CN105574663A - 基于海底电缆保护的船舶外力破坏风险评估方法 - Google Patents

基于海底电缆保护的船舶外力破坏风险评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于海底电缆保护的船舶外力破坏风险的评估方法，以电缆保护方式和现状为基础，结合影响海底电缆船舶外力破坏风险的船舶吨位、锚重、船舶所处相对海底电缆横向、纵向位置区域、船速等因素，研究分析了各个因素间相互关系，并利用各个因素之间的相互关系搭建了“抵抗船锚损害安全指数”、“船锚损害海缆概率指数”、“船锚损害海缆风险指数”数学模型，最终提出利于日常工作人员进行风险识别、定级的“船舶外力破坏风险值”。本专利采用现代数学方法和风险指数模型，可实现将影响船舶外力破坏风险的各个因素进行整合，转化成一套数学分析模型，对规范、系统性的识别、定级船舶危害风险，提前预控，采取有效控制措施具有重要意义。

Description

基于海底电缆保护的船舶外力破坏风险评估方法
技术领域
本发明涉及海底输电技术领域，具体涉及一种基于海底电缆保护的船舶外力破坏风险评估方法。
背景技术
根据国内外海底电缆运行经验数据表明：渔业活动、航运和海洋工程船舶、自然灾害是导致海缆损坏的三大原因，其中90％以上的海缆损坏是由船舶锚害引起。船锚对海缆的破坏方式主要是船锚侵彻海缆上方的敷埋淤泥层直接刺断海缆或船锚侵彻到海缆周围的海床中，在起锚时钩挂海缆将海缆拖断。500kV海底电缆路由穿越琼州海峡主航道，海上交通繁忙，近三年来海缆保护区内的年均船舶流量约为26000艘次，其中锚重在1吨及以上的船舶占总数的69.9％，且抛锚船舶以货船为主。500kV海底电缆保护设计的最大锚重承受能力为1吨。船锚直接击中海缆或钩挂海缆都将直接造成海缆损坏。
现有的对船舶外力破坏风险识别、定级主要采用视频监视、船舶自动识别系统(AIS)、船舶交通管理系统(VTS)获取船舶大小、吨位、速度信息，并根据船舶位置所对应的的海底电缆保护方式，保护能力进行查找，人为判断估计船舶外力破坏风险数值。而这种风险识别、区分方式因人而异，无法形成规范定性的风险识别、定级标准。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于海底电缆保护的船舶外力破坏风险评估方法，以减少人为因素的影响，提高风险评估的准确性。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于海底电缆保护的船舶外力破坏风险评估方法，包括步骤：
按照海底电缆垂直方向上距离的远近，将海底电缆附近海域划分为三级监视告警区域；
获取船舶的锚重、船速，以及相对海底电缆的位置，该位置包括平行距离和垂直距离；
根据船舶相对海底电缆的平行距离，确定海底电缆在该距离处的埋设深度，根据船舶相对海底电缆的垂直距离，确定船舶所在的监视告警区域，根据船速和船舶所在监视告警区域，确定预警值；
根据船舶相对海底电缆的垂直距离、船舶所在监视告警区域、船舶的锚重、预警值，以及海底电缆在所述平行距离处的埋设深度，查找预设的风险指数模型，得出海底电缆被船舶损坏的风险指数。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明以海底电缆保护方式和现状为基础，结合影响海底电缆船舶外力破坏风险的船舶吨位、锚重、船舶所处相对海底电缆横向、纵向位置区域、船速等因素，研究分析了各个因素间相互关系，并利用各个因素之间的相互关系搭建了“抵抗船锚损害安全指数”、“船锚损害海缆概率指数”、“船锚损害海缆风险指数”数学模型，最终提出利于日常工作人员进行风险识别、定级的“船舶外力破坏风险值”。本专利采用现代数学方法和风险指数模型，可实现将影响船舶外力破坏风险的各个因素进行整合，转化成一套数学分析模型，对规范、系统性的识别、定级船舶危害风险，提前预控，采取有效控制措施具有重要意义。
附图说明
图1为本发明基于海底电缆保护的船舶外力破坏风险评估方法的流程示意图；
图2为海缆路由埋深区域划分示意图；
图3为监视告警区域划分示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本发明基于海底电缆保护的船舶外力破坏风险评估方法，如图1所示，包括如下步骤。
步骤s101、按照海底电缆垂直方向上距离的远近，将海底电缆附近海域划分为三级监视告警区域；
步骤s102、获取船舶的锚重、船速，以及相对海底电缆的位置，该位置包括平行距离和垂直距离；
步骤s103、根据船舶相对海底电缆的平行距离，确定海底电缆在该距离处的埋设深度，根据船舶相对海底电缆的垂直距离，确定船舶所在的监视告警区域，根据船速和船舶所在监视告警区域，确定预警值；
步骤s104、根据船舶相对海底电缆的垂直距离、船舶所在监视告警区域、船舶的锚重、预警值，以及海底电缆在所述平行距离处的埋设深度，查找预设的风险指数模型，得出海底电缆被船舶损坏的风险指数。
下面以琼州海峡500kV南北走向的海底电缆为例，详细介绍本评估方法。
本评估方法的技术思路及基本原理如下：
(1)对500kV海底电缆路由区域海底地质状况进行梳理分类。
(2)工程阶段结合500kV海底电缆路由区域海底地质而采取的四种机械保护方式的不同保护现状进行分析。
(3)通过构建“抵抗船锚损害安全指数”反映了海缆机械保护与船锚的直接联系，即反映海底电缆抵抗船锚的能力的差别。
(4)通过构建“船锚损害海缆概率指数”反映船舶航行过程在相对海底电缆东西向不同位置抛锚损害海缆概率以及威胁海缆安全的差别。
(5)“抵抗船锚损害安全指数”主要考虑了海缆保护掩埋情况及船舶锚重关系因素，“船锚损害海缆概率指数”则主要考虑了船舶相对海缆东西向位置的因素，为了综合海缆自身保护水平及船舶的影响因素，更全面反映船锚损害海缆的风险，提出并构建了“船锚损害海缆风险指数”，在一定程度上，根据海缆埋深水平，结合海缆运维经验，较充分地考虑了船舶吨位、锚重、相对海缆位置的因素，从纵向海缆埋深区域和横向海缆监视告警区上对海缆路由所处周边海域进行风险区块的划分，反映了不同区域船舶损伤海缆风险的差别。
(6)为了在利于实施海蓝路由船舶动态监视在“船锚损害海缆风险指数”中融入船舶速度因子，形成“船舶外力破坏风险数值”，便于识别船舶的风险信息和风险等级，并针对不能风险等级提出相对应的处置措施。
500kV海底电缆路由区域海底地质状况如表1所示：
表1500kV海底电缆路由区域海底地址分类概述
500kV海底电缆机械保护现状：
500kV海底电缆在工程设计可行性研究评审时就确定了“尽量采用全程埋设，对中央深槽海床覆盖层较薄和南部有珊瑚礁分布的地方，可采取掩埋及增加其它保护措施，如套管保护、加盖碎石、砼预制件保护等方法”的设计原则；通过开展冲埋分析及DNV(挪威船级社)海底电缆冲埋保护研究，在预初步设计评审后确定了采用BPI(电缆掩埋指数)的量化指标对电缆实施保护；在施工及后续保护工作中，经评审确定采用BPI＝1.5作为保护水平目标，完成后可以抵抗1吨锚重并具有1.5的安全系数，针对不同的地质条件及环境，采取了冲埋保护、抛石保护、套管保护和水泥沙包覆盖等机械保护措施。
(1)冲埋保护
对于地质较软的地段(土壤不排水抗剪强度一般为40千帕)，利用水喷式埋设机进行冲埋保护，根据DNV报告确定的不同土壤硬度，埋深一般应达到1.3米。海底电缆在2009年4-9月进行了大量的冲埋保护工作，由于施工方的原因，施工一度中断，2011年3月对海底电缆进行了二次冲埋，经过冲埋后，三根电缆共有60.2公里达到了预期目标。
(2)抛石保护
对于路由中央深槽区和林诗岛近岸侧海床较硬、不能挖沟冲埋的地段采取抛石保护。为确保抛石施工的安全性、石坝的长期稳定性和抗锚能力，开展了块石冲击力计算、堤坝稳定性分析以及抛石堤坝抗锚能力分析等研究，最终确定采取内外两个层堆成石坝保护电缆，其中内层区域为颗粒直径为1-2英寸的石块，外层区域为颗粒直径为2-8英寸的石块，石坝斜面比例为1:2.5，设计外形为梯形。通过建模计算，石坝最大可以承受1吨的锚重以不大于2.5米/秒的下降速度垂直抛锚以及水平拖锚。2011年8月-12月开展了抛石保护施工，三根电缆抛石总长度为22.625公里。
(3)套管保护
由于南岭侧的近岸段地质坚硬，冲埋深度较浅，而且具备人工作业条件，采用安装管壁厚度为25毫米的铸铁套管保护，三根电缆共计3.053公里。
(4)挖沟覆盖
对于浅滩段到海缆终端支架的登陆段，因处于潮间带，船只无法进入作业，采用挖沟或沙土覆盖砂浆袋对电缆实施保护。此段共计2.7公里，其中南岭侧1.2公里(沙土回填)，林诗岛侧1.5公里(砂浆袋)。
1.抵抗船锚损害安全指数(以下简称“安全指数”)
500kV海底电缆路由全线根据所处海床地质环境的不同，分区段分别采取了冲埋保护、抛石保护、套管保护、挖沟覆盖四种防外力破坏保护方式。
根据2013年度500kV海底电缆埋深检测数据，海缆路由埋深分为六个部分，KP0.5-KP2.5范围内海缆平均埋深约0.45m；KP2.5-KP3.2范围内海缆埋深0.3m-0.9m不等，变化剧烈；KP3.2-KP5范围内海缆平均埋深0.5m左右；KP5-KP10.5范围内海缆平均埋深2m左右；KP10.5-KP11.5范围内海缆埋深0.5m-3m不等，变化剧烈；KP11.5-KP29范围内海缆平均埋深1m左右。
因为船锚损伤海缆的破坏方式，船锚须侵彻海缆上方的保护层与海缆直接接触后造成海缆损坏。所以，在不考虑诸多复杂因素影响的情况下，可定义在海缆路由上的某一点，该点海缆抵抗船锚损害安全指数为
I = D H
I—海缆抵抗船锚损害安全指数；
D—船锚侵彻深度，单位“米”；
H—该点海缆埋深；单位“米”。
船锚侵彻深度D的取值受船锚类型、海洋环境、海床地质类型影响，具体值一般通过试验确定。因琼州海峡海底地形分布情况复杂，且变化速度快，暂无相关试验数据得以参考。在此，船锚侵彻深度取值引用标准船锚与侵彻海床深度之间的经验公式进行参考计算：
D＝aln(m)+b
m—标准锚重值，单位“吨”；
a—值为常数0.38；b—值为常数0.83。a、b为通过对海床硬粘土层和中密度砂层中标准锚入土深度的实验数据分析获得。
海缆埋深H数据以船舶与海缆路由东西向垂直线所确定点的埋深。
当I＜1时，说明该点海缆可抵抗船锚损坏，I＞1时，则说明该点海缆无法抵御船锚损坏。
海缆抵抗船锚损害安全指数I在一定程度上反映了海缆机械保护与船锚的直接联系，但无法反映船锚对海缆的造成损坏的风险。
2.船锚损害海缆概率指数(以下简称“概率指数”)
根据《海底电缆管道保护规定》海底电缆保护区划定范围为：沿海宽阔海域为海底电缆两侧各500米，海湾等狭窄海域为海底电缆两侧各100米，海港区内为海底电缆两侧各50米。
维工作中，为贯彻“预防为主”的工作思路，根据海底电缆保护区范围划定以及琼州海峡船只航行特点，设定三级监视告警区域：
Ⅰ级监视告警区：距海底电缆A相西侧、C相东侧500米的区域；
Ⅱ级监视告警区：距海底电缆A相西侧、C相东侧2海里(约3.7公里)以内区域；
Ⅲ级监视告警区：距海底电缆A相西侧、C相东侧5海里(9.3公里)以内区域。
为了分析船舶在特定区域内抛锚直接损害海缆的情况，引用概率理论，假设船锚在监视告警区内抛锚概率相同，船舶在Ⅰ级监视告警区抛锚直接损害海缆的概率指数为
P I = A A I
PⅠ—Ⅰ级监视告警区内，船舶损伤海缆概率指数；
A—Ⅰ级监视告警区内，海缆路由面积；
AⅠ—Ⅰ级监视告警区面积。
因海缆路由面积A相对于Ⅰ级监视告警区面积AⅠ小很多，所以PⅠ的取值主要受Ⅰ级监视告警区内东西向长度LⅠ(单位为“公里”)影响。
同理可得，船舶在Ⅱ级监视告警区边界处抛锚直接损害海缆的概率指数为
P I I = A A I I
PⅡ—Ⅱ级监视告警区内，船舶损害海缆概率指数；
A—Ⅰ级监视告警区内，海缆路由面积；
AⅡ—Ⅱ级监视告警区面积。
船舶在Ⅲ级监视告警区边界处抛锚直接损害海缆的概率指数为
P I I I = A A I I I
PⅢ—Ⅲ级监视告警区内，船舶损害海缆概率指数；
A—Ⅰ级监视告警区内，海缆路由面积；
AⅢ—Ⅲ级监视告警区面积。
因海缆路由面积A相对于各级监视告警区面积小很多，故PⅠ、PⅡ、PⅢ取值受各级监视告警区内东西向长度LⅠ、LⅡ、LⅢ(单位为“公里”)影响。根据各级监视告警区定义：
Ⅰ级监视告警区内东西向长度，LⅠ＝1(公里)
Ⅱ级监视告警区内东西向长度，LⅡ＝2*3.7＝7.4(公里)
Ⅲ级监视告警区内东西向长度，LⅢ＝2*9.3＝18.6(公里)
P I : P I I : P I I I = 1 L I : 1 L I I : 1 L I I I = 1 : 0.14 : 0.05
综上所述，若某一艘船只在海缆Ⅰ级监视告警区外距海缆路由东西向位置X(单位“公里”)处抛锚，该位置船舶损害海缆概率指数
P x = A A x = 1 L x = 1 2 * X
船锚损坏海缆概率指数PX，按照“预防为主”的思路，将船只在海缆Ⅰ级监视告警区内抛锚视为对海缆造成的威胁最大，取数值为1。而当某船只在海缆Ⅰ级监视告警区外某位置抛锚的情况，通过对PX进行计算，其数值越大，越趋于1时，可反映某船只在该东西向位置抛锚相对于其他位置损伤海缆的概率越大，对海缆的威胁也越大。相反，PX数值越小，反映出某船只在该东西向位置抛锚相对于其他位置损伤海缆的概率越小。船舶损害海缆概率指数PX仅在一定程度上反映了船舶在相对海缆东西向不同位置抛锚损害海缆概率以及威胁海缆安全的差别。
因PⅠ＝1，则PⅡ＝0.14，PⅢ＝0.05，故在船舶在Ⅱ级监视告警区内抛锚损害海缆概率指数取值范围，1＞PX＞0.14，船舶在Ⅲ级监视告警区内抛锚损害海缆概率指数取值范围，0.14＞PX＞0.05。
3.船锚损害海缆风险指数(以下简称“风险指数”)
抵抗船锚损害安全指数主要考虑了海缆保护掩埋情况及船舶锚重关系因素，船锚损坏海缆概率指数则主要考虑了船舶相对海缆东西向位置的因素，为了综合海缆自身保护水平及船舶的影响因素，更全面反映船锚损害海缆的风险，提出船锚损害海缆风险指数。
S x = P x * I = 1 2 * X * D H
从上式可得出，在不考虑船速、航向、海洋环境等复杂因素的前提下，船锚损害海缆风险指数SX与船只相对海缆路由位置、海缆路由埋深、船只的锚重及船只吨位有着密切关系。为了分析船锚损害海缆风险指数SX取值范围与各个因素的关系，先分别考虑船舶在Ⅰ级监视告警区内抛锚、船舶在Ⅱ级监视告警区边界处抛锚、船舶在Ⅲ级监视告警区边界处抛锚三种临界状态，即PⅠ＝1、PⅡ＝0.14、PⅢ＝0.05时，SX取值范围与相应风险的关系。在临界状态下，SX取值决定于船锚侵彻深度与海缆埋深的比值。
(1)船舶在Ⅰ级监视告警区内抛锚，PⅠ＝1时
(2)船舶在Ⅱ级监视告警区边界处抛锚，PⅡ＝0.14时
(3)船舶在Ⅲ级监视告警区边界处抛锚，PⅢ＝0.05时
根据前文所述，船锚侵彻深度D＝aln(m)+b(m—标准锚重值，单位“吨”；a—值为常数0.38；b—值为常数0.83)。因大型船舶以霍尔锚为主，一般锚重与船舶总吨之间关系如下表所示，故船锚侵彻深度D可间接反映船舶吨位情况。
锚重与船舶总吨关系表
锚重(吨) 船舶总吨(吨)
2 2500-2700
3 3500-7500
5 8000-13500
6 12000-16000
8 25000
9 28000
10 35000
一般情况下，大型货船在航行过程较为遵守海上航行规则，且根据近4年500kV海底电缆保护区船只抛锚及异常情况统计，锚重大于3吨的肇事船舶极少，故在以下计算中m取值均小于3。
为了更好的分析船锚与海缆埋深的对应关系，根据2013年度500kV海底电缆埋深检测数据，去除变化剧烈区域，将海缆路由埋深区域划分为三个特定区域，如图2所示。
根据海缆路由埋深区域的划分，埋深平均值最小为0.5m，通过计算，船锚侵彻深度D＝海缆埋深最小平均值0.5时，m取值为0.42。为了贴近海缆路由海域船舶航行实际情况且便于计算分析，m取值范围为0.42至3。
在海缆路由kp0.5-kp5海缆平均埋深值为0.5m区域：
在海缆路由kp5-kp10.5海缆平均埋深值为1m区域：
在海缆路由kp10.5-kp29海缆平均埋深值为2m区域：
综上所述，船锚损害海缆风险指数S在一定程度上，根据海缆埋深水平，结合海缆运维经验，较充分地考虑了船舶吨位、锚重、相对海缆位置的因素，从纵向海缆埋深区域和横向海缆监视告警区上对海缆路由所处周边海域进行风险区块的划分，反映了不同区域船舶损伤海缆风险的差别。
船舶外力破坏风险值
上文的分析论述中已结合海缆现有机械保护水平、船只自身因素(船舶吨位、船舶锚重)和船舶所处相对海缆位置(横向区域、纵向区域)构建了船舶损伤海缆风险指数S这一关键因素。而现行海缆运维工作中，海缆运维工作人员对海缆路由海域过往船只动态监视主要采用海事系统中的船舶交通管理系统(VTS，VesselTrafficServices，以下简称“VTS系统”)重点针对船舶航速进行实时监视。为了便于在实际海缆运维工作中，海缆运维工作人员在实施海缆路由海域过往船只动态监视的同时更加充分的掌握船舶的风险信息和风险等级，须在船舶损伤海缆风险指数S中融入船舶速度因子，以此搭建更全面、更具实用性的船舶外力破坏风险值。
现行500kV海底电缆运维工作中，对船舶动态监视所划分的监视告警区如图3所示。
根据海缆运维“提前预控”的工作思路，过往海缆路由船舶船速小于等于0.5节可视为船舶已处于抛锚状态，船速大于0.5节，小于等于3节可视为船舶处于船速异常状态。结合船舶所处不同监视告警区内，船速的变化，可分为表7.1中的5级预警和不同预警等级下的船速因素预警值K。
船速预警等级划分表
因此，结合船舶所处相对海缆位置与船速这两个重要因素，可提出船舶外力破坏风险值FX。
FX＝SX*K
根据前文风险指数取值，可得：
在海缆路由kp0.5-kp5海缆平均埋深值为0.5m区域：
在海缆路由kp5-kp10.5海缆平均埋深值为1m区域：
在海缆路由kp10.5-kp29海缆平均埋深值为2m区域：
实际运维工作中，通过船舶外力破坏风险值识别海缆路由不同区域船舶的风险等级，结合相应的500kV海底电缆防外力破坏现场处置预案，可提出针对不同风险等级船舶的现场处置措施，用于指导各类事件现场处置工作。
风险等级与处置措施对应表
以下通过500kV海底电缆09年投运以来所经历的四个典型船舶抛锚及船速异常事件实例进行分析、研究并论证风险评估决策模型的实用性，以及在后续海缆运维工作中借助该模型开发500kV海底电缆防外力破坏风险评估系统的可行性。
实例1：2013年04月02日22时17分，500kV福港线海底电缆保护区发生防城港籍498吨位货船“新海信888”在500kV海底电缆B相正上方，船速骤降为0.5节，疑似抛锚，距南岭终端站8000米，船舶配锚1.5吨。
采用风险评估决策模型对实例1进行分析：
通过分析可得，该肇事船舶“新海信888”，位于海缆B相正上方，船锚侵彻深度数值较大，安全指数趋近于1，且船速持续低于0.5节，可认定船舶疑似抛锚，相对海缆安全处于高风险等级，根据该风险等级所对应的处置措施立即开展应急处置工作。
实例2：2012年04月10日09时46分，500kV福港线海缆保护区发生越南籍961吨位货船“HOANGPHUONG16”(黄芳16)抛锚事件，距离海缆A相西侧277m，距南岭终端站约14.9公里，船舶配锚1吨。
采用风险评估决策模型对实例2进行分析：
通过分析可得，该肇事船舶“HOANGPHUONG16”(黄芳16)位于Ⅰ级告警区内，由于所处海缆路由区域平均埋深2m，机械保护情况良好，且船只配锚较轻，安全指数数值较小，因船速持续低于0.5节，可认定船舶疑似抛锚，相对海缆安全处于中风险等级。
实例3：2011年07月16日18时35分，500kV福港线海缆保护区发生广州籍498吨位货船“仕泰138”抛锚事件，距离海缆A相西侧1708m，距南岭终端站约3.5公里，船舶配锚1吨。
采用风险评估决策模型对实例3进行分析：
通过分析可得，该肇事船舶“仕泰138”位于Ⅱ级告警区内，由于所处海缆路由区域平均埋深0.5m，船只配锚相对该区域海缆埋深具有较大威胁，安全指数数值较大，但因肇事船舶相对海缆位置较远，船锚损伤海缆概率指数较低，船速持续低于0.5节，可认定船舶疑似抛锚，综合分析该肇事船舶相对海缆安全处于低风险等级。
实例4：2010年05月16日13时55分，500kV福港线海缆保护区发生海南籍400吨位货船“临兴269”抛锚事件，距离海缆A相西侧671m，距南岭终端站约7公里，船舶配锚1吨。
采用风险评估决策模型对实例4进行分析：
通过分析可得，该肇事船舶“临兴269”位于Ⅱ级告警区内，由于所处海缆路由区域平均埋深0.5m，船只配锚相对该区域海缆埋深具有较大威胁，安全指数数值较大，但因肇事船舶位置较为靠近Ⅰ级告警区，船锚损伤海缆概率指数偏高，船速持续低于0.5节，可认定船舶疑似抛锚，综合分析该肇事船舶相对海缆安全处于中风险等级。
从以上实例分析可得，船舶风险值的建立主要依托并融合安全指数、概率指数、风险指数以及船舶速度这些重要数学模型指数，根据船舶风险值的差别，划分了风险等级，同时，结合船舶抛锚及异常事件处置预案，针对不同的风险等级提出了相应的处置措施，对实际运维工作中识别船舶风险，指导开展现场事件应急处置工作具有较好的实用性和可操作性。
综上，本发明具有以下特点：
1、形成“抵抗船锚损害安全指数”反映了海缆机械保护与船锚的直接联系，即反映海底电缆抵抗船锚的能力的差别。
2、形成“船锚损害海缆概率指数”反映船舶航行过程在相对海底电缆东西向不同位置抛锚损害海缆概率以及威胁海缆安全的差别。
3、形成“抵抗船锚损害安全指数(安全指数)”主要考虑了海缆保护掩埋情况及船舶锚重关系因素，“船锚损害海缆概率指数(概率指数)”则主要考虑了船舶相对海缆东西向位置的因素，为了综合海缆自身保护水平及船舶的影响因素，更全面反映船锚损害海缆的风险，提出并构建了“船锚损害海缆风险指数(风险指数)”，在一定程度上，根据海缆埋深水平，结合海缆运维经验，较充分地考虑了船舶吨位、锚重、相对海缆位置的因素，从纵向海缆埋深区域和横向海缆监视告警区上对海缆路由所处周边海域进行风险区块的划分，反映了不同区域船舶损伤海缆风险的差别。
4、为了在利于实施海缆路由船舶动态监视在“船锚损害海缆风险指数”中融入船舶速度因子，形成“船舶外力破坏风险值”，便于识别船舶的风险信息和风险等级，并针对不能风险等级提出相对应的处置措施。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、从海底电缆保护方式和现状出发，建立了海底电缆保护水平与船舶吨位、船锚间的数学模型；
2、构建了船舶相对海底电缆位置对海底电缆造成损害的数学模型。
3、分析研究整合船舶吨位、锚重、船舶所处相对海底电缆横向、纵向位置区域各个因素间关系，构建了“船锚损害海缆风险指数”数学模型。
4、引入船速这一关键因素，形成更有利于工作人员规范、系统识别船舶外力风险的“船舶外力破坏风险值”。
5、将影响船舶外力破坏风险的各个因素进行整合、定性，转化成一套系统的风险数学分析模型。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种基于海底电缆保护的船舶外力破坏风险评估方法，其特征在于，包括步骤：
按照海底电缆垂直方向上距离的远近，将海底电缆附近海域划分为三级监视告警区域；
获取船舶的锚重、船速，以及相对海底电缆的位置，该位置包括平行距离和垂直距离；
根据船舶相对海底电缆的平行距离，确定海底电缆在该距离处的埋设深度，根据船舶相对海底电缆的垂直距离，确定船舶所在的监视告警区域，根据船速和船舶所在监视告警区域，确定预警值；
根据船舶相对海底电缆的垂直距离、船舶所在监视告警区域、船舶的锚重、预警值，以及海底电缆在所述平行距离处的埋设深度，查找预设的风险指数模型，得出海底电缆被船舶损坏的风险指数。
2.根据权利要求1所述的基于海底电缆保护的船舶外力破坏风险评估方法，其特征在于，三级监视告警区域分别为：
Ⅰ级监视告警区域：距海底电缆A相左侧、C相右侧500米的区域；
Ⅱ级监视告警区域：Ⅰ级监视告警区域之外，且距海底电缆A相左侧、C相右侧2海里以内区域；
Ⅲ级监视告警区域：Ⅰ级和Ⅱ级监视告警区域之外，且距海底电缆A相左侧、C相右侧5海里以内区域。
3.根据权利要求1或2所述的基于海底电缆保护的船舶外力破坏风险评估方法，其特征在于，
在Ⅰ级监视告警区域内，当0节≤船速≤0.5节时，预警值设定为1000；当0.5节＜船速≤3节或船速>3.0节时，预警值设定为400；
在Ⅱ级监视告警区域内，当0节≤V≤0.5节时，预警值设定为150；当0.5节＜船速≤3节或船速>3.0节时，预警值设定为8；
在Ⅲ级监视告警区域内，当0节≤V≤3节时，预警值设定为0。
4.根据权利要求1或2所述的基于海底电缆保护的船舶外力破坏风险评估方法，其特征在于，海底电缆被船舶损坏的风险指数F与船舶相对海底电缆的垂直距离X、船舶的锚重m和预警值K，以及海底电缆在所述平行距离处的埋设深度H之间的关系为：
F = 1 2 * X * a l n ( m ) + b H * K
其中，a为常数0.38，b也为常数0.83。
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