舒勰俊，侯堋，鄭兆勇

(1.國家海洋局南海規(guī)劃與環(huán)境研究院 廣州 510300；2.珠江水利科學(xué)研究院 廣州 510611)

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南海海底光纜廢棄方式實例淺析

舒勰俊1，侯堋2，鄭兆勇1

(1.國家海洋局南海規(guī)劃與環(huán)境研究院 廣州 510300；2.珠江水利科學(xué)研究院 廣州 510611)

隨著海底光纜技術(shù)的快速發(fā)展，我國廢棄的舊海纜越來越多。文章介紹各種海纜的廢棄原因和廢棄方式，并以泰越港海纜和亞太網(wǎng)絡(luò)B17段海纜為實例，從對海洋環(huán)境、海洋功能區(qū)和海洋開發(fā)活動3個方面的影響分析比較其廢棄方式的利弊；隨著保護海洋生態(tài)環(huán)境和提高海底空間資源利用率的要求不斷提高，全線打撈回收廢棄海纜的方案為最優(yōu)方案。

海底光纜；海洋生態(tài)環(huán)境；海洋工程

海底光纜是國際和地區(qū)通信中主要的越洋傳輸手段，也是國內(nèi)通信中海島之間或海島與陸地之間的重要傳輸手段。一套完整的海纜系統(tǒng)通常由海底光纜、傳輸終端設(shè)備、監(jiān)測管理設(shè)備和其他輔助設(shè)備組成，可連接若干個水下中繼器以延長系統(tǒng)傳輸距離。

我國南海是海底光纜布設(shè)密集的海區(qū)，香港作為國際重要而繁忙的信息港，其東、中、西分別有深水灣、將軍澳、塘福等3個海纜登陸站；根據(jù)統(tǒng)計，以這3個海纜站為起(止)點的海底光纜超過20條，并且仍有繼續(xù)增加的趨勢。在南海北部海區(qū)存在著數(shù)量較多的早年鋪設(shè)的海底光纜，由于超過使用年限或由新一代海底光纜取而代之等，已有很多停止使用而被廢棄。從發(fā)展的眼光看，我國廢棄海纜會越來越多，對廢棄海纜處置的重視程度也應(yīng)越來越高，選擇合適的廢棄方式日顯重要。

1 海纜廢棄原因

1.1 容量小、傳輸速率低

海底光纜作為一種高質(zhì)量、低成本、大容量的傳輸手段日益受到青睞，其技術(shù)發(fā)展迅速，尤其是使用EDFA(摻餌光纖放大器)作為中繼器的光直接放大中繼技術(shù)，使傳輸容量一舉提高7倍，已開發(fā)每纖可傳輸5 G信號的海底光纜系統(tǒng)。目前海底光纜已從第一代發(fā)展到第三代、第四代，技術(shù)更加先進，并日益趨于大容量和超大容量，向波分復(fù)用(WDM)、密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)和全光放大系統(tǒng)發(fā)展，使用的光纖波長也都在1.55 μm全波長范圍?？v觀全球海底光纜系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，尤其是隨著國際互聯(lián)網(wǎng)的普及和城域網(wǎng)、接入網(wǎng)的大量建設(shè)和擴容，以及人們對信息量的要求越來越大、各種業(yè)務(wù)量成倍增長，海底光纜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必然會容量更大、距離更長，更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化[1]。

與此同時，早期投入使用的海底光纜的通信性能已相當(dāng)落后，傳輸速度和傳輸容量已遠遠比不上新一代海底光纜系統(tǒng)。為適應(yīng)當(dāng)前光纖通信市場發(fā)展形勢，需要廢棄舊海纜并敷設(shè)新海纜。

1.2 維護費用高

近年來隨著海洋漁業(yè)和海洋運輸業(yè)的迅速發(fā)展，所用船只的噸位不斷增加，配備船錨也不斷加重。船錨重量的增加加大船錨的入土深度，據(jù)官方統(tǒng)計，大于1 t的錨入土深度一般超過2 m。早期海纜在近海埋設(shè)在0.3～10 m較淺的海底土層中，埋設(shè)深度已不能保障海纜的安全運營，而海纜一旦被破壞維修費用極其昂貴。

2 海纜廢棄方式

世界上廢棄海纜的數(shù)量越來越多，對海洋環(huán)境和海洋開發(fā)利用活動的影響也越來越大，因而世界各國對廢棄海纜的管理和優(yōu)化方式的選擇越來越重視。目前世界上海纜廢棄的方式有多種，主要包括：原地棄置，即棄置海纜在原地不動；全線打撈回收，即將廢棄海纜全部回收；局部打撈回收，即將廢棄海纜局部回收，一般是將領(lǐng)海以內(nèi)的廢棄海纜全部打撈回收，領(lǐng)海以外的原地棄置；轉(zhuǎn)作他用，即將廢棄海纜用作教學(xué)和科研，使其發(fā)揮新作用。

大多數(shù)國家對廢棄海纜的處理是視具體情況而定，即根據(jù)不同情況采用不同處理方法。1973年建成的中日海底電纜于1993年廢棄，由中國人民解放軍海軍負責(zé)完成中方的打撈回收；20世紀(jì)80年代美國與日本之間的第一條電纜棄用但沒有廢棄，最終交由東京大學(xué)轉(zhuǎn)作教學(xué)科研用途，是退役海纜再利用的成功案例[1]。

3 南海海纜廢棄實例

隨著互聯(lián)網(wǎng)和相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，我國早期海纜日益加快淘汰步伐。南海目前已有香港-臺灣2號、亞太光纜、泰越港海纜等以原地棄置方式廢棄的海纜，亞太網(wǎng)絡(luò)B8和B17段海纜在廢棄后被局部打撈回收。本文以泰越港海纜和亞太網(wǎng)絡(luò)B17段海纜作為實例，分析各自廢棄方式的影響。

3.1 南海自然條件

泰越港海纜和亞太網(wǎng)絡(luò)B17段海纜所在海區(qū)屬南亞熱帶氣候區(qū)，全年平均氣溫高，雨水充足，日照時間長，夏秋多熱帶氣旋侵襲。海底光纜路由地層主要有震旦系、寒武系、奧陶系、泥盆系、侏羅系、白堊系、第三系和第四系。海底地貌有大陸架、峽谷、海盆、海嶺、海槽、大陸坡等。

在我國南海尤其是近岸大陸架區(qū)域和大的河口區(qū)域，海相沉積是其主要特征。沙質(zhì)是河口區(qū)域的主要海床沉積地貌類型，泥沙能輸移到的區(qū)域也大多出現(xiàn)沙質(zhì)底質(zhì)，向外則細粒徑的粉沙占優(yōu)勢。局部有些區(qū)域的海床表層會出現(xiàn)古侵蝕面，這些表層通常是由堅硬的黏土層(或稱鐵板沙)組成，剪切力高達100 kPa，有些甚至達到300 kPa。香港北邊大陸架的表層沉積物表現(xiàn)為明顯的分層趨勢，在大陸架前緣通常為粉沙和淤泥質(zhì)，在大陸架中部通常為粉沙和粗粒砂，而在近海岸帶地區(qū)則主要是富含有機質(zhì)的黏土和淤泥。

3.2 廢棄海纜概況

3.2.1 泰越港海纜

泰越港海纜系統(tǒng)于1995年開通，整個海纜系統(tǒng)終端位于深水灣(香港)、拉差(泰國)和頭頓(越南)，是由阿爾卡特S-560和富士通OS-560組成的混合系統(tǒng)，其線路傳輸速率為560 Mbit/s；用于越南、泰國和香港間數(shù)據(jù)通信，在香港的登陸站為深水灣，在越南和泰國的登陸站分別是頭頓和拉差，海纜總長3 373 km，包含14個中繼器；位于我國近海部分基本為埋設(shè)段，埋設(shè)深度為0.3～1.35 m。

泰越港海纜的結(jié)構(gòu)主要包括光纖單元、抗壓管、護層、鎧裝層和外披層。海纜在結(jié)構(gòu)上要求堅固且有很好的機械強度，因此泰越港海纜中的抗壓管采用不銹鋼金屬管；起絕緣保護作用的護套材料主要選用各種密度的聚乙烯；當(dāng)海纜敷設(shè)在距離海岸較近處時，常要對其加鎧裝保護(圖1)，為防止船錨拖拽和近海挖掘破壞，海纜系統(tǒng)近岸部分采用單層或雙層鎧裝保護，在較深水域則不需要特別保護，鎧裝鋼絲為24號鍍鋅鋼絲、直徑為3.4 mm；無鎧裝海纜的外披層主要采用聚乙烯護套(圖2)，鎧裝海纜的外披層則主要采用不同黏度的瀝青分層澆灌而成[2]。

圖1 泰越港海纜系統(tǒng)鎧裝海纜結(jié)構(gòu)

圖2 泰越港海纜系統(tǒng)無鎧裝海纜結(jié)構(gòu)

3.2.2 亞太網(wǎng)絡(luò)B17段海纜

亞太網(wǎng)絡(luò)(ASIA PACIFIC CABLE NETWORK，APCN)是太平洋地區(qū)的一個綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于亞太地區(qū)數(shù)據(jù)的海底傳輸。亞太網(wǎng)絡(luò)共有3個主要系統(tǒng)，B17段屬1號系統(tǒng)；1號海纜系統(tǒng)長達4 100 km，在亞太地區(qū)擁有4個登陸點，包括中國香港、日本、韓國和中國臺灣。亞太網(wǎng)絡(luò)B17段于1997年投入使用，其終端位于香港大嶼山塘福，從香港向東延伸與Unit 2段連接，Unit 2段將B17段與B3段和B4段連接成一個系統(tǒng)支路，用于連接日本、韓國、中國臺灣和中國香港之間的數(shù)據(jù)通信和信號傳輸。

亞太網(wǎng)絡(luò)海纜主要由7種類型組成，分別為雙層鎧裝海纜(DA)(圖3)、輕型屏蔽海纜(LWS)、輕型深海海纜(LW)(圖4)、輕型單層鎧裝海纜(SAL)、重型單層鎧裝海纜(SAH)、中型單層鎧裝海纜(SAM)和重型海纜(HT)。雙層鎧裝結(jié)構(gòu)內(nèi)圈和外圈的鍍鋅鋼絲直徑分別為5 mm和7 mm，輕型單層鎧裝結(jié)構(gòu)的鍍鋅鋼絲直徑為2 mm，中型單層鎧裝結(jié)構(gòu)的鍍鋅鋼絲直徑為5 mm，重型單層鎧裝結(jié)構(gòu)的鍍鋅鋼絲直徑為7 mm[3]。

圖3 亞太網(wǎng)絡(luò)雙層鎧裝海纜(DA)結(jié)構(gòu)

圖4 亞太網(wǎng)絡(luò)輕型深海海纜(LW)結(jié)構(gòu)

3.3 廢棄方式及其影響

泰越港海纜的廢棄時間早于亞太網(wǎng)絡(luò)B17段海纜，采用原地棄置方式。隨著管理要求的提高，亞太網(wǎng)絡(luò)B17段海纜則采用局部打撈回收，位于我國內(nèi)水和領(lǐng)海的部分除近岸打撈難度太大的之外全部打撈，領(lǐng)海之外的部分原地棄置。

3.3.1 泰越港海纜廢棄的影響

3.3.1.1 對海洋環(huán)境的影響

泰越港海纜原地棄置不會改變路由區(qū)的海床自然屬性，也不會改變現(xiàn)有的海底地貌，但對于海洋水動力條件以及漁業(yè)、礦產(chǎn)、旅游等自然資源具有一定影響。本海纜系統(tǒng)主要由光纖、單層或雙層高強度鋼絞線護層鋼線、鋼鎧裝層、瀝青、聚乙烯、聚丙烯和尼龍等材質(zhì)組成，穩(wěn)定性好，具有耐水壓、耐張力、防水性好、毒性小、韌度和強度高等特性，能夠抵抗因溫度變化、海底磨損、腐蝕以及被鯊魚和鯨等咬損造成的破壞，也能在相當(dāng)程度上抵抗外力的鉤掛與拖曳作用，在海水和海底沉積物中的理化性質(zhì)穩(wěn)定。但海纜原地棄置后在海水的長期作用下，聚乙烯、聚丙烯和瀝青會慢慢腐蝕，產(chǎn)生大量硫化氫，使海纜路由附近的海底土富積硫化氫，而當(dāng)硫化氫含量超過100 mg/m3時將呈現(xiàn)強還原環(huán)境，對海洋環(huán)境造成不利影響。同時，鋼鎧裝層和鍍鋅鋼絲長期暴露將導(dǎo)致重金屬溶出，影響海底土質(zhì)環(huán)境和海水水質(zhì)環(huán)境，造成附近海域重金屬污染。

3.3.1.2 對海洋功能區(qū)的影響

由于海纜部分埋在海底底土中，海纜原地棄置對礦產(chǎn)資源利用區(qū)和海洋能利用區(qū)等不會產(chǎn)生影響。但海纜在原地棄置后由于長期被海水腐蝕將釋放硫化氫和重金屬等有毒有害物質(zhì)，破壞海底土質(zhì)環(huán)境和海水水質(zhì)環(huán)境，對漁業(yè)資源利用和養(yǎng)護區(qū)、工程用海區(qū)、旅游區(qū)、海洋生態(tài)系統(tǒng)保護區(qū)和幼魚幼蝦保護區(qū)有影響；棄置海纜有可能纏繞船錨，對港口航運區(qū)的船舶航行安全產(chǎn)生威脅；棄置海纜釋放的硫化氫可能造成附近海底呈現(xiàn)強還原環(huán)境，對海洋石油勘探開發(fā)等相關(guān)規(guī)劃產(chǎn)生干擾。因此，海纜原地棄置會影響海洋功能區(qū)的利用和維護，不利于海洋功能區(qū)劃和相關(guān)開發(fā)規(guī)劃的實施。

3.3.1.3 對海洋開發(fā)活動的影響

泰越港海底光纜系統(tǒng)區(qū)水深200 m以淺區(qū)域的捕撈作業(yè)內(nèi)容之一是拖網(wǎng)船作業(yè)，棄置海纜對拖網(wǎng)作業(yè)有阻網(wǎng)或破網(wǎng)的可能；在水深大于200 m的海域，由于海纜敷設(shè)在海底而網(wǎng)具正常作業(yè)時并不觸及海底，棄置海纜不會影響開闊海域中層水域的正常捕撈作業(yè)。由于該海纜絕大部分為敷設(shè)、埋設(shè)部分的埋深大多也小于1.0 m，而網(wǎng)箱養(yǎng)殖等養(yǎng)殖方式需對網(wǎng)箱采取錨定方式固定其位置，在布設(shè)時固定樁打入海底土中的深度通常大于1.0 m，固定樁就有可能打到棄置海纜上，從而影響網(wǎng)箱安裝進度和質(zhì)量；捕撈作業(yè)時船錨刺入海底土的深度大于1.0 m，一旦船錨與棄置海纜纏繞，海纜抗拉強度較大使錨難以脫身，如果不能拉斷海纜就不得不棄錨，將造成不必要的損失和麻煩。因此，原地棄置海纜將對漁業(yè)生產(chǎn)活動產(chǎn)生不利影響，且由于原地棄置是永久性的，這種不利影響將長期存在。

泰越港海纜原地棄置不會對現(xiàn)有南海石油平臺的正常生產(chǎn)造成任何影響。在今后珠江口邊緣構(gòu)造區(qū)和其他深海遠景油氣區(qū)勘探與開發(fā)中，如果工程不位于棄置海纜海域，棄置海纜也不會對其造成影響。當(dāng)遇到儲油構(gòu)造和其他無法避讓的情況時，棄置海纜會對石油平臺座底的安裝產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致石油平臺施工工期的延長和工程成本的增加，如果忽略棄置海纜的存在甚至?xí)?dǎo)致安全事故。

南海地區(qū)海上交通非常繁忙，航線錯綜復(fù)雜，但都為水上活動，棄置海纜對其不會造成影響。泰越港海纜近岸段部分因埋設(shè)入海床不會阻礙船舶航行，大于200 m水深區(qū)域的海纜因敷設(shè)在海底底床不會成為海上航行障礙物。

與泰越港海纜交越的國際海底光纜有20余條，當(dāng)其他與之相交的海纜受損需搶修時，由于本海纜的棄置而可不用考慮其安全，不會影響現(xiàn)有其他海纜的正常運營。

泰越港海纜原地棄置后仍占據(jù)一定的海洋空間，為新建海纜的空間分配造成困難，尤其是海纜登陸點的資源是有限的，原地棄置將減小新建海纜登陸段路由的選擇余地。此外，新建海纜在施工時必須先確定棄置海纜位置，當(dāng)新建海纜路由與棄置海纜交越時還應(yīng)找到交越點位置，割斷棄置海纜并將其從交越點分別向兩側(cè)拉開500 m，使海纜船和施工設(shè)備安全通過；其他新建海底管線需經(jīng)過棄置海纜路由區(qū)時，棄置海纜也會給施工帶來難度。

3.3.2 亞太網(wǎng)絡(luò)B17段海纜廢棄的影響

本海纜原地棄置部分的影響與泰越港海纜基本一致，不再重復(fù)分析，主要分析打撈部分的影響。

3.3.2.1 對海洋環(huán)境的影響

廢棄海纜在打撈過程中會對海底泥沙和沉積物造成擾動，產(chǎn)生懸浮泥沙，對海洋水質(zhì)和生物資源產(chǎn)生一定的不利影響。但打撈回收后廢棄海纜完全從海底消失，可以完全消除因腐蝕釋放硫化氫和溶出重金屬從而破壞海底土質(zhì)環(huán)境和海水水質(zhì)環(huán)境的隱患，從長期看對于海洋環(huán)境保護是有利的。

3.3.2.2 對海洋功能區(qū)的影響

廢棄海纜的打撈過程會對該海域漁業(yè)資源利用和養(yǎng)護區(qū)、海洋生態(tài)系統(tǒng)保護區(qū)、游艇停泊區(qū)和港口區(qū)等產(chǎn)生一定的影響。如，施工船在打撈作業(yè)時產(chǎn)生機械噪音污染；擾動海底泥沙和沉積物產(chǎn)生泥沙再懸浮，增加水體中懸浮物的濃度，影響周圍海洋功能區(qū)尤其是休閑漁業(yè)區(qū)和幼魚幼蝦保護區(qū)的海水水質(zhì)，會造成一定的漁業(yè)損失；施工船和已被打撈出海但暫未收集的海纜橫跨海面，對出入游艇停泊區(qū)和港口區(qū)的通航船舶會造成一定的影響。但以上影響都是暫時的，海纜打撈回收后將不再占用海底空間、清除海底垃圾、消除原地棄置的隱患，對這些海域的海洋功能區(qū)劃完全沒有影響，更有利于恢復(fù)海域的自然狀態(tài)以及海洋功能區(qū)的利用與維護。

3.3.2.3 對海洋開發(fā)活動的影響

打撈回收海纜產(chǎn)生的海底沉積物的攪動和泥沙的再懸浮將使海洋生態(tài)環(huán)境和漁業(yè)資源受到一定破壞，但這種影響只局限于打撈作業(yè)點且是暫時的，施工作業(yè)結(jié)束即可消失。打撈回收廢棄海纜能夠徹底避免廢棄海纜在海水長期腐蝕下釋放硫化氫、重金屬等污染物的情況發(fā)生，防止海底土質(zhì)環(huán)境和海水水質(zhì)環(huán)境被破壞，有利于海洋生態(tài)環(huán)境和漁業(yè)資源保護。

海纜打撈作業(yè)時可能會對路由附近海域油井的正常生產(chǎn)帶來妨礙，可能影響與亞太網(wǎng)絡(luò)B17段交越的海底管線，施工船作業(yè)時將增大海上船舶密度，海上航行船舶要給予避讓，需采取必要措施保障船舶安全航行，盡可能減少對航運船舶構(gòu)成的安全威脅。但上述不利影響可采取相應(yīng)措施消除或減弱，且打撈回收廢棄海纜后可以空出原海纜占用的海洋空間，新建海洋工程能重新利用該海域，不但提高海域利用率，而且完全避免因棄置海纜造成的新建海洋工程的施工困難和安全隱患。

4 結(jié)論

根據(jù)對泰越港海纜原地棄置和亞太網(wǎng)絡(luò)B17段海纜局部打撈回收方案特點和利弊的分析可知，原地棄置海纜簡便易行，在廢棄海纜較少時這種方案是可以接受的；打撈回收海纜雖然在作業(yè)期間帶來暫時的影響，但作業(yè)完成后將徹底消除隱患。局部打撈回收是權(quán)衡優(yōu)缺點的折中方案，而隨著保護海洋生態(tài)環(huán)境和提高海底空間資源利用率的要求逐漸提高，全線打撈回收廢棄海纜是最優(yōu)方案。

[1] 國家海洋局南海海洋工程勘察與環(huán)境研究院.亞太光纜海纜系統(tǒng)(APC Cable System)中國段棄置影響評估報告[R].2006.

[2] 國家海洋局南海海洋工程勘察與環(huán)境研究院.泰越港海底光纜廢棄評估報告[R].2009.

[3] 國家海洋局南海海洋工程勘察與環(huán)境研究院.亞太網(wǎng)絡(luò)B17段海底光纜廢棄評估報告[R].2011.

Example Analysis on Abandoned Submarine Optical Fiber Cable in the South China Sea

SHU Xiejun1，HOU Peng2，ZHENG Zhaoyong1

(1.South China Sea Institute of Planning and Environmental Research，SOA，Guangzhou 510300，China；2.Scientific Research Institute of Pearl River Water Resources Commission，Guangzhou 510611，China)

With the rapid development of submarine optical fiber cable technology，more and more submarine optical fiber cables have been abandoned.The paper introduced the abandoned reasons and ways of submarine optical fiber cables.Taking TVH and APCN B17 for example，the advantages and disadvantages of their abandoned ways were analyzed from the aspects of marine environment，marine functional zone and marine developing activities.As the improvement of marine environment protection and submarine space resource utilization requirements，it is the best way that the whole abandoned submarine optical fiber cable was salvaged.

Submarine Optical Fiber Cable，Marine ecological environment，Oceanographic engineering

2016-05-13；

2016-08-31

國家海洋局南海分局海洋科學(xué)技術(shù)局長基金項目(1407).

舒勰俊，博士，研究方向為水動力及環(huán)境影響，電子信箱：shuxj@scsb.gov.cn

P756

A

1005-9857(2016)10-0092-05