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刘善虎:蔚蓝大海中捕捉地球的“脉搏”

2020-06-08 08:44:10 来源:人民网 作者:人民网

一片海,一艘船,一件事......朝阳洒向大海,22名厦门地震勘测研究中心的科研人员登上了“延平2号”震源船,从厦门公务码头启航离港,向蔚蓝的大海驶进,开始了福建及台湾海峡陆海联测工作......自2006年毕业进入地震探测行业的14年间,刘善虎秉承着精益求精、勇于创新的“工匠精神”,参与并见证了福建省地震局厦门中心的海洋地震探测与观测技术科技创新团队的从建立到强大、从引进到改造的过程。

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  “网红”科考船“变身”

“延平2号”海洋科学考察船于1997建造完成,是全国唯一省级地方管理的海洋综合调查船。船上设有海洋物理、地质、化学、浮游生物、底栖生物、微生物等专业实验室7间共80多平方米,它在许多科考项目中立下赫赫战功,成为众多科技迷心中的“网红”。

2012年9月,福建省地震局党组提出向海洋地震探测研究领域探索。实现海洋地震探测零的突破,涉及气枪震源系统平台的设计和建设,必须拥有一个自主的震源系统平台,一个完整的气枪震源平台,系统组成复杂,涉及专业领域繁多。

作为气枪震源系统气爆组组长的刘善虎,在这个新领域,只能从零开始。他的有关于气枪图纸、数据,占满了整个2平方米的桌面。他和团队开始钻研气枪震源系统,下决心改造震源船。

震源船的改造涉及到船舶设计、机械设备、高压施工、电力系统、导航系统等6大专业领域。由于综合性科考船船型的特殊要求,使得部分设计方案没有施工条件。突发状况更是层出不穷,刘善虎负责现场技术监督,克服改造现场恶劣的环境,如气割和电焊的强光、烟尘和闷臭,船体周边除锈打磨的扬尘飞沙粉尘及大面积喷漆的刺鼻气味等,全程监督改造工程进度,坚守驻扎在船坞一个多月,联系落实设备的到货及吊运进场,现场拍照记录和掌握工程进度。

首航探测中,刘善虎担任气爆组长,负责气枪保养维修及震源收放系统的整配操作指挥。终于,2013年,经过气枪震源系统加装和改造,“延平2号”科考船实现了“大变身”,成为一艘具备海洋地质调查,浅层地震、深部构造探测等多功能的综合科考船,每年休渔期都会出海开展地震探测任务。

  一艘船承载无悔的付出

“延平2号”改造成震源船后,厦门地震勘测研究中心的科考人员每年都会有一个月左右的时间在海上作业,每次有20名左右的科考人员一起出海。他们要在船上三班倒24小时作业,每个人轮班8个小时。

对于出海经验不丰富的科考人员来说,最觉辛苦的就是晕船。“每个人都晕吐过,还被失眠困扰。船上的机器运行起来噪音很大,睡眠质量很难保证。”刘善虎说。

作为“延平2号”震源组副组长,每次气枪收放,都有刘善虎忙碌的身影。一次在指导后甲板气枪收放作业时锚链卡住,后甲板收放人员难以解决,刘善虎去帮忙时不慎将脚扭伤。第二天,后甲板一位同事起床时脚趾磕伤,指甲被掀开,连鞋子都没办法穿上。到了作业时间,刘善虎带着还未痊愈的扭伤顶替上阵,完成了后半程的气枪收放作业任务。

在“延平2号”震源船上,会出现各种复杂的技术问题,为了及时,许多人都是长时间不能合眼。2019年,福建及台湾海峡三维地壳结构陆海联测探测实验第一阶段中,连续7个固定点激发作业,由于作业时间已经根据潮汐周期确定下来,错过一个潮汐就要等待12小时后才能重新作业。作业期间先后出现了超高压配气设备(渔人阀)调节故障、高压冷却系统故障、空压机二级高压安全阀故障、气枪漏气等意外情况,为保证作业计划顺利实施,震源船指挥组彻夜奋战,确保了作业连贯高效。

特别是后甲板气枪收放组连续收放枪阵,一旦气枪漏气必须及时进行维修和更换配件。由于作业频度高、强度大,刘善虎和他的组员们经常休息两三个小时就继续紧张作业,确保按计划安全顺利完成各个定点激发任务。

  给海洋地壳做“CT”

“上天容易,入地难。”厦门地震勘测研究中心主任谢志招告诉记者,人类对地壳、地幔、地核等地下几十千米深度结构的认识还十分“肤浅”,还无法像气象预报一样进行地震预测、预报。利用空气枪进行地球深部结构探测,形象地说,就是给地球做“CT”,通过不同地点激发地震波,探测到地壳结构有无变化。

为获得福建及台湾海峡地区三维地壳精细结构,探明孕震环境,2016年,“延平2号”开始分三期实施“福建及台湾海峡三维地壳结构陆海联测探测实验”。在陆海联测的探测方案中,提出要提高海上气枪震源的激发效果和枪阵收放效率。

这可给负责改造升级的刘善虎出难题了。原来的气枪震源枪阵收放集装箱是从石油物探照搬照套来的,是根据“延平2号”科考船后甲板量身定制的集装箱。外观尺寸不能改变,集装箱内部只有长8.5米的空间能用于收放气枪。传统的气枪阵列是采用硬质橡皮胶管保护连接的管缆,枪阵在水下激发作业时气枪间距不能调节。

经过不断总结海测经验,分析枪阵设备的各部件功能,刘善虎终于找到了突破口:枪阵在水下水上的两种状态对管缆要求不同。于是,他大胆地提出:优化管缆保护方式,拆除气枪间的橡皮胶管。为了找到与管缆捆扎的合适绳子,保证管缆保护的抗拉强度,刘善虎翻查了无数关于绳子材料力学的资料,向专业人士请教国内外震源配备的绳子规格,走访船舶用品及五金店,记录市场通用绳子的使用领域。

经过不懈努力,刘善虎和他的团队改变了“延平2号”集装箱枪阵收吊方式,满足了枪阵收放安全快捷、模块可移植的创新性,优化了船载气枪震源系统,达到了增加气枪震源能量信号的传播距离及激发效果目的,成功将“延平2号”改造成为了国内吨位最小、拖缆最长的集观测和震源的物探船,并获得1项实用新型专利授权。

伴着福建及台湾海峡西部三维地壳结构陆海联合探测项目的开展,为拓展服务领域,逐步实现“地下清楚”的目标。刘善虎和他的创新团队研究设计了气枪震源海上定点激发技术方案,激发精度控制在35米以内,成功应用在“地学长江计划”——安徽实验。而且将船载式气枪震源系统融合移植到“向阳红10号”科考船,参与完成国家海洋局第二海洋研究所的“2015年南海南沙群岛地球物理综合调查航次”任务。

“心有所依,苦亦有乐。情有所托,心无旁鹜。”坚守在海洋地震探测一线的刘善虎,始终保持一颗为地震事业奉献的初心,竭尽全力打造精益求精的震源装备,于蔚蓝深处,聆听地球的“脉搏”。(苏思颖 章云)

 

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