中国科学院武汉岩土力学研究所，中国科学院武汉岩土力学研究所研究生
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引言
自“第二届中国科学院文献情报体系特色馆藏征集活动”发布以来，我们陆续收到了多家院属单位图书馆推荐的特色馆藏。每一本馆藏都代表了专业领域的特色,承载了科学事业先行者们的心血，见证了一段中科院人书写的中科院历史。在此基础上组织的全院特藏系列征文，以历史为主线，展科学发展历程，聚我院科研风采，为您讲述馆藏背后的科学家精神和感人故事。
有着“地下粮仓”美誉的天然气储气库，是与我们生活息息相关的国家工程，能够在寒冷的冬季给人们带来温暖。提起储气库，你的第一反应是不是一排排圆柱体的大罐子？有趣的是，储气库并不是我们想象中的大罐子，而是一个巨大的天然地下空腔，其中典型代表就有盐穴储库。盐穴是利用水溶解盐的方法开采盐矿后得到的地下空穴，其体积高达百万立方米。那么，哪座盐穴合适做储库？盐穴储库是否安全？储库的性能怎样保障？如何让盐穴在国家能源储备体系发挥更大的作用呢？带着这些问题，让我们一同走近一位让盐穴储库在中国落地生根的科学家——杨春和院士，了解他和他的地下盐穴的故事。
杨春和与盐穴储库
杨春和，1962年生于江西丰城，中国科学院武汉岩土力学研究所研究员、中国工程院院士，长期从事盐岩水溶开采与油气地下储备工程技术及相关理论的研究工作，是我国盐岩力学与盐岩地下油气储备工程研究领域的开拓者之一。因为将科学目标聚焦在地下盐穴，有人称他为新中国的“地下工作者”；也因为他对保障国家能源安全作出的巨大贡献，有人称他为“能源卫士”。正是他和他的团队20年来夙兴夜寐的默默付出，实现了我国盐岩地下油气储备库从无到有的突破。
图1 杨春和院士（中国科学院武汉岩土力学所供图)
作为中国科学院武汉岩土力学研究所培养的老一批研究生，杨春和院士身上有着老一辈科学家那种孜孜不倦，精益求精的科学精神。他毕业于江西冶金学院（现江西理工大学）并获学士学位，于1986年在中国科学院武汉岩土力学研究所获硕士学位。1999年，杨春和取得美国内华达大学地质工程博士学位，并毅然放弃了国外优越的工作条件和优厚的生活待遇，选择回到武汉岩土力学研究所开始了他持续至今的盐岩力学与地下油气储备工程研究，他也是该所留学归国的首位博士。
2000年，我国经济持续快速发展，由于能源安全严重关系着我国的经济安全，建设国家能源储备体系势在必行。彼时，大洋彼岸，美国墨西哥湾的盐穴储备库已建成30年，战略石油储备规模可维持美国90天的需求。而形成鲜明对比的是，我国还没有一座盐穴储备库，一场无声的竞争就此展开。
我国拥有很多老采空区，比如江汉平原，它的盐层埋深2000 米，盐层厚度大于300米，盐层面积达400平方公里。云梦、应城两地盐矿区，自1958年到2001年底，形成的溶腔约300万立方米。如果将这些老釆空区变成“储油库”，将带来巨大的社会和经济效益。
经过多番求索，杨春和将目光投向“地下仓库”，提出了“向地下要空间，储存天然气”的想法，引起业内一片哗然，反对声不绝于耳。因为盐穴之所以可以做储气库，密闭性良好不跑气且力学结构稳定。美国多为盐丘，体积有十几平方公里大，厚度一层有两三千米，而我国盐层属于层状结构，盐层厚度小，不溶夹层多，盐穴的密闭性和力学稳定性饱受质疑。国内专家纷纷提出反对，担心会泄漏、坍塌，甚至爆炸。
面对巨大阻力，杨春和院士迎难而上。他带领科研团队从零开始制定标准与规划，每个参数都进行充分的可行性论证。盐岩的蠕变实验时间非常长，往往持续一个月甚至半年，或者更长，实验一开始就不能停，从白天到黑夜都要看着，团队经常就在实验室搭个地铺休息。据统计，当年做可行性论证时，一年做了200组实验，常常武汉-北京两地跑，火车夕发朝至，他们成了Z38次列车的“常客”。功夫不负有心人，团队最终用科学数据证明中国层状盐岩不是弱面而是强面，这个突破性进展回答了外界对安全性、可靠性和适用性的质疑。至此，中国开始了自己的层状盐岩储气库特色建设之路。
“地质研究个性大于共性，每个库址都有特殊性，需要因地制宜做试验，论证可行性。”从理论验证到工程投产，杨春和带领团队一刻也没有歇息。从制定标准与规划到实地考察，几乎所有盐岩地下储气库都留下了他的足迹。
2003年，国家天然气大动脉西气东输工程需要建设配套储气库，中石油找到了杨春和院士。在得到中石油、中石化认可后，杨春和院士提出将第一座盐穴储气库选址在江苏金坛，利用金坛盐矿开采后留下的溶腔建库，使中国提前至少3年拥有了盐穴储气库，在节省了近1.25亿元成本的同时，还解决了已有采卤溶腔可能带来地面沉降甚至塌陷的隐患。2007年，金坛储气库正式投产注气，成为我国乃至亚洲首座地下盐穴储气库。
图2 金坛储气库，在2008年大雪赈灾中发挥了决定性作用
2015年，金坛储气库出现微渗层，导致气体漏失危机。如不及时解决，将导致工程“流产”，上百亿投资付诸东流。得知此消息后，经历完手术刚刚痊愈的杨春和再度临危受命。他利用盐岩重结晶对储气库进行封堵，并迅速开展金坛储气库关键微渗层的重结晶课题研究，成功解决了微渗层封堵难题。
作为项目带头人，他又带领团队开展长期的高温高压蠕变实验，设计了潜江储气库的长期最小压力，保证了储气库的体积收缩在可接受的经济范围内。经过多年的攻关，最终解决了巨厚夹层的垮塌难题，使得潜江储气库的建库高度从117米提高到了256米，一举成为中国设计的最大盐穴储气库群。
图3 潜江储气库
杨春和与《层状盐岩力学理论与工程》
科研攻关垂范在前，对待学生，杨春和更是倾囊相授。在杨春和的学生、中科院武汉岩土所副研究员施锡林眼中，杨春和现事现办从不拖拉，指导学生学习和工作更是身体力行、事必躬亲。实验过程中总是亲自“上马”，让学生观摩学习。有任何疑点他都会不厌其烦地给学生一遍遍解释、分析。如今，不光储气库领域，包括页岩气领域、核废料处置领域等，都活跃着杨春和学生的身影。
对于杨春和院士而言，做科技创新的开拓者固然重要，但身为一名科研学者，做提携后学的领路人也十分可贵。因此除了精心培养学生以外，杨春和院士还结合多年科研实践经验编写科研专著，为培养拔尖创新人才铺路搭桥，科技创新有传承才能更好地为建设世界科技强国建功立业。
2009年正式出版的《层状盐岩力学理论与工程》是杨春和院士团队多年研究成果的理论结晶，也是我国在层状盐岩力学特性研究方面出版的第一本专著。
图4 《层状盐岩力学理论与工程》专著封面和院士赠书亲笔签名
盐岩力学理论与工程研究是能源在地下盐岩中储备的基础性核心研究课题。上个世纪八九十年代，美国、加拿大及部分欧洲国家的能源部门纷纷集中大量的人、财、物对盐岩的力学特性进行了专项研究。由于国外盐丘的结构单一，储库建设相对简单。而中国的盐岩层的埋藏浅、盐层薄、夹层多、品位低，种种特点使得中国在盐岩层中实施能源储备更具复杂性，中国盐岩力学理论与工程研究领域的科研攻关也更具挑战性。杨春和院士以其在美国多年从事的盐岩力学特性研究为基础,领导团队针对我国盐岩层薄、富含不可溶或难溶夹层的沉积特点，较为系统地开展了层状盐岩体的工程力学特性研究，并成功应用于我国地下能源储库的选址、可行性论证及设计、施工和运营，为顺利实施我国能源地下储备计划作出了重要贡献。他们的研究成果为先后为江苏金坛储气库、潜江储气库等多座储气库的顺利建设和运营提供了重要技术支持,保证了工程的顺利实施。
《层状盐岩力学理论与工程》一书正是着眼于我国深部盐岩中地下储备能源的特色之作。全书主要介绍了我国近十余年在层状盐岩力学特性和时效特性的理论和试验研究方面的成果,可贵的是该书结合我国近期开展的能源地下储备工程实践，介绍了层状盐岩构造中能源储库稳定性分析、设计和运营关键参数的确定方法以及长期运营条件下洞室有效体积的预测分析等方面的技术成果。由于上述科学问题的复杂性和我国能源地下储备的阶段性，该书收录的研究成果还不够深入和全面，但这本书仍为盐岩力学研究提供了第一手宝贵资料，可供研究人员和工程技术人员借鉴和参考，并推动了我国层状盐岩力学特性研究及深部能源地下储备相关学科的发展。
“像做人一样去做研究，像喜欢一个人一样执着于研究。” 杨春和院士这样概括成功的奥秘。在别人眼里的辛苦，在这位学者眼里却满是热爱。大半辈子钻研盐岩地下油气储备，看着盐穴储库在手里生根发芽，开遍整个中国，“国外没做成的事，我们做成了，而且目前我们的技术已超过国外。”这是杨春和院士最骄傲的事。
他的脚步从未停止。在他看来，国家天然气储备缺口还很大，年储备量只有消费量的4%，距离国际上10%~15%的平均水平还有很大距离。未来，希望不仅能够建设大规模的盐穴储气库，还能够充分利用采盐遗留下的溶腔。这样既能消除采盐留下的地面沉降等隐患，又能变废弃溶腔为宝藏，让盐穴储库在中国不仅仅是落地生根，还要开花结果。
参考文献:
[1] 程唯珈. 杨春和：让盐穴储库在中国落地生根[N]. 中国科学报,2020-04-15(001).
[2] 王晓丹, 张博伦摄影, 关芬芬. 杨春和:勇探地下空间的"能源卫士"[J]. 党员生活(湖北), 2021(34):2.
【资源获取】
《层状盐岩力学理论与工程》院内收藏单位：
成都山地灾害与环境所、兰州文献中心、南海海洋所、武汉文献中心、中国科学院大学、中国科学院文献情报中心
馆藏信息:
中科院文献情报中心四层中文自科图书区，索书号56.713/682
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中国科学院武汉岩土力学研究所(中国科学院武汉岩土力学研究所研究生)