海南东方岸外陆架底形变化特征及对海底管线状态的影响
全新世以来陆架经历了大规模的海侵，裸露的陆架逐渐被海水淹没，潮流成为浅海最重要和最活跃的海洋动力要素，对海底地貌和沉积的形成发育起了主导作用。它塑造了不同规模的纵向和横向底形，其中冲刷深槽可能是陆架上最大的地形起伏；它驱动了长长的沙流，形成了规模宏大的现代潮流堆积体——潮流沙脊和潮流沙席。研究表明近百年来全球海平面已上升了10-20cm，并且未来还要加速上升，海平面的上升会使风暴潮强度加剧，而海南岛是我国受风暴潮影响最为严重的地区之一。
海南东方1-1气田位于北部湾东南部，我国海南省东方市岸外，水深约70m。从气田通往海南岛的输气管线长约109kin，路由区经过深水平坦区、沙波沙脊发育区和浅水冲蚀区，海底底形异常复杂，是研究陆架底形变化的良好场所。2003-2007年中国海洋大学曾多次对管线安全进行调查，获得了丰富的多波束、声纳和浅剖数据，对本文研究该区域的海底底形变化特征及对管线状态的影响提供了翔实的调查资料。
根据海底地形地貌特征，将研究区分为浅水冲蚀区、沙波沙脊区和深水平坦区三个部分。(1)浅水冲蚀区：受波浪和潮流的影响比较明显，由于海南岛植被茂密，河流泥沙供应量较小，该区域以水动力冲蚀作用为主，同时表层沉积物的运动较为活跃，水动力搬运的沉积物可能会对冲蚀坑或冲沟形成暂时性掩埋，造成管线安全的假象；(2)沙波沙脊区：沙脊移动速度较小，沙波的迁移速度为0-50m/a。常态下沙波的分布、形态和迁移方向受当地潮流场控制。根据潮流作用的不同，将沙波区分为东、中、西三区，东区：水深20-40 m，V落>V涨，且落潮流方向指向南，涨潮流向北。沙波迁移方向以SW为主，同时受沙脊地形影响，沙脊西侧沙波表现出向NE迁移的趋势；中区：水深28-37 m，沙波呈对称形，相对稳定；西区：水深36-52 m，V涨>V落，涨潮流为优势流，沙波迁移方向为NE向。在台风等引起的强水动力条件下，沙波沙脊区的海底底形将会发生较大的变化，沙波沙脊区海底管线悬跨的产生，主要是海底地形、沙波的移动和区域性冲沟的发育所造成的。虽然前期调查所发现的大部分悬跨段都集中在这个区域，但从悬跨形成的机制、路由区地质演化机理上分析，管线整体状态是向好的方向发展；(3)深水平坦区：海底沉积物以粘土和粉砂质粘土为主，应属于相对稳定的环境。但是在管线周围出现了沉积物粗化和两侧水深加大的趋势，并在管线下出现上百个冲蚀坑，严重威胁着管线安全。这主要是因为管线铺设后引起周围水动力条件改变造成的。
本文从理想冲刷和微孔效应的角度分析了海底底形变化与海底管线的响应，阐述了海底管线铺设对海底底形变化的影响。管线铺设后，由于其并未完全入泥，凸起的海底管线改变了周围的水动力条件，形成了有利于冲蚀坑产生的流场，在管线束流作用下造成了冲蚀坑的迅速扩大，严重影响海底管线的安全，这种现象在深水平坦区尤为明显。
分析表明，研究区海底底形主要受潮流和风暴潮引起的强底流共同控制，而管线铺设后对其周围的底形产生了较大的影响。
南海是个资源丰富的海域，在从陆地到海洋的能源战略转向的思维中，素有“第二个波斯湾”之称的南中国海则被赋予了中国能源未来的希望之地--被列为国家十大油气战略选区之一。海底管道是海上油气田开发的重要组成部分，是油、气外输的主要手段。因此对陆架底形变化的研究不仅具有十分重要的科学意义，同时具有广泛的生产应用价值。
陆架;海南东方;海底地形;海底管线;潮流堆积体;海底底形变化;陆架底形变化
中国海洋大学
硕士
海洋地质
曹立华
2008
中文
P736.15
84
2008-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）