1、3中韓海底光纜 (西段) 棄置方案可行性研究張效龍1 ,2 ,徐家聲2 ,劉敦武2(1 . 大連海事大學(xué) 環(huán)境工程與科學(xué)學(xué)院 ,遼寧 大連 116026 ;2 . 國(guó)家海洋局 第一海洋研究所 ,山東 青島 266061)摘 要 :中韓海底光纜已于 2005 年 7 月宣布廢棄 。中韓海底光纜是我國(guó)宣布廢棄的第一條國(guó)際海底光纜 。通過對(duì)中韓海底光纜多種可能的棄置方案進(jìn)行分析 ,比照研究了各種棄置方案 的利弊及可行性 。通過比選 ,提出了全線打撈回收方案是最正確方案 ;領(lǐng)海以內(nèi)打撈回收方案次之 ,是具有現(xiàn)實(shí)性和可操作性的方案 ;原地棄置方案是最不適合中韓光纜棄置的方案 。關(guān)鍵詞 :中韓海底光纜 ;

2、棄置方案 ;方案比選中圖分類號(hào) : P756 . 1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : A海底光纜因其體積小 、容量大 、傳輸速度快 、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而成為信息時(shí)代信息傳送的主要工具和載體 。目前 ,敷設(shè)在海底的海纜長(zhǎng)度已經(jīng)超過了 100 104 k m 。它將世界上 100 多個(gè)國(guó)家 和地區(qū)連接起來 ,構(gòu)成了相互交叉 、錯(cuò)綜復(fù)雜的海底信息高速公路網(wǎng) 。諸多海纜敷設(shè)在海 底 ,不僅受到海洋環(huán)境的保護(hù) ,同時(shí)也會(huì)受到海洋環(huán)境的威脅 。海纜的使用壽命一般為2530 a 1 。在海纜到達(dá)壽命期 ,或者海纜本身技術(shù)落后被技術(shù)先進(jìn)的海纜代替 ,原先海 纜就會(huì)被廢棄停用 。近年來 ,棄置停用的海纜數(shù)量越來越多 ,對(duì)海洋環(huán)

3、境及海洋開發(fā)利用 活動(dòng)的影響也越來越大 。海纜棄置問題已經(jīng)成為倍受關(guān)注的海洋問題 。海纜棄置的方案有多種 ,不同的棄置方案均存在對(duì)海洋環(huán)境和海洋開發(fā)活動(dòng)的影響 。但不同方案的影響程度會(huì)因時(shí)空和經(jīng)濟(jì)利益不同而有很大的差異 。良好棄置方案在很大程度上可以降低廢 棄海纜對(duì)海洋環(huán)境和海洋開發(fā)利用活動(dòng)的影響 ,防止對(duì)海洋空間可持續(xù)性利用開發(fā)的影 響 。中韓海底光纜是我國(guó)宣布棄置的第一條國(guó)際海底光纜 ,對(duì)該海底光纜廢棄的可行性方案進(jìn)行研究 ,可為我國(guó)今后海底光纜的棄置工作提供理論參考和科學(xué)根底 。1中韓海底光纜建設(shè)及廢棄中韓海底光纜系統(tǒng)始建于 1993 年 6 月 ,1996 年 2 月完成并正式開通使用

4、 。該海底光纜全長(zhǎng) 549 k m ,埋設(shè)設(shè)計(jì)深度為 1 . 5 m ,分別在中國(guó)青島和韓國(guó)泰安登陸 2 (圖 1) 。中3 收稿日期 : 2006203208作者簡(jiǎn)介 : 張效龍 ( 19752) ,男 ,助理研究員 ,在職博士研究生 ,主要從事海洋工程 、海洋工程環(huán)境和海底光纜路際光纜 ,它的建成曾引起了國(guó)內(nèi)外的極大關(guān)注 。圖 1 中韓海底光纜位置示意圖中韓海底光纜已于 2005 年 7 月申請(qǐng)棄置停用 。而替代它的東亞環(huán)球 ( EA C1) 海底光 纜系統(tǒng) M 段即將建成 。2中韓海底光纜棄置的原因分析中韓海底光纜的廢棄原因有 3 個(gè) : (1) 容量小 、傳輸速率低 ; ( 2) 維護(hù)

5、費(fèi)用高 ; ( 3) 東亞環(huán)球 ( EA C1) 海底光纜正在建設(shè) 。以下對(duì)這 3 個(gè)原因進(jìn)行詳細(xì)分析 。(1) 容量小 、傳輸速率低建成于 20 世紀(jì) 90 年代中期的中韓海底光纜系統(tǒng)傳輸速率為 565 M b/ s ,由 2 對(duì)光纖 組成 ,其設(shè)計(jì)容量為 15 120 條數(shù)字 ,這在當(dāng)時(shí)是較先進(jìn)的海纜系統(tǒng) 。近幾年來 ,由于光纜技術(shù)的迅速開展 ,特別是密集波分復(fù)用技術(shù) ( D WDM) 3 的采用 ,光纜容量迅速擴(kuò)大 ,傳輸速率和開通話路大幅度增加 。當(dāng)前光纜的話路約為中韓光纜話路的 50 倍或更多 。這使中韓光纜相形見絀 。加之 2021 年 29 屆奧運(yùn)會(huì)的舉辦 ,青島將成為國(guó)內(nèi)外信息

6、交流和傳遞的重要信息口岸 ,信息量的空前增加使得中韓海底光纜系統(tǒng) 我國(guó)北方唯一的 國(guó)際光纜系統(tǒng)不能滿足實(shí)際需要 。為解決這一問題 ,確保奧運(yùn)會(huì)信息暢通無阻 ,就需要建 設(shè)新的大容量海底光纜系統(tǒng) ,廢棄中韓海底光纜系統(tǒng) 。(2) 維護(hù)費(fèi)用高近年來 ,隨著海洋漁業(yè)和海洋運(yùn)輸業(yè)的迅速開展 ,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了船錨的入土深度 ,據(jù)官方統(tǒng)計(jì) ,大于 1 t 的錨入土 深度一般超過 2 m 。中韓海底光纜埋設(shè)在 1 . 5 m 以淺的海底土層中 ,這樣的埋設(shè)深度已不能保障海纜的平安運(yùn)營(yíng) 。中韓海底光纜自開通近 10 a 來 ,共發(fā)生了 11 次阻斷事故

7、。其中發(fā)生在韓方水域的有 10 次 ,發(fā)生在中方水域的有 1 次 。海底光纜的破壞 ,維修費(fèi)用極其昂貴 ,中韓海底光纜系統(tǒng)的 11 次阻斷事故造成的維修費(fèi)用累計(jì)高達(dá)數(shù)百萬美元 。 此外 ,中韓海底光纜參加了東北亞的橫濱維護(hù)區(qū) ,每年需繳納入會(huì)費(fèi)約 30 多萬美元 ,光纜相比很不經(jīng)濟(jì) 。(3) 東亞環(huán)球 ( EA C1) 海底光纜系統(tǒng)正在建設(shè)東亞環(huán)球 ( EA C1 ) 海 底 光 纜 系 統(tǒng) 將 于 2006 年 建 成 并 投 入 使 用 。建 成 的 東 亞 環(huán) 球 ( EA C1) 海底光纜系統(tǒng)是高傳送速率 、高容量和先進(jìn)的海底光纜系統(tǒng) 。該光纜的建設(shè)可 完全滿足我國(guó) 2021 年奧運(yùn)會(huì)

8、的需要 ,同時(shí)也可促進(jìn)我國(guó)北方信息化產(chǎn)業(yè)的開展 。這使得 容量小 ,獲利低 ,維護(hù)費(fèi)用高的中韓海底光纜的棄置成為必然 。3中韓海底光纜棄置方案分析世界上棄置海纜的數(shù)量越來越多 ,對(duì)海洋環(huán)境及海洋開發(fā)利用活動(dòng)的影響也越來越大 。因而 ,世界各國(guó)對(duì)棄置海纜的管理和優(yōu)化方案的選擇越來越重視 。目前 ,世界上對(duì)海纜棄置方案有多種 。主要的海纜棄置方案有 : (1) 原地棄置 ; (2) 全線打撈回收 ; (3) 領(lǐng)海以 內(nèi)打撈回收 ,領(lǐng)海外原地棄置 ; (4) 轉(zhuǎn)作他用 。這 4 種方案各有優(yōu)缺點(diǎn) ,海纜系統(tǒng)廢棄方案的選擇和確定 ,需結(jié)合廢棄海纜的位置 、環(huán)境 、管理 、時(shí)空的可持續(xù)性開發(fā)利用 、近期

9、和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益等方面進(jìn)行具體分析 ,詳細(xì)比選 。下面就上述 4 種方案對(duì)中韓海底光纜棄置進(jìn)行 比照分析 。3 . 1原地棄置原地棄置是將海底光纜系統(tǒng)原地棄用 ,不作任何處理 ,也不再對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)保護(hù) ,使其成為海底垃圾 。該方案優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便易行 、投入費(fèi)用低廉 ,可謂省時(shí) 、省心 、省力 、省錢 。但該方案對(duì)海洋環(huán)境 、漁業(yè)活動(dòng) 、新建海纜 、海洋時(shí)空的可持續(xù)利用及其它海洋工程工程均存在較大危害 ,后患無窮 。海底光纜的一般結(jié)構(gòu)組成從外向內(nèi)依次為 :聚乙烯護(hù)層 、鎧裝金屬鋼絲和二氧化硅光 纖 4 。棄置后的海纜會(huì)長(zhǎng)期暴露在海底或淺層海底土中 。在海水作用下 ,聚乙烯護(hù)層和鎧裝鋼絲會(huì)緩慢腐蝕 ,并產(chǎn)生

10、大量硫化氫 ( H2 S) 。硫化氫易于在細(xì)粒沉積物中富積 。中 韓海底光纜系統(tǒng)路由區(qū)海底土多為細(xì)粒的粉土或粘性土 ,非常易于硫化氫的富積 。當(dāng)硫化氫的富積含量超過 100 mg/ m3 時(shí) ,海底土將會(huì)呈現(xiàn)為強(qiáng)復(fù)原環(huán)境 ,對(duì)海洋環(huán)境和海底工 程造成不利影響 。同時(shí) ,鎧裝金屬鋼絲長(zhǎng)期暴露 ,重金屬的長(zhǎng)期溶出 ,將會(huì)影響海底的土質(zhì)環(huán)境和海水的水質(zhì)環(huán)境 ,造成附近海區(qū)的重金屬污染 。海底光纜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)埋深為 1 . 5 m ,實(shí)際埋設(shè)往往很難到達(dá)這一埋深 ,因而中韓海底 光纜系統(tǒng)的實(shí)際埋設(shè)深度均淺于 1 . 5 m 。這對(duì)海底表層以上的漁業(yè)活動(dòng) (如底拖網(wǎng)等) 影 響不大 ,但對(duì)定置網(wǎng)和船錨有較

11、大的影響 。在中韓海底光纜路由區(qū)內(nèi) ,定置網(wǎng)是主要的漁 業(yè)捕撈方式 。在布設(shè)定置網(wǎng)時(shí) ,固定樁打入海底土中的深度通常大于 1 . 5 m 。固定樁有可能打到光纜上 ,從而影響定置網(wǎng)安裝進(jìn)度和安裝質(zhì)量 。捕撈作業(yè)時(shí) ,由于船錨刺入海底 土的深度大于 1 . 5 m , 一 旦 船 錨 與 光 纜 勾 搭 在 一 起 , 錨 難 以 脫 身 。海 纜 的 抗 拉 強(qiáng) 度 很 大 5 ,如果船錨不能將光纜鉤斷 ,將不得不棄錨 ,造成不必要的損失和麻煩 。此外 ,因海底 光纜是永久性棄置的 ,其對(duì)漁業(yè)活動(dòng)的影響也是長(zhǎng)久性的 。灣登陸的擁擠現(xiàn)象 ,例如我國(guó)香港的深水灣 。在這種情況下 ,海纜原地棄置勢(shì)必

12、造成海洋空間更加擁擠 ,海洋空間的利用更加難于分配 ,為新建海纜系統(tǒng)登陸段的海洋時(shí)空利用造成困難 。同時(shí) ,原地棄置的海纜也會(huì)對(duì)新建海纜的施工造成影響 。在新建海纜埋設(shè)施工 時(shí) ,必須首先確定棄置海纜的位置 。如果擬建海纜路由與棄置海纜交叉 ,在海纜施工前 , 就需要找到交叉點(diǎn)位置 ,將棄置海纜剪斷 ,并將斷頭沿?cái)M定路由中心線分別拉開500 m的 距離 ,使船只和埋設(shè)設(shè)備平安通過 。如果碰上增音機(jī) ,將不得不改變擬定路由 。如果在棄置海纜段 ,不進(jìn)行這些附加的施工作業(yè) ,將使施工的埋設(shè)犁受損或傾倒 ,影響施工進(jìn)度 、增 加施工費(fèi)用 。另外 ,在棄置光纜區(qū)進(jìn)行新的海洋工程施工 ,如打樁 、開挖航

13、道等作業(yè)都將 會(huì)因棄置光纜的存在而造成麻煩 。此外 ,海纜原地棄置后 ,每年還需交納一定數(shù)額的海洋使用管理費(fèi) 。原地棄置的光纜由于自然環(huán)境的變遷 ,如海底的沉積物堆積和侵蝕作用使光纜的埋設(shè)深度加大或減小 。滑坡 、崩塌 、地震等地質(zhì)作用可能使光纜發(fā)生斷裂或錯(cuò)動(dòng) 。棄置光纜的這些意外變化對(duì)新建的海洋工程都存在重要隱患 。為此 ,必須對(duì)原地棄置光纜進(jìn)行定期監(jiān)測(cè) ,了解其確切的 位置 。3 . 2 全線打撈回收全線打撈回收是對(duì)該路由從起點(diǎn)至終點(diǎn)進(jìn)行打撈回收 ,使其完全從海底消失 。該方 案的要點(diǎn)是將中韓海底光纜系統(tǒng)西段的海纜用海纜工程船打撈回收 ,在陸上棄置 。由于光纜被打撈回收離開海底 ,所以原地

14、棄置光纜所產(chǎn)生的一切弊端完全消除 。這就意味著原地棄置方案帶來的缺陷在此方案內(nèi)均可防止 。目前 ,這一方案已經(jīng)在世界上幾個(gè)國(guó)家 得到了應(yīng)用 。例如中韓海底光纜東段的 195 k m 的海纜已經(jīng)由韓國(guó)全線打撈完成 。該方案的缺乏之處是需支付海底光纜全線打撈必要的費(fèi)用和打撈后的海纜棄置處理費(fèi)用 ,這筆費(fèi)用是非?？捎^的 。此外 ,該方案也會(huì)對(duì)海洋漁業(yè)資源造成一定的影響 。例如 打撈回收光纜引起泥沙再懸浮和運(yùn)移 ,局部改變海水混濁度 ,影響漁業(yè)資源 ,但這種影響 是非常輕微的 。3 . 3 領(lǐng)海以內(nèi)打撈回收領(lǐng)海以內(nèi)的打撈回收是將領(lǐng)海以內(nèi)的棄置海纜全部打撈回收 ,領(lǐng)海以外的海纜原地 棄置 。對(duì)中韓海底光

15、纜而言 ,就是從浮山灣至朝連島以外 12 n mile 和水深 036 m 的海區(qū)實(shí)施打撈回收棄置方案 。在該海區(qū)以外的海域?qū)嵤┰貤壷梅桨?。該方案在我國(guó)領(lǐng)海內(nèi)防止了棄置后的海纜仍占用海洋空間 ,造成登陸段海洋空間使用的擁擠問題 ,也消除了 棄置海纜對(duì)海洋漁業(yè)活動(dòng)的長(zhǎng)期影響和對(duì)新建海纜在領(lǐng)海內(nèi)建設(shè)施工的影響 。在領(lǐng)海以 外原地棄置的海纜仍對(duì)漁業(yè)活動(dòng)和新建海纜有一定的影響 ,但這種影響已非常輕微 。就中韓光纜而言 ,中韓光纜在青島近岸淺海段屢次與海纜交叉 。如果領(lǐng)海內(nèi)不進(jìn)行 打撈回收 ,將不利于海纜的維護(hù) ,嚴(yán)重影響今后青島近岸段海底光纜的建設(shè) 。青島的海纜 工程建設(shè)受軍事訓(xùn)練區(qū)及青島港航道的

16、制約 ,能夠建設(shè)海底光纜的海域?qū)挾确浅Ｓ邢?,有 的地段缺乏 2 k m 。隨著奧運(yùn)會(huì)召開和經(jīng)濟(jì)的開展 ,海底光纜建設(shè)必將有大的開展 。青島 的目標(biāo)是成為我國(guó)北方信息中心 。為此 ,必須將棄用的中韓光纜撤除 ,為青島新的海底光纜建設(shè)讓路 。在青島外海 ,由于海域遼闊 ,水深增大 ,可以考慮原地棄置的方案 。這是在3 . 4轉(zhuǎn)作他用轉(zhuǎn)作他用是將原定棄置海纜用于教學(xué)或科研 ,使棄置海纜有新用途 。目前 ,廢棄海纜 轉(zhuǎn)作他用已經(jīng)在日本和美國(guó)得到了應(yīng)用 6 ,例如美國(guó)至日本的第一條建于上世紀(jì) 60 年代 的越洋 (太平洋) 電纜因 80 年代美日之間橫貫太平洋光纜的建成而決定棄用 。經(jīng)美日協(xié) 商后 ,

17、決定不將這一電纜打撈 ,而是將它交付日本東京大學(xué)用作教學(xué)和研究深海地震 。目 前 ,中韓海底光纜不會(huì)轉(zhuǎn)作他用 。4棄置方案的比選及建議在對(duì)原地棄置 、全線打撈回收和領(lǐng)海以內(nèi)打撈回收方案的特點(diǎn)及利弊進(jìn)行了全面的比擬以后 ,作者認(rèn)為原地棄置方案對(duì)中韓光纜最不適宜 。因?yàn)橹许n光纜是橫貫東西的一條光纜 ,在原地棄置后 ,將成為南北向光纜進(jìn)入黃海北部地區(qū)的障礙 。原地棄置海纜的存 在不利于海洋環(huán)境保護(hù)和海洋開發(fā)利用 ,不利于我國(guó)北方海底光纜系統(tǒng)的建設(shè)和開展 ,該方案會(huì)造成長(zhǎng)期的隱患 。因此 ,中韓海底光纜原地棄置方案不妥 。全線打撈回收方案是將中韓光纜打撈起來后 ,進(jìn)行陸上棄置 。這樣不占用海底空間 ,

18、 去除了海底垃圾 ,不留任何隱患 ,對(duì)海洋環(huán)境保護(hù)和海底空間資源的利用都是上策 。這樣 做對(duì)我國(guó)海底光纜的運(yùn)營(yíng)和海底光纜的建設(shè)都是一件十分有益的事情 。我國(guó)中日海纜的全線打撈棄置和韓國(guó)中韓光纜東段的打撈棄置都是該方案的成功范例 。 領(lǐng)海以內(nèi)打撈回收方案是一個(gè)既可保護(hù)海洋環(huán)境 、又有利今后海洋開發(fā)活動(dòng) 、所需經(jīng)費(fèi)少和可操作性強(qiáng)的好方案 ,但該方案在領(lǐng)海外仍留有隱患 。通過以上分析 、比照 ,作者認(rèn)為全程打撈回收方案為解決中韓海底光纜西段海纜棄置 的最正確方案 ;領(lǐng)海以內(nèi)打撈回收方案是僅次于全線回收方案的可操作性的棄置方案 ;原地棄置方案是最不科學(xué)的棄置方案 。實(shí)際上盡管已經(jīng)有海纜轉(zhuǎn)作他用的事例

19、,但中韓海底 光纜不會(huì)轉(zhuǎn)作他用 。參考文獻(xiàn) : 1 2 3 4 5 6 楊可貴 . 我國(guó)海底光纜通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化初探 J . 光通信技術(shù) ,2003 , (5) :44247 .王震東 ,趙興生 . 國(guó)際海底光纜系統(tǒng)概述 J . 現(xiàn)代通信 ,1997 , (10) :7 .畢東瀛 . 中美海底光纜波分復(fù)用系統(tǒng)及其傳輸質(zhì)量 J . 廣東通信技術(shù) ,1999 ,19 (2) :22225 .王衛(wèi)昀 . 海底光纜傳輸系統(tǒng)簡(jiǎn)介 J . 電信技術(shù) ,1997 , (7) :9211 .王瑛劍 ,杜義 ,張振華 . 海底光纜機(jī)械抗拉強(qiáng)度數(shù)學(xué)模型 J . 光纖光纜傳輸技術(shù) ,2002 (1) ,12215 .

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