“透明南大”項目探秘地下三維世界

本報訊(融媒體記者 談潔)  南京大學仙林校區的地質狀況如何,地下有沒有斷層和溶洞,對地震的響應速度怎樣,還有多少空間可以利用?南大與江蘇省地震局合作,利用國際領先技術進行的“透明南大”項目啓動,兩三個月後,仙林校區的三維地下世界將會全面呈現。

城市地下結構探測是進行防震減災和城市中長期規劃的重要基礎。隨着我國城市化進程的加快,可開發的土地資源越來越緊張。高精度的地下結構信息可以用來確定城市活動斷層、地層以及地下管道的分佈,從而更安全、有效地利用地下空間。去年底,南大成立大地探測與感知研究院,以利用在地球物理、地質工程、地理學、電子、計算機科學等領域的研究基礎和人才優勢,研發具有自主知識產權的淺層大地探測和感知技術,應對國家發展的重大需求。

“地面上的信息,可以藉助發達的地理信息系統。地面下的信息,目前還沒有一套成熟、便捷的平台或系統可以使用。”“透明南大”項目負責人、南大大地探測與感知研究院阮友誼副教授介紹,團隊想以“透明南大”項目為示範,建立一套適用於城市地下結構探測的震源激發、綜合觀測和數據處理的新方法。

傳統的地質勘測方法是通過深井作業,在地下放置炸藥實施爆炸,用地震儀採集爆炸產生的震動信號,通過類似“CT掃描”儀器一樣的機器分析得出地下結構。“炸藥污染環境,在人口密集區使用有危險性,因此在很多國家和地區管控非常嚴格,甚至被禁用。”阮友誼介紹,該項目則運用甲烷氣體震源,安全綠色無污染,可填補炸藥禁區的空白。

項目在傳統地震儀基礎上還增加了分佈式光纖。地震儀類似醫生的“聽診器”,但是監測成本高,採集週期長,對地下情況很難做到實時反饋。分佈式光纖測震系統,一根1公里的光纖相當於上百個地震儀,可實現高精度密集觀測,且藉助原有的校園通信光纜即可監測震動,實時探測淺地表結構變化、地下管網異常等。

“比如長期下雨、長期超負荷的車流都會引發土壤和岩石的形變,分佈式光纖傳感器可以做到實時觀測,提供像‘衞星雲圖’一樣的‘地下雲圖’。再通過高性能計算和人工智能方法,判斷出變化的原因和位置,未來還可進行突發地質狀況的預警。”阮友誼説,如果項目試驗成功,必將推動行業的變革。

到8月9日晚,此次監測光纖和地震台站的佈設前期工作已完成,覆蓋仙林校區的地震台陣將繼續進行背景噪聲觀測,兩三個月後,南大的地下結構將出爐。

“希望將來能夠聯合國內研發力量,推動探測新技術走向應用,為我國城市地下空間的開發和智能化管理貢獻更多力量。”阮友誼説。

來源:南京日報

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