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武!大!找!水!人!

砥砺奋进的 武汉大学 2023-11-26



一段找水之旅

一条挽救生命的救援之线

武汉大学有这样一支找水的队伍打出两口幸福井也是保障2万多人饮水的生命井武汉大学攻破龙门山地震灾区应急水源关键技术问渠那得清如许?
为有源头活水来为生命,武大人奔波不止


缘起大地震的生命工程







































武汉大学测绘学院有这样一支队伍,五年来一直在攻克“山区应急找水”这一难关。张双喜教授团队,面对地震灾难的应急响应,研发生命救助最重要的水源预案,他们的故事一路惊心动魄、一路鸟语花香......



▲张双喜教授团队成员合照


有人说,5121428是所有中国人心痛的瞬间。2008年5月12日,一场突如其来的8.0级大地震在祖国大地上留下了触目惊心的伤痕,无数生命在这一瞬间遭受重击。震中虽在汶川,但伤亡最惨重的是位于其东北方向的北川县。在地震72小时的黄金救援期,水源应急工程是最重要的生命线工程之一,应急水源就是受灾地区的生命之水。地震多发于地质条件复杂的山区,在缺水之地寻找应急水源无疑是一项技术挑战。由于近年来我国地震灾害频发,国家提出了研发地下水源智能可靠勘测关键技术及装备的专项任务。家国召唤,有求必应。张双喜教授团队选择走向“找水”,每一步都与时代需求共同呼吸。


▲团队成员正在示范智能水源勘测设装备


另外,大地震也造成龙门山断裂带上许多原有的山泉消失。以北川黄家坝村为例,汶川地震后,山民的饮水条件严重恶化。村民平时的生活用水是来自高山的泉水和雨水,15年前山崩地裂的一瞬,曾经赖以生存的汩汩泉水因地表形变而不复存在。蓄水池中的雨水量少劣质,饮水卫生条件一直不能保证。附近河流因为上游水源污染严重而无法成为生活用水,这里后续又发生多次地震、泥石流事件,成为百姓安全饮水的不确定因素。无论是出于生存还是发展需求,山区人民都急需稳定优质的水源


在缺水环境下的山区寻找水源十分困难。传统找水通常要经历以年为单位的长期过程,包括地质调查、资料收集、多元信息融合、汇水模式建立、应急系统开发、灾情分析、水源靶区确定等等,每一环节都是难关。
然而,人体的生理结构无法等待传统找水方式的长期过程。72小时内无法实现水源定位,哪怕救援成功,也无法挽回受灾群众的性命。如何突破传统的找水方法和技术局限,抢在72小时内实现快速的水源定位,在研发目标提出24小时之内提供应急水源,便需要跨学科的方法和助力。


让找水不再传统








































找水有什么难的?在大众的认知里,找水似乎就是顺着地形起伏就能得到成果。然而,当面对复杂的山区地质条件及地震、泥石流等自然灾害的应急环境时,找水绝非易事。


张双喜教授团队基于武汉大学地球物理学、测绘科学与技术两门A+双一流学科的优势,研发出了一套全新的找水模式。


▲“物探”方法讲解


新模式开发了智能勘测系统,系统建立了水文地质数据库,研发了山区汇水机理、数据库快速查询、高效的灾情分析、多元异质数据融合、靶区汇水模式分析、无人机现场感知、远程水源定位等关键技术。这一套全新的智能勘测系统,实现了装备系统集成、空-天-地一体化智能勘探技术的突破,保障“看得见”“看不见”的应急水源快速定位。


张双喜教授提出水源预案作为突破点,首先利用遥感技术和无人机感知信息,确定“看得见”的地表水源,采用网络分区模式,考虑交通可达性原则,建立地面水源档案。这些档案为应急“特急”模式提供水源空间信息。“看不见”的地下水源则要依靠物探方法。针对地震发生的位置和震级,自动生成地震烈度分布,圈定灾区的应急需求范围,创立高分辨率的水系信息,指导现场感知规划。基于电法勘探技术,捕捉地下电场的异常变化,确定富水条件,实现水源的精准定位。


▲无人机获得数据试飞图片


系统灾情分析,要达到拥有智能分析决策的能力。面对庞杂的跨时代大数据,研究不同尺度不同分辨率的多元数据融合技术,实现智能分析和决策是解决问题的关键。张双喜教授团队历经多年的开发应用,完成了仅需录入地震信息,即可获得多级应急水源方案的智能分析系统。这个系统不止停留于纸面,更是历经了地震、泥石流、干旱、水涝、“应急使命”演习等实战环节的多次应用。在一次次应用和实践的过程中,装备技术得到完善和发展,实现了国产化,在现场展示环节得到专家的高度评价。


说来轻松的系统应用,背后有太多常人无法得见的苦痛。张双喜教授回忆道,“2022年7月16日,四川北川突发山洪泥石流,致6人遇难12人失联,下游至绵阳市区发生饮水困难,我们到达现场与西南基地的专家研讨应急水源方案,深感在大自然的灾情面前,人的生命非常脆弱,应急水源就是生命之水。”话音轻落,震撼与感动涌出,仅仅一句简单的陈述,就足够震颤人心。


好在找到应急水源的瞬间,足以振奋人心。去年9月5日,四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震,张双喜教授团队和西南基地救助队员一起确定了一个救援点的应急水源。“这个水源是从雪山上下来的雪融水,水质非常好。我们团队全程为救援队提供远程协作,为1千多个灾民提供了赖以生存的饮用水。我还记得当地水务部门的同志说,这个应急水源以后要持续建设,现在已经作为一个重要的应急水资源进入了档案,计划未来会建设成一个水厂。” 


可这场“大获全胜”的背后,还有一个令人痛惜的故事,那场地震致使93人不幸遇难,包括校外研究机构地球物理专业的3名研究生。“他们当时正在一处三层楼的基地进行科研工作,突然发生地震,第一层直接‘不见了’。”年轻的科研人员牺牲了,他们就像裂缝中透过的暖阳,用拼搏和奋斗定格着青春最美的模样。


▲团队在北川“涌泉井”前的合照


▲“涌泉井”钻探现场


张双喜教授谈到在北川县黄家坝村地质考察期间,有时不得不跋山涉水考察隐伏水源的地质特征,每天经过北川老县城时,依然能体会到灾民失去亲人的切肤之痛。当我们提及汶川地震时,因为时间的流逝和集体之殇,记忆或许会逐渐模糊,但对于张双喜教授和直接面对灾难的每一个学生而言,也只有他们自己知道“找水”这两个字背后有多少不被人看见、无法同人诉说的困难;有过多少次,这种无声的怀念。


一路找水 美丽不期








































尽管需要跋山涉水、哪怕会有生命无常,张双喜教授团队依旧守卫在“找水”的一线。对于他们而言,这不仅仅是团队的选择,而是土地和人民对自己的召唤,是一种时空上的同在与双向奔赴。也正是在这样双向奔赴的过程里,张双喜教授团队找水的每一步,都有不期而遇的美丽。


2021年11月,在装备研发期间,张双喜教授团队来到江西于都开展应用研讨。于都作为中国革命“长征”的起点,却面临着季节性严重缺水的问题,已经影响到老区居民的生活和当地的经济发展。加之协作单位武汉地调中心协作团队,正在于都开展精准扶贫项目,于是张双喜教授就顺理成章地选择于都作为实验地点。


▲团队在长征纪念碑前的合照


张双喜教授团队和协助团队成员一起开展应用学术研讨,基于前期开发的全新找水模式,逐渐发现了浅层地下水的找水规律——“浅表水源的关键是水系信息,就像是树叶的纹理一样,你只要去寻找合适的汇水区就可以了。‘叶脉’最细的地方就是水系的上游,在靶区水系附近,确定最适合的水源井位。”利用这种方法,他们在断裂带、岩性接触带,甚至在花岗岩风化带里确定了水源。“在石头里找水,你想想,多神奇、多珍贵!”他们在于都县洛口镇洛口中学发现了日产200吨的水源。洛口中学校长特别感激,“之前学校的水都是苦的,学校都快解散了,现在学校变得好漂亮,我们都特别开心。”精诚所至,金石为开。花岗岩里涌出汩汩活水,润泽中学莘莘学子。


山区干旱找水的关键是水系和汇水条件,张双喜教授如是说。掌握的水文地质资料越丰富,就越能快速地布置物探测线,快速确定水源;在于都的水源成功率达到86.4%,勘探深度大于100米。


项目应急示范确定在北川县曲山镇黄家坝村,2023年9月23日,应急示范假定北川发生7.5级地震。在地震发生的一个小时之内,张双喜教授团队接到在曲山县黄家坝村找水的指令。黄家坝村地处于龙门山地震带,山区地形复杂,多种地质灾害频发。当黄家坝村再次发生地震时,人民群众将面临无水可饮的局面,村民盼望新水源已久,示范的地震应急水源将一举多得。


“这就是一场战役,示范过程历时4小时,我们就确定了两个水源点位。”打钻后,第一口井产水量预计超300吨/天,水源水质良好,产水量稳定。当地政府和村民全程见证了示范过程,并将这口水井命名为“涌泉井”,寓意村民的生活幸福如泉涌。“有人咨询该井可否建设成一个水厂,我当时就信誓旦旦地回答,‘建吧!我可以保证一百年之内这口井安全,不会垮掉,不受强地震、泥石流、干旱的影响。’”说到此处,张双喜教授不禁露出了自豪的神情。第二口井产水量预计超50 吨/天,村民称这口水井为“小康井”。两口井提供了稳定优质的水量,足以保障地震时2万人的饮水和生活用水。


▲“小康井”钻探现场


“饮水思源,莫忘来时路”,习近平总书记一直关注革命老区扶贫和自然灾害防治,张双喜教授团队一路践行着找水之源,路漫漫,竟与习近平总书记的关怀结下“水源之缘”。


作为张双喜教授团队第一次试点的于都县,不仅是干旱的贫困地区,也是红军长征的起点。早在2019年初,协作团队就开展了脱贫攻坚,为赣南潭头村确定了一口水井,产水量达300吨/天。2019年5月20日,习近平总书记来到潭头村考察脱贫攻坚情况。这场考察收获颇丰,在老区群众的家里坐坐,看到当地居民安居乐业,饮水、种地都不成问题,日常的农业生活之外还发展起了农家乐、旅游业。


媲美山泉的水质,300吨的日供水量,足以供给村民的生活用水,乃至第一、第三产业中的部分用水。一口山泉水,转动了居民生活的幸福齿轮,“乡村的精神风貌、人居环境、生态环境、社会风气都焕然一新”,革命老区的乡亲们也过上了令人羡慕的田园生活。“幸福不忘挖井人”,该井因与革命的缘分而被命名为“幸福井”。习近平总书记的指示给了张双喜教授团队极大的鼓励,为更多人民服务,找到属于他们的“幸福井”,也成为他们不断前行的动力。


▲团队成员在赣南潭头村“幸福井”前合照


无独有偶,针对汶川地震时北川最严重的灾情,2021年张双喜教授将装备示范点选在了北川县曲山镇黄家坝村。正在曲山镇黄家坝村开展工作的团队成员,听说2022年春节期间习近平总书记电话连线曲山镇的消息,得知习近平总书记对灾情人民的问候,全体项目组员都有一种“有缘”之感——“感受到习近平总书记的关怀、地方政府的支持、全村上下的期盼,觉得项目研发过程中经历的困难都是值得的”。经历数年的攻关,张双喜教授团队研发的装备成功示范,确定了两处水井水质好、水量大的水源。这两口井不止于井水本身,背后的技术和经验将为龙门山、中国更多地区、乃至全世界的应急水源探测提供全新的找水模式和技术装备。


▲张双喜教授在装备示范现场


每一次找水的经历,都给了张双喜教授团队坚持的动力,也是他们依旧站在一线的原因。这是一场对人民有益的事业,提升国家应对地震灾情的实力,可以传承百年的奋斗方向。学生以老师为示范,老师在这里带领学生奋斗。直面灾难的无常,用两口涌泉百年的水井,还给地方人民一处平常。


但行耕耘 莫问收获

这是张双喜教授团队的坚持

汩汩泉水涌出

守护生命之线

这是“找水”的意义

居山河之高则忧其生

处江湖之远则忧其民

团队不仅停留在“成功”的那一瞬间两口井 也可以润泽百年






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图片、视频来自受访者

感谢武汉大学测绘学院

感谢武汉大学张双喜教授团队

封面图:沈冠廷

采访:季婕 夏方芳 

文案:韩雅宁 季婕 夏方芳

编辑:夏方芳 韩雅宁 何睿

责编:韩雅宁

审核:邢知博


投稿邮箱:whu_luojiahao@163.com

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