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“大鍋”下暗河涌動 FAST克服世界級地質(zhì)難題
12月10日,從500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(以下簡稱FAST)觀測基地傳來好消息,F(xiàn)AST發(fā)現(xiàn)的脈沖星已增至9顆。
自從建成啟用后,“中國天眼”總是不斷帶給人們驚喜。
當(dāng)初,科研團隊歷盡千辛萬苦,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,其實隱藏著諸多世界級的地質(zhì)難題。
12月12日,科技日報記者從貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司獲悉,作為貴州省科技計劃項目“國家天文臺500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡臺址巖土工程安全性研究”的核心技術(shù),“FAST開挖系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及安全性研究”項目成果通過專家組鑒定。項目成果揭示,面對錯綜復(fù)雜的喀斯特地質(zhì)條件,F(xiàn)AST臺址開挖系統(tǒng)技術(shù)團隊攻克了前所未有的世界級地質(zhì)難題,成功將“中國天眼”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Arecibo望遠(yuǎn)鏡。但是,比起Arecibo,F(xiàn)AST顯然是一個更龐大復(fù)雜的工程,其臺址的開挖系統(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,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,在確定了選址之后,地質(zhì)問題決定了FAST建設(shè)成敗。因此,從一開始,巖土工程設(shè)計也就顯得至關(guān)重要。
精準(zhǔn)。這是FAST工程臺址開挖系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)計工程師吳斌在接受科技日報記者采訪時反復(fù)提及的字眼。不同于普通的工程設(shè)計,開挖系統(tǒng)設(shè)計稍有偏差,抬高工程造價不說,還會影響FAST的精確度和運行性能。吳斌說,技術(shù)團隊進駐現(xiàn)場后,從球心的開挖設(shè)計著手,“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100萬的工程造價”。歷經(jīng)4個階段的不斷優(yōu)化,技術(shù)團隊最終實現(xiàn)了最佳的開挖效果,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)過程中,地下河洪澇災(zāi)害是開挖系統(tǒng)面臨的一個極大難題。FAST臺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,它是一個完整的洼地,實際上在洼地底部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,降雨會通過洼地固有的管道排到地下暗河,只有遇到極端暴雨,地下河水才會上漲。吳斌說,F(xiàn)AST開工建設(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)害便成了一個更加棘手的問題。
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?找不到文獻資料,沒有可供借鑒的東西。對此,技術(shù)團隊另辟蹊徑,通過在洼地底部開挖一個巨大的沉淀池,以1公里長的泄洪隧道,將洪澇引到大山之外,從根本上消除了FAST場地的洪澇風(fēng)險。現(xiàn)在,即便是50年一遇的洪澇災(zāi)害,也對FAST構(gòu)不成半點威脅。
中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院總工程師殷躍平說,F(xiàn)AST臺址工程地質(zhì)及水文條件極為復(fù)雜,觀測臺址建設(shè)面臨著諸多地質(zhì)問題,這給FAST臺址建設(shè)帶來了極大的挑戰(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臺址巖土工程以全新的設(shè)計思路,開創(chuàng)了建造巨型射電望遠(yuǎn)鏡的新模式。
經(jīng)過實地考察、項目鑒定等環(huán)節(jié),由中國工程院院士錢七虎、中國科學(xué)院院士何滿潮、中國工程院院士任輝啟、中國工程院院士鄭健龍等11位專家組成的鑒定委員會認(rèn)為,以貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司為核心的FAST臺址開挖系統(tǒng)技術(shù)團隊,在項目的實施過程中,取得了一大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性成果,為射電望遠(yuǎn)鏡國家科研重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的順利實施提供了重要支撐,取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益,項目成果創(chuàng)新性顯著,總體達到國際領(lǐng)先水平。(記者 何星輝)
編輯:秦云
關(guān)鍵詞: FAST 世界級地質(zhì)難題 中國天眼