黃河,是中華民族的母親河,從西部高原傾瀉而下,橫穿華北平原,流入渤海。

在黃河入??冢兄蛔u為“共和國最年輕的土地”——黃河三角洲。這片土地因河而生,因油而興?,F(xiàn)在,這片神奇的土地已成為黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略要地,孕育著無限生機。

6月8日是世界海洋日暨全國海洋宣傳日,主題是“保護海洋生態(tài)系統(tǒng)人與自然和諧共生”。黃河入??谑蔷C合型生態(tài)系統(tǒng)之一,幾十年來,中國海洋大學(xué)科研工作者開拓創(chuàng)新、薪火相傳,行走在河海之間,為國家能源勘探和生產(chǎn)安全、黃河三角洲的發(fā)展,以及河口生態(tài)保護修復(fù)貢獻智慧和力量,譜寫了一曲黃河與大海的協(xié)奏樂章。

李慶忠(左一)進行野外高分辨率地震采集試驗

為祖國找石油

“到祖國最需要的地方去,到最艱苦的工作崗位上去,堅決服從組織分配。”這是李慶忠1952年大學(xué)畢業(yè)時在分配志愿書上寫下的誓言。石油是工業(yè)的血液,新中國剛剛成立之時,國家百廢待興,急需石油能源??墒?,外國專家卻給中國扣上了“貧油國”的帽子。為了盡快為國家找到石油,李慶忠毅然投身于艱苦的石油地球物理勘探事業(yè)中,一干就是60多年。

黃河三角洲地面以下是一個古老的盆地,地質(zhì)上稱為濟陽坳陷。外國專家曾斷言“華北無油”。新中國的建設(shè)者們卻不信這個邪。1961年4月16日,華八井在現(xiàn)在的山東省東營市東營村被發(fā)現(xiàn),標志著勝利油田的發(fā)現(xiàn)。

勝利油田被譽為“石油地質(zhì)大觀園”,區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜,斷層密布,落差懸殊,像“一個盤子摔在地上、摔得粉碎、又被踢了一腳”。采用傳統(tǒng)的二維地震方法很難搞清地下的情況,不是深度有誤差,就是斷層位置不對,勘探的技術(shù)難度非常大。技術(shù)上的落后嚴重制約了勝利油田的石油開發(fā)。面對這一難題,李慶忠于1965年提出了改進地震勘探的8字方針:去噪、定向、辨?zhèn)巍w位,開始了野外地球物理勘探實驗和技術(shù)研發(fā)。1967年,我國第一張三維歸位構(gòu)造圖在東辛油田誕生,對這個儲量逾億噸的復(fù)雜斷塊油田的勘探開發(fā),起到了重要指導(dǎo)作用。1974年李慶忠設(shè)計了“束狀三維地震”采集測線,組織開展了三維地震的試驗。根據(jù)這些地震資料,科研人員繪出了T4構(gòu)造圖,在沙三段上部發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)油層,探明儲量1100萬噸。

1995年,李慶忠當選為中國工程院院士。在擔任中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院名譽院長期間,李慶忠積極推動中國海洋大學(xué)與勝利油田的持續(xù)合作和創(chuàng)新研究,并推進了高層次專業(yè)人才的聯(lián)合培養(yǎng)。如今,學(xué)院李予國、姜效典、劉懷山、童思友等一批專家學(xué)者以及后續(xù)的青年科技人才,在地球探測與信息技術(shù)領(lǐng)域,特別是海洋油氣資源勘探領(lǐng)域繼續(xù)深入探索著,并不斷取得可喜的研究成果,為國家的物探事業(yè),特別是海洋油氣資源勘探開發(fā)作出中國海大人新的貢獻。

1986年夏天,乘“黃河86”調(diào)查船參加中美合作黃河口調(diào)查的部分中美科學(xué)家與船員合影。后排左四為楊作升老師

為油田保安全

為了給勝利油田生產(chǎn)和黃河三角洲建設(shè)提供穩(wěn)定的環(huán)境,1976年5月,經(jīng)人為改道,黃河由清水溝流路入海。1983年,為支持勝利油田發(fā)展,推動黃河三角洲地區(qū)開發(fā),山東省委省政府報請國務(wù)院批準,東營建市。但是,黃河水少沙多,下游泥沙淤積嚴重,河道善決善徙,對黃河三角洲的開發(fā)構(gòu)成了極大的威脅。因此,東營市發(fā)展和勝利油田生產(chǎn)首先要解決黃河入海流路和黃河口穩(wěn)定的重大現(xiàn)實問題。

從1985年開始,山東海洋學(xué)院(中國海洋大學(xué)前身)與美國俄勒岡州立大學(xué)、威廉瑪麗學(xué)院、路易斯州立大學(xué)等合作,開展黃河口及渤海中南部沉積動力學(xué)的多學(xué)科綜合調(diào)查研究,這也是首次由教育部高校獨立進行的中美合作大型綜合性海洋調(diào)查。

“在改革開放的春風(fēng)中,中國海洋大學(xué)第一次獨立組織實施的中美合作大型海洋調(diào)查取得了豐碩成果和成功經(jīng)驗,也為學(xué)校開展中法、中日等聯(lián)合海洋調(diào)查研究提供了經(jīng)驗。這種國際合作是一個雙向、互動、雙贏的過程,雙方受益匪淺?!睍r任中方首席科學(xué)家兼考察隊長、著名海洋地質(zhì)學(xué)家、中國海洋大學(xué)教授楊作升對當年綜合調(diào)查的情景記憶猶新。

該次綜合調(diào)查首次揭示了黃河口高濃度泥沙沉積動力過程、水下三角洲的淺地層結(jié)構(gòu),特殊的海底地形地貌以及相關(guān)的水文和生物過程,發(fā)現(xiàn)了黃河口復(fù)雜的海底失穩(wěn)過程,以及風(fēng)暴作用下水下三角洲滑坡的復(fù)活等現(xiàn)象。美國自然科學(xué)基金委(NSF)對本次綜合調(diào)查給予了高度評價,稱其為“最富有成效的雙邊合作”,標志著對黃河三角洲及其近岸海域的海洋地學(xué)研究進入了新階段。該次綜合調(diào)查,培養(yǎng)了一支優(yōu)秀的人才隊伍,取得的豐碩成果成功地應(yīng)用于解決勝利油田淺海油氣開發(fā)中的海底失穩(wěn)問題,在埕島油田海洋油氣開發(fā)工程及海底管線和海上平臺、人工島建設(shè)方面產(chǎn)生了重大的經(jīng)濟效益。

在隨后的科技部“八五”攻關(guān)、“九五”攻關(guān)重大項目支持下,楊作升團隊與東營市密切合作,聚焦區(qū)域發(fā)展的重大需求,揭示了黃河河口異重流輸沙的動力機制,論證了河口工程措施的有效性,實現(xiàn)了黃河入海流路的穩(wěn)定。黃河清水溝流路至今已安全行水近50年,為東營市長期發(fā)展和勝利油田安全生產(chǎn)提供了必要條件。

隨著勝利油田的開發(fā)由陸地向海洋不斷拓展,海洋環(huán)境荷載作用下海上石油平臺的過度振動成為困擾勝利油田安全生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)難題。例如,年產(chǎn)量超200萬噸的大油田——埕島油田的中心二號平臺,存在過度振動現(xiàn)象,成為“中石化十大安全隱患”之一。中國海洋大學(xué)教授李華軍主動聯(lián)系勝利油田,選在風(fēng)大浪高的惡劣天氣登上平臺進行檢測,獲得了寶貴的監(jiān)測數(shù)據(jù),最終找到了平臺過度振動的原因,并成功解決了多年來困擾油田生產(chǎn)的重大技術(shù)難題,避免了平臺被拆,挽回了數(shù)億元的損失。

新生的黃河三角洲沉積速率高,三角洲海底普遍存在工程軟弱層,海底刺穿、海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),對勝利油田的海底管線、石油平臺以及沿岸大堤的安全構(gòu)成了重大威脅。中國海洋大學(xué)教授李廣雪團隊圍繞黃河水下三角洲工程地質(zhì)災(zāi)害開展了長期調(diào)查研究,首次報道了黃河口切變鋒現(xiàn)象,揭示了黃河水下三角洲海底刺穿現(xiàn)象及其形成機制,提出了海底土體工程軟弱層對工程設(shè)施的危害,解決了勝利油田海底管線、石油平臺的重大安全問題,為勝利油田,特別是海上油田及海底管道的安全提供了堅實保障。

侯國本教授(中)等在黃河三角洲考察

為黃河定海港

20世紀60年代,黃河三角洲靠海無港、有河無航的現(xiàn)實嚴重制約著東營市、勝利油田的發(fā)展和黃河三角洲、渤海灣石油的開發(fā)。勝利油田的原油需要經(jīng)過蜿蜒的輸油管道,通過加溫加壓輸送至300公里外的黃島油港,才能向外輸出,每年耗資巨大,建設(shè)黃河海港迫在眉睫。但是,泥沙大量淤積的黃河三角洲一向被認為是建港的禁區(qū)。

1982年,已經(jīng)64歲的山東海洋學(xué)院教授侯國本勇挑重擔,帶上助手,乘上小船,從黃河口進入波濤洶涌的大海中勘查。經(jīng)過兩年多調(diào)查研究,侯國本發(fā)現(xiàn),渤海灣的兩股沿岸海流在黃河三角洲的樁西沿海交匯,使黃河口的神仙溝形成天然無潮區(qū)。侯國本撰寫了研究報告,提出黃河三角洲神仙溝的無潮區(qū)具有潮差小、流速大、不淤積、地基良好的特點,具備建設(shè)深水大港的良好條件。

“東營擁有300億立方米黃河口淡水,可開發(fā)出3萬多平方公里鹽堿地,再加上東營港和儲油40多億立方米的勝利油田,東營的明天肯定會更加美好?!焙顕緦τ邳S河三角洲的發(fā)展?jié)摿Τ錆M信心。

1988年,黃河海港建成并投入運營。1992年,黃河海港改稱東營港,現(xiàn)已發(fā)展成為年吞吐量突破6000萬噸的國家一類開放口岸。

“海洋大學(xué)為侯先生的成就感到驕傲,更為曾經(jīng)擁有這樣一位科學(xué)家而感到自豪?!痹?014年12月23日舉辦的紀念侯國本先生誕辰95周年座談會上,時任中國海洋大學(xué)工程學(xué)院院長史宏達對侯國本先生的成就和為人治學(xué)給予了高度評價。

史宏達團隊也是東營港的建設(shè)者之一。2006年前后,東營港進行改建和擴建,當時有兩套工程方案,一套是向東營港外側(cè)建設(shè)棧橋,將碼頭建設(shè)在自然水深滿足要求的水域;另一套則是開挖航道,并以外堤掩護。論證時專家意見不一,爭執(zhí)不下。為給工程方案的確定提供科學(xué)、準確的依據(jù),史宏達建議試挖航槽,并帶領(lǐng)團隊在東營港開展現(xiàn)場觀測,在每次大風(fēng)過后獲取回淤觀測數(shù)據(jù),最終確定了棧橋推進的擴建方案,為東營港提升吞吐能力奠定了堅實的基礎(chǔ)。

王厚杰教授在實驗室指導(dǎo)學(xué)生(攝影:吳濤)

為河口保健康

“對于黃河三角洲來講,波浪、潮流會造成侵蝕,如果充分利用小浪底庫區(qū)淤積的泥沙,把它們釋放下來,能夠基本實現(xiàn)維持黃河三角洲的大致平衡?!?019年12月,在黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展專家解讀與研討會上,國家杰出青年基金獲得者、中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院院長王厚杰介紹了黃河調(diào)水調(diào)沙對下游、河口和三角洲的重要影響,對黃河流域的生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展提出了建議。

20世紀80年代以來,黃河中游水土保持、退耕還林(草)、大型水庫及水沙調(diào)控導(dǎo)致黃河入海水沙發(fā)生劇烈減少,引起黃河三角洲環(huán)境的快速響應(yīng)。在國家杰出青年基金、國家重點研發(fā)計劃項目的資助下,王厚杰團隊系統(tǒng)揭示了流域大型水庫在調(diào)控河流物質(zhì)輸運方面扮演的“過濾器、反應(yīng)器、緩沖器”角色,闡明了水庫調(diào)控對黃河三角洲環(huán)境演化的“遙控器”效應(yīng)。

“黃河流域最大的矛盾是水資源短缺,最大的問題是生態(tài)脆弱,最大的威脅是洪水,黃河調(diào)水調(diào)沙的后續(xù)動力明顯不足,流域環(huán)境快速變化下三角洲不穩(wěn)定性明顯增強。”王厚杰一一列舉了新時期黃河三角洲面臨的挑戰(zhàn),提出未來中國海洋大學(xué)的多學(xué)科綜合優(yōu)勢在推動黃河三角洲高質(zhì)量發(fā)展中大有用武之地。

“讓黃河成為造福人民的幸福河”。當前,黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展已成為國家戰(zhàn)略,中國海大人將繼續(xù)耕耘在河海交匯處。

黃河落天走東海,萬里寫入胸懷間!