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客轮翻沉原因的第二种可能动力因素

已有 4434 次阅读 2015-6-5 14:19 |系统分类:科研笔记

客轮翻沉原因的第二种可能动力因素

岳中琦

1      客轮翻沉事件

62日早晨,我震惊地得知,20156121时约28分,一艘从南京驶往重庆的客船(东方之星)在长江中游湖北监利水域沉没。出事船舶载客458人,其中内宾406人、旅行社随行工作人员5人、船员47人。紧接着,我悲痛地得知,截至6423时,生还 14人,遇难 77人,失踪 365

2      中央要求徹查原因、不放过一丝疑点

64日上午,中共中央政治局常务委员会召开会议,要求严肃认真开展事件原因调查:要组织各方面专家,深入调查分析,坚持以事实为依据,不放过一丝疑点,彻底查明事件原因。

3      现有的第一种可能动力因素江面局部龙卷风

612106分,监利县气象站检测到最大瞬时风力为9.2/秒。2203分,监利县东南方向靠近长江边一个叫赤坝(尺八)的自动气象站,距离出事地点大约35公里左右,检测到最大瞬时风力为16.4/秒。当日21时到22时之间,监利检测到降水量是64.9毫米。62日,气象部门组织了专家来到事发现场附近进行查看,再结合气象观测、雷达资料的分析,认为事发时段当地出现了龙卷风,风力达到12级以上。

63日下午举行的翻沉事故第三场新闻发布会上,气象及船舶专家详细解读了东方之星何以翻覆:当晚船体侧面受龙卷风袭击,风压超过了东方之星的抗覆能力,因而顷刻倾覆。东方之星属B级船舶,比远洋和A级内河船要低一些,遇到龙卷风,一旦船侧面受风且压力很大,超出了标准,船体就有可能倾覆。

据介绍,龙卷风主体主要位于江面,水平尺度不足一公里,持续的时间约1520分钟,属于决定性强、尺度小、突发性强的一个强对流天气。

4      第二种可能动力因素长江河床第四系浅层高压天然气囊喷发

响应中央的号召和要求,我深入调查和分析这次翻沉事故。我提出,这次翻沉船事故可能是长江河床第四系浅层高压天然气囊的突然喷发所造成。深入调查这个可能动力因素,可为彻底查明事件原因提供可能有益的线索和可能原因。这个可能成因,可简洁地根据图1、图2和图3来描述。

如图1所示,在长江中游湖北监利水域的江底沉积物中存在一个高压浅层天然气(沼气)囊。河床底部第四纪沉积物内的植物和生物可形成天然气体(沼气),聚集在渗透率低的粘土层(盖层)下方的砂土层中,逐渐形成高压气囊。

如图2所示,由于浅层天然气囊内的压缩气体质量逐渐地增多、压强的逐渐增大,气囊憋气。或者,上覆第四纪松散河床沉积物因流水冲刷带,厚度降低,减少上覆压力。因此,囊内压缩气体可突然顶起、拉断上覆盖层和地层。囊内部分高压气体快速地逃出其盖层,进入上覆沉积物、喷入江水之中,再喷入大气中。

这些高压气体快速地喷出膨胀,造成江水涌浪海啸,又在局部江面造成大风。客船高压气体快速地推动江水,产生涌浪,快速掀起翻动客船,使得客船重心快速偏离和变化,同时,越来越多的江水快速灌入船内。最终,涌浪、重力和进入船体的江水,共同导致船翻和船沉。

如图3所示,客船翻沉、船底朝上。客船内部被江水充满,其船水一起形成新的稳定重心。江底沉积物内部的天然气囊,因其内部高压气体物质的逃出,承载力大大下降。其上覆沉积土体在重力作用下压缩这个瘪了气的囊体空间,而下沉。这可造成在江底形成一个大面积的数米深坑。

特别地,自531日到62日,在客轮翻沉区域(110-116E28-32N),仅在62日有两次大于0.1级的天然地震。它们是:a)早上054451.7秒,发生在湖北秭归(30.89E110.81N)的ML2.8级天然地震;b)晚上191620.9秒,发生在安徽霍邱(31.94E115.92N)的ML1.4级天然地震。这两个小震远离沉船区域。61日没有任何地震事件。因此,上述造成翻船的高压天然气囊不应该在深部基岩之中。它应该在浅层第四纪河流沉积物之中。

 

5      长江中下游第四系浅层高压天然气囊的证据

5.1   长江中下游地区第四系浅层天然气分布及勘探前景

中国石油天然气总公司杭州石油地质研究所的卢文忠,1998年在《天然气工业》第18卷第325-29页,发表了题目为“中国东南沿海、长江中下游地区第四系浅层天然气分布及勘探前景”论文(图4)。他认为“中国东南沿海、长江中下游地区第四系浅层天然气广泛分布于沿海、沿江的第四系平原中,包括湖泊相、河流相及海陆交互相沉积平原,浅层天然气赋存层位为全新统—上更新统,埋藏较浅, 一般小于60 m,局部地区深度大于100 m。气源岩为全新统中下段的湖沼、河流及海陆交互相粘土、淤泥质粘土,储层为全新统中段的滨海相贝壳、粉细砂层和全新统下段河流相、河口湾相粉、中细砂层(疏松未成岩),盖层为全新统中段未固结滨浅海相、海湾相、泛滥相粘土、淤泥质粘土。浅层生物气具有较好的生物气成藏地质条件(生储盖组合、古地理分布、中酸性厌氧生化条件、岩性圈闭),特别是古河道(潮道)、古海岸发育,分布形成较有利的生物气富集环境,是现今天然气田()主要分布区。”

特别地,他写道“江汉平原、洞庭湖地区浅层天然气分布于常德、汉寿、岳阳一线及长江北岸局部地区。钻井显示层位为全新统中下段, 显示深度4 30 m 1993 3, 湖北监利县容城镇村民打水井时, 10 m井深处发生强烈井喷, 现有十余户村民正自发利用天然气。另据调查, 汉寿境内34 个乡中有16 个乡见天然气分布, 并且从1983 年至今, 全县已有1 000 余户在不同程度使用浅层天然气。”

5.2   长江中下游地区第四系浅层天然气分布及勘探前景

杭州湾大桥工程指挥部叶俊能先生和中铁十九局集团有限公司李国军先生,200812月在《公路》第1261页到64页,发表了题目为“浅层气对桥梁桩基的影响及其对策研究”论文。他们写道:“杭州湾海域处在浙江省东部沿海平原区,为钱塘江入海口,属海相沉积地层,分布着较为广泛的浅层气层。杭州湾海域处在浙江省东部沿海平原区,为钱塘江入海口,属海相沉积地层,分布着较为广泛的浅层气层。杭州湾跨海大桥工程在初勘过程中南岸滩涂区有多个钻孔揭示浅层气,部分钻孔揭示的浅层气气压高、气量较大,其中CZK30孔浅层天然气喷发强烈,造成钻探船只倾覆沉没,对大桥工程的钻探和桩基础施工均带来严重影响。”

5.3     重庆长江河底沼气喷出、掀2米巨浪续

重庆晚报报道http://news.sina.com.cn/s/2009-03-20/032517443136.shtml2009225日上午,重朝天门五码头长江和嘉陵江交汇处,江水突然如沸腾般冒泡,散发臭气,一股股黑水从江底升起,持续半小时左右才消散。同日下午,2米多高的巨浪扑上六码头堡坎,差点卷走一辆摩托车(图5)。经化验,黑水无毒害物质,只有动植物腐烂后形成的厌氧物。

地勘局用雷达等对五码头附近江底进行扫描发现,江底有一个面积300500平方米、深67米的大坑,里面堆积了1米左右厚的垃圾(主要是动植物碎屑)。这些垃圾被泥沙覆盖,在封闭环境中发酵,产生大量沼气。大坑的体积为18003500立方米(图6)。

5.4   武汉东湖磨山倒树之谜

楚天都市报http://www.cnhubei.com/200701/ca1245493.htm报道,“一道白光起,700多棵大树倒地。1999622日傍晚,武汉东湖磨山北坡、南国哲人园景点附近的一片老樟树林,齐刷刷折断或连根拔起。”

200714日,央视《走近科学》在央视播出http://www.cnhubei.com/200701/ca1245576.htm:“19996221935分,夜幕即将降临,磨山风景区正逐渐进入夜晚的宁静,湖面上游弋着几条赶着归家的渔船。正在这时,平静的湖面上突然升起了一团白雾,并且迅速向磨山上移动,所到之处,狂风大作,水桶粗的大树被拦腰斩断。仅仅过了几分钟,就在树木丛生的磨山之上开辟了一条78米宽,连绵千米的诡异通道。”(图7)。

“到现场一看,那是一片狼藉,简直叫惨不忍睹,那片树木倒伏在地上,那么粗的树,大概有35厘米到40厘米粗的样子。眼前的一幕,让余勇惠感到非常震惊。这些倒下的树木,最少也有70多年的树龄,水桶粗细,到底是一种什么样的力量,能在瞬间推倒如此之多的树木呢,这种力量的强大,似乎有些匪夷所思。在聚光灯的照射下,余勇惠仔细观察着事发现场的破坏情况,他发现,在这些看似诡异的现场背后,似乎还隐藏着一些规律。余勇惠到前山后山一看,发现一条线条清晰的倒树通道,从东湖的湖边一直延伸到磨山的山腰,环绕了半个磨山。更让余勇惠觉得震惊的是,在这条诡异的线路上,倒下的几乎全部是生长了几十年的粗壮坚韧的大树,而一些矮小,纤细的小树却只是树身弯曲,并没有被折断或者连根拔起,而且这条线路的界限似乎十分清晰,超出8米多宽的通道范围之外,树木都没有受到任何损伤,即使是生长在通道边线上的一棵树的两个分枝,也是进入通道范围内的枝杈折断,而且断口非常整齐。  

“这就是我琢磨不透的,树是向湖边倒,但是树断呢,又是湖边断得最狠,山坳那边,山背面那些树断得要少,它不是从根断,它是从中间断,断的是枝丫。国家级的风景自然保护区,损失一棵树那就是大事,更不要说一下子有700多棵树一夜之间被毁坏了。这件事上上下下都非常震惊。大家都在猜,磨山上到底是怎么了。怎么会有这么一个看不见的无坚不摧的力量在森林里横行呢?”

5.5   洞庭湖区汉寿棉花地冒出天然气

201163日,湖南日报报道:汉寿县文蔚乡维新村村民余志红告诉记者,他家棉地里有一股神秘的气体从地下冒出,已经持续11天了。经仪器分析,这些无色无味且随时都可以点燃的气体中,含有大量甲烷、乙烷成分,可以确定为天然气。http://hnrb.voc.com.cn/article/201106/20110603230151421.html

5.6   江汉油气田

根据百度百科http://baike.baidu.com/view/578954.htm,“江汉油田地处江汉平原,本部设在湖北省潜江市的广华,北临汉水,南依长江,东距武汉150千米,西距荆州60千米,地理位置优越,交通条件便利。截至2009年底,有在职职工3.25万人,资产总额212亿元,累计生产原油5126万吨、天然气18.96亿立方米。经过40多年的开发建设,江汉油田已发展成为中国南方重要的油气勘探开发基地、工程技术服务基地和石油机械装备制造基地,盐卤化工、科研设计、辅助生产和社区服务也具有一定的规模和实力。”

6      小结与建议

       根据以上分析和论证,客轮翻沉附近的江底可能存在面积数百到数千平方米、深达10米的大坑。建议有关部门对这个很可能存在的大坑立即进行探测。探测方法有雷达和声纳江底扫描和蛙人江底地形实测。也建议对江底沉积物内高压气囊进行钻孔和地震波探测,查明可能还残留在塌陷了的气囊内部的天然气体的成分和压强。

如果探测结果证实,这个第二种客轮翻沉原因的第二种可能动力因素,那么,有关部门也应该立即探查长江等流域航道的河床第四系浅层内部高压天然气囊。如果发现这种高压气囊,应该立即进行放气处理,主动防止将来它们可能的自动胀裂断上覆地层,而喷出喷发造成翻船等事故和灾难。

2015651250写成于香港大学黄克兢楼办公室

 

 

「東方之星」號客輪翻沉事件調查報告公佈

http://news.wenweipo.com/2015/12/30/IN1512300062.htm

http://news.wenweipo.com  [2015-12-30]

【文匯網訊】國務院近日批復了「東方之星」號客輪翻沉事件調查報告。經國務院調查組調查認定,「東方之星」號客輪翻沉事件是一起由突發罕見的強對流天氣——颮線伴有下擊暴流——帶來的強風暴雨襲擊導致的特別重大災難性事件

調查組認定,「東方之星」號客輪翻沉是由突發罕見的強對流天氣——颮線伴有下擊暴流帶來的強風暴雨襲擊導致的一起特別重大災難性事件。「東方之星」輪航行至長江中游大馬洲水道時突遇颮線天氣系統,該系統伴有下擊暴流、短時強降雨等局地性、突發性強對流天氣。受下擊暴流襲擊,風雨強度陡增,瞬時極大風力達12-13級,1小時降雨量達94.4毫米。船長雖採取了穩船抗風措施,但在強風暴雨作用下,船舶持續後退,船舶處於失控狀態,船艏向右下風偏轉,風舷角和風壓傾側力矩逐步增大,船舶最大風壓傾側力矩達到該客輪極限抗風能力的2倍以上,船舶傾斜進水並在一分多鐘內傾覆。

調查組還查明,「東方之星」號客輪抗風壓傾覆能力雖符合規範要求,但不足以抵抗所遭遇的極端惡劣天氣。船長及當班大副對極端惡劣天氣及其風險認知不足,在緊急狀態下應對不力。

 

20161月16日10:00添加于香港大学黄克兢楼办公室


2015年中国能源勘查取得重大进展

作者:王立彬来源:新华社发布时间:2016/1/16 23:08:56

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/1/336397.shtm

“中国地质调查局副局长王研15日在全国地质调查工作会议上说,2015年在鄂尔多斯盆地东南部、湖北宜昌、贵州遵义、河南开封等地,页岩气获得重大发现;”

湖北宜昌地区位于监利县西北100200公里。

20161月17日12:07添加于香港大学黄克兢楼办公室


 



http://blog.sciencenet.cn/blog-240687-895696.html

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