海底管道工程可行性研究报告

'海底管道工程可行性研究报告 目录1概述51.1项目概况51.2前期预可研阶段路由比选简介81.3编制依据191.4执行标准、规范201.5海底管道设计结论综述212海底管道路由选择及地质、地貌252.1海底管道路由选择252.2交越海底光缆和电缆布置312.3入海点海域地貌342.4登陆点海域地貌382.5海底管道路由海域地貌42图2.5-2海底管道路由布置图462.6海底面状况472.7浅地层特征472.8不良地质和障碍物472.9海域演变482.10海底冲淤变化和原因502.11大指头北深沟的发育和变化522.12海床演变、海底冲淤变化对海管稳定性影响54 3基础数据563.1工艺基础数据563.2海底管道设计寿命583.3水文气象、工程地质数据583.4防腐设计基础数据704海底管道结构设计754.1海底管道结构设计结果754.2海底管道壁厚和材质选择764.3座底稳定性设计794.4在位强度分析824.5海底管道安装分析885海底管道防腐设计945.1海底管道外防腐涂层955.2海底管道阴极保护985.4陆/岛、海管道交界处的绝缘1006海底管道交越海底光缆和电缆专题研究1007海底管道安装铺设方法专题研究1037.1海底管道铺设顺序1057.2铺设方法1077.3挖沟埋设方法1077.4海底管道惰化介质107 8安全、环境保护1078.1安全分析1078.2安全防范措施1098.3环境保护1108.4施工对环境的影响1119海底管道工程项目进度计划11110施工组织11311海底管道工程费用估算（加上阻流器3000万元人民币费用）11511.1费用估算说明11511.2费用估算基础11611.3费用估算表11612问题与建议11912.1问题11912.2建议12113附录122 1概述1.1项目概况XX天然气有限责任公司（下称：业主）依托XXXX深水港的开发建设，拟建造XX天然气（LNG）项目，该项目主要由LNG专用码头、LNG接收站和海底输气干线三部分组成。经过前期预可研路由比选，业主拟定：LNG码头和接收站建在XX深水港区的西门堂，然后通过海底输气管道在XX杭州湾北岸南汇嘴处登陆，再通过陆地输气管道将气送往杭州湾北岸奉贤区奉新与城市管网相连。目前业主拟定建设规模为：一期300万吨/年，二期600万吨/年。此项目将有利于改变XX市的能源结构和环境质量，有着重要的社会经济意义。在综合评估前期预可研“海底管道预选路由桌面研究报告”（2004年9月由XX东海海洋工程勘察设计研究院完成，下称：“桌面研究报告”）中推荐的八个路由后，2005年1月初业主拟定工程可行性研究阶段，海底管道预选路由为“桌面研究报告”中的“东方案”，即：由西门堂北侧下海，向东北方向绕过大指头岛浅滩，转向西北，至南汇咀登陆，路由区主要关键点坐标见表1.1-1。中方案B为备选路由。 表1.1-1海底管道预选路由关键点坐标坐标点坐标值（WGS-84）东北登陆点AC1121゜54.952´30゜51.633´路由拐点AC2122゜04.250´30゜44.405´路由拐点AC3122゜07.060´30゜36.938´入海点AC4122゜06.339´30゜36.397´2005年4月8日，业主就表1-1中的预选路由约36km海底管道与海洋石油工程股份有限公司签订了合同，委托海洋石油工程股份有限公司基于XX燃气设计院提供的海底管道界面工艺参数和管径、进行海底管道结构、防腐工程可行性研究设计，并在此阶段完成海底管道跨越海底光缆和电缆、海底管道安装铺设方法两项专题研究。与此同时，业主委托XX东海海洋工程勘察设计研究院开始了海底管道路由勘察工作。2005年5月11日，XX东海海洋工程勘察设计研究院提供了《XX天然气（LNG）项目海底管道路由勘察报告（送审稿）》，勘测结果显示，对于AC2至AC3段预选路由，在AC3北侧路由上存在出露基岩（R1），将影响海底管道运行和安装期安全，所以XX东海海洋工程勘察设计研究院推荐海底管道路由关键点坐标调整为表1.1-2。 表1.1-2海底管道推荐路由关键点坐标坐标点坐标值（WGS-84）东北登陆点AC1121゜54.952´（41396307m）30゜51.633´（3416017m）路由拐点AC2122゜04.250´（41411019m）30゜44.405´（3402526m）路由拐点AC3*122゜06.983´（41415273m）30゜36.956´（3388727m）入海点AC4122゜06.339´（41414235m）30゜36.397´（3387703m）经比较“桌面研究报告”中的预选路由和表1.1-2的推荐路由，我们认为该推荐路由更合理，并基于此开展了海底管道工程可行性研究阶段、合同界定工作范围内的全部工作。该推荐管道路由将交越中日光缆、嵊泗—XX（南线、北线）输电电缆、C2C3A、C2C3B、FLAG等4条国际光缆和2条电力电缆。具体管道路由见“图2.1-1海底管道路由图”和“图2.1-2光缆和电缆布置图”。本工程可行性研究报告，是根据海洋石油工程股份有限公司海底管道设计、安装、铺设经验和设备、机具、铺管船能力，从确保海底管道操作、施工安全性出发，以推荐路由为基础，通过对各种技术方案、安装/铺设方法进行比较，推荐适合本项目海底管道的技术方案、安装/铺设方法，并对推荐路由进行工程费用估算。 1.1前期预可研阶段路由比选简介1.1.1路由比选结果前期预可研阶段,业主委托XX东海海洋工程勘察设计研究院就海底管道路由预选下海点为崎岖列岛的大乌龟山岛和西门堂岛北侧,预选登陆点为南汇咀、芦潮港东、临港电厂和大治河口，进行了八条路由的比选工作。经过认真比选,最终推荐”由西门堂北侧下海，向东北方向绕过大指头岛浅滩，转向西北，至南汇咀登陆”即1.2.1节中的东方案为预选路由；而中方案B即”在大乌龟山南侧下海，转向西北，在东海大桥与芦潮港—大XX海底通信电缆之间向北，至芦潮港东面约3km登陆”方案为备选路由。详细比选过程摘述如下。1.1.2非大治河口登陆的预选路由方案比选该海底管道路由比选针对的预选下海点有两个：崎岖列岛的大乌龟山岛和西门堂岛北侧；芦潮港附近预选登陆点有三个：南汇咀、芦潮港东和临港电厂；并形成五个预选路由方案（见表1.2.2-1、图1-1）。大乌龟山入海点暂时选择在该岛的南侧。理由如下：东海大桥自北而南登陆至该岛西部，再由西向东穿越大乌龟山。如果LNG入海点选择在该岛北侧，则管道入海后无论是去芦潮港东还是去临港电厂登陆点，都必须交越东海大桥；而如果入海点选择在岛的南侧，则管道入海后，向西南绕行后就可以避免与大桥相交。根据工程海域主要的地质地貌和海洋开发活动特点，各方案路由的走向简要描述如下：（1）东方案：西门堂北侧下海，向东北方向绕过大指头岛浅滩，转向西北，至南汇咀登陆点，交越中日光缆、嵊泗—XX输电电缆、C2C3A、C2C 3B、FLAG等4条国际光缆和1条电力电缆。（2）中方案A：西门堂北侧下海，向东北方向绕过大指头岛浅滩，在中日海底光缆南侧约1km转向西北，交越东海大桥后转向北偏西，交越中日海底光缆后，至芦潮港东登陆点。该方案如果在小戢山北面转向西北，除了上述与东海大桥交越外，与中日海底光缆先后交越两次，而路由长度及其它条件并未明显改善。（3）中方案B：大乌龟山南侧下海，转向西北，在东海大桥与芦潮港—大XX海底通信电缆之间向北，至芦潮港东面约3km登陆。（4）西方案A：西门堂北侧下海，向东北方向绕过大指头岛浅滩，在中日海底光缆南侧约1km转向西北，交越东海大桥、芦潮港—大XX海底通信电缆、芦潮港—东海平湖油气田海底气管后，转向北偏西，至临港电厂登陆点。该方案如果在小戢山北面转向西北，除了上述与东海大桥、海底管线的三次交越外，还需与中日海底光缆交越两次，而路由长度及其它条件并未明显改善。（5）西方案B：大乌龟山南侧下海，转向西北，交越芦潮港—大XX海底通信电缆、芦潮港—东海平湖油气田海底气管后转向北偏西，至临港电厂登陆点。 表1.2.2-1XXLNG项目海底管道预选路由方案表入海点登陆点方案编号西门堂北侧南汇咀东方案芦潮港东中方案A临港电厂西方案A大乌龟山芦潮港东中方案B临港电厂西方案B 各方案路由条件比较如表1.2.2-2所示。由表可见，各方案路由的海底地质、地形地貌条件无显著差异，现将主要的影响因素归纳简述如下：（1）东方案海底路由长度为37km，最短，居第一位。但需交越4条国际海底光缆和1条海底输电电缆。这些海缆的埋深较浅（约1.5m），LNG管道如直接从其上面跨越，管顶埋深将会很浅或出露海底；20世纪70年代中期至1997年，本方案路由区普遍以（微）冲刷作用为主，且潮流流速较大，与路由的交角也较大，一旦管道出露海底，潮流的冲击作用就会很大，危及管道安全。因此交越施工时需要对这些海缆进行深埋处理。管道登陆后需穿越临港新城区，至临港电厂陆上路由长度约16km。（2）中方案A海底路由长度40.5km，居第二位。但需交越东海大桥和中日海底光缆。据施工单位介绍，大型铺管船正常施工无法通过东海大桥（非通航孔），必须采用“近底拖管法”铺设，因受水深和潮流的限制，水面对接几乎不可能；而且今后大桥附近管道的检测、维护等也很困难；大桥附近海底产生强烈冲刷，管道的稳定性和安全存在隐患。因此，该方案应放弃。（3）中方案B本身的海底路由长度为27km，加上连接段海底路由17km，总长44km，比东方案长7km，居第三位。在登陆点南面1~3.5km（或更近）处与中日海底光缆交越，由于距岸较近，跨越施工相对比较方便。登陆点至临港电厂的陆上路由长度为6.3km。中方案B从西门堂入海点至大乌龟山还可以派生出两种方案：中方案B2和中方案B3。中方案B2:从西门堂向西穿越XX上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 港区陆上和颗珠门(水道)，到达大乌龟山。此方案业主曾委托华东管道设计研究论证。路由方案分为12段，分别穿越不同的地形地貌，可见工程之复杂。西门堂至小XX主要沿港区北堤铺设，一是北堤既是港区重要的堤防，今后又是港区陆上重要的道路，风险很大；二是海堤尚在建设之中主。而且管道需穿越小XX与颗珠山之间的颗珠山门（水道），该水道宽1km余，深槽发育，水下地质地貌复杂，最大水深超过30m，潮流湍急。综合评价后，该方案予以否定。中方案B3：从西门堂南侧入海，向西北全程穿越XX深水港主港区水域，约10km后到达大乌龟山。该方案安全隐患很大，既有港区船舶对管道安全的影响，也有管道对港区安全的影响，因此该方案也予以否定。（4）西方案A路由长度46.5km，居第四位。该方案需交越东海大桥、东海气管和一条国内通信电缆，交越条件比中方案A还差（增加了交越气管），与中方案A相同原因，该方案应放弃。（5）西方案B本身海底路由长度33.5km，加上连接段17km，总长50.5km，在诸方案中海底路由最长。该方案路由南部在东海气管KP21附近与之相交，此外还交越一条国内通信电缆。东海气管近年在KP17~KP26段埋深接近海底面，多处暴露于海底，说明该海域近年冲刷为主，且冲刷量较大。LNG管道跨越东海气管后，埋深将会很浅或暴露在海底，安全运行有很大隐患，而且由于东海气管刚性，对其采取深埋等工程措施的风险极大。因此本方案也应该放弃。综合比较以上5个路由后，前期预可研阶段推荐东方案为预选路由；中方案B为备选路由。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 表1.2.2-2各方案路由条件综合比较一览表路由条件东方案中方案A中方案B西方案A西方案B路由长度（km）基本方案3740.527.46.533.5连接段0017017总长3740.54446.550.5水深范围一般6.5~9m，南部最深12m一般7.5~9m，南部最深12m一般7.5~9m，入海点最深13m基本同中方案A基本同中方案B海底地形地貌向南缓倾；南部为潮流浅槽；入海点小滩地北部平坦，南部为潮流浅槽平坦；入海点潮流浅槽基本同中方案A基本同中方案B底质、浅地层粘土质粉砂为主粘土质粉砂为主，南部局部粉砂同东方案粘土质粉砂为主，南部局部粉砂基本同东方案入海点自然状态；基岩海岸，陡峭同东方案已人工开山；陆上施工较方便同东方案同中方案B登陆点海堤，陆域平坦；需穿越临港新城7~8km海堤，陆域平坦；临港新城西部，同中方案A同西方案B平坦，无重大开发活动海底稳定性（1970s~1990s）北岸淤积强，其余微冲为主，年均约1cm。以微冲刷为主，年均1~2cm。以微冲刷为主，年均1~2cm。微冲为主，年均1~2cm北段和南段微冲，中段微冲或微淤。水文气象潮流强，潮流交角较大北段与潮流交角较大潮流较强，与潮流交角较大北段与潮流交角较大同中方案B交越大桥、海底管线环球光缆、C2C3B、C2C3A、嵊泗—XX输电电缆、中日光缆东海大桥、中日光缆北岸交越中日光缆东海大桥、东海气管、芦潮港—大XX通信电缆东海气管、芦潮港—大XX通信电缆上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 1.1.1在大治河口登陆的预选路由方案比选为更好地决策海底管道路由，预可研阶段业主又委托XX东海海洋工程勘察设计研究院进行了西门堂—大治河口海底管道路由桌面研究，为此XX东海海洋工程勘察设计研究院针对在大治河口登陆又进行了东方案、中方案、西方案三条路由的比选。对于西门堂—大治河口路由研究海域而言，铜沙沙咀应该是最重要的海底地貌单元，该沙咀面积大，水深浅，对路由条件的优劣有决定性的影响，因此有必要对铜沙沙咀的地形地貌作简要的描述。铜沙沙咀是指长江口南岸的傍岸浅滩，介于南汇东滩与长江口南槽之间，呈犁头形由南汇东滩向东伸展，是长江入海泥沙的重要堆积地，其范围可由5m等深线圈定（图1.2.3-1）。水深由岸边向海缓慢增加，平均坡度0.25‰~0.5‰。北自浦东国际机场附近起（约31°09′N，121°52′E），南至南汇咀，南北长32km，最宽21km，面积约420km2。宽度由北向南增加较快：机场附近宽6km，至大治河口北面3km时宽度达到10km，大治河口南侧宽度最大，达到21km；尔后宽度缓慢减小，直至南汇咀收缩并岸。铜沙沙咀由于水深浅，面积大，风大浪高，易发生沉船事故，其主体部分被海事部门列为禁航区（图1.2.3-1）。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 大治河口东方案中方案中方案西门堂大治河口捕捞区图1.2.3-1研究海域地理环境和路由方案示意图大治河是XX市东南部地区一条重要的运河，也是XX临港新城的北界（图1.2.3-2），上游西接黄浦江，河口终止于七九塘闸门。向北14km为浦东国际机场，向南15上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 km为南汇咀。2000年前后，在大治河口闸门外的南北两侧分别进行了南汇东滩一期和二期围堤促淤工程（海堤称为世纪塘）。两期围堤工程之间保留了狭窄的滩地，宽度约300m，实际上使河口向东延伸了4km（闸门至0m等深线的距离为4km），0m线外即为铜沙沙咀。本文的“大治河口登陆点”是指大治河口滩地0m线位置。七九塘大治河闸门至0m线距离4km，视为塘内陆上路由。大治河口图1.2.3-2XX临港新城规划简图根据铜沙沙咀的形态，就预选的3条路由，即东方案、中方案和西方案（见图1.2.2-1），比选结果如下：（1）东方案：路由从西门堂北侧入海，向东北方向延伸，经大戢山西侧约3km处，在南槽出港航道灯浮西侧约2km处进入南槽，约3km后转向西北（出港航道东北面约2km），顺南槽水道上行约15km，为西北—东南走向，至大治河口东北面12km处（即南槽出港航道灯浮A23东北面1km）转向西南，穿越南槽水道1km后再穿越铜沙沙咀11km，至大治河口前沿滩地登陆。东方案路由长度为73km。路由穿越铜沙沙咀长度为11km，其中水深小于4m的长度9.5km，小于3m的7km，小于2m的4.5km。另外该方案在南槽水道内的长度为20km，其中顺南槽水道（航道）延伸达15km，安全存在很大隐患，因此东方案应予以放弃。（2）中方案：路由从西门堂北侧入海，向北延伸，经大戢山西侧5km处，到达铜沙沙咀东南翼，转为西北方向穿越该沙咀至大治河口。海底路由总长度为55km，其中铜沙沙咀长度19km，浅海长度36km。中方案位于东方案之西，大部分相距小于4km，最大相距11km。中方案路由长度为55km。路由穿越铜沙沙咀长度达19上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 km，其中水深水于4m的长度为17km，小于3m的15km，小于2m的10km，小于1m的5km。由于铺管船无法在铜沙沙咀作业施工，因此中方案予以放弃。（3）西方案：路由从西门堂北侧入海，向西北延伸，经小戢山东北面3km处，至南汇咀，再沿临港新城海堤前沿滩地至大治河口。西方案路由长度48km，其中滩地长度14km，铜沙沙咀长度3km，浅海长度37km，其中在南汇东滩上的长度达到14km。南汇东滩经过世纪塘的围堤工程后，高滩和中滩已被悉数围垦，目前滩地高程基本上都在0m线附近，加之本区潮差较大，若要实施西方案，则必须在世纪塘前沿修筑高围堰，形成陆地后才能进行LNG管道的铺设施工。如此一来，一是在临港新城前沿形成围堰，影响新城的规划和沿海景观；二是围堰工程的费用很大，且施工的可行性有待研究，三是与临港新城综合区的规划冲突。（4）根据规划，来自西门堂岛的液化天然气，目的地主要是芦潮港LNG发电厂（规划中），厂址位于芦潮港西面约3km。因此管道在大治河口登陆后，还需要在陆上绕行约30km，以避开临港新城，需要增加巨额陆上费用。（5）综上所述，预可研阶段认为，西门堂—大治河口路由方案的实施难度很大，建议原则上应予放弃并采用1.2.1节推荐的路由方案。1.1编制依据《关于XX天然气（LNG）接收站和输气干线项目海底输气干线工程预可阶段基础资料》(XX天然气项目筹建处2003年5月9日)1)《XXLNG站线项目预可行性研究报告编制原则》(XX上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 天然气项目筹建处2003年5月9日)1)《XXLNG站线项目预可研估算编制规定》(XX天然气项目筹建处2003年5月9日)2)《XXLNG站线项目海底输气干线工程预可行性研究报告》(海洋石油工程股份有限公司设计公司2003年12月)3)《海底管道预选路由桌面研究报告》（2004年9月由XX东海海洋工程勘察设计研究院）4)《海底管道系统规范》DNV19815)《石油管道标准》日本工业标准(JIS)19746)《管线钢管》APISPECIFICTAION5L-20007)《海底管道的坐底稳定性设计》DNVRPE30519888)《输送液体管道系统》ASMEB31.4–1998版9)《气体传输管道系统》ASMEB31.8–1995版10)《铺设海底电缆管道管理规定》中华人民共和国国家海洋局1989年11)《XX天然气（LNG）项目海底管道路由勘察报告（送审稿）》XX东海海洋工程勘察设计研究院2005年4月12)《XX天然气（LNG）海底管道路由工程岩土工程勘察报告》中交第三航务工程勘察设计院勘察工程公司2005年4月1.1执行标准、规范1)《海底管道系统规范》DNV19812)《石油管道标准》日本工业标准(JIS)19743)《管线钢管》APISPECIFICTAION5L-2000上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 1)《海底管道的坐底稳定性设计》DNVRPE30519882)《输送液体管道系统》ASMEB31.4–1998版3)《气体传输管道系统》ASMEB31.8–1995版4)《输气管道工程设计规范》(参照执行)GB50251-945)《石油生产中固定海上平台的腐蚀控制》NACERP017620036)《海底管线牺牲阳极阴极保护》DNV-RP-F10320037)《管线现场接头涂层和管线涂层的现场修复》DNV-RP-F10220038)《腐蚀控制的工厂化管线外涂层》DNV-RP-F10620039)《阴极保护设计》DNVRPB401199310)《钢管溶结环氧外涂层》CAN/CSA-Z245.20-02200211)《钢管聚乙烯外涂层》CAN/CSA-Z245.21-02200212)《海上油（气）田建设安装工程定额》中国海洋石油总公司2000年5月13)《海上油气田开发工程项目投资估算、概算编制指南》中国海洋石油总公司企业标准1.1海底管道设计结论综述根据业主与海洋石油工程股份有限公司签订的合同，整个输气管道工艺系统模拟计算、海底管道直径的确定不属于我们的工作范围，由XX燃气设计院计算并提供。XX燃气设计院基于二期600万吨/年输量、经过工艺模拟计算后，提供海底管道直径为36”（914.0mm），海底管道设计压力为9.2MPa、设计温度为-5℃。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 1.1.1海底管道规格和材质根据XX燃气设计院提供的界面设计参数，经海底管道运行、安装期稳定性、强度分析，本阶段在考虑：①3mm内腐蚀裕量；②BH109铺管船易于施工、便于铺设；③尽量与陆地、岛上管道材质、壁厚一致，便于将来焊接、清管作业三个前提下，目前确定选用海底管道壁厚、材质如表1.4.1-1所示，并推荐选用双面埋弧焊直缝焊管（UOE或JCOE）位置钢管防腐层(3层PE)*混凝土层外径(mm)壁厚(mm)等级API5LPSL2厚度(mm)密度(kg/m3)厚度(mm)密度(kg/m3)1区管线914.022.2X702.694012029502区管线914.022.2X702.69401202950为确保铺设安装期间稳定性，全程海底管道外侧需要包覆密度为2950kg/m3、厚度为120mm的混凝土。1.1.2海底管道稳定性XX东海海洋工程勘察设计研究院2005年8月8日补充报告中描（参见本报告2.12节）：“路由勘测和最近50年的海底地形研究表明，路由海域为长江泥沙的重要堆积地，海底地形平缓，冲淤变化幅度小，未发现大冲大淤的现象。1997年以前，海底地形比较稳定，其中前20年路由海区普遍淤积，最大厚度约1m，平均毎年5cm，其后的20年路由区冲淤相间，冲刷厚度平均毎年约2~3cm，属于微冲刷。1997年以后，路由区及其附近海域兴建重大海岸海洋工程，如南汇咀世纪塘围海工程、XX深水港工程等，大规模采砂采泥和拦截长江泥沙，如2002年在南汇咀世纪塘外人工取土达5000万m3，破坏了路由海区的泥沙运移，加之长江入海泥沙减少，因此路由区海底冲刷变化相对较大，年平均冲刷厚度约2.5~13上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 cm，冲刷厚度与到北岸的距离有关，越近冲刷厚度越大，越远越小，这与北岸靠近长江口，受长江泥沙波动的影响较大有关。由此可见，长江泥沙减少和海洋海岸工程对路由北部的影响较大，而对远岸路由区的影响较小。随着时间推移，海底逐渐趋向新的动态平衡，冲刷作用逐渐减弱，局部淤积作用加强，例如近年登陆点海岸淤涨的幅度较大，0m线向外淤涨了约500m。根据近期路由区水深资料对比结果估计，今后路由海域的冲刷范围可能比以往有所扩大，但以微冲刷至基本平衡为主，幅度约2~5cm，而北岸以微淤为主。南汇东滩的滩地已几乎悉数被世纪塘围尽，除路由登陆点附近外，滩地缺失，近期不可能再有大规模的围海促淤工程。长江入海泥沙减少，但目前平均毎年仍有约3亿吨泥沙入海，其中相当一部分扩散进入路由海区，根据前人研究成果粗略推算，路由区沉积速率当在毎年1~2cm左右，但不排除局部时段以微冲刷作用为主的可能性。1960年代的海图资料和1998年的工程水深测量资料对比表明，路由南部海底地形稳定。而且该海域潮流流速较大，含沙量较高，海底地形的恢复力较强。路由南部近年新深潭出现、水深大幅度增加与大规模海底采砂有关，而不是自然冲淤变化，一旦采砂活动停止或采砂强度减弱，深潭即会淤浅。因此总体上，路由海域的冲淤变化对海底管道的稳定性的影响不大。”尽管XX东海海洋工程勘察设计研究院在补充报告中描述海底管道路由区以微冲刷至基本平衡为主，且路由海域的冲淤变化对海底管道的稳定性的影响不大，但因报告中又描述微冲刷幅度为2~5cm/年，所以我们认为按照海底管道设计寿命30年考虑，累计冲刷深度60~150cm还是严重威胁着海底管道长期稳定性。因时间紧张XX上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 东海海洋工程勘察设计研究院在补充报告中未对今后冲刷位置、范围、流场流速变化进行深入研究，因此本阶段我们也无法提出确切的工程对策。仅根据我们的工程经验和8月5日到中国石油化工集团公司管道储运公司调研杭州湾三条海底管道采用阻流器调研结果，推荐以下两种方案，具体那种方案更为可行，需在下阶段结合管道路由冲刷情况进行专题研究后确定。方案一：管道深埋（管道管顶埋深需大于1.5m），并在管道运行期对管道进行定期检测，尤其是在台风过后，应立即检测。发现管道悬空，立即采取添塞、压砂袋等工程措施。方案二：采用阻流板技术，不埋设管道，依靠阻流板作用自埋管道，并在管道运行其间进行定期检测。根据阻流板技术在杭州湾的使用情况，本报告暂推荐方案二。建议业主尽快开展海底冲刷、海床迁移对海底管道稳定性影响对策专题研究。以确定更为严重合理的方案。根据中国石油化工集团公司管道储运公司介绍，如果采用阻流板技术，可以降低混凝土涂层厚度、减少管道振动、改善管道稳定性（详见调研报告）。但混凝土涂层厚度需经阻流器提供厂商结合阻流器设置进行设计，因本阶段未开展此项工作，所以目前阶段混凝土厚度仍按照管道深埋未设置阻流器设计，即考虑120mm厚混凝土涂层，本报告中各项计算均针对管道深埋方案进行。仅在经济概算中考虑了采用阻流器的费用。根据中国石油化工集团公司管道储运公司介绍，采用阻流器后对安装方案影响不大，因尚未进行阻流器专题研究，所以本阶段暂按无阻流器考虑的安装铺设方案。1.1.1海底管道防腐为了满足海底管道使用要求，本阶段确定海底管道采用3PE加混凝土涂层外防腐系统、现场接头采用热缩带和玛蹄脂等材料、阴极防护采用铝→锌一铟系合金牺牲阳极、海陆管道交界处采用绝缘接头。1.1.2海底管道跨越海底光缆和电缆上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 从技术可行、经济合理角度出发，推荐海底管道跨越4根国际光缆和2根输电电缆采用海底管道在上、海底光缆和电缆在下方案。1.1.1海底管道安装铺设方法对于南汇咀、西门堂附近处于0~5m水深海域的长度分别为1500m、200m海底管道，建议采用海洋石油工程股份有限公司400吨PH400LP大型线性绞车进行岸上和岛上底拖法铺设。对于其他部分海底管道，建议采用海洋石油工程股份有限公司BH109铺管船进行S型铺设，其中AC3拐点两侧各800m海底管道，因其处于水深1.8~5m间，受BH109吃水限制，建议乘高潮时由BH109完成铺设，路由内AC2、AC3两个拐点，由铺管船控制1.5km铺设曲率半径自然形成。鉴于目前缺少：①大指头岛至沈家湾岛联络大堤的建造计划；②该大堤的具体位置、形状尺寸；③该大堤的荷载等设计参数；本阶段海底管道设计和安装铺设方法暂按海底管道铺设前没有该大堤考虑，建议业主尽快落实该大堤的具体情况，并在初步设计阶段就管道和大堤跨越方案做专题研究。1.1.2海底管道挖沟埋设对于采用底拖法铺设的海底管道，需要采用预挖管沟、人工回填方式，管沟沟深至少2.5m、沟宽至少3.5m；对于采用铺管船法铺设的海底管道，采用后挖沟、自然回淤方式。全程海底管道埋设后，应保证海底管道管顶至少距离海床1.5m。1.1.3海底管道惰化介质海底管道全程铺设完成后，应立即进行清管、试压、除水、干燥、惰化工作，因为是气管道，建议采用氮气惰化。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 1海底管道路由选择及地质、地貌1.1海底管道路由选择因前期预可研阶段已完成路由比选，业主确定本阶段不再进行海底管道路由比选工作，按照东方案进行工可研。2005年5月11日XX东海海洋工程勘察设计研究院提供了《XX天然气（LNG）项目海底管道路由勘察报告（送审稿）》，勘察报告中提到，原预选路由AC2至AC3段北侧路由上存在出露基岩（R1），对海底管道运行、安装/铺设不利，所以经比较预选路由和推荐路由，建议本阶段海底管道路由选择《XX天然气（LNG）项目海底管道路由勘察报告（送审稿）》中的推荐路由。该推荐管道路由将交越中日光缆、嵊泗—XX（南线、北线）输电电缆、C2C3A、C2C3B、FLAG等4条国际光缆和2条电力电缆。具体管道路由、光缆和电缆布置图见图2.1-1、2.1-2、2.1-3。本章对海底管道路由地质、地貌的描述基于XX东海海洋工程勘察设计研究院提供了《XX天然气（LNG）项目海底管道路由勘察报告（送审稿）》及2005年8月8日提供的补充报告。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 图2.1-1海底管道路由示意图上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 图2.1-2海底光缆和电缆布置图上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第27页共115页 海油工程2005年4月图2.1-3海底光缆和电缆布置图2上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第28页共115页 海油工程2005年4月1.1交越海底光缆和电缆布置海底管道路由跨越海底光缆和电缆见图2.1-3，各光缆和电缆设计参数如下：1.1.1环球海底光缆系统（FLAG）环球海底光缆是一条联接海外的特大容量通信线路，起自英国Porthcumo，经意大利、埃及、印度、马来西亚、香港、XX、韩国等国家和地区，直至日本Miura，总长度12000km，在日本与太平洋光缆连接，组成环绕全球的通信系统。环球海底光缆系统中国XX段建成投用时间为1997年，属于中国电信集团公司。该光缆西起XX南汇，登陆点位于30°51′58″N、121°52′51″E，与东海大桥北堍重合，至28°10′36″N、127°08′38″E分支后，与十二个国家和地区构成环球通信网络。中国XX段长度621km。环球海底光缆传输电路有60480路，通信系统容量为5GB/S，双铠装系统，海缆规格为DA、DA－LAP、SAH、SAM、SAL等，外径为5.5cm。铺设方式：中国侧为全程埋设，埋深150cm。1.1.2C2C海底光缆系统C2C海底光缆系统是一条联接海外的大容量通信线路，由新加坡电信公司发起并由多个国际电信公司参与建设的，其中的3A和3B段分别由台湾淡水到XX南汇以及由XX南汇到韩国釜山。于2001年12月建成投用，属于中国网络通信有限公司，总长度1517km。3A段在XX南汇登陆点位于30°50′56″N、121°53′01″E，3B段在XX南汇段登陆点位于30°50′56″N、121°53′22″E。C2C海底光缆系统通信容量为7.68上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第32页共115页 海油工程2005年4月Tbit/S，16芯铠装系统，海缆规格为DA、SA等，DA外径为4.88cm，SA外径为3.84cm。铺设方式：全程埋设，3A段中有297km埋深大于等于300cm，538km埋深大于等于150cm，3B段中有290km埋深大于等于300cm，386km埋深大于等于150cm。1.1.1中日海底光缆系统（CJ－FOSC）中日海底光缆系统是一条联接海外的大容量通信线路，于1993年12月建成投用，属于中国电信集团公司。该光缆西起XX南汇，登陆点位于30°51′49″、121°51′18″上，至日本宫崎登陆点：32°01′25″N、131°29′51″E。总长度1265km，中国侧全程长700km。该光缆有7560话路，通信系统规格为SL-560系统，光缆规格SAM，外径为3.1~5.15cm。铺设方式：中国侧为全程埋设，埋深150cm。1.1.2XX至嵊泗输电工程海底电缆（大陆—嵊泗海底电力电缆）XX至嵊泗输电工程海底电缆是一条联接XX和浙江嵊泗的输电电缆，于2001年10月建成投用，属干浙江省嵊泗县电力公司。该电缆的登陆点位于在XX芦潮港30°51′18″N、121°50′28″E，嵊泗泗礁登陆点为30°41′59″N、122°25′25″E，总长度59km。XX至嵊泗输电工程海底电缆电压等级为士50KV，外径6.5cm。铺设方式：分为埋设和敷设两种方式。其中，从芦潮港滩涂30°50′52″N、121°52′24″E至泗礁登陆点30°41′59″N、122°25′25″E为埋设段，埋深200cm，长度54.5km。芦潮港登陆点30°51′18″N、121°50′28″E至芦潮港滩涂30°50′52″N、121°52′24″E为敷设段，长度4.5km。1.1.3交越点概述上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第32页共115页 海油工程2005年4月各交越点的坐标、水深、埋深情况如表2.2.5-1：表2.2.5-1海底管道与海底光缆和海底电缆交越情况概述编号描述交越点坐标(WGS-84)交越点距登陆点距离(m)交越点水深埋设深度（m）东(m)北(m)1管道与中日海底光缆交越41396659341569427073约10m1.52管道与C2C-3A海底光缆交越4139945534131304271约7m1.5或3.03管道与C2C-3B海底光缆交越4139841534140842860约6.5m1.5或3.04管道与FLAG全球光缆交越413966593415694477约4m1.55管道与大陆—嵊泗电力电缆交越（北线）4140053434121415735约7.5m2.06管道与大陆—嵊泗电力电缆交越（南线）4140058534120945804约7.5m2.0注：1）从XX东海海洋工程勘察设计研究院提供的《XX天然气（LNG）项目海底管道路由勘察报告（送审稿）》中等深线图纸YN-SS3上查得：大陆—嵊泗电力电缆北线和南线间距约为70m2）XX东海海洋工程勘察设计研究院提供的《XX天然气（LNG）项目海底管道路由勘察报告（送审稿）》中对C2C-3A、C2C-3B未提供：哪段埋深1.5m，哪段埋深3.0m。本工程可行性研究按照交越点处光缆埋深1.5m考虑上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第32页共115页 海油工程2005年4月1.1入海点海域地貌LNG海底管道入海点（AC4）设计位于西门堂接收站围堤（规划中）东北角（图2.3-1、2.3-2、2.3-3、2.3-4、2.3-5），处于现在西门堂北侧东部约220m的海域中，现状水深约1m，底质为细颗粒沉积物。西门堂岛处于崎岖列岛小XX岛链的东南部，是由燕山早期花岗岩组成的基岩小岛，NW—SE走向，长约600m，中部最宽，约300m，高程54m，岛顶树木茂盛。西门堂岛北侧为基岩海岸，高10~20m，一般较陡，直插海底，坡脚为泥质海底；岛的南侧为XX港主水道。西门堂与中门堂相距约60m，两岛之间形成“缺口”，高潮时“缺口”被海水淹没，低潮时出露为陆，两岛联为一体；“缺口”的北部出露浪蚀残余基岩，南部出露岸滩，上部为沙砾滩，下部为泥滩。两岛之间北侧尽管没有如南侧那样形成滩地，但岸边约100m范围内水深很浅，仅约0m左右，向外水深缓慢增加，进入西门堂北岸潮流冲沟。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第32页共115页 海油工程2005年4月图2.3-1XXLNG海底管道入海点鸟瞰（摄于2003年）西侧岛屿（左）为西门堂，东侧为中门堂，远处为大指头岛上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第33页共115页 海油工程2005年4月图2.3-2西门堂岛北侧远眺（左侧开山处为中门堂）图2.3-3西门堂北部和“缺口”陆上照片（远处为大指头岛）上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第40页共115页 海油工程2005年4月图2.3-4西门堂北侧的入海点示意图上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第40页共115页 海油工程2005年4月图2.3-5入海段海陆管线交接点平面图1.1登陆点海域地貌登陆点位于东海大桥东侧海堤靠海侧（图2.4-1、2.4-2、2.4-3、2.4-4），堤顶宽约5m，底宽约50m。海堤横剖面呈不对称梯形，内侧面为简单斜坡，土质；外侧面呈台阶状，由挡浪墙、上斜坡、消浪平台、下斜坡等构成；堤顶挡浪墙高度1.5m，上斜坡宽约3m，平台宽2~4m，下斜坡宽约3m，均为浆砌石块筑成。堤脚外侧约20m平行海堤为石块堆，宽约5m，高出泥面约1m。海堤外为潮间带泥滩，0m线至海堤的宽度700~1000m，西部窄，东部宽，高潮带因围堤缺失，主要为低潮带，滩面平坦，向海倾缓；底质主要为细砂。登陆点处于现代长江三角洲平原南缘最前端，登陆点后方陆域平坦，为海积、冲积平原成因，人工围堤所成，现为规划中的XX临港新城主城区西南部。根据20世纪50年代以来的海图资料，南汇咀海岸变迁有如下特点：1959年至1973年海岸线稳定不变，呈弧形向东南微凸。至1989年，除芦潮港闸门至其东面约1000m段的海岸线位置保持不变外，往东，海岸线几乎平行地向东推进了1100~1400m，平均毎年移动70~90m。二十世纪九十年代，XX市在芦潮港东侧海岸兴建人工半岛工程一期。2000年前后，兴建二期工程，并与南汇咀北部新海堤合拢，海岸线外推幅度达1~7km，年平均外推约100~700m。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第40页共115页 海油工程2005年4月图2.4-1南汇咀登陆点海堤，向东拍摄，远处为临港新主城区上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第40页共115页 海油工程2005年4月图2.4-2南汇咀登陆点海堤，向西拍摄，远处为东海大桥上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第40页共115页 海油工程2005年4月图2.4-3西门堂北侧的入海点示意图图2.4-4西门堂北侧的入海点示意图1.1海底管道路由海域地貌路由沿程的海底地形变化见图2.5-1。本节以LNG海底管道南汇咀登陆点AC1为起点（KP0），以KP表示推荐路由上的点至AC1的距离，如KP1表示至登陆点1km，描述路由沿程的海底地形地貌特征，各KP点在路由图上的位置见图2.5-2。KP0（AC1）~KP1：路由长度1km，为南汇咀潮间带岸滩，高程从约2m降低到0m（理论最低潮面，以下同），滩面平坦。路由与岸滩走向的夹角约30°。KP1~KP2.5：路由长度1.5km，为南汇咀水下岸坡，海底向南偏东倾斜，水深从0m增加到8m。上部和中部水深0~6m，长度约700m，坡度0.6°；下部水深6~8m，长度300m，坡度更平缓。KP2.5~KP27.6：路由长度约25km，水深8~10m；海底平坦，局部有平缓起伏；其中约23km的路由水深约8m，仅前部约2km水深9~10m。本段路由大部分，即KP2.5~KP20（AC2附近）17.5km的路由段为NW—SE走向，基本上沿现代长江水下三角洲前缘堆积舌的西南翼延伸，因此路由沿程水深变化很小；由AC2向南，路由转为北偏西走向，与堆积舌的伸展方向接近，且处于堆积舌的前部，基本上反映了堆积舌前部的真实坡度。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第40页共115页 海油工程2005年4月KP27.6~KP33.2：路由长度5.6km，处于崎岖列岛北侧潮流冲刷浅槽内，水深10~21m；其中北部约4.4km，即KP27.6~KP32，为浅槽主部，水深10~11.5m，海底比较平缓。其南部1.2km，即KP32~KP33.2，为大指头西北冲沟，宽度约1km，海底地形地貌比较复杂。勘测期间将该段海域的勘测宽度扩大为2.5km。以预选路由轴线为界，大指头西北冲沟可分成东西两部分，东部呈东西走向，最大水深24.8m，南北坡度均较大，约5°，北坡叠覆次级冲沟，局部相对冲刷深度可达6m（图4-11、4-12）；西部受大指头岛与小XX、将军帽岛的束流影响，转为东北—西南走向，海底相对较缓，坡度1°~2°，最大水深约20m，北坡叠覆次级冲沟，冲刷幅度相对较小（图4-13）；冲沟中部，即预选路由轴线部位，海底相对凸起，最小水深约16m，但其南侧约800m处出露基岩（R1），因此推荐路由经由冲沟西部，最大水深19m。KP33.2~KP35.2：路由长度2km，为大指头岛东侧边滩，水深2~10m；两侧低，中部高（AC3附近）；北侧邻接大指头西北冲沟，南侧毗连西门堂北冲沟。KP35.2~KP35.86（AC4入海点）：路由长度约680m，水深1~7m，处于西门堂北冲沟的尾部，北侧坡度约0.5°，南侧也即西门堂水下岸坡，坡度约1°。AC4入海点到西门堂岛尚有约150m。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第40页共115页 海油工程2005年4月图2.5-1推荐路由沿程海底地形变化图上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第41页共115页 海油工程2005年4月图2.5-2海底管道路由布置图上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月1.1海底面状况勘测海区局部发育海底流痕，分布在KP5~KP7.5之间、南部大指头岛与薄刀嘴之间海域；在崎岖列岛北侧潮流冲刷槽内，小冲沟和冲刷痕微地貌比较发育。勘测海区北岸堤脚~KP1.5、KP4.5~KP16.5、KP22~KP29为密集渔网区，约占勘测海区的一半，这些海域海底面的探测研究受到较大影响，尽管如此，根据路由海域的地理环境、地形地貌和潮流特点，总体上勘测海区海底比较平坦，除南部潮流冲刷槽外，冲刷微地貌不发育。1.2浅地层特征除路由南部潮流冲刷区地层剖面穿透厚度较大外，大部分海区浅层气极为发育，气顶埋深较浅。1.3不良地质和障碍物1.3.1不良地质勘测海域的不良地质有基岩、潮流深沟和浅层气。（1）基岩：基岩分布于路由南部岛屿区，埋深较大，产状很陡。仅R1基岩出露海底，R2埋深约8m，R3埋深20m，其余基岩埋深更大。R1基岩个体较小，在主要物探记录上呈竹笋状出露海底。位于预选路由轴线KP33.75东侧约50m，高度约3m，宽约20m，长约50m，近东西走向。为避开该基岩，根据勘测海域南部的地质地貌条件，推荐路由南段向西偏移约100m，至R1的最近距离约150m。R1基岩在回声测深、侧扫声纳、地层剖面记录上的特征见图4-27~4-29。（2）大指头北深沟：该深沟位于KP32~33.2，宽度约1km，在推荐路由上最大水深约19m；实测最大水深约25m，位于深沟东部。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月（3）西门堂北侧冲沟：冲沟紧靠西门堂入海点，尺度较小，且由西向东迅速变浅，至推荐路由最大水深已不足7m，而且本工程实施西门堂—大指头岛围堤填海后，该冲沟区将成为陆地，因此其对工程的影响可以不予考虑。（4）浅层气：勘测海域除南部潮流冲刷槽区声地层结构比较清晰外，大部分海域浅层气发育。浅层气顶接近海底或至海底下5~8m，总体上气顶界面比较模糊。勘测结果研究表明，未发现因浅层气逸出造成的海底塌陷、泥丘等现象；未发现与浅层气有关的浅部声地层结构构造扰动变形的迹象；工程地质钻探过程中未观测到与浅层气有关的异常现象。因此，可以认为浅层气的压强不大，结合附近东海气管的工程经验，浅层气不至于对LNG管道的施工和稳定性产生明显影响。1.1.1障碍物勘测海区的障碍物有渔网，大面积分布于路由登陆点海堤~KP1.4、KP4.5~16.5、KP22~29，为密集渔网区，约占勘测海区长度的一半。北岸潮间带浅水区为樯张网，渔网连续延伸较长；浅海区水深相对较大，以定置张网为主。渔网对路由勘测仪器和调查船安全威胁很大，尽管采取措施，磁力仪拖鱼仍然被损坏，侧扫声纳拖鱼也轻微受损。渔网对管道施工也将构成主要障碍，路由海域可以说是传统渔场，基本上一年四季都有渔船捕捞作业，尤其在冬春季，大批渔船为捕捞鳗鱼苗而来。施工前清网以及管道保护区的排他性质，将使部分渔民“失海”，直接涉及他们的生产和生存利益，因此赔偿/补偿协商过程可能是艰苦而耗时的，业主应有所准备，及早与当地政府和渔民协商。1.2海域演变上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月1.1.1海岸线演变路由海域处于杭州湾口北部东端，紧邻长江口南岸，登陆点处于长江口向杭州湾过渡的转折点附近，为现代长江三角洲平原南缘。杭州湾的北岸就是长江三角洲平原的南沿，因此路由海域的演变与长江三角洲的变迁密切相关。第四纪末次冰期时，海岸线远在现在岸线数百公里之外，现今长江三角洲地区形成巨大河谷，深达60~90m。距今约7000年左右，全新世海侵达到最盛，形成以镇江、扬州为顶点的巨大河口湾，北岸在扬州、泰州、吕四一线，南岸沿镇江、江阴、青浦、金山一线。三角洲大部分地区成为浅海，包括本路由北岸的现今广大陆域平原。在距今2000~3000年以前，古长江河口湾的南岸海岸淤涨至徐六泾—方泰—奉贤一线。最近2000年以来，海岸迅速淤涨，形成长江三角洲快速发展时期，至12~13世纪，南岸海岸线向东淤涨到川沙—南汇一线，基本形成现在的三角洲形态，14至18世纪长江口南岸边滩淤涨很慢，以后又淤涨很快，毎40年约1km，平均毎年约25m。2000年前后的南汇咀世纪塘工程使海岸线（海堤）向东南方向大幅度推进，最大距离达7km。因此数千年来路由海域的基本演变规律是北岸三角洲平原不断向东南淤涨扩展，海域宽度持续缩小。总体上今后相当长时间内仍将循此发展，只是海岸淤涨的速度快慢不同而已。1.1.2海床演变上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月杭州湾的泥沙和海底沉积物主要来源于长江入海泥沙。长江多年年平均总径流量约为9240亿立方米，输沙总量年平均约4.68亿吨。近年输沙量减少较多，1997~2001年处于较低水平，年均3.26亿吨。据研究，长江输沙约一半堆积在长江口门内水道，约一半随冲淡水向外扩散。路由区及其附近海域是长江径流和入海泥沙扩散至杭州湾和东南沿海的主要通道，泥沙以粉砂和粘土颗粒为主，与海域的底质类型一致。长江入海泥沙在扩散进入杭州湾的过程中发生沉积，成为海区沉积物的主要来源，也使本海区成为主要淤积区。从而海床淤浅，由岸向海淤积作用逐渐减弱，即南汇咀近岸海域淤积最多，崎岖列岛附近相对淤积较少，这与路由海区海底地形北高南低的特点也是一致的。根据沈焕庭等的研究（2001），从路由区向东至嵊山附近，北至南槽口，南到衢山岛，1840~1980年平均淤积厚度为1.89m，平均毎年淤积1.34cm。路由海区处于研究区的西部，距离长江口最近，沉积速率要大于该平均值。根据沉积物重力柱状样的210Pb同位素研究（夏小明等，2004），长江口门南侧海域的现代沉积速率为平均毎年约3cm，表明该处海域动力沉积环境一直比较稳定，是长江泥沙向偏南方向输送的主要通道。本次路由勘测钻孔揭示，路由区全新世海相沉积物的厚度达到20多米，北部和中部厚度较大，南部相对较薄，与前人在该海区的工作是吻合的。浅地层剖面记录显示，浅部海相沉积物层理发育，基本平行海底，表明海床是逐渐淤浅的，沉积环境稳定。1.1海底冲淤变化和原因根据本次路由勘测实测水深和历史资料研究最近约50年来路由海域的冲淤变化特点。历史资料包括20世纪50年代测量海图（图号2018，比例尺1：20万）、70年代海图（1973~1976测量，图号10414，比例尺1：7.5万）和1997年测量海图（图号250102，1：10万）。历史资料表明，勘测区及其附近海域海底平缓。1.1.1二十世纪50年代至1997年冲淤变化自50年代至1997年的约40年时间内，路由海区的冲淤变化（或水深变化）有以下特点：上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月一是登陆点水下岸坡为强淤积区，不断淤积变浅，与登陆点海岸线淤涨外移的历史是一致的。二是不同年份之间冲淤变化幅度很小，也即未出现大冲大淤的现象，表明海床是稳定的。海床冲淤变化范围在一般在0.7~0.8m之间，年平均约2cm；局部约1m，年平均约2.5cm。北岸水下岸坡的坡脚区和南部的崎岖列岛北侧潮流浅槽区，水深变化范围仅约0.1~0.3m，接近水深测量的容许误差范围。潮流浅槽区南坡不同年份之间水深变化较大，不一定反映海底冲淤的实际情况，原因是南坡处于岛屿附近，海底地形坡度较大，定位误差容易引起水深值的较大变化，70年代一般采用六分仪或雷达定位，精度较低，而1997年已普遍采用差分GPS和导航计算机，精度大大提高。三是50年代至70年代海底普遍淤积，最大厚度约1m；70年代至1997年冲刷区与淤积区相间，幅度均很小，一般不足0.5m，年平均约2~3cm。1.1.11997年至2005年冲淤变化该时段路由海域附近兴建大规模海岸、海洋工程，如XX深水港区建设、南汇边滩世纪塘工程、东海大桥等，对海域的泥沙环境和海底地形地貌产生较大的影响。1.1.2路由区冲淤变化/水深变化特点和基本原因该段路由海底水深变化有如下特点：一是该时段除北岸水下岸坡基本不变外，总体XX底冲刷的幅度由北向南减小，如登陆点岸坡坡脚（KP4~6）冲刷厚度较大，达到约1m，年均约13cm，北部和中部海区一般约0.5~0.8m，平均毎年6~10cm，崎岖列岛北侧潮流浅槽区减小为0.2~0.5上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月m，平均毎年2.5~6cm，冲刷厚度与路由区到北岸的距离相反，这是因为离岸越远，长江泥沙对海底地形的影响越弱，海底地形相对越稳定。大指头北深沟则例外，是由大规模海底采砂形成的。2000前后建造的世纪塘使南汇咀海岸线向海推进，登陆点附近的海岸线移动距离最大可达约7km，过水断面明显缩窄，沿岸潮流流速增大，海底地形与潮流泥沙的平衡被打破，而且围塘后的促淤过程也拦截了大量长江入海泥沙，2002年在世纪塘外人工取土达5000万m3，而当年长江入海泥沙的总量也仅约3亿吨，因此引起岸坡前沿海底冲刷。随着类似工程活动的强度减弱和时间的推移，海底冲刷作用逐渐减弱，海底地形建立新的动态平衡。二是在路由南部水深大幅度增加。本次实测水深与1997年的海图资料相比，路由轴线处水深最大增加5.4m，而路由轴线两侧的水深变化幅度更大，水深由约10m变为20多米，最大可达约12m，其原因与大规模的海底采砂有关。1.1大指头北深沟的发育和变化（1）大指头深沟形成原因本路由南部1960年代测量的海图资料表明当时的大指头北深沟位于大指头岛、大岩礁与将军帽岛、镬盖档岛之间，其发育受上述岛屿的束流影响，呈NE—SW走向，一般水深略大于10m。由于大指头岛岬角的挑流作用，岛的北侧产生旋涡，潮流的底摩擦增加，因此在岛的北侧形成1#深潭，水深大于20m。薄刀嘴北侧的2#潭则也是由于该岛岬角的挑流原因形成的。两潭形成的动力学原理是相同的，但在成因上互不关联，15m等深线各自环绕1#、2#潭，分布范围都很小。两潭之间为崎岖列岛北侧潮流浅槽主部，海底平坦，呈NW—上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月SE走向，水深一般12~13m。本次HJ2水文泥沙测站即位于该浅槽内，测验结果表明潮流流向与浅槽走向基本一致，为往复流，底层流速比HJ3~HJ6站的小，因此1#、2#潭之间的平坦海底不具备产生深潭的动力条件。1998年有关单位在该海域进行了1：1万的工程水深测量，其反映的海底地形特征与1960年代的基本一致，也反映了该海区的动力和沉积环境的稳定性。但2004年测量的海图水深资料表明，两潭的15m等深线已贯通，水深大幅度增加，两潭之间原本平缓的海底水深从10~12m增大到24~25m，新发育了3#、4#潭，水深增加幅度最大达约12m。大指头北深沟形成的主要原因是与大规模海底采砂。XX深水港从2002年动工，一期工程进行了大规模的围海造地工程，至2005年初，从汪洋大海中造出一块130万m2的土地，所需的土石方估计在千万立方米左右，主要是通过海底采砂、吹泥等工程措施形成的。本次勘测期间现场观测到有2~3条吸砂船，其中一条正在吸砂作业，位于3#深潭的南坡。（2）大指头北深沟海底的地形恢复力前已述及，大指头北深沟所在海域动力和地貌环境稳定，加之海域含沙量较高，海底地形有较强的恢复力，一旦大规模海底采砂活动停止或采砂强度显著减弱，3#、4#潭等人为形成的海底地形就有可能迅速淤浅。有关单位于2004年对路由南部海区进行了1：1万比例尺的水深测量，3#潭附近最大水深局部达到38.2m。将2005年和1998年的1：1万水深测图进行对比，结果表明3#潭附近海域水深普遍增加10~10.7m，范围长达2km以上，宽约1km。而2005年与2004年的水深测量资料比较表明，3#、4#深潭区水深普遍淤浅1~3m，局部淤浅3~5m，而其南坡的相对浅水区则增加了约1m，深潭淤浅的原因与采砂强度减弱或采砂地点迁移有关。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月大指头岛与将军帽岛之间正在填筑海堤，勘测期间海堤即将与大指头岛合拢，合拢后两岛之间的岛峡被切断，大指头北深沟的西部也因此被截断，深沟可能将因潮流作用减弱而淤浅。采砂活动集中在南部与该海域底质相对较粗有关，ZK4孔表明0~3m以砂质粉土、粉细砂为主；XS02站底质箱式和重力柱状取样结果也表明该海域底质较硬，砂含量较高。1.1海床演变、海底冲淤变化对海管稳定性影响1.1.1海床演变对海管稳定性的影响路由海域是长江入海泥沙南下的重要通道和沉积区，北岸陆域缓慢向海淤涨，1840~1980年约140年的海底地形对比研究和沉积物重力柱状样同位素研究都表明，路由海域沉积环境稳定，泥沙来源丰富，海床淤积，淤积速率平均为毎年约2~3cm。因此海床演变趋势对海管的稳定性是有利的。1.1.2海底冲刷变化对海管稳定性的影响路由勘测和最近50年的海底地形研究表明，路由海域为长江泥沙的重要堆积地，海底地形平缓，冲淤变化幅度小，未发现大冲大淤的现象。1997年以前，海底地形比较稳定，其中前20年路由海区普遍淤积，最大厚度约1m，平均毎年5cm，其后的20年路由区冲淤相间，冲刷厚度平均毎年约2~3cm，属于微冲刷。1997年以后，路由区及其附近海域兴建重大海岸海洋工程，如南汇咀世纪塘围海工程、XX深水港工程等，大规模采砂采泥和拦截长江泥沙，如2002年在南汇咀世纪塘外人工取土达5000万m3，破坏了路由海区的泥沙运移，加之长江入海泥沙减少，因此路由区海底冲刷变化相对较大，年平均冲刷厚度约2.5~13上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月cm，冲刷厚度与到北岸的距离有关，越近冲刷厚度越大，越远越小，这与北岸靠近长江口，受长江泥沙波动的影响较大有关。由此可见，长江泥沙减少和海洋海岸工程对路由北部的影响较大，而对远岸路由区的影响较小。随着时间推移，海底逐渐趋向新的动态平衡，冲刷作用逐渐减弱，局部淤积作用加强，例如近年登陆点海岸淤涨的幅度较大，0m线向外淤涨了约500m。根据近期路由区水深资料对比结果估计，今后路由海域的冲刷范围可能比以往有所扩大，但以微冲刷至基本平衡为主，幅度约2~5cm，而北岸以微淤为主。南汇东滩的滩地已几乎悉数被世纪塘围尽，除路由登陆点附近外，滩地缺失，近期不可能再有大规模的围海促淤工程。长江入海泥沙减少，但目前平均毎年仍有约3亿吨泥沙入海，其中相当一部分扩散进入路由海区，根据前人研究成果粗略推算，路由区沉积速率当在毎年1~2cm左右，但不排除局部时段以微冲刷作用为主的可能性。1960年代的海图资料和1998年的工程水深测量资料对比表明，路由南部海底地形稳定。而且该海域潮流流速较大，含沙量较高，海底地形的恢复力较强。路由南部近年新深潭出现、水深大幅度增加与大规模海底采砂有关，而不是自然冲淤变化，一旦采砂活动停止或采砂强度减弱，深潭即会淤浅。因此总体上，路由海域的冲淤变化对海底管道的稳定性的影响不大。1上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月基础数据1.1工艺基础数据根据业主与海洋石油工程股份有限公司、XX燃气设计院签订的合同，海底管道界面设计数据、海底管道直径由XX燃气设计院提供，所以以下工艺基础数据均来自于XX燃气设计院。1.1.1输气量表3.1.1-1输气量接收站输出特性单位一期（2012年）二期（2020年）LNG接收站总量MPTA300600年供应量108m3/a(*)41.2378.91平均日供应量104m3/d(*)11282159最大日供应量104m3/d(*)15492966调峰月最大供应量104m3/M(*)4143979969最大小时流量104m3/M(*)104(**)214(**)最小小时流量104m3/h(*)(***)(***)(*)20℃，101.325Pa(A)(**)数据待进一步确定(***)待下一步确定根据业主要求管道设计输气量确定为：满足二期（2020年）最大小时输量214×104m3（0.101325MPa，20℃）上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月气体组成表3.1.2-1气体组成组份（mol%）贫组份富组份氮0.900.11二氧化碳0.000.00甲烷96.6489.39乙烷1.975.76丙烷0.343.30异丁烷0.070.78正丁烷0.080.66戊烷及以上烷烃0.000.00总计100.00100.00注：（*1）由于资源还没有确定，此处数据为暂定数据1.1.1气质参数烃露点：－5℃(9.0MPa下)；水露点：－10℃(9.0MPa下)；分子量16.5918.40液相热值（MJ/kg）54.5454.44液相比重0.4370.467气相密度0℃（kg/m3）0.740.82气相密度20℃（kg/m3）0.690.76硫化氢含量（ppmV）<3.5<1.0总硫含量（ppmV）<17.5<5.0固体杂质无无1.1.2气源压力温度入口最大允许操作压力：9.0MPa(G)入口操作温度：正常1°C，最低0°C上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月1.1.1海管起点、末点压力海底管道入海点压力：9.0MPa(G)海底管道登陆点压力：7.1MPa(G)1.1.2海管设计压力、温度海管设计压力：9.2MPa(G)海管设计温度：-5°C1.1.3海底管道直径及长度管道直径：36"管道长度：海管：35.9km管长系数：1.11.1.4年输送天数设计年输送天数为365天。1.2海底管道设计寿命海底管道设计寿命：30年1.3水文气象、工程地质数据1.3.1水深条件XXLNG项目海底管道沿路由水深情况如表3.3.1-1：上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月表3.3.1-1海底管道路由水深（参见图2.5-2）序号位置（KP）管道长度（km）水深（m）备注1KP0～KP11KP0为AC1，KP0～KP1为滩涂地带、高程2～0m2KP1～KP210～5KP1处水深0m3KP2～KP20185～8KP20为AC2附近4KP20～KP32.612.68～14KP32.6处水深14m5KP32.6～KP32.850.2514～19KP32.85处水深19m（见图3.3.1-1）6KP32.85～KP330.1519～14KP32.85处水深19m（见图3.3.1-1）7KP33～KP33.80.814～5KP33处水深14m8KP33.8～KP34.60.85～1.8KP34.6为AC3附近，KP34处水深1.8m、KP33.8处5m（见图3.3.1-2）9KP34.6～KP35.30.83～5KP34.5处水深3m10KP35.3～KP35.80.55～7KP35.8处水深5m11KP35.8～KP360.20～5KP36为AC4上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第55页共115页 海油工程2005年4月150m长250m长19m水深14m水深14m水深图3.3.1-1KP32.6～KP33段海底管道水深状况图上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月1.8m水深图3.3.1-1KP33.8～KP34.6段海底管道水深状况图1.1.1上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月1.1.1工程设计水位根据路由调查报告中工程潮位的描述，管道路由的工程设计水位可分为三部分：西门堂入海段（KP23~KP36），海管中间路由段(KP10~KP23)，南汇嘴登陆段(KP0~KP10)。西门堂入海段的工程设计水位参考水XX观测站的水位；海管中间路由段的工程设计水位参考大戢山观测站的水位；南汇嘴登陆段的工程设计水位参考芦潮港观测站的水位。小XX站，大戢山站和芦潮港站的工程水位见表3.3-1。表3.3-1工程设计水位(单位：m)要素小XX站大戢山站芦潮港站100年一遇高水位-6.186.4950年一遇高水位5.836.076.342年一遇高水位-5.335.56设计高水位4.524.684.9785国家高程基准2.362.292.42XX吴淞基面0.750.680.81理论最低潮面000设计低水位0.530.580.492年一遇低水位--0.03-0.0150年一遇低水位-0.43-0.44-0.44100年一遇低水位--0.51-0.531.1.2风况路由区的风况以小XX（1998-2002年）、大戢山（1978-1998年）和引水船（1978-1998年）的测风资料分析论证，它们分别表征了路由区南段、中段和北段风速风向的特征，以下统计资料为十分钟平均风速，并已统一订定到海面10米高度。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月各向平均风速(表3.3-2)以偏北向最大，路由区在7.4m/s-8.3m/s，SSW-W向最小，在3.3m/s-4.8m/s。各向最大风速总体为偏北和SSE向最大。表3.3-2各月平均最大风速(单位：m/s)月123456789101112年小XX平均6.76.56.36.05.75.55.56.06.15.96.46.56.1最大18181818202223282525211928风向NNWNNESSENNENNEENEWNWNNENNEENENENNENNE大戢山平均7.16.96.76.56.46.46.26.76.86.56.86.96.7最大19231921222220201921242124风向NWNNWNWENSSESSEENENNWNWNWNW引水船平均6.15.15.05.24.64.45.15.05.74.95.75.95.2最大17.314.923.319.015.314.928.729.121.019.719.617.329.1风向NWNNWSSESSSESNNENNWNNNWNNNW1.1.1波浪条件路由区的波况以小XX北侧杨梅咀(1998-2002年)、大戢山(1978-1998年)、引水船（1978-1998年）资料分析论证，它们分别表征了路由区南段、中段和北段区域性波况。按各向波浪出现的频率划分，路由区南段、中段的常浪向为NNE、NE向，北段的常浪向为E、ENE向；路由区南段和中段H1/10>1.5m的最多频率方向和最大波高的方向一致，皆为NNE、N向,故南段和中段的年强浪向为NNE、N向；路由区北段H1/10>1.5上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月的最多频率方向和最大波高的方向基本一致为NW向，故北段的强浪向为NW向。路由区各月平均波高，以冬季最大，但最大波高7-9月的台风季最大，春季最小（表3.3-3）表3.3-3路由区各月平均、最大波高(单位：m)月123456789101112年小XX平均0.50.40.30.30.20.20.20.30.60.50.50.60.4最大2.02.02.82.21.62.12.94.1*3.72.42.13.24.1*大戢山平均1.00.90.80.70.60.60.50.70.80.80.90.80.8最大4.43.52.93.43.43.54.57.06.04.03.83.57.0引水船平均1.00.90.90.90.90.90.90.91.00.90.90.90.9最大2.72.92.62.62.62.82.72.52.72.62.73.03.0注：*为9711号台风波高路由区各向平均波高和最大波高总体上偏北向最大，SSW、SW、WSW向最小，与风速的分布一致，见表3.3-4。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月表3.3-4路由区各向平均、最大波高(单位：m)波向NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW小XX平均0.90.80.70.70.60.60.60.50.50.50.30.40.60.70.70.8最大3.23.72.53.42.01.71.71.81.62.01.90.71.01.91.92.5大戢山平均1.41.21.00.90.80.80.80.80.80.70.60.60.70.91.11.3最大5.57.05.34.03.03.43.23.43.43.02.03.44.54.53.65.5引水船平均1.11.01.00.90.80.80.91.00.90.70.70.70.91.11.21.2最大2.62.82.72.62.62.62.72.72.42.51.71.92.43.02.82.9路由区各向平均周期的平均以偏北向最大，各路段在2.9s-3.4s（见表3.3-5）,西南和西南偏西向最小，各路段在1.7s-2.7s。各向平均周期的最大值，南段和中段以偏北向最大，北段偏东向最大。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月表3.3-5路由区各向平均周期、平均最大周期(单位：s)波向NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW小XX平均3.33.33.33.23.02.93.02.92.92.92.72.72.73.03.23.3最大5.85.85.15.45.14.34.04.33.84.53.12.73.14.34.65.0大戢山平均3.43.43.43.43.12.92.82.82.82.62.22.22.42.83.13.4最大6.69.09.18.96.77.65.25.74.95.04.25.55.55.35.46.3引水船平均2.82.82.72.62.62.62.72.72.42.51.71.92.43.02.82.9最大5.47.87.610.414.511.78.07.28.35.35.74.65.15.86.36.4大戢山、引水船及小XX重现期波要素见表3.3-6表3.3-6大戢山、引水船及小XX重现期波要素站位小XX大戢山引水船强浪向NNE,NNNE,NNW100年一遇H1/10(m)5.349.284.62Tmean(s)8.657.467.1750年一遇H1/10(m)5.028.154.30Tmean(s)8.277.046.812年一遇H1/10(m)3.563.202.45Tmean(s)6.534.983.921.1.1海流条件根据管道路由调查报告，可能最大海流流速见表3.3-7。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月表3.3-7可能最大海流(单位:V=cm/s，D=°）层次站号表层0.2H0.4H0.6H0.8H底层垂线VDVDVDVDVDVDVDHJ1113961139711293979390927710210295HJ2239369195275191280214281181279182277215278HJ3261105335105315106284107237110185112237109HJ42069623687216301202291173298142294193293HJ523398228111206110170295153295121296186109HJ618197188961819916498146991249816798HJ71929518996169961519112489988515593HJ82772772772652052661932671602691112721872661.1.1气温、水温路由区年平均气温在15.6℃~17.2℃，8月气温最高、1月气温最低。平均气温的月较差在20.5℃~22.4℃，从南向北略增大。极端最高气温在34.5℃~36.5℃，极端最低气温在-7.0℃~-3.5℃。路由区多年表层平均水温在16.6℃~16.7℃，一年中8月水温最高，2月水温最低（表3.3-8）。3~7月为升温期，9~翌年1月为降温期，升温期表层平均水温与平均气温较为一致，降温期表层平均水温高于平均气温，反映了海水的热潜效能。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月表3.3-8路由区表层平均水温(单位：℃)月123456789101112年大戢山7.56.18.412.717.522.226.227.025.020.816.210.916.7引水船5.95.58.113.018.222.626.827.825.420.515.69.716.6由于无底层的水温资料，为了确定安装温度并比较保守，选取路由区域内的最大表层水温温度进行计算，即安装温度为27.0℃.1.1.1工程地质土壤条件工程地质钻探设计孔位13个，其坐标见下表3.3-9：3.3-9工程地质钻探设计孔位坐标孔号(WGS－84)坐标BLＸ(m)Ｙ(m)ZK130°36.4109′122°06.3556′3387727.92341414262.834ZK230°36.5217′122°06.5036′3387931.15441414501.012ZK330°36.7050′122°06.7500′3388266.19741414896.859ZK430°38.0037′122°06.6593′3390667.66941414770.392ZK530°39.3968′122°06.1339′3393248.36641413952.06ZK630°40.1365′122°05.8559′3394619.32441413518.937ZK730°41.4605′122°05.3581′3397072.29241412743.322ZK830°42.4141′122°04.9979′3398837.97541412182.807ZK930°44.4066′122°04.2501′3402530.5941411019.002ZK1030°45.8357′122°02.4140′3405195.90241408111.104ZK1130°47.6971′122°00.0184′3408668.28241404318.378ZK1230°49.7928′121°57.3220′3412580.80441400053.747ZK1330°51.1035′121°55.6343′3415028.93941397385.173上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月各钻孔点的力学性能指标如表3.3-10：3.3-10工程地质钻探设计孔位力学性能指标孔号深度含水量密度比重饱和度孔隙度孔隙比液限塑限塑性指数液性指数沉积物命名DepWρGSrneWLWPIPIL　（m）％g/cm3g/cm3％％-％％--ZK10.3045.01.732.7295.656.11.28033.721.112.61.90淤泥质粉质粘土0.9038.41.832.7298.851.41.05231.719.712.01.56淤泥质粉质粘土1.50　　　　　　36.321.215.1　粉质粘土2.1041.21.792.7297.853.41.14633.519.913.61.57淤泥质粉质粘土2.7046.31.772.72100.055.51.24833.720.713.01.97淤泥质粉质粘土3.3045.31.802.72100.054.51.19633.619.913.71.85淤泥质粉质粘土ZK20.3050.11.662.7293.459.31.45934.517.916.61.94淤泥质粉质粘土0.9053.51.702.7299.959.31.45634.520.514.02.36淤泥质粉质粘土1.5057.51.682.72110.158.71.42037.622.714.92.34粉质粘土2.1052.81.702.7299.459.11.44537.622.415.22.00淤泥质粉质粘土2.7055.01.682.7298.660.41.52840.722.216.61.77淤泥质粘土3.3053.01.682.7497.659.61.47739.722.920.41.79淤泥质粉质粘土ZK30.3048.41.742.7299.756.91.32030.919.211.72.50淤泥质粉质粘土0.9052.01.722.72100.058.41.40532.419.013.42.46淤泥质粉质粘土4.2027.51.932.7293.944.40.79725.714.810.91.17粉质粘土ZK43.2039.91.792.7296.453.01.12629.719.410.31.99淤泥质粉质粘土3.6038.61.832.7299.051.51.06029.318.510.81.86淤泥质粉质粘土ZK50.3049.91.702.7297.158.31.39835.420.714.71.99淤泥质粉质粘土0.9047.21.692.7293.857.81.36933.321.212.12.15淤泥质粉质粘土1.5045.11.722.7294.756.41.29533.720.513.21.86淤泥质粉质粘土2.1048.81.662.7292.359.01.43838.321.616.71.63淤泥质粉质粘土2.7048.81.692.7265.258.21.39535.119.515.61.88淤泥质粉质粘土3.3049.61.732.7299.857.51.35237.222.814.41.86淤泥质粉质粘土ZK60.3053.31.662.7295.960.21.51237.722.515.22.03淤泥质粉质粘土0.8051.41.702.7298.358.71.42236.021.814.22.08淤泥质粉质粘土1.2051.81.682.7296.659.31.45837.122.314.81.99淤泥质粉质粘土1.6042.11.802.7299.853.41.14733.719.314.41.58淤泥质粉质粘土2.2051.01.652.7293.259.81.48935.821.414.42.06淤泥质粉质粘土2.6053.61.682.7298.059.81.48740.023.416.61.82淤泥质粉质粘土3.2049.61.752.72100.057.01.32538.521.816.71.66淤泥质粉质粘土ZK70.3052.81.702.7299.459.11.44535.121.413.72.29淤泥质粉质粘土0.9059.91.652.7299.662.11.63637.221.415.82.44淤泥1.5049.71.732.7299.857.51.35432.320.112.22.43淤泥质粉质粘土上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月2.1052.91.692.7298.559.41.46138.022.415.61.96淤泥质粉质粘土2.7055.41.712.72100.059.51.47236.120.915.22.27粉质粘土3.30　　　　　　36.821.615.21.85粉质粘土ZK80.3057.31.672.7299.861.01.56231.919.212.73.00淤泥0.9046.81.692.7293.457.71.36334.819.115.71.76淤泥质粉质粘土1.4039.01.832.7299.551.61.06628.918.410.51.96淤泥质粉质粘土1.8042.21.782.7297.954.01.17329.817.512.32.01淤泥质粉质粘土2.2039.21.812.7297.652.21.09230.218.911.31.80淤泥质粉质粘土3.2022.81.872.6880.443.20.760　　　　砂粉ZK90.2061.51.662.72100.062.21.64633.920.313.63.03淤泥0.7048.61.742.7299.957.01.32336.821.615.21.78淤泥质粉质粘土1.2036.01.822.7294.850.81.03332.219.013.21.29粉质粘土1.6061.81.572.7293.264.31.80336.519.816.72.51淤泥2.2045.01.772.7299.755.11.22831.419.811.62.17淤泥质粉质粘土2.6045.21.742.7296.855.91.27032.919.513.41.92淤泥质粉质粘土3.2047.91.722.7297.357.21.33938.822.316.51.55淤泥质粉质粘土ZK100.2049.51.712.7297.757.91.37834.519.515.02.00淤泥质粉质粘土0.6037.81.822.7297.151.41.05931.520.311.21.56淤泥质粉质粘土1.2056.31.662.7298.161.01.56135.120.314.82.43淤泥1.6055.01.682.7299.160.21.51039.322.416.91.93淤泥质粉质粘土2.2052.31.662.7295.159.91.49637.921.316.61.87淤泥质粉质粘土2.6052.71.632.7292.660.81.54839.223.016.21.83淤泥质粉质粘土3.2042.91.782.7298.654.21.18434.820.014.81.55淤泥质粉质粘土ZK110.3059.01.622.7296.162.51.67038.022.415.62.35淤泥0.9047.51.712.7296.057.41.34634.020.213.81.98淤泥质粉质粘土1.5047.11.712.7295.657.31.34036.219.916.31.67淤泥质粉质粘土2.2052.81.672.7296.559.81.48938.422.116.31.88淤泥质粉质粘土2.6052.21.632.7491.860.91.55845.924.221.71.29淤泥质粘土3.2057.91.642.7496.962.11.63846.623.323.31.48淤泥ZK120.3050.21.732.72100.057.71.36235.520.714.81.99淤泥质粉质粘土0.9035.71.852.7297.649.90.99537.021.215.80.92粉质粘土1.5048.51.672.7293.058.71.41936.620.616.01.74淤泥质粉质粘土2.3054.51.602.7490.762.21.64640.323.117.21.83淤泥质粘土2.9054.51.662.7496.260.81.54944.323.820.51.49淤泥质粘土3.5057.71.652.7497.761.81.61947.724.523.21.43淤泥ZK130.3030.61.912.7197.246.00.853　　　　粘质粉土3.0536.21.852.7298.250.11.00334.720.813.91.11淤泥质粉质粘土3.4523.31.922.7085.742.30.734　　　　砂质粉土1.1防腐设计基础数据上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月腐蚀设计基础数据主要包括底层水化学、海水电阻率、沉积物化学、沉积物电阻率、沉积物中硫酸盐还原菌等。表3.4-1海水盐度序号站位编号盐度(%o)12平均1XS012424242XS02252424.53XS0324.52424.254XS0422.523.5235XS0523.523.523.56XS062222227XS072222228XS08192019.5表3.4-2底层海水电阻率：序号站位编号ρ（Ω.cm）1XS0130.92XS0231.03XS0330.84XS0431.35XS0531.06XS0630.87XS0731.38XS0831.3上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月表3.4-3底层海水腐蚀环境：站位硫离子活度ag（mol/Kg）Eh溶解氧mg/LSO42-mg/LFe3+mg/LFe2+mg/LXS010.00861948.7423050.021<0.01XS020.010317011.622090.035<0.01XS030.011117114.623050.036<0.01XS040.009416510.523050.019<0.01XS050.00741518.6323050.022<0.01XS060.008814912.923050.037<0.01XS070.009716317.819210.045<0.01XS080.00716618.918250.055<0.01海水PH值：7.82-8.18海水温度：24.77-29.38上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月表3.4-4表层沉积物腐蚀化学数据站位沉积物类型含水率（W%）温度（℃）pHEh（mv）Es(mv)XS01粘土质粉砂48.39.87.85150-444XS02砂质粉砂2910.757.86120-419XS03砂质粉砂62.310.77.64123-439XS04粘土质粉砂62.410.47.73170-455XS05粘土质粉砂42.410.17.8151-453XS06粘土质粉砂48.910.27.7210-462XS07粘土质粉砂74.310.17.72200-410XS08砂质粉砂43.310.77.76166-388表3.4-4表层沉积物腐蚀化学数据（续）站位Fe3+/Fe2+S2-CaCO3有机碳硫酸盐还原菌（µg/g）（%）（%）Cells/g(wetmud)XS010.130.046885.690.381.4×104XS020.410.0007555.330.199.5×104XS030.20.0023125.470.311.5×104XS040.30.0003255.610.269.5×104XS050.30.0037755.680.329.5×103XS060.231.10665.860.49.5×104XS070.320.17745.850.499.5×103XS080.250.0006116.10.434.5×104上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月表3.4-5柱状样沉积物温度和电阻率站号测定位置（泥样深度）温度℃电阻率Ω.cmXS011.0m13.11.8m32.22.0m40.52.3m40.83.0m13.8XS031.0m11.840.21.2m48.11.5m13.686.2XS041.0m12.11.3m49.81.5m51.81.8m14.254.9XS051.0m11.91.5m41.81.7m68.02.0m13.769.0XS061.0m12.11.5m49.51.7m55.92.0m63.7上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月2.2m15.95XS071.0m11.81.5m40.81.7m40.52.0m44.12.2m141海底管道结构设计1.1海底管道结构设计结果XX燃气设计院经过输气管道工艺模拟计算，确定采用单层管输送、海底管线公称直径为36”。海洋石油工程股份有限公司通过对海底管线进行操作、安装期强度和稳定性分析，在考虑内腐蚀裕量为3.0mm情况下，本阶段确定海底管线壁厚为22.2mm、材质为API5LPSL2X70、并推荐选用双面埋弧焊直缝焊管（UOE或JCOE管），为确保铺设安装期间稳定性，海底管道外侧需要包覆密度为2950kg/m3、厚度为120mm的混凝土。海底管道结构的设计结果如表4.1-1所示：上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月表4.1-1海底管道结构设计结果位置钢管防腐层(3层PE)*混凝土层外径(mm)壁厚(mm)等级API5LPSL2厚度(mm)密度(kg/m3)厚度(mm)密度(kg/m3)1区管线914.022.2X702.694012029502区管线914.022.2X702.69401202950注：1)*为钢管外侧防腐层。2)鉴于该管道直径较大，建议选择双面埋弧焊直缝焊管（UOE或JCOE管）。3）2区定义为距登陆点500m和距入海点500m范围内的海底管道；除2区以外的海底管道均定义为1区。1.1海底管道壁厚和材质选择基于9.2MPa设计压力和914mm管径，根据以下公式，分别就API5LPSL2X65、API5LPSL2X70进行了最小壁厚计算。计算结果如表4.2-1所示。式中：tmin-------计算的最小壁厚δ-----制造工差，X65、X70级36”直缝埋弧焊钢管制造工差为+19.5％～-8％，计算时取-8％P-----海底管道设计压力，MPaD-----海底管道公称直径，914mmη-----使用系数，1区0.72，2区0.5上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月sy-------屈服强度，X65448MPa，X70483MPatcorr-------内腐蚀裕量，3mm表4.2-1计算最小壁厚钢管材质API5LPSL2位置计算最小壁厚（mm）推荐标准钢管公称壁厚（mm）X651区17.117.5，19.1，20.6，22.22区23.323.8X701区16.117.5，19.1，20.6，22.22区21.822.2通过对以上各种公称壁厚进行不同组合，考虑温度应力、地震应力、安装应力，经过海底管道座底稳定性、在位强度、安装强度分析计算，以下三个方案均可以满足海底管道运行和安装要求。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月表4.2-2方案比选方案位置钢管材质API5LPSL2钢管公称壁厚（mm）混凝土配重层厚度（mm）备注方案一1区X6519.1130水深介于12～19m海域的海底管道铺设时张紧器张力需要达到80吨，才能满足安装铺设要求，因此BH109不具备此能力2区X7022.2120底拖法铺设方案二1区X6522.2120水深介于16～19m海域的海底管道铺设时张紧器张力需要达到53吨，才能满足安装铺设要求，BH109进行大的改造后可以完成铺设工作2区X7022.2120底拖法铺设方案三1区X7022.2120水深介于16～19m海域的海底管道铺设时张紧器张力需要达到35吨，才能满足安装铺设要求，BH109进行相应改造后可以完成铺设工作2区X7022.2120底拖法铺设基于以下三个前提：①3mm内腐蚀裕量；②BH109铺管船易于施工、便于铺设；③尽量与陆地、岛上管道材质、壁厚一致，便于将来焊接、清管作业。本阶段推荐采用方案三建议下阶段根据接收介质化学组份、在对整个LNG接收系统进行总体内腐蚀评估、确定合理的内腐蚀裕量值基础上，综合安装铺设等因素，对壁厚、材质做进一步优化设计工作。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月1.1座底稳定性设计海底管道的稳定性分析分为施工期稳定性和管道操作期间长期稳定性两种。本计算考虑管线全程埋设，稳定性设计仅进行施工期管内不充水的横向稳定性分析及运行期的垂向稳定性分析。本阶段对表4.2-2中三个方案进行了稳定性分析。详细计算过程和结果参见附录C“稳定性计算书”。1.1.1横向稳定性分析《XX天然气（LNG）海底管道路由工程岩土工程勘察报告》描述，勘察区浅部主要分布有灰色砂质粉土、灰黄～灰色淤泥质粉质粘土、灰色淤泥、灰黄～灰色淤泥质粘土、灰黄～灰色淤泥质粉质粘土、灰色粉细砂。但报告中仅给出近西门堂岛处ZK1、ZK2两个钻孔表层0.3m以内原状土剪切强度，其值分别为5kPa、10.4kPa，经与XX东海海洋工程勘察设计研究院沟通，其他钻孔点因表层淤泥严重、近似泥浆，此次因未取到可做试验的土样，所以《XX天然气（LNG）海底管道路由工程岩土工程勘察报告》中没有其他孔的表层土剪切强度值，鉴于此XX东海海洋工程勘察设计研究院建议本阶段施工期海底管道横向稳定性计算按剪切强度5kPa考虑。但初步设计阶段，业主应委托勘察承包商补充进行其他钻孔表层0.3m内剪切强度测定，以判断工程可行性研究阶段取值是否合理，目前选择的混凝土厚度是否足以满足海底管道铺设安装期间的稳定性要求。根据DnVRPE305的计算方法，用AGALV2程序，对各环境参考点HJ1、HJ2、HJ3、HJ4、HJ5、HJ6、HJ7和HJ8分别进行了计算分析，分析的主要结果如下表4.3.1-1和表4.3.1-2：上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月表4.3.1-1横向稳定性计算结果(方案一)区域混凝土壁厚度横向稳定性安全系数(in)(mm)SF1SF214.75120.651.211.2725.25133.351.001.2535.10129.541.070.3544.75120.651.071.2154.25107.951.211.3064.00101.601.021.0674.00101.601.011.0484.25107.951.151.23表4.3.1-2横向稳定性计算结果(方案二、方案三)区域混凝土壁厚度横向稳定性安全系数(in)(mm)SF1SF214.25107.951.101.1224.75120.651.001.2534.75120.651.201.4844.25107.951.061.1953.7595.251.211.2963.5088.901.011.0473.5088.901.001.0283.7595.251.131.22说明：SF1、SF示横向稳定性安全系数，SF1表示4小时U1/100流速下的安全系数，SF2表示附加3小时风暴潮U1/1000流速下的安全系数。根据横向稳定性的计算结果，方案一1区管线需要增加130mm厚的混凝土以保证其安装期的横向稳定性，混凝土密度为2950kg./m3；方案二及方案三1区管线需要增加120mm厚的混凝土以保证其安装期的横向稳定性，混凝土密度为2950kg./m3。1.1.1垂向稳定性根据OTC2277方法计算了运行期的垂向稳定性。主要考虑对埋设的海底管道下沉或漂浮的可能性，下沉按管子充满水考虑，漂浮按管子充满气体或空气考虑。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月埋地海底管道的垂向稳定性分析按照下面的公式进行计算。经过计算，结果见如表4.3.2-3和表4.3.2-4：表4.3.2-3垂向稳定性计算结果(方案一)组合条件混凝土厚度(MM)(KG/M3)(KG/M3)(KG/M3)结果11301549.8891103.148~2348.0602115.293OK21301549.889-297.802~3749.0102115.293OK上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月表4.3.2-4垂向稳定性计算结果(方案二、方案三)组合条件混凝土厚度(MM)(KG/M3)(KG/M3)(KG/M3)结果11201564.3771092.409~2358.7992141.205OK21201564.377-332.712~3783.9202141.205OK从计算结果可知，方案一混凝土厚度为130mm的管线可以满足垂向稳定性的要求；方案二、方案三混凝土厚度为120mm的管线可以满足垂向稳定性的要求。1.1.1稳定性分析结果经过横向、垂向稳定性计算，方案一管线需要增加130mm厚的混凝土以保证其安装期的横向稳定性，混凝土密度为2950kg./m3；方案二及方案三管线需要增加120mm厚的混凝土以保证其安装期的横向稳定性，混凝土密度为2950kg./m3。在南汇咀登陆段和西门堂岛附近采用拖管法铺设（详见4.5）的处于海图水深小于5m的海底管道，在拖拉管道前需要采用预挖沟，挖沟深度至少为3m、挖沟宽度为3.5m，其他部分的海底管道采用后挖沟埋设。对于预开的管沟，管道铺设后，需要采用中粗砂、碎石、块石等进行人工回填，后开设的管沟靠自然回淤。不论是预挖沟，还是后挖沟，都要保证埋设深度最低为管顶以上1.5m，这样既可以削减波浪、海流等水动力的作用，又可以避开渔业活动、船舶起抛锚对其的影响，确保其操作期间的长期稳定性。1.2在位强度分析基于DNV81《海底管道系统规范》针对表4.2-2中三个方案，就环向应力、温度变化引起的轴向应力、地震引起轴向应力、路由弯曲应力、铺管残余应力、相当应力等进行了管道在位强度分析。上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月详细的计算过程及结果参见附录D“在位强度分析计算书”。1.1.1环向应力校核海底管道钢管的环向应力由内压引起，此分析中按照DnV81规范以管道最小壁厚进行计算，考虑内管的腐蚀余量和壁厚制造公差；海底管道外管的环向应力由静水压力和土壤对管道的压力引起，此分析中考虑外管壁厚的制造公差，许用应力(表4.4.1-1)及主要结果(表4.4.1-2)如下。表4.4.1-1环向应力校核许用应力表最小屈服强度(MPa)环向应力校核许用应力(MPa)1区2区操作期(1区)操作期(2区)水压试验工况(1区)水压试验工况(2区)方案一448483322.6241.5403.2434.7方案二448483322.6241.5403.2434.7方案三483483347.8241.5434.7434.7表4.4.1-2环向应力计算结果管线环向应力σy(MPa)操作期水压试验工况方案一1区288.53299.082区241.30257.32方案二、方案三1区241.30257.322区241.30257.32上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报告第99页共115页 海油工程2005年4月从计算结果可以看出，方案一、方案二及方案三计算的环向应力均小于许用环向应力，因此管线的环向应力满足规范要求。1.1.1相当应力校核相当应力基于DNV1981规范按照公式e=(y2+L2-yL)1/2