Воздействие морских кабелей на окружающую среду. Морская среда
Возникает ощущение, что подводные кабели и кабельные операции оказывают отрицательное воздействие на морскую среду. При этом неизбежно взаимодействие между окружающей средой и кабелями, которые не обязательно являются вредными.
В этой главе рассматриваются взаимодействия кабеля и окружающей среды. Идет обсуждение тенденции увеличения заботы прибрежных государств о защите окружающей среды. Это относится к кабельным операциям в соответствии с международным правом и Конвенцией ООН 1982-года (морские законы). При этом не менее важно, являются ли эти регулятивные операции необходимыми для защиты морской среды.
- Взаимодействия между подводными кабелями и охрана окружающей среды Взаимодействие подводных служб и телекоммуникационных кабелей с морской средой может рассматриваться в контексте глубины и размера кабеля. В глубинах> 2000 м, то есть номинального предела для донного тралового лова рыбы. 2 диаметра телекоммуникационного волоконно-оптического кабеля находится в диапазоне 17 — 22 мм, что составляет примерный размер садового шланга. Эти кабели проложены непосредственно на морском дне. Следовательно, они имеют небольшой физический след, особенно если смотреть в глобальном контексте на глубинах > 2000 м . Они составляют 84% мирового океана.
Телекоммуникационные кабели в водах на глубине менее 2000 м могут составлять до 50 мм в диаметре из-за добавления защитной брони для провода. Подводные силовые кабели, которые в настоящее время проложены не глубже 1600 м, больше, чем телекоммуникационные кабели с диаметром от 70 – 150 мм, хотя они могут быть до 300 мм в диаметре. В следующих разделах будут рассмотрены различные операции, связанные с этими небольшими, глубокими и большими глубинами. Также мы рассмотрим особенности неглубоких кабелей и их взаимодействие с океаническим дном.
Обзоры кабельной трассы
Основными инструментами, которые используются для обследований кабельных маршрутов, являются акустические инструменты, такие как эхолоты, многолучевые или картированные системы морского дна, сканирование гидролокаторами в коммерческих целях. Также они нужны и, в тех областях, где должны быть похоронены кабели. Это акустические придонные профайлеры. Эти инструменты исследования руководствуются точной навигацией со спутника на основе Глобальной системы позиционирования (GPS) и дифференциальной системы GPS.
Во время съемок. Как правило, используется высокая частота и низкая энергия Системы обследования. Это происходит потому, что исследования сосредотачивают внимание на глубине, топографии и составе поверхности морского дна, а также собирают информацию об отложениях непосредственно под морским дном. Наши знания последствий обследований и другой антропогенной акустики на морских животных неполные.
Но имеющиеся данные позволяют предположить, что риск, связанный с использованием кабельных инструментов для кабельного обследования маршрута, является минилмальным.
Это контрастирует с некоторой высокой энергией морских гидроакустических систем, которые производят длительные акустические импульсы частот среднего диапазона. Такие системы были вовлечены в общее исследование.
Они находятся в центре внимания значительного и постоянного исследования. Для проверки акустических данных и изображений, фотографий или съемки морского дна, можно использовать обследования судна или водолазов (где это позволяют глубины). Эти инструменты неинвазивные. Могут также потребоваться образцы отстоя из морского дна, и они собираются небольшими грейферами, которые обычно выздоравливают после выборки до нескольких килограммов. Для проверки сейсмических записей, становятся нормой физические испытания подложки. Премьер-инструмент конус пенетрометра, который измеряет прочность осадка, сталкивается с сопротивлением, когда стержень выталкивается.
Изучено воздействие морской акустической технологии на окружающую среду Антарктики. Специальная группа морской акустической технологии и окружающей среды изучила морскую среду и морское дно. При необходимости могут быть собраны образцы под морским дном путем отбора керна, но это, как правило, сведено к минимуму. Это отражает высокое качество современной акустической информации и сведений, собранных пенетрометрами. Таким образом, физическое воздействие на морское дно и недра маршрутных кабельных систем минимально.
Проложенные на поверхности телекоммуникационные и силовые кабели обычно укладывают на морское дно в воде на глубине менее 2000 м. При этом зона должна находиться за пределами основной зоны человеческой деятельности. Иногда поверхность, для уложенных телекоммуникационных и силовых кабелей может также возникать в глубинах мельче, чем 2000 м там, где морское дно непригодно для захоронения, например, в участках подводных выходов горных пород и высокой экологической чувствительности. Они могут также находиться в эффективно охраняемых и юридически обозначенных зонах защиты кабеля.
В особо опасных мелководных районах, энергетические и телекоммуникационные кабели могут требовать дополнительную защиту с помощью специального покрытия, изготовленного из тщательно внедрившихся пород или бетонных матов или путем размещения кабеля в сочлененных железных трубах.
Взаимодействие с водой и седиментация
Телекоммуникационные и силовые кабели, пересекающие континентальные шельфы, это склоны, которые плавно уходят в среднем на глубину 130 м в сторону моря от берега. Они могут быть подвержены воздействию сильных течений и действию волн, которые способны создавать наносы во временных масштабах от нескольких часов до нескольких месяцев или лет. Во время штормов, усиление ветра и сила волн значительно увеличивает отложения эрозии. Такие процессы могут подорвать выкапывание и закапывание кабелей.
Подрыв может создавать кабельные подвески, которые качаются и бренчат под воздействием сильного течения, вызывая усталость выступающих частей, а также ссадины там, где конструкции поддерживаются скалистыми мысами.
Если кабельные суспензии стабильны и долговечны, как и в случае силовых кабелей, проложенных в европейском проливе, они могут стать склеенными к скале корковыми организмами, стабилизирующими эффект, который может быть компенсирован увеличением сопротивления воды на подвеске из-за увеличенного профиля, вызванного биологическим ростом.
В зонах умеренной волны/действия тока, кабели могут самостоятельно заккапываться в мягкий осадок при турбулентности, вызванной протеканием токов. Захоронение происходит также мигрирующим песком, который проходит через кабель. В итоге, может последовать эксгумация в рамках следующей песчаной волны. Временный характер захоронения проявляется в водных глубинах менее 30 м, когда штормом волны и течения временно удаляют песчаное одеяло и подвергают кабель опасности. Этот процесс может произойти, а затем в хорошую погоду захоронения перейдут в естественный осадок.
Наконец, высокие газоразрядные реки создают зоны высокого накопления осадков, что повышает морскую среду естественного кабельного захоронения. Накопление высокого осадка часто ассоциируется с горными районами рядом с активно сталкивающимися тектоническими плато.
К сожалению, такие районы, как правило, подвержены землетрясениям. Таким образом возникает призрак опасного оползня и мутности токов.
Наводнения также повреждают кабель.
Взаимодействие с морской биотой. Любое влияние кабелей на морскую биоту до и после прокладки кабеля можно оценить по биологической переписи.
Или в случае существующего кабеля путем сравнительного анализа биоты вблизи и вдали от кабеля.
Эти количественные исследования показывают, что проложенные на поверхности кабели мало влияют или вообще не оказывают никакого влияния на фауну и флору резидентов. Были сделаны определенные выводы на основе обширного освещения осадочного керна. В исследовании не обнаружено статистической разницы в распределении и численности животных, обитающих в пределах 1 м и 100 м от коаксиальных телекоммуникационных кабелей.
Также не зарегистрировано никаких существенных изменений в мире морских обитателей, живущих в мягком осадке вблизи и вдали от волоконно-оптического кабеля.
Не было обнаружено до и после развертывания кабелей никаких изменений в составе, биомассе и обилии донных животных.
Обеспечивая твердую подложку, кабели могут стать участком морского обрастания, как это наблюдалось в Европе, где анемонии, типичные каменистые субстраты, были обнаружены прикованными к коаксиальному кабелю, пересекающему мягкий мутный субстрат. Это не подходит для таких животных там, где шарнирная защита кабельной трубы имеет биологическую мантию, аналогичную окружающей породе.
Во многих других областях исторически сложилось, что организмы, инкрустированные по восстановленным кабельным связям, должны соотноситься с нашими знаниями о морской биоте, особенно в глубоководных районах океана (на глубине менее 2000 м), которая занимает почти 60 процентов поверхности планеты и даже сегодня, по-прежнему в значительной степени не исследована.
Проложенные на поверхности кабели подвергаются воздействию рыб и морских млекопитающих. Во время эпохи телеграфного кабеля ситуация выходит на первый план, когда 16 повреждений кабеля были определены, как воздействие китов. 13 неисправностей произошли в результате воздействия кашалотов, которые запутались в них и умерли. Остальные ошибки были отнесены к горбатым китам, касаткам и неизвестным видам.
Большинство неисправностей произошло вблизи края континентального шельфа и прилегающего континентального склона, где телеграфные кабели были отремонтированы. Эта привело к предположению о том, что ремонт производится катушкой или петлей, в которую впоследствии попадают киты. Тем не менее, замена подводного телеграфного кабеля на коаксиальные кабели в середине 20-го века привела к тому, что запутывание китов прекратилось. Это продолжало иметь место на протяжении всей кабельно-волоконно-оптической эры, которая началась в середине 20-го века. На волоконно-оптических телекоммуникационных кабелях можно увидеть деликатные корки кораллов и коралловые водоросли.
Заметное изменение отражает технологические достижения в конструкции, транспортировке и укладке кабеля. Кабели теперь скручены в уравновешенной структуре, что снижает склонность к самостоятельному перекатыванию на морском дне.
Кабели проложены под напряжением более точно намеченной топографии морского дна. Ремонт кабелей перешел на мелководье. Отремонтированные участки, как правило, похоронены и кабели на континентальном шельфе и верхней части континентального склона часто похоронены ниже морского дна.
Незащищенные телекоммуникационные кабели могут быть повреждены зубами акул, барракуд и других видов рыб, как это было определено встроенными в кабель устройствами.
Укусы сокращают сервировку и позволяют изолировать морскую воду от проводников питания кабелей. Первый волоконно-оптический кабель глубокого океана выдержал серию нападений акул. Акулы жили глубоко на дне, в результате чего неисправности кабеля произошли на глубинах 1060 — 1900 м. Возникло предположение, что акулы были привлечены с помощью электромагнитных полей или кабельных колебаний, но поздние эксперименты были неконкретными. Тем не менее, этот эпизод спровоцировал улучшения конструкции, которые значительно уменьшили проблему укуса.
Химическая стабильность
Основной волоконно-оптический телекоммуникационный кабель состоит из: (I) одной или более пар стекловолокна; (б) оболочки из стальных нитей высокой прочности; (III) медного проводника для передачи и (IV) изолирующей оболочки из полиэтилена высокой плотности. На мелководье может быть добавлен для защиты один или несколько слоев из оцинкованной стальной проволоки. Противообрастающие агенты не используются.
Поведение некоторых из этих кабельных компонентов в морской воде было исследовано в лаборатории и прибрежных морях.
Секции различных типов кабелей, некоторые с обрезанными концами и другими запечатанными, были погружены в 5 л морской воды. Было произведено выщелачивание из медного проводника и была проанализирована железная / оцинкованная броня через заданные промежутки времени. В морской воде был обнаружен только цинк там, где зарегистрирована концентрация менее 6 частей на миллион (промилле) для кабелей с закрытыми концами и менее 11 частей на миллион для тех, концы которых закрыты. После 10 дней выщелачивание снижается.
Так как испытания проводились в закрытых контейнерах, концентрации кабельных источников цинка в открытом океане может быть, как ожидается, значительно ниже из-за разбавления при океанической циркуляции. Кроме того, цинк образуется естественным образом в океане, где он имеет важное значение для биологических процессов, таких как производство планктона.
В отличие от повседневного пластикового мусора, такого как фрагменты полистирола и поликарбоната, который, как известно, разлагается в океане.
Высоко плотный кабель с полиэтиленовой обшивкой, в основном, не реагирует с морской водой. Необходимы столетия, чтобы полностью превратить этот материал с помощью окислительной реакции, гидролиза и минерализации в двуокись углерода и воды.
Пластиковый мусор в присутствии ультра-фиолетового света деградирует, но полиэтилен кабеля светостабилизирован. Последующая защита обеспечивается армированием сталью и захоронением на континентальном шельфе, где свет может проникать на поверхность морского дна. Глубина проникновения света зависит от наличия в морской воде осадка и планктона, но это так называемое фотическое кабельное питание в приливной стреловидности, где токи перемещают гравий (диаметр фрагментов менее 2 мм) на ежедневной основе. Кабели защищены стальным армированием с внешней сервировкой полипропиленовой нитью, которая является нетронутой и сохраняет желто-черные отметины после воздействия частых отложений на протяжении 10 лет.
Морская среда, как правило, ниже 150 м поверхности океана. Абразивный эффект мобильного песка и движение кабеля в сильных волнах и течениях может обдирать и отпускать частицы, которые могут повлиять на морские организмы.
Однако физические пробои сводят к минимуму путем кабельного захоронения, стальной брони и передовых полипропиленовых порций, которые устойчивы к истиранию. Ограниченная информация о мощности кабеля также позволит предположить, что современные покрытия, такие как полипропилен, устойчивы к истиранию, как показано наблюдениями кабелей в текущем стреловидном состоянии.