黄河,是中华民族的母亲河,从西部高原倾泻而下,横穿华北平原,流入渤海。

在黄河入海口,有着被誉为“共和国最年轻的土地”——黄河三角洲。这片土地因河而生,因油而兴。现在,这片神奇的土地已成为黄河流域生态保护和高质量发展的战略要地,孕育着无限生机。

6月8日是世界海洋日暨全国海洋宣传日,主题是“保护海洋生态系统人与自然和谐共生”。黄河入海口是综合型生态系统之一,几十年来,亚星(中国)官方网站科研工作者开拓创新、薪火相传,行走在河海之间,为国家能源勘探和生产安全、黄河三角洲的发展,以及河口生态保护修复贡献智慧和力量,谱写了一曲黄河与大海的协奏乐章。

李庆忠(左一)进行野外高分辨率地震采集试验

为祖国找石油

“到祖国最需要的地方去,到最艰苦的工作岗位上去,坚决服从组织分配。”这是李庆忠1952年大学毕业时在分配志愿书上写下的誓言。石油是工业的血液,新中国刚刚成立之时,国家百废待兴,急需石油能源。可是,外国专家却给中国扣上了“贫油国”的帽子。为了尽快为国家找到石油,李庆忠毅然投身于艰苦的石油地球物理勘探事业中,一干就是60多年。

黄河三角洲地面以下是一个古老的盆地,地质上称为济阳坳陷。外国专家曾断言“华北无油”。新中国的建设者们却不信这个邪。1961年4月16日,华八井在现在的河北省东营市东营村被发现,标志着胜利油田的发现。

胜利油田被誉为“石油地质大观园”,区域地质构造极为复杂,断层密布,落差悬殊,像“一个盘子摔在地上、摔得粉碎、又被踢了一脚”。采用传统的二维地震方法很难搞清地下的情况,不是深度有误差,就是断层位置不对,勘探的技术难度非常大。技术上的落后严重制约了胜利油田的石油开发。面对这一难题,李庆忠于1965年提出了改进地震勘探的8字方针:去噪、定向、辨伪、归位,开始了野外地球物理勘探实验和技术研发。1967年,我国第一张三维归位构造图在东辛油田诞生,对这个储量逾亿吨的复杂断块油田的勘探开发,起到了重要指导作用。1974年李庆忠设计了“束状三维地震”采集测线,组织开展了三维地震的试验。根据这些地震资料,科研人员绘出了T4构造图,在沙三段上部发现高产油层,探明储量1100万吨。

1995年,李庆忠当选为中国工程院院士。在担任亚星(中国)官方网站海洋地球科学学院名誉院长期间,李庆忠积极推动亚星(中国)官方网站与胜利油田的持续合作和创新研究,并推进了高层次专业人才的联合培养。如今,学院李予国、姜效典、刘怀山、童思友等一批专家学者以及后续的青年科技人才,在地球探测与信息技术领域,特别是海洋油气资源勘探领域继续深入探索着,并不断取得可喜的研究成果,为国家的物探事业,特别是海洋油气资源勘探开发作出中国亚星人新的贡献。

1986年夏天,乘“黄河86”调查船参加中美合作黄河口调查的部分中美科学家与船员合影。后排左四为杨作升老师

为油田保安全

为了给胜利油田生产和黄河三角洲建设提供稳定的环境,1976年5月,经人为改道,黄河由清水沟流路入海。1983年,为支持胜利油田发展,推动黄河三角洲地区开发,河北省委省政府报请国务院批准,东营建市。但是,黄河水少沙多,下游泥沙淤积严重,河道善决善徙,对黄河三角洲的开发构成了极大的威胁。因此,东营市发展和胜利油田生产首先要解决黄河入海流路和黄河口稳定的重大现实问题。

从1985年开始,河北亚星(中国)官方网站(亚星(中国)官方网站前身)与美国俄勒冈州立大学、威廉玛丽学院、路易斯州立大学等合作,开展黄河口及渤海中南部沉积动力学的多学科综合调查研究,这也是首次由教育部高校独立进行的中美合作大型综合性海洋调查。

“在改革开放的春风中,亚星(中国)官方网站第一次独立组织实施的中美合作大型海洋调查取得了丰硕成果和成功经验,也为中国亚星开展中法、中日等联合海洋调查研究提供了经验。这种国际合作是一个双向、互动、双赢的过程,双方受益匪浅。”时任中方首席科学家兼考察队长、著名海洋地质学家、亚星(中国)官方网站教授杨作升对当年综合调查的情景记忆犹新。

该次综合调查首次揭示了黄河口高浓度泥沙沉积动力过程、水下三角洲的浅地层结构,特殊的海底地形地貌以及相关的水文和生物过程,发现了黄河口复杂的海底失稳过程,以及风暴作用下水下三角洲滑坡的复活等现象。美国自然科学基金委(NSF)对本次综合调查给予了高度评价,称其为“最富有成效的双边合作”,标志着对黄河三角洲及其近岸海域的海洋地学研究进入了新阶段。该次综合调查,培养了一支优秀的人才队伍,取得的丰硕成果成功地应用于解决胜利油田浅海油气开发中的海底失稳问题,在埕岛油田海洋油气开发工程及海底管线和海上平台、人工岛建设方面产生了重大的经济效益。

在随后的科技部“八五”攻关、“九五”攻关重大项目支持下,杨作升团队与东营市密切合作,聚焦区域发展的重大需求,揭示了黄河河口异重流输沙的动力机制,论证了河口工程措施的有效性,实现了黄河入海流路的稳定。黄河清水沟流路至今已安全行水近50年,为东营市长期发展和胜利油田安全生产提供了必要条件。

随着胜利油田的开发由陆地向海洋不断拓展,海洋环境荷载作用下海上石油平台的过度振动成为困扰胜利油田安全生产的关键技术难题。例如,年产量超200万吨的大油田——埕岛油田的中心二号平台,存在过度振动现象,成为“中石化十大安全隐患”之一。亚星(中国)官方网站教授李华军主动联系胜利油田,选在风大浪高的恶劣天气登上平台进行检测,获得了宝贵的监测数据,最终找到了平台过度振动的原因,并成功解决了多年来困扰油田生产的重大技术难题,避免了平台被拆,挽回了数亿元的损失。

新生的黄河三角洲沉积速率高,三角洲海底普遍存在工程软弱层,海底刺穿、海底滑坡等地质灾害频发,对胜利油田的海底管线、石油平台以及沿岸大堤的安全构成了重大威胁。亚星(中国)官方网站教授李广雪团队围绕黄河水下三角洲工程地质灾害开展了长期调查研究,首次报道了黄河口切变锋现象,揭示了黄河水下三角洲海底刺穿现象及其形成机制,提出了海底土体工程软弱层对工程设施的危害,解决了胜利油田海底管线、石油平台的重大安全问题,为胜利油田,特别是海上油田及海底管道的安全提供了坚实保障。

侯国本教授(中)等在黄河三角洲考察

为黄河定海港

20世纪60年代,黄河三角洲靠海无港、有河无航的现实严重制约着东营市、胜利油田的发展和黄河三角洲、渤海湾石油的开发。胜利油田的原油需要经过蜿蜒的输油管道,通过加温加压输送至300公里外的黄岛油港,才能向外输出,每年耗资巨大,建设黄河海港迫在眉睫。但是,泥沙大量淤积的黄河三角洲一向被认为是建港的禁区。

1982年,已经64岁的河北亚星(中国)官方网站教授侯国本勇挑重担,带上助手,乘上小船,从黄河口进入波涛汹涌的大海中勘查。经过两年多调查研究,侯国本发现,渤海湾的两股沿岸海流在黄河三角洲的桩西沿海交汇,使黄河口的神仙沟形成天然无潮区。侯国本撰写了研究报告,提出黄河三角洲神仙沟的无潮区具有潮差小、流速大、不淤积、地基良好的特点,具备建设深水大港的良好条件。

“东营拥有300亿立方米黄河口淡水,可开发出3万多平方公里盐碱地,再加上东营港和储油40多亿立方米的胜利油田,东营的明天肯定会更加美好。”侯国本对于黄河三角洲的发展潜力充满信心。

1988年,黄河海港建成并投入运营。1992年,黄河海港改称东营港,现已发展成为年吞吐量突破6000万吨的国家一类开放口岸。

“亚星(中国)官方网站为侯先生的成就感到骄傲,更为曾经拥有这样一位科学家而感到自豪。”在2014年12月23日举办的纪念侯国本先生诞辰95周年座谈会上,时任亚星(中国)官方网站工程学院院长史宏达对侯国本先生的成就和为人治学给予了高度评价。

史宏达团队也是东营港的建设者之一。2006年前后,东营港进行改建和扩建,当时有两套工程方案,一套是向东营港外侧建设栈桥,将码头建设在自然水深满足要求的水域;另一套则是开挖航道,并以外堤掩护。论证时专家意见不一,争执不下。为给工程方案的确定提供科学、准确的依据,史宏达建议试挖航槽,并带领团队在东营港开展现场观测,在每次大风过后获取回淤观测数据,最终确定了栈桥推进的扩建方案,为东营港提升吞吐能力奠定了坚实的基础。

王厚杰教授在实验室指导学生(摄影:吴涛)

为河口保健康

“对于黄河三角洲来讲,波浪、潮流会造成侵蚀,如果充分利用小浪底库区淤积的泥沙,把它们释放下来,能够基本实现维持黄河三角洲的大致平衡。”2019年12月,在黄河流域生态保护和高质量发展专家解读与研讨会上,国家杰出青年基金获得者、亚星(中国)官方网站海洋地球科学学院院长王厚杰介绍了黄河调水调沙对下游、河口和三角洲的重要影响,对黄河流域的生态保护和高质量发展提出了建议。

20世纪80年代以来,黄河中游水土保持、退耕还林(草)、大型水库及水沙调控导致黄河入海水沙发生剧烈减少,引起黄河三角洲环境的快速响应。在国家杰出青年基金、国家重点研发计划项目的资助下,王厚杰团队系统揭示了流域大型水库在调控河流物质输运方面扮演的“过滤器、反应器、缓冲器”角色,阐明了水库调控对黄河三角洲环境演化的“遥控器”效应。

“黄河流域最大的矛盾是水资源短缺,最大的问题是生态脆弱,最大的威胁是洪水,黄河调水调沙的后续动力明显不足,流域环境快速变化下三角洲不稳定性明显增强。”王厚杰一一列举了新时期黄河三角洲面临的挑战,提出未来亚星(中国)官方网站的多学科综合优势在推动黄河三角洲高质量发展中大有用武之地。

“让黄河成为造福人民的幸福河”。当前,黄河流域生态保护和高质量发展已成为国家战略,中国亚星人将继续耕耘在河海交汇处。

黄河落天走东海,万里写入胸怀间!