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“大鍋”下暗河涌動(dòng) FAST克服世界級(jí)地質(zhì)難題

2017年12月15日 09:48 | 作者:何星輝 | 來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)
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12月10日,從500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(以下簡(jiǎn)稱FAST)觀測(cè)基地傳來(lái)好消息,F(xiàn)AST發(fā)現(xiàn)的脈沖星已增至9顆。

自從建成啟用后,“中國(guó)天眼”總是不斷帶給人們驚喜。

當(dāng)初,科研團(tuán)隊(duì)歷盡千辛萬(wàn)苦,在貴州平塘這片喀斯特地貌天然形成的洼地,為FAST找到了最合適的“家”。鮮為人知的是,這口舉世矚目的“大鍋”下面,其實(shí)隱藏著諸多世界級(jí)的地質(zhì)難題。

12月12日,科技日?qǐng)?bào)記者從貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司獲悉,作為貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目“國(guó)家天文臺(tái)500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡臺(tái)址巖土工程安全性研究”的核心技術(shù),“FAST開(kāi)挖系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及安全性研究”項(xiàng)目成果通過(guò)專家組鑒定。項(xiàng)目成果揭示,面對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的喀斯特地質(zhì)條件,F(xiàn)AST臺(tái)址開(kāi)挖系統(tǒng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)攻克了前所未有的世界級(jí)地質(zhì)難題,成功將“中國(guó)天眼”建在了貴州最大的地下暗河之上。

在此之前,世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡是美國(guó)Arecibo望遠(yuǎn)鏡。但是,比起Arecibo,F(xiàn)AST顯然是一個(gè)更龐大復(fù)雜的工程,其臺(tái)址的開(kāi)挖系統(tǒng)巖土治理規(guī)模是Arecibo的5倍,總體建設(shè)規(guī)模是Arecibo的近3倍,而且地下暗河涌動(dòng),山高坡陡,溶蝕峰林,各種巖溶不良現(xiàn)象發(fā)育集中。可以說(shuō),在確定了選址之后,地質(zhì)問(wèn)題決定了FAST建設(shè)成敗。因此,從一開(kāi)始,巖土工程設(shè)計(jì)也就顯得至關(guān)重要。

精準(zhǔn)。這是FAST工程臺(tái)址開(kāi)挖系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)工程師吳斌在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)反復(fù)提及的字眼。不同于普通的工程設(shè)計(jì),開(kāi)挖系統(tǒng)設(shè)計(jì)稍有偏差,抬高工程造價(jià)不說(shuō),還會(huì)影響FAST的精確度和運(yùn)行性能。吳斌說(shuō),技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)后,從球心的開(kāi)挖設(shè)計(jì)著手,“必須十分精準(zhǔn),如果出現(xiàn)偏差,球心每抬高1米,至少要增加100萬(wàn)的工程造價(jià)”。歷經(jīng)4個(gè)階段的不斷優(yōu)化,技術(shù)團(tuán)隊(duì)最終實(shí)現(xiàn)了最佳的開(kāi)挖效果,將FAST投資金額從1.85億元降為0.97億元,幾乎節(jié)省了一半的建設(shè)成本。

在建設(shè)過(guò)程中,地下河洪澇災(zāi)害是開(kāi)挖系統(tǒng)面臨的一個(gè)極大難題。FAST臺(tái)址地處貴州高原到廣西丘陵平原地區(qū)的斜坡地帶,表面上看,它是一個(gè)完整的洼地,實(shí)際上在洼地底部50多米深的地方,隱藏著貴州最大的地下暗河。在正常情況下,降雨會(huì)通過(guò)洼地固有的管道排到地下暗河,只有遇到極端暴雨,地下河水才會(huì)上漲。吳斌說(shuō),F(xiàn)AST開(kāi)工建設(shè)后,破壞了洼地原有的水文結(jié)構(gòu),地下暗河的洪澇災(zāi)害便成了一個(gè)更加棘手的問(wèn)題。

如果不能徹底解決洪澇災(zāi)害,F(xiàn)AST的建設(shè)就是紙上談兵。怎么解決?找不到文獻(xiàn)資料,沒(méi)有可供借鑒的東西。對(duì)此,技術(shù)團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑,通過(guò)在洼地底部開(kāi)挖一個(gè)巨大的沉淀池,以1公里長(zhǎng)的泄洪隧道,將洪澇引到大山之外,從根本上消除了FAST場(chǎng)地的洪澇風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)在,即便是50年一遇的洪澇災(zāi)害,也對(duì)FAST構(gòu)不成半點(diǎn)威脅。

中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院總工程師殷躍平說(shuō),F(xiàn)AST臺(tái)址工程地質(zhì)及水文條件極為復(fù)雜,觀測(cè)臺(tái)址建設(shè)面臨著諸多地質(zhì)問(wèn)題,這給FAST臺(tái)址建設(shè)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。作為目前世界上利用大型巖溶洼地建設(shè)的最大工程,F(xiàn)AST臺(tái)址巖土工程以全新的設(shè)計(jì)思路,開(kāi)創(chuàng)了建造巨型射電望遠(yuǎn)鏡的新模式。

經(jīng)過(guò)實(shí)地考察、項(xiàng)目鑒定等環(huán)節(jié),由中國(guó)工程院院士錢七虎、中國(guó)科學(xué)院院士何滿潮、中國(guó)工程院院士任輝啟、中國(guó)工程院院士鄭健龍等11位專家組成的鑒定委員會(huì)認(rèn)為,以貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司為核心的FAST臺(tái)址開(kāi)挖系統(tǒng)技術(shù)團(tuán)隊(duì),在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中,取得了一大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性成果,為射電望遠(yuǎn)鏡國(guó)家科研重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的順利實(shí)施提供了重要支撐,取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,項(xiàng)目成果創(chuàng)新性顯著,總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。(記者 何星輝)

編輯:秦云

關(guān)鍵詞: FAST 世界級(jí)地質(zhì)難題 中國(guó)天眼

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