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海洋环境预报服务深中通道首节沉管对接纪实

2020-07-07      来源:中国自然资源报     作者:朱彧 李志强 贺靓
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  曾经,我们面对伶仃洋望洋兴叹。然而,就在一年半以前,港珠澳大桥飞架三地,横卧伶仃洋碧波之上。
  如今,依旧是这片海域,继港珠澳大桥后,深中通道成为粤港澳大湾区在建的又一跨海通道。该项目集“隧、岛、桥、水下互通”四位一体,连接深圳市和中山市,全长24公里,预计2024年建成通车。
  6月17日,深中通道首节沉管顺利实现与西人工岛暗埋段对接,完成了首次“海底初吻”。自然资源部所属的国家海洋环境预报中心深中通道工程预报保障团队,以精准的海洋环境预报,确定“沉管作业窗口”,为工程建设保驾护航。这也是预报中心继港珠澳大桥后在粤港澳大湾区承担的又一重大海洋工程建设预报保障任务。
  安装倒计时,台风却正在生成……
  深中通道,全长约24公里,是国家“十三五”重大工程和粤港澳大湾区重要过江通道,是世界上最长、最宽的钢壳混凝土沉管隧道。
  深中通道施工区位于南海北部沿岸,台风是首要灾害。
  首节沉管安装进入倒计时之际,6月12日晚,在南海蠢蠢欲动的热带低压加强为今年第2号台风“鹦鹉”。作为2020年首个登陆我国的热带风暴,“鹦鹉”对即将进行首节沉管隧道浮运安装的深中通道将会有何影响?世界首艘沉管运输安装一体船能否按照计划完成首节沉管的沉放?此时,所有的目光都聚焦到施工作业时段和区域内的海流、风、浪等窗口条件预报。
  深中通道项目沉管预制厂距离安装地点约50公里,是港珠澳大桥浮运距离的3倍多,这对沉管运输提出了严峻挑战。而造价高昂、身形庞大的钢壳混凝土沉管,一旦出坞就意味着没有退路,必须在合适的天气、海浪、海流、潮汐条件下安全完成施工,也就是要找到同时满足几个因素叠加形成的作业保障窗口期。
  国家海洋环境预报中心(以下简称预报中心)高度重视深中通道E1管节海洋环境预报保障,派出骨干力量组成保障团队,预报中心主任于福江、副主任凌铁军在沉管前夕赴现场调研,并与项目施工方召开座谈会,了解沉管浮运安装的准备情况和对海洋环境预报的具体需求。于福江对预报中心现场保障团队进行战前动员,要求做好各项工作准备,确保完成E1管节的海洋环境预报保障任务。
  为了尽早确定台风“鹦鹉”的影响时间和强度,准确判断项目施工能否如期进行,6月2日起,预报中心派往施工现场的气象预报保障组每天持续跟踪天气系统数据,6月6日起密切关注热带低压活动,在台风编号前36小时即6月11日早晨,准确预判了2号台风“鹦鹉”的生成,以及其影响珠江口的时间、风力、降水等信息。
  预报中心保障团队准确预报台风对施工区域的影响时段和影响强度,并提供了台风之后的气象海洋等多要素精细化预报数据,为工程建设提供了强有力的海洋预报决策服务支撑,给施工争取了宝贵时间,最终保障了浮运和沉管安装在最佳施工窗口期顺利完成。
  工序不可逆,精准捕捉“施工窗口”
  沉管水下安装是世界级难题,对径流、风浪的条件要求非常苛刻。
  在伶仃洋,一年中台风、大雾、寒潮等季节性极端天气多达200天,沉管施工区域的海洋气象环境更是异常复杂,受到潮流、径流和海底地形的综合影响,海流紊乱多变;冬季受季风影响,经常出现大风大浪的恶劣海况,夏秋季节台风活跃,强对流和洪汛频发,预报难度大。
  沉管安装是连续、不间断的施工过程,包括舾装、整平、出坞、浮运、沉放、对接、回填,可以说是环环相扣、几乎是“不可逆”的作业过程。沉管的浮运安装是隧道施工的最后一道工序,也是技术“最神秘”和风险最高的工序。
  施工过程中,一个微小的误差有时就会决定沉管安装的成败,因此必须选择一个风平浪静、海流舒缓的时间段,即“窗口期”。保障团队的任务就是要给每一节沉管寻找一段浮运、安装和对接的精准作业时间。
  为保障沉管安装的顺利进行,保障团队制定了一套沉管预报保障流程。距离沉管作业前一周,预报中心组织气象、海流等相关专家组成的保障团队针对各施工环节对水文气象的要求,确定了施工各环节的时间窗口。
  施工窗口期现场保障团队又分为预报组和观测组,预报组主要负责根据收集到的资料,制作风浪流的临近预报,把海上风浪流的观测和预报的情况及时提供给E1管节浮运安装指挥部,便于指挥部做出决策;观测组则是在观测船上每隔一段时间观测海水的流速和密度,并且及时把观测数据传输给一体船上的预报组。
  6月16日凌晨2时,深中通道首节沉管浮运正式启动。指挥部要求海洋环境现场保障团队,每隔1小时报告风浪流和海水密度情况。接到任务后,保障团队连续奋战40多个小时,准确监测和预报了沉管窗口期珠江口海洋环境和天气系统,直到6月17日中午沉放对接顺利完成。沉管浮运安装期间,共出现3次强对流天气过程,保障团队通过密切监视雷达图,均提前发现并及时将预警信息提供给指挥部,保证了施工安全。
  深中通道管理中心对预报中心海洋环境预报保障工作高度肯定,6月18日对预报中心保障团队的重要贡献专门发来感谢信。
  伶仃洋里,不再叹伶仃
  在海上施工,比陆地更具风险性和复杂性。除了要求天气好,还要满足良好的海浪、海流、潮汐等海洋环境条件。深中通道所在海域天气海况比较复杂,施工区内的航道、基槽、人工岛、导流堤等建筑设施对海流也会产生影响。而沉管浮运安装,是深中通道技术难度最高的控制性环节,细微的海况变化都可能关系到施工的成败,海洋环境预报就显得尤为重要。
  作为我国从事海洋环境和海洋灾害预警报、科学研究和咨询服务的国家级权威机构,自2018年11月起,预报中心开始为深中通道工程提供精细化海洋环境预报服务,由中心领导挂帅成立了一支经验丰富的预报保障服务团队。
  自入驻施工现场开展预报保障以来,保障团队每日提供未来7天气象、海浪、海流等预警报。即便是在今年遭受新冠肺炎疫情严重影响期间,预报中心前后方保障也从未间断。他们密切注意实时观测数据变化,以及数据传输情况。如施工区即将发生6级以上大风、强对流天气、台风等,一旦确认对施工有影响,即使是凌晨,也会及时向施工方有关负责人汇报,保证了深中通道顺利复工和现场施工的安全有序进行。
  据预报中心海洋气象预报室相关负责人介绍,为适应工程需求,预报中心专门为深中通道量身定制研发了深中通道工程海洋环境预报保障系统,并建立预报保障服务综合平台,实现了监测、预报、预警信息的一体化,从而为现场施工安全和工程进度执行提供包括工程区精细化数值预报、常规水文气象预报及“水文气象窗口”全方位及时有效的环境预报保障服务。
  面对复杂的海洋环境和苛刻的作业条件,排除海洋环境中存在的潜在风险,精准捕捉沉管安装的安全“施工窗口”,是预报保障团队一贯的追求目标。
  首节沉管对接成功,预报中心主任于福江说:“我们将继续发扬‘及时、准确、开拓、奉献’的精神,将保障经验转化为预报水平的提升,打造国际领先的海洋预报保障品牌,继续服务国家重大战略,为我国海上重大工程的建设保驾护航。”

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