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    唐菊兴在高原。

     

    从水乡嘉兴到蓉城成都再到青藏高原,他的人生因为地质不断攀升,并在世界屋脊扎下了根。

    21年来,唐菊兴几乎每年有三分之一时间在平均海拔4500米以上的青藏高原度过,时间最长的一年,他在西藏待了200多天。

    不久前,“最美野外科技工作者”中央媒体采访团在西藏采访了唐菊兴,并且到墨竹工卡县甲玛矿区感受地质工作的艰苦,以及甲玛矿区的今昔巨变。

    身为中国地质科学院矿产资源研究所区域成矿规律研究室主任的唐菊兴,已经在青藏高原上耕耘了二十余载,他也迎来了自己人生的丰收时节——2011年获国家科技进步奖特等奖,2012年获国务院政府特殊津贴,2013年入选国土资源部第一批国土资源科技领军人才开发和培养计划,2013年获国家“有突出贡献中青年专家”称号,2014年获全国“五一劳动奖章”,2015成为中国工程院院士候选人、中国地调局首批“李四光学者”(卓越地质人才),2016年获中央国家机关优秀共产党员……每一份荣誉都是沉甸甸的。

    “青藏高原地质理论创新与找矿重大突破”项目获国家科技进步奖特等奖,其中唐菊兴是奋战在青藏高原时间最长的一个

    在2012年举行的国家科学技术奖励大会上,“青藏高原地质理论创新与找矿重大突破”项目获得国家科技进步奖特等奖,这个项目也被国内外专家评价为“中国地质工作的重要里程碑”、“国际上10年来推动喜马拉雅造山系研究做出的最重要贡献”。

    这一重大的成果背后,凝结着成百上千名地质工作者数十年在野外的心血汗水,其中,唐菊兴是奋战在青藏高原上时间最长的一个。从1995年第一次踏上西藏,从三江源头到雅鲁藏布江—冈底斯山脉再到阿里地区,他用脚步一寸寸丈量着高原。多吉院士感慨地说:“从上世纪90年代到现在,我每年都多次见到唐菊兴,他对地质工作的执著、激情和热情,在最艰苦、最危险、外部环境最差的地区做出这么大的贡献,值得所有地质工作者学习。”

    上世纪90年代初,甲玛铜多金属矿床就开始详查工作,不过,由于当时将“海底喷流成矿”理论作为矿产勘查的理论指导,重点是对浅部的铅锌铜矿体进行勘查,因此先后探明铜铅锌资源量108万吨后就再无大进展。2006年起,唐菊兴开始主持甲玛铜矿勘探评价工作,要想取得突破,首先需要突破的是浅成“海底喷流成矿”观点,这无疑需要极大的勇气,也需要开展大量基础地质工作加以佐证。

    唐菊兴带领研究团队做了细致的基础工作,认为甲玛矿床存在斑岩成矿体系的勘查地球物理异常特征。随后,在2008年,他开始组织团队通过钻探施工来初步验证结论。

    在青藏高原进行钻孔施工,按照惯例,钻孔深度达到地下三四百米时还没有见矿就会放弃了,然而,当唐菊兴到现场看了岩芯,并认真研究分析后,他提出,角岩型矿体下面肯定有矽卡岩型和斑岩型矿体,于是果断决定继续施工。在钻孔深度达到500米时,终于发现厚度达到200多米的铜矿体,世界级大矿甲玛铜多金属矿从此揭开序幕。2010年,又在甲玛铜山南坑发现了一处矿体,仅这一处提交的铜资源量就接近原来15年提交的铜资源量。到2013年9月,矿区新增的铜几乎是原来15年提交量的14倍。

    像这样的奇迹随后在雄村、铁格隆南、尕尔穷等矿产勘探项目中不断发生,对前人成果,继承但不盲从、在继承中创新,使唐菊兴团队找矿成果不断。21年来,他带领团队创新找矿理论,采用产学研用一体化,在西藏探明并新增资源总量相当于18个大型铜矿、18个大型金矿、6.9个大型钼矿、11个大型银矿、2个大型铅锌矿。

    从水乡嘉兴到蓉城成都再到青藏高原,他的人生因为地质不断攀升,并在世界屋脊扎下了根

    1984年,刚满20岁的唐菊兴从成都地质学院矿产系毕业,并留校任教,1995年,他参与导师王成善主持的“玉龙铜矿似层状矿体成矿作用定位预测研究”,从此与青藏高原结了缘。从水乡嘉兴到蓉城成都再到青藏高原,他的人生因为地质不断攀升,并在世界屋脊扎下了根。据统计,21年来,唐菊兴几乎每年有三分之一时间在平均海拔4500米以上的青藏高原度过,时间最长的一年,他在西藏待了200多天。

    最初去西藏,从成都出发要走一个星期,一路颠簸不说,还会遇上大堵车,有一次竟然堵了一个星期,一到夜晚,大家冻得瑟瑟发抖,蜷成一团,他戏称自己是“团长”。当然,在高原上工作,当“团长”的次数绝不在少数。

    在高原工作会遇到各种难以想象的困难和危险,这时,唐菊兴总是第一个站出来,不管是一起出野外的同事,还是西藏当地的向导和工人,或者是带着野外实习的学生,大家都特别敬佩他、信赖他。团队成员刘治博说:“在高原出野外,大家就是生死与共。”就拿过河来说,由于没有桥,过河时都是靠越野车加足马力然后一口气冲过去。一旦汽车在湍急的大河中熄火或是被石头卡住无法前进,就需要一个人下河去把钢缆挂在被困车辆上,然后用另外一辆车把它拉出来。这时,总是唐菊兴蹚着冰冷刺骨的雪水到河中央去把钢缆挂好。他说:“我是项目负责人,高原工作经验比较丰富,遇到这种情况必须要对大家负责,另外我在水乡长大,水性也比他们好一些。”一次,在藏东类乌齐开展土壤测量,正在过河时,藏族技术员古桑突然脚下一滑落入水中,他本能地大叫“唐老师救我”,唐菊兴听到呼声,急忙扔下手中东西,游过去一把抓住古桑,将他救了起来。

    今年西藏雨季特别长,唐菊兴带着几个人去阿里一个铜矿检查,返程时陷车了,唐菊兴拿着工具一会儿到前面挖车,一会儿到后面推车,同行的学生想上前帮忙又不知从何下手,看着浑身泥水的老师感慨万分:“不光是专业,唐老师值得我们学习的地方太多了。”等把车挖上来,唐菊兴拍了拍身上的泥又继续赶路。他告诉记者,“在那种情况下,必须尽快想办法解决问题,当年在藏北遇到陷车时,我们把棉被、军大衣都往车轮下塞过。”

    唐菊兴常戏称自己是个“爬山匠”,正是一年又一年的攀登,让他征服了地质科学高峰,也用自己的言传身教,培育了一大批年轻优秀的地质人才。

    “唐老师粗犷的外表下有一颗细腻而火热的心”

    在学生们眼中,“唐老师粗犷的外表下有一颗细腻而火热的心”,有空的时候,他会在自己的网络空间写写随笔,抒发对生活琐事和野外工作的感慨和感悟,不仅古典诗词信手拈来,还时常引用鲍勃·迪伦等著名摇滚歌手的歌词。

    唐菊兴的细腻还表现在与藏族同胞的交往上。在野外时,如果需要到沿途的藏族同胞家中休息或补充一些干粮,他都坚持付钱,尤其是遇到家庭情况比较困难的,他几乎每次都会掏空口袋里所有的钱。“虽然语言不通,但只要真诚,他们是会感受到我们的诚意的。”

    十多年前,唐菊兴率队在雄村金矿外围的谢通门县达那答乡工作,暂住多吉家,并邀请多吉到项目组担任翻译。平时大家一起上山工作,回住地后又聚在一起品尝青稞酒和酥油茶。后来,唐菊兴到别的地方工作了,一旦有人路过达那答乡,他就会托人给多吉捎些小礼物,从大人的毛衣、小孩的学习用品到多吉喜欢的啤酒,东西不多,但传达的是朋友间深厚的情谊。

    “有些藏族同胞愿意过现代生活,从西藏目前现实看,要给他们提供就业岗位,最可靠的依托产业就是矿业了。”唐菊兴说。因此,每到一地开展项目,首先就是到当地村庄调查了解人员情况,尽可能雇请有一定文化基础的年轻人当翻译、向导、后勤工人,并在实际工作中手把手教他们相关工作。

    “甲玛矿区萨玛龙村几乎每家都有一个熟练的样品加工工人。”唐菊兴介绍说,在甲玛矿区工作期间,他们将岩芯保管和加工工作委托给这个村,村里则轮流安排每家派一个人参与保管和样品加工工作,唐菊兴团队就耐心地教他们劈样、粉碎加工、样袋标号等。经过几年锻炼,这些人完全掌握了样品加工程序和质量要求。“只要有这样的岗位出现,这些人不用培训就可以变身现代产业工人了。”

    2014年9月底举行的国务院第六次全国民族团结进步先进代表评选活动中,唐菊兴被评选为先进模范个人。

    高原攀登二十余载,霜华悄悄染鬓间,如今他常对学生们开玩笑说:“我已经50多岁了,再有几年就要退休了,地质工作未来就看你们了。”但是了解他的学生们都知道,真正的热爱从来不会挂在嘴边,“只怕等到明年5月去不了野外,唐老师就急了。”

    初心不改高原情

    为进一步推进落实部局党组决策部署要求、所两重一主和年度目标任务,深入了解野外一线科研人员“四态”,2021年5月21-24日,中国地质调查局地质力学研究所主要负责同志带队,邀请自然资源部地质灾害技术指导中心首席科学家殷跃平研究员、中国地质调查局水环部地质灾害处贺凯副研究员参加,由地质力学研究所谭成轩研究员和李滨研究员等组成联合专家组,赴西藏自治区林芝地区进行了重点调研和地质勘查,并对奋战在野外一线的科研人员进行了四态调查和慰问。

    专家组一行首先在墨脱县了解了野外项目组的地质调查工作进展情况,对重点地区的基础地质、活动构造和典型地质灾害等进行了重点勘查,对巴登则村滑坡灾害监测预警实验设备安装及运行情况进行了现场调研交流。

    在墨脱县调研典型地质灾害调查情况

    5月23日晚,所主要负责同志不顾长时间奔波的辛苦,在波密县项目驻地与川西-藏东地区活动构造与地质调查和高位远程地质灾害与高边坡稳定性调查项目组“拉家常”、“谈心事”,了解该区域专题地质填图和第四纪地质调查工作进展,就项目野外用车、差旅报销和野外雇工等进行调研和深入交流,并立即部署所相关职能部门予以落实。

     

    在波密县与项目组座谈

    调研地应力钻探施工现场

    在鲁朗镇项目驻地座谈

     

    5月24日上午,专家组在林芝市鲁朗镇调研了地应力测量与监测相关钻孔施工现场,听取了钻探施工进展情况的汇报,检查了钻探岩芯及施工部署图等技术资料。随后,到达项目驻地同项目组成员进行了座谈,深切关心并详细询问了野外一线工作人员的生活和工作情况。

    林芝地区相关调查工作是所2021年重中之重工作,调研慰问过程中,所主要负责同志指出,各项目组克服了高原缺氧、高山峡谷、交通不畅、植被覆盖密、蚂蟥蚊虫多等重重困难,扎实开展野外工作,取得了初步进展,对此给予充分肯定,并代表所党政班子对各项目组表示崇高敬意和亲切慰问。同时强调要高度重视野外安全、保密和疫情防控等相关工作,妥善处理外部关系,确保高效顺畅完成野外工作,力争取得创新性突破性地质调查研究成果。

    地质力学所赴西藏林芝地区进行调研勘查并慰问野外一...

    2016514日,蒙古国地质调查中心主任Enkhbat Batchuluun一行五人应邀到物化探所交流访问。所长、联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心主任彭轩明,副所长史长义、中国地调局科外部刘大文处长以及所有关职能管理部门负责人、业务领域内专家参加座谈交流会。


    双方介绍了中蒙合作边界地区地球化学填图第一阶段合作情况,肯定了中蒙合作开展工作的前期成果,并对中蒙全球尺度、全蒙1:100万国家尺度地球化学填图等学术及技术问题进行了深入探讨,达成了初步合作意向,同意尽快推动有关合作协议的签署工作。


    蒙古国地质调查中心主任Enkhbat Batchuluun到物化探...

    为更好的推进“一带一路”基础地质调查与信息服务计划高效实施,2017年4月20日,由计划协调人中国地质调查局发展研究中心主任徐勇召集,计划首席科学家国际地质科学联合会主席成秋明、计划咨询专家组、工程首席专家以及各二级项目负责人齐聚北京,成功召开了2017年度计划工作研讨会。

    会议上,计划协调人介绍了计划整体情况,各工程首席专家进行了汇报发言,对以往工作成果进行了总结,汇报了2017年度工作安排以及2018-2020年工作计划。随后,专家及与会代表就计划的目标任务、实施开展以及地质调查国际合作规划等方面开展了研讨。大家指出,应加强顶层设计,从服务国家战略、服务企业需求、服务地质科学发展、培养人才团队等角度出发,明确计划的目标任务,所属工程、所属项目协调推进,形成有一定显示度和影响力的成果,及时提供精准化服务。

    中国地质调查局科技外事部主任朱立新指出,“一带一路”地质调查支撑国家重大战略、服务沿线国家矿业投资与产能合作已经取得了初步的成效,应进一步总结重要成果。地调局党组高度重视“一带一路”地质调查国际合作工作,本计划的工作内容几乎覆盖了全局国际合作工作,局科外部作为本计划的支撑部室,将全力支持计划的实施。

    成秋明教授表示,中国正在引领全球化进程,地质调查国际合作形式也已然发生了变化,本计划要进一步明确目标定位,解决好国家战略问题,服务好企业走出去,参与到国际主流大科学问题研究中来。要梳理好计划、工程和项目的逻辑关键,做好项目“螺丝钉”,形成“1+1=1”联动机制。

    本次会议,通过对计划目标任务及地质调查国际合作规划的研讨,对“‘一带一路’基础地质调查与信息服务计划”的实施起到了积极推动的作用,拓展了工作思路,增强了地质调查国际合作队伍的凝聚力和战斗力。

    “一带一路”基础地质调查与信息服务计划2017年度工...

    2019年4月27日,福建省宁化县人民政府姚文辉县长、陈权副县长一行5人到自然资源部中国地质调查局南京地质调查中心开展宁化县自然资源综合调查对接工作,南京地调中心主要负责人、相关负责人及相关处室负责人参加会议。

    南京地调中心陈国光介绍了宁化自然资源综合调查工作思路与工作进展。姚文辉对南京地调中心承担的国土三调、自然资源综合调查前期开展的工作给与充分肯定,同时提出在应急水源地、地热、特色农业和城市建设等方面的需求,表示县政府将全力配合宁化自然资源综合调查工作,提供良好外部工作环境、协调好自然资源相关资料的整合,确保项目顺利实施,起到示范作用。

    南京地调中心主要负责人作总结发言,一是围绕宁化县需求和问题,提供科学的地质解决方案,服务宁化县经济社会发展;二是围绕宁化县自然资源管理中心工作,以推进地质调查工作服务方向、指导理论和发展动力三大转变为契机,拓展地质调查工作领域;三是加强项目与地方政府协调联动,为目标实现提供机制保障。

     

     

     
    宁化县人民政府到南京地调中心对接自然资源综合调查...

    2015年11月29日下午,罗布泊找钾地质科技现场研讨会在罗布泊召开,中国地质科学院矿产资源研究所张佳文副所长主持会议。

    会议以“开拓罗布泊第二找钾空间”为主题,总结和交流了罗布泊地区找钾地质科技最新找矿和研究成果,深入探讨制约罗布泊找钾的重大科技问题,为地质调查工作部署和编制“十三五”规划提供建议。会上,国投新疆罗布泊钾盐公司颜辉总经理助理做了《罗布泊找钾成果及钾肥产业持续发展的科技需求》的报告,中国地质科学院矿产资源研究所刘成林研究员、马黎春副研究员、苏奎副研究员分别作了《罗布泊深部钾盐后备资源调查研究》《罗布泊地区阶段性研究成果》《岩相古地理研究在找钾方面的意义及塔里木油田水研究进展》的专题报告。通过学术交流、梳理科研成果,探讨今后罗布泊地区钾盐研究和找矿方向,为增加罗布泊地区钾盐后备资源储量奠定基础。中国地质调查局刘凤山处长听取汇报后,认为罗布泊地区开展钾盐后备资源勘查迫在眉睫,并对目前罗布泊找钾工作提出了几点建议:(1)加强深部基础地层和区域构造研究;(2)多单位联合攻关,成立协调小组,多方面争取科研资金,拓展第二找钾空间;(3)深部钻孔的孔位需多方验证和充分论证,建立统一的岩芯库和共享机制。 

    与会代表会前考察了国投新疆罗布泊钾盐公司盐田和3号输卤泵站。

    中国地质调查局科外部、中国地质科学院、罗布泊地区管委会、国投新疆罗布泊钾盐公司等单位相关领导出席了此次会议,中国地质科学院矿产资源研究所科技处、所办、非金属研究室、罗布泊钾盐研究与资源利用科研观测站科研人员及国投罗钾公司相关技术人员参加了本次会议。

    罗布泊找钾地质科技现场研讨会在罗布泊举行

    2018年9月中上旬,方圆标志认证集团有限公司三位审核专家来到自然资源部中国地质调查局地球物理地球化学勘查研究所,开展质量管理体系认证审核工作。这次认证审核是物化探所质量管理体系文件完成换版后的第一次认证审核。

    在认证审核过程中,审核专家组依据GB/T19001-2016质量管理体系文件,结合所颁的质量管理体系文件和有关认证要求,对物化探所领导层、办公室、科学技术处(含质量管理办公室)等8个管理部门和重磁探测技术研究室、应用地球化学研究室、分析测试研究中心等5个业务处室共13个部门,采取现场提问、审阅文件和查看记录等多种方式,对体系覆盖范围内的领导作用和承诺、应对风险和机遇的措施、资源的管理、项目的管理和过程控制、外部提供的产品和服务的控制、绩效评价、体系文件的修编和发放、顾客满意度调查分析等方面进行了现场审核。

    通过审核,审核组一致认为物化探所领导层对质量管理工作重视,员工整体素质高、科研能力强,顾客对产品和服务满意,数据分析和绩效考评到位,质量管理体系运行情况良好,没有发现明显的不符合,批准认证。审核组在肯定成绩的同时,对物化探所在加强合格供方信息的动态管理、关注监视和测量设备自校人员能力的认定和加强全员对新版标准的学习和理解等方面提出了改进意见与建议。

    物化探所所长结合审核组提出的改进意见和建议,对该所质量体系管理工作提出了三点要求:一是各部门要针对提出的改进意见和建议,认真梳理,切实加强改进落实工作;二是要加强对新标准全面系统的学习,强化质量管理意识,使质量管理体系要求深入到每位职工心中,落实到开展工作的具体行动中;三是要按部、局“质量提升年”的要求,高标准、高质量全面完成今年各项任务目标,提升工作实效,以检验物化探所质量管理体系运行的有效性。 

    物化探所顺利通过质量管理体系换版认证工作

    近日,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所新获固废资源化利用领域2项发明专利授权。2项发明专利分别为“垃圾填埋场的臭气吸附材料、吸附系统及制备方法”和“一种臭气吸附型垃圾填埋场覆盖系统及制备方法”。研究成果为垃圾填埋场臭气控制、生态覆盖及填埋场长期稳定性提供了创新技术方案,对于推动建筑垃圾的高效资源化利用和循环经济发展具有重要意义。

    “垃圾填埋场的臭气吸附材料、吸附系统及制备方法”创新性提出“以垃圾吸附垃圾臭气”的理念,利用建筑垃圾制备填埋场臭气吸附材料,具备比表面积大、吸水率高、碱性环境抑制臭气产生等特点。该材料就地取材、“以废治废”,避免传统土质覆盖层对外部土壤资源的依赖,实现固废高效回收利用,促进建筑垃圾资源化和循环利用。

    “一种臭气吸附型垃圾填埋场覆盖系统及制备方法”构建了一种集防渗、闭气、臭气吸附、力学增强于一体的生态覆盖系统。该系统通过设计覆盖系统结构、优化吸附材料参数,提高臭气吸附效率。此外,该技术提高填埋场力学稳定性,优化填埋作业方式,提高填埋库容利用率,降低施工和维护成本。

    2项发明专利在固废资源化、垃圾填埋场生态治理及循环经济领域具有广泛应用前景,为生态文明建设和绿色低碳发展提供有力支撑。

     

     
    郑州综合利用所新获固废资源化利用2项发明专利授权

    为积极响应全民消防宣传月“全民消防、生命至上”主题宣传活动、进一步强化干部职工应急安全意识、提升应急处置能力,11月11日,北京探矿工程研究所在良乡基地开展了法定节假日值班期间突发事件应急处置沙盘推演。

    沙盘推演以“春节期间外部人员燃放烟花爆竹,引燃院内电动自行车”“清明时节周边村民上山祭扫,引发山林灌木起火”为预设场景,紧紧围绕发现火情、报告值班人员、组织撤离、有序上报火情、现场紧急处置等环节开展。分管安全生产所领导全程指导,安全生产处精心组织,参加推演人员分工明确,演练流程设置科学,实现了沙盘推演的预定目标。

    演练结束后,相关负责同志进行了总结点评,强调安全生产责任重于泰山,全所干部职工要深入学习、深刻领悟习近平总书记关于安全生产的重要论述精神,常态化开展各类安全突发事件应急演练,不断提高安全应急处置能力,以高水平安全保障所高质量发展。

     

     
    探矿工程所开展突发事件应急处置沙盘推演

    9月25日,自然资源实物地质资料中心(以下简称“实物资料中心”)作为主办方,与中国矿业报社、三河市科学技术协会联合开展了主题为《我们身边的矿产资源——铜》的研学直播课。本次直播活动累计受众共计2267人次,获赞近6000次。

    此次直播课程面向小学3-6年级学生,经过三河市科协推荐,来自省级三河青少年智能编程科普教育基地的优秀学员们积极参与了本次课程。12名小学生在家长的陪同下早早来到科学小实验室,按照导师的指示进行分组,遵循研学课程的纪律,认真做好课前准备。

    在这次充满奇趣与探索的旅程中,学生们化身为小小探险家,走进“铜”的王国,揭开铜矿的神秘面纱。他们专注地聆听导师讲解铜的历史、性质、分类及基本用途,了解这种古老而重要的金属在自然界的形成过程及其在人类历史中的重要角色。在研学导师的指导下,学生们还亲自动手进行实验,观察铜的密度、颜色和导电性,积极开心地投入课程当中。

    每位学生根据科普实验单和《研学课程活动手册》认真记录了学习过程。在“铜”话王国课程、动手实验和互动问答等环节中,学生们在观察和实践中汲取知识,探索乐趣,充分发挥个人想象力,培养了动手能力和良好的学习专注力。

    在2024年全国科普日活动期间,实物资料中心作为“全国科普教育基地”“全国中小学生研学实践教育基地”以及“国家自然资源科普基地”,积极与地方政府、媒体等寻求合作,充分利用基地的科普资源,面向青少年开展丰富的线下研学活动,弘扬科学精神,普及自然资源科学知识,营造了“讲科学、爱科学、学科学、用科学”的良好氛围。

    未来,实物资料中心加强外部联系和研学产业深度合作,向社会公众提供更优质的科普服务。

     
     
    直播课堂打开科普视野 启智旅程探索铜矿奥妙

    时而平静,时而狂躁的海浪;时而温柔,时而如刀似剑的海风,还有海底神秘的暗流造成“颠簸”—这是海上工作与生活永恒的旋律。然而,即使在波涛汹涌、暗流涌动中,“梦想”号上的科学家却能够平稳的实施科学钻探。“梦想”号可以在6级海况下正常作业、16级台风下安全生存,仿佛在吟唱“不管风吹浪打,胜似闲庭信步”。

    什么是三级动力定位系统?

    “梦想”号能如此的“稳”,很大原因是该船配备了三级动力定位系统(DP-3)。动力定位系统因其不依赖抛锚或系缆、部署和撤离迅速、对水深不敏感等优点,被广泛应用在深海油气开发、潜水作业、海底管道和电缆敷设及科学考察等方面。它的工作原理是,计算机通过控制推进器的推力大小和方向,以对抗由风、浪、流等造成的外部作用力,从而使船体位置和船头朝向保持不变,保证船体稳稳地保持在同一个定位。在“梦想”号上,动力定位控制系统中的传感器、位置参考系统和控制器均采用冗余设计,动力和辅助系统分布在三个防火分隔区域。这样设计的优势是,任何单个舱室的动力系统一旦发生故障,其它舱室的依然能发挥作用,这就是三级动力定位系统。

    动力定位示意图

    动力定位系统是如何知道自己的位置?

    精确的位置测量是动力定位系统的基础。“梦想”号安装了6套位置参考系统,分别基于卫星和声呐等两类不同的工作原理。其中,3套差分全球卫星定位系统,1套北斗卫星定位系统,2套超短基线声呐定位系统,所有系统的位置测量精度都达到分米级别,并不受作业区域的影响,任何一套位置参考系统都能满足定位要求,大大地提升了动力定位系统的可靠性。如遭遇太阳风暴,卫星定位系统可能会受到影响而失效,这时2套声呐定位系统依然能够保证动力定位系统有可靠的位置参考。

    动力定位系统的大脑—动力定位控制器

    动力定位控制器是动力定位系统的大脑,它接收位置测量、风速风向、船舶姿态以及艏向等信号,通过精密计算,输出正确的控制信号以控制推进器的转速和转向,这样就能使船舶保持在设定的位置和艏向上。三级动力定位系统配置了三个控制器,其中一个作为主控制器,其输出信号控制推进器。当主控制器故障时,另外一个控制器将自动切换为主控制器,实现定位功能不受影响。因此三级动力定位系统可靠性非常高。

    动力定位系统用的电从哪里来?

    “梦想”号安装了七台推进器,采用全电力驱动,为动力定位系统提供动力。为了保障电力供给的稳定,“梦想”号采用了闭环电网技术,即将多个中压配电板首尾互联,形成一个环形的供电网络。与传统的分段电网相比,闭环电网可减少运行发电机的数量,提高发电机的效率,还能减少发电机运行时间,降低维护成本。此外,闭环电网还具有容量大、抗冲击能力强、可靠性高、使用灵活的特点。然而,闭环电网中可能会出现的短路、接地和发电机故障等将会影响其他配电板和发电机的正常运行。为了避免上述情况的发生,“梦想”号闭环电网采用了先进的计算机综合保护系统和高级发电机保护技术,实现了对电网及发电机故障点的精准判断和快速切除。

    目前,闭环电网技术在船舶的应用并不多,主要应用于深水钻井平台或者钻井船等发电机装机数量较多的工程船舶。据了解,国内只有“蓝鲸二号”和“海洋石油982”等钻井平台采用了闭环电网,并完成实船短路实验。而“梦想”号的闭环电网也已完成实船接地和短路实验并通过中国船级社和挪威船级社的验收,在我国钻探船中尚属首例。

    闭环电网示意图

    节能法宝——蓄能蓄电池系统

    三级动力定位船舶作业时平均日耗油能高达40多吨,产生高昂运营成本的同时也造成环境的污染。“梦想”号作为全球最先进的大洋钻探船,配备了蓄能蓄电池系统,这好比汽车的混合动力系统。它如同一台大型不间断电源,在发电机发生故障时快速投入,代替故障发电机实现对电网的支撑。这样不仅能确保运行负载不受影响,使电网稳定、可靠,还能减少动力定位时发电机的运行数量,增加在线发电机的功率,提高柴油机的效率,降低油耗。它还能够存储液压钻机下行时产生的再生电能,实现能量回收和利用。由此,还能减少钻机由势能转化为热能所需的冷却水量,从而降低冷却水泵的能耗,实现进一步节能。此外,蓄能蓄电池系统通过削峰填谷功能实现稳定电网,减少发电机启停次数,降低发电机机械磨损,延长大修时间,节约维护成本。“梦想”号的蓄能蓄电池闭环电网比传统的电网节约超15%的油耗。

    “维稳”高手——能量管理系统

    “梦想”号的能量管理系统由功率管理系统和电池管理系统组成,将它与动力定位系统密切配合,为科学钻探作业的稳定安全实施立下了汗马功劳。为了节能增效、维持电网稳定,能量管理系统使出了2大“高招”。高招1:利用动力定位系统预测推进器负荷,通过提前调节发电机的频率,实现对动态负载的补偿,以减少电网频率的变化。高招2:根据电网中发电机以及蓄能蓄电池系统所能够承担的最大负载变化率(千瓦/秒)来控制大型负载的功率变化速度,实现动态负载的惯性补偿,减小电网波动,进一步增强电网的稳定性,减少在网发电机的数量,提高发电机的运行效率,实现节能增效。

     
    “梦想”号:不管风吹浪打,胜似闲庭信步

    “梦想”号行驶在海面上。

    奚晓谦摄(人民视觉)

    广东广州市南沙区珠江口,一艘巨轮静靠在码头边,上半白色、下半橙红色,船上的钻井架高高耸立,整艘船在晴空下分外耀眼。

    这是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号。这艘国内最大吨位的科考船去年底试航成功,现已进入调试和内装阶段,预计今年内全面建成。

    登上“梦想”号,走进实验室内装现场,一块块泛着银光的坡莫合金正铺设到墙上。“梦想”号监造组业务分组实验室工程技术主管何清音,忙着用磁强计对屏蔽层仔细检查。3000多块共1200平方米的坡莫合金,相当于3个篮球场大小,何清音要确保坡莫合金板之间的空隙不超过1毫米,且每一片坡莫合金板要完全贴合墙面,以免影响磁屏蔽效果。

    “安装好磁屏蔽室很关键。大洋钻探取得样品后,要在屏蔽磁场干扰的实验室环境中进行磁学实验,从而确定地质矿产储层的年代、探究地球动力学及地质演化过程等。”何清音介绍,“实验室创新使用了全国产、达到国际领先水平的坡莫合金屏蔽层,对外部磁信号的屏蔽率达到99.8%,能够保证科研实验环境。”

    作为全球面积最大的海上移动实验室,“梦想”号的船载实验室装配各种精密实验仪器超过150台(套),目前已完成水、电、气、风等十二大系统的安装工作,即将进行实验仪器的安装。

    “钻探,是‘梦想’号最重要的能力。”中国地质调查局“梦想”号指挥部主要负责人周昶介绍,“钻探的目的是钻获地球内部的岩心,并获取其中蕴含的地质信息,进而解开地球深部的奥秘。”

    钻探科学领域有这样一句话:“一万米钻深的难度堪比登月。”在技术创新和设备集成的支撑下,“梦想”号具备海域1.1万米的钻探能力。“这艘船致力于实现钻透地壳、进入地幔层的目标,这也是命名为‘梦想’号的原因。”周昶说。

    “1.1万米的压力,对设备、水、电、液、材料都是一个挑战。”“梦想”号监造组组长殷宪峰介绍,全船涉及主要设备303项、生产图纸8300份、建造工序上万道,共集结了150多家科研单位参与建设,突破10余项关键技术。

    行走船上,创新之处让人应接不暇。依托自主研发的船载岩心智能储运系统,岩心在船上就能实现自动转运和存储,如同“虾从海里捞起后马上放到冰柜里”,保证了样品的“新鲜”程度;应用蓄能技术和闭环电网,满载180名船员的情况下,可连续在海上工作120天,续航里程达1.5万海里;120万米的电缆铺设,全面覆盖信息化技术,实现了船岸智能协同。

    距离船只建造现场不远处,与“梦想”号配套的钻探保障船、全球最大的海洋地质岩心库、我国首座深水科考码头等均已建成,将为“梦想”号运营提供强大岸基支持。

    向海图强,需要科考利器。我国深海探测将以“梦想”号为重要平台,构建深海地质地球物理探测和钻探技术装备体系,为人类认识、保护、开发海洋作出新的更大贡献。

    人民日报头版聚焦“梦想”号锚定深海探地壳
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