2016年01月13日 星期三

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建在深海里的环境监测站

——我国首次大规模锚系作业纪实

来源:广州海洋局 作者:王少勇 发布时间:2012-07-26

   锚系,全称是环境调查设备锚泊系统,通过长时间收集海洋中的各种信息,能够让科研人员了解这段时间内海洋环境的变化,相当于搭建在海中的环境监测站。7月16日至7月23日,执行中国大洋第27航次任务的“海洋六号”,在西太平洋某海山连续布放了7套锚系,成功构建了这座海山的环境监测体系。如此大规模地布放锚系,在我国远洋科考中尚属首次。

   “十八般武艺”集一身,长期监测海洋环境变化

   锚系主要由三大部分组成:各种调查设备、浮球串和水泥块,用一根长长的绳子串联起来。调查设备和浮球交叉着连接,水泥块处于绳子最下方。放入海中后,设备和浮球都被重达2.4吨的水泥块拉着下沉,固定在海底,同时浮球的浮力让整套锚系保持直立,各种调查设备就在海中构建起一个立体的环境监测站,能够长时间收集整个剖面的水文、生物、化学等信息。

   由于各种调查设备十分先进,各有特长,让锚系把“十八般武艺”集于一身。CTD用来监测海水的温度、盐度和深度,如果加上探头,还可以监测海水中溶解氧、叶绿素的含量以及海水的浊度。单点海流计(RCM)用来监测某一点上海水的流速和流向,自容式多普勒声学剖面仪(ADCP)用来监测剖面上海水的流向和流速。沉积物捕获器(ST)每18天自动更换一个采集瓶,能够监测一段时间能沉积物沉积速度的变化。微生物培养层能够收集并培养海洋微生物样品。锚系回收时,科考人员往甲板单元输入密码,发出声波指令,处于锚系下部的释放器就会自动使水泥块脱钩,各种设备在浮球的带动下浮上海面,这段时间内的各种信息也随之收集上来。

   “海洋六号”首席科学家刘方兰介绍说,这次布放的7套锚系,分处于海山的迎流面和背流面,最长的达1100米,构成了一个完整的环境监测体系。这些锚系将在一年后收回,所获取得资料不仅能够为今后矿区的开采提供环境依据,还有助于研究海洋环境和气候的变化以及对成矿的影响等。

   系有千千结,准备工作繁琐而辛苦

   来自国家海洋局第二研究所的科考人员徐鸣泉是布放锚系的技术负责人。第二航段一上船,他就和同事师鹏飞、张东声开始了繁琐的准备工作。徐鸣泉说,组装锚系就像是搭积木,根据调查需要选择设备,根据设备重量搭配浮球,然后用绳子按照顺序连接起来。说起来简单,但这个“积木”可不好搭。

   首先是准备绳子,除了要在主绳上连接设备的地方做上标记,还要制作七八十根用来固定设备的保险绳,保险绳两端都要用胶带包好,防止开叉。然后就是组装和测试调查设备,自容式多普勒声学剖面仪和沉积物捕获器都是大家伙,为便于运输,上船时各部件分开装在箱子里,布放锚系前,科考人员要将其组装起来,并测试性能,确保工作正常。

   最麻烦的是打绳结。要使设备和浮球在海流的长期冲击下不脱落,结一定要打得牢固。绳子穿过浮球时打的是八字节,浮球与浮球、浮球与调查设备之间打的是双扭结,保险绳打的是水手节。一套长锚系就要打一百多个绳结,这可难为了三名科考人员。这时,船上两位经验丰富的技术员吴诚强和刘碧荣挺身而出,一边帮科考人员打结,一边现场传授打结技术。首席科学家助理马维林也加入了打结的队伍,几套锚系准备下来,他开玩笑说,自己都快成为打结高手了。

   平均下来,一套锚系布放前的准备工作就需要两三天,三名科考队员每天都是从早晨七点忙到晚上十点多。经受考验的不仅是他们的专业技术,还有他们的体力。

   多次研究作业方案,确保7套锚系安全布放

   这是锚系第一次出现在“海洋六号”的甲板上,首席科学家助理、调查部部门长柯胜边说,出航前,锚系设备是用两个集装箱运来的,大大小小的箱子有几十个,仅七个水泥块就重达十几吨,怎么布放,谁心里都没底。

   为确保布放工作安全顺利进行,调查部成立了锚系作业小组,成员包括邓希光、柯胜边、马维林三位首席科学家助理,徐鸣泉、师鹏飞、张东声以及各综合调查组的副组长。柯胜边说,他们首先观看了之前其他科考船布放锚系的录像,根据录像,将可能出现的问题设想出来,讨论解决方案。这种讨论会开了至少6次,最终确定了布放方案——将锚系一头固定在三楼后甲板上部的滑道上,滑入海中。实践证明,这种方案安全可行,效率较高。

   每次作业前,柯胜边还会找到当班的作业组交待布放适宜,明确每个人的岗位和任务,确保有条不紊。张东声用摄像机录下了每次作业的全过程,以便于今后总结经验。锚系入水前,马维林都要为每个调查设备拍照,留作资料。邓希光精心安排每次作业时间,并主动担当起放绳员的角色。锚系作业还得到船上临时党委的高度重视,每次作业时,临时党委书记李国胜和首席科学家刘方兰都会来到现场查看,提醒大家注意安全。

   最后,记者用几个镜头来展示“海洋六号”布放锚系的过程。镜头一:三楼后甲板一侧,科考人员将锚系顶部一端固定在头顶上方的滑道上,抬着另一端的浮球和调查设备小心翼翼地将其滑入海中。镜头二:顶部一段入海后,阵地转入三楼后甲板核心作业区,徐鸣泉根据设计好的图纸指挥大家继续放绳子,放到标记处,连接上该处的调查设备,用绞车吊着放入海中。这时,之前入海的部分浮在海面上,红色的浮球像一条长龙。镜头三:所有调查设备和浮球都已入海,将绳子尾部连接在水泥块上,作业组长王俊珠指挥绞车将水泥块吊到海面上。技术员刘碧荣拉动机关,水泥块脱钩,带着整套锚系沉入海底。镜头四:7月23日中午,最后一套锚系成功布放,工作人员在三楼后甲板用可乐代替香槟相互喷洒、共同干杯庆祝。成功的喜悦中凝结着他们集体的智慧、过硬的技术、强大的责任感和一丝不苟的工作作风。

科考人员放锚系入海。

科考人员抬着锚系放入海中。

科考人员用可乐代替香槟庆祝。

科考人员在ADCP上写下大大的CHINA

红色的浮球在海面上像一条长龙。