。
2、数据采集
(1)多波束测深
测深作业时,使用Trimble332型RBN-DGPS定位仪输出导航和定位数据,采用HYPACK软件进行测线导航和测量数据采集;使用Sonic2024型多波束测深系统对预定测区进行了全覆盖扫海测量,系统生成的水深测量数据采用PDS2000软件采集。
(2)单波束测深
单波束测量时使用Trimble332型RBN-DGPS定位仪输出导航和定位数据;使用HY1600型单波束测深仪测量和输出水深数据;使用HYPACK软件进行测线导航和单波束测量数据的采集。
6.3、声速测量
由于海水中压强、温度和盐度的变化,导致水声信号在水中的传播速度在不同季节、不同海区、不同深度条件下会不断地产生变化。
因此本次测量的每个工天均使用声速仪进行了多波束声纳头的表面声速和测区声速剖面的测定。
6.4、数据处理
1、多波束数据处理
A、采用PDS2000软件求取多波束系统的安装校准数据。
B、用《CARIS/HIPS6.1》软件对多波束水深数据、定位数据及船舶姿态数据进行人机交互清理(LineMode和SubsetMode),剔除粗差,过滤虚假信号。
C、做SUBSET模式下的数据清理:
根据测区测线布设情况,平均每4~6条测线为一组,逐区进行数据清理,多波束条带拼接良好。
D、水深初压缩:
多波束系统采集水深数据量极大,因而在开始制图编绘工作之前,需压缩掉相互重叠或超稠密的水深,压缩时保留最浅水深(在GIS中分两次压缩,首次以软件默认的2mm水深间距压缩,第二次以5mm水深间距压缩)。
E、把数据输入CARIS成图文件中,生成满足成图需要水深数据。
2、单波束数据处理
使用《海测之星》软件进行单波束水深数据的处理,按照图上0.5cm间距进行水深筛选,人工进行采集数据与测深仪记录纸的模拟信号比对,对比对后的水深点进行测量船吃水、器差(声速)、潮汐改正,得到深度基准面下的水深。
七、水深情况
7.1、主、检测线水深比对
为了保证测量成果的质量,测区共布设了不少于5%的检查线。
主测深线与检查线水深共比对125点(比较半径为1mm),超限点为0,水深符合情况良好,符合规范要求。
7.2、测区内水深分布
本次测量水深分布在-2.9至-11.3米之间,水深由测区的西南侧(登陆点附近)向测区的东北侧(CB30A平台附近)逐渐加深,在测区条带的中间区域水深明显比两侧的水深变浅,其原因为管道周围进行了抛沙治理形成。
八、海底管道分布及状态特征
综合CB30A-海五联管线维护测量结果显示,大部分输油管道维护较好,局部区域管道未被完全覆盖,详情见下述。
一标段:
维护管线长度为575米。
抛沙区域基本覆盖管线区域,但是还存在部分管道段处于裸露状态(图8-1)。
本标段内,海底面高程主要为-10.2米~-10.6米间,抛沙层顶高程-8.6~-9.5米间,抛沙层高度在0.6米~1.5米之间,抛沙区域宽度大致为15米左右。
图8-1一标段多波束效果图
通过多波束水深形成的效果图,查看测区内管道裸露情况,发现本标段内存在1处管道段处于裸露状态,如下表所示:
点号
坐标值(1954年北京坐标系)
管顶标高
海底标高
埋深
状态
裸露长度
图号
标段
分布
Y(东坐标)
X(北坐标)
(单位:
m)
(单位:
m)
(单位:
m)
(单位:
m)
1
668486.289
4230387.041
-9.11
-9.31
-0.20
裸露
4.87
图8-2
1标段
2
668483.202
4230383.275
-9.23
-9.36
-0.13
裸露
表8-1裸露管道段统计表
一标段管线裸露段水深地貌局部图:
图8-2裸露管道段区域多波束效果图及水深图
二标段:
维护管线长度为813米。
抛沙区域基本覆盖管线区域,但是还存在部分管道段处于裸露状态(图8-3)。
本标段内,海底面高程主要为-9.4米~-9.8米间,抛沙层(明显区域)顶高程-7.0~-8.0米间,抛沙层(明显区域)高度在1米~1.7米之间,抛沙区域宽度大致为15米左右。
图8-3二标段多波束效果图
通过多波束水深形成的效果图,查看测区内管道裸露情况,发现本标段内存在1处管道段处于裸露状态,如下表所示:
点号
坐标值(1954年北京坐标系)
管顶标高
海底标高
埋深
状态
裸露长度
图号
标段
分布
Y(东坐标)
X(北坐标)
(单位:
m)
(单位:
m)
(单位:
m)
(单位:
m)
1
668036.637
4229843.073
-9.93
-10.10
-0.17
裸露
4.42
图8-4
2标段
2
668033.537
4229839.924
-9.91
-10.10
-0.19
裸露
表8-2裸露管道段统计表
二标段管线裸露段水深地貌局部图:
图8-4裸露管道段区域多波束效果图及水深图
三标段:
维护管线长度为282.8米。
抛沙区域基本覆盖管线区域,无裸露、悬空管线(图8-5)。
本标段内,海底面高程主要为-9.4米~-9.6米间,抛沙层(明显区域)顶高程-5.7~-8.6米间,抛沙层(明显区域)高度在0.8米~3.8米之间,抛沙区域宽度大致为12米左右。
图8-5三标段多波束效果图
四标段:
维护管线长度为232.2米。
抛沙区域基本覆盖管线区域,无裸露、悬空管线(图8-6)。
本标段内,海底面高程主要为-8.7米~-8.9米间,抛沙层(明显区域)顶高程-7.8~-8.1米间,抛沙层(明显区域)高度在0.7米~1.5米之间,抛沙区域宽度大致为8米左右。
图8-6四标段多波束效果图
五标段:
维护管线长度为166.5米。
抛沙区域基本覆盖管线区域,无裸露、悬空管线(图8-7)。
本标段内,海底面高程主要为-8.3米~-8.7米间,抛沙层(明显区域)顶高程-6.6~-7.6米间,抛沙层(明显区域)高度在0.8米~2.2米之间,抛沙区域宽度大致为11米左右。
图8-7五标段多波束效果图
六标段:
维护管线长度为791.2米。
抛沙区域基本覆盖管线区域,但是还存在部分管道段处于裸露状态(图8-8)。
本标段内,海底面高程主要为-8.3米~-8.7米间,抛沙层(明显区域)顶高程-6.3~-7.7米间,抛沙层(明显区域)高度在1米~2.3米之间,抛沙区域宽度大致为12米左右。
图8-8六标段多波束效果图
通过多波束水深形成的效果图,查看测区内管道裸露情况,发现本标段内存在2处管道段处于裸露状态(通过业主提供的资料显示,在2012年此二段管道处于埋藏状态,本次多波束扫测探测出的裸露管道为新冲刷出来的),如下表所示:
点号
坐标值(1954年北京坐标系)
管顶标高
海底标高
埋深
状态
裸露长度
图号
标段
分布
Y(东坐标)
X(北坐标)
(单位:
m)
(单位:
m)
(单位:
m)
(单位:
m)
1
666635.231
4227283.830
-8.72
-9.07
-0.35
裸露
13.17
图8-9
6标段
2
666632.916
4227277.920
-8.70
-9.14
-0.44
裸露
3
666630.121
4227271.693
-8.73
-8.97
-0.24
裸露
4
666570.053
4227124.539
-8.50
-8.61
-0.11
裸露
28.25
图8-10
5
666568.188
4227120.490
-8.49
-8.80
-0.31
裸露
6
666563.584
4227107.439
-8.49
-8.81
-0.32
裸露
7
666560.122
4227098.113
-8.50
-8.73
-0.23
裸露
表8-3裸露管道段统计表
六标段管线裸露段水深地貌局部图:
图8-9裸露管道段区域多波束效果图及水深图
图8-10裸露管道段区域多波束效果图及水深图
七标段:
维护管线长度为135.5米。
此区域内无裸露、悬空管线(图8-11)。
本标段内,海底面高程主要为-6.0米~-6.2米间。
图8-11七标段多波束效果图
八标段:
维护管线长度为1211米。
抛沙区域基本覆盖管线区域,但是还存在部分管道段处于裸露状态(图8-12)。
本标段内,海底面高程主要为-4.7米~-6.5米间,抛沙层(明显区域)顶高程-3.2~-5.0米间,抛沙层(明显区域)高度在1.4米~2.1米之间,抛沙区域宽度大致为11米左右。
图8-12八标段多波束效果图
通过多波束水深形成的效果图,查看测区内管道裸露情况,发现本标段内存在2处管道段处于裸露状态,如下表所示:
点号
坐标值(1954年北京坐标系)
管顶标高
海底标高
埋深
状态
裸露长度
图号
标段
分布
Y(东坐标)
X(北坐标)
(单位:
m)
(单位:
m)
(单位:
m)
(单位:
m)
1
666023.628
4225757.798
-6.45
-6.84
-0.39
裸露
3.69
图8-13
8标段
2
666022.236
4225754.376
-6.48
-6.81
-0.33
裸露
3
665775.207
4225109.503
-5.26
-5.50
-0.24
裸露
8.31
图8-14
4
665773.179
4225101.441
-5.25
-5.38
-0.13
裸露
8-4裸露管道段统计表
八标段管线裸露段水深地貌局部图:
图8-13裸露管道段区域多波束效果图及水深图
图8-14裸露管道段区域多波束效果图及水深图
综上所述,在8个标段内共发现4个标段存在管道裸露段,裸露段总长为62.71米,分别是1标段裸露1段,长度为4.87米,2标段裸露管道1段,长度为4.42米,6标段裸露管道3段,长度总计为41.42米,8标段裸露管道2段,长度总计为12.00米。
建议对以上裸露管道段应及早做好维护工作,以防管线在运营中出现弯曲、折断等安全事故。
山东海盛海洋工程集团有限公司
二零一三年十二月二十五日
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