“啊!黃河!你一瀉萬丈,浩浩蕩蕩,向南北兩岸伸出千萬條鐵的臂膀。”《黃河頌》將母親河的磅礴氣勢深情贊譽,是對黃河深情的告白。如今在黃河兩岸,詩句中“鐵的臂膀”已不再是文學意象,一場以科技創新為引擎的深刻變革正加速推進。光電測沙儀、堤壩隱患智能巡檢系統、智能石頭、飛潛一體智能測艇、湖庫清淤與泥沙資源利用全鏈條技術……這些源自黃河一線的“硬核”科技成果,以水利新質生產力筑牢黃河安瀾堅固屏障,讓《黃河頌》中的家國情懷,在新時代化為守護母親河的堅實行動。
看感知能力,1110千克每立方米!2232顆!
要治水,先“觀”水。
過去測沙全靠人工蹲守,每隔半小時就得迎著洶涌的浪濤去取樣,樣本靜置24小時才能出結果。遇上沙峰過境,更是要和時間賽跑進行“搶測”。
“如今儀器實時傳回數據,再大的沙峰也亂不了方寸!”小浪底水文站站長陳志遠感慨道。這份從容,正是水利新質生產力賦予治黃人堅實的底氣。
這款“神器”就是黃委水文局歷時3年自主研發的HHSW·NUG型在線光電測沙儀,不僅通過了國際領先水平認證,更一舉攻克多泥沙河流在線監測的世界性難題,為全球提供了黃河方案。
“終于把測沙極限推到1110千克每立方米了!”慶陽水文站站長沈錦杰拿著監測報告,激動不已。2025年6月30日,涇河支流馬蓮河慶陽水文站技術人員利用在線光電測沙儀測到超高含沙量,刷新同類儀器應用紀錄。
“泥沙顆粒級配能否實現在線監測呢?”面對水利部、黃委提出的新課題,“追光者”再次出發。今年1月,懸移質泥沙顆粒級配在線監測系統已通過實驗室校準。這一突破,標志著黃河水文泥沙分析將從傳統人工取樣邁向分鐘級實時監測,徹底打通泥沙監測的“最后一公里”。
如果說在線光電測沙儀讓黃河的“血液”被看得清晰,那么“智能石頭”則讓黃河的“骨骼”說話。
在河南黃河防汛指揮中心的電子屏幕上,一條虛擬的黃河與現實河道動態同步流淌。屏幕上密布的光點,正是布設在關鍵險工險段的“智能石頭”。目前,2232顆智能石頭布設于河南黃河兩岸。
河南黃河是典型的游蕩型河道,河道寬淺散亂,沖淤變化劇烈。一旦遭遇大洪水,河道工程將全線靠河,給防汛帶來很大壓力。“河道工程根石狀態難以及時跟蹤、壩垛出險難以提前預警”,曾經是一道歷史難題。
“以前只知道大概位置有險情,現在‘智能石頭’能告訴我們石頭是平移了、滑落了還是翻滾了。”開封第一河務局搶險隊長李國順說。2024年汛期,部署在開封黑下延控導工程的多顆“智能石頭”提前數小時發出根石位移告警,搶險隊伍精準出擊,成功避免了一次可能發生的較大險情。
從初代摸索到逐代精進,形似椰殼的“智能石頭”已從河南黃河的“試驗田”,闊步邁向守護國家水網安全的舞臺。
看探測維度,給黃河做立體掃描!
感知到異常,還需看清癥結所在。
大堤上,一輛探測車緩緩行進。車上的“小禹”堤防隱患智能巡檢系統正對堤壩進行深度“體檢”。采集到的海量數據實時傳輸至計算機,通過AI(人工智能)識別模型自動分析處理,巡檢畫面上同步顯示堤防內部隱患的“造影”——紅色代表空洞、裂縫,橙色代表穿堤建筑物,藍色代表軟弱夾層……復雜的物探數據,通過顏色標識一目了然。
這背后,是一場持續30年的技術求索。1992年,黃河設計院物探院啟動了對黃河堤防的“把脈問診”。依托“八五”國家重點科技攻關、水利部重大科技項目,成功研制出高密度電阻率法堤防隱患探測儀。該設備被列入國家科技成果重點推廣計劃,完成了上千公里的堤防隱患探測任務。
“高密度電阻率法精度高,但效率上不去,一天最多測2千米,出報告還要兩三天。”物探院原院長謝向文回憶。變化發生在2021年,“小禹”堤防隱患智能巡檢系統投入應用,讓堤防體檢從“慢診”變為“快診”。
“這套系統適合大范圍快速普查,迅速鎖定重點風險區域。”物探院技術研發部副主任郭士明介紹,“在南水北調中線渠道隱患排查等應急處置中,該系統發揮了重要作用。”
隱患無處遁形,決策有的放矢,安瀾防線在“看得清”中筑得更牢。
“黃河中游三花間將出現‘暴雨到大暴雨’,花園口水文站可能發生超標準洪水!”2024年黑崗口畔,一場黃河防洪調度演練正緊張進行。岸邊,飛潛一體智能測艇騰空而起,飛至目標水域上方,接著半潛入水域,實時傳輸水下三維地形情況,為搶險調度決策提供數據支撐,成為演習中的一大亮點。
在黃河做水下探測,是一場與渾濁波濤的博弈。測艇“雙體半潛﹢側向矢量推進”的設計,有效緩解了河水波動及紊流對測量精確度的影響,搭載的雙頻聲學水深探測系統,針對黃河特有的高含沙量環境進行了優化,為大河安瀾添上智能的“火眼金睛”。
看價值重構,泥沙“變廢為寶”!
水庫和湖泊就像大地的蓄水池,但泥沙淤積讓它們“消化不良”。
在黃河水利科學研究院科研團隊的眼里,這些泥沙是放錯位置的“寶藏”。
歷經18年攻關,團隊首次發現湖庫淤積細顆粒泥沙具有可直接激發的火山灰活性。這一顛覆性發現,讓泥沙難題迎來了破題之策:不僅可以清出來,更能化害為利。
為清淤“手術”提供精準導航——從精準探測到高價值利用,團隊構建起具有自主知識產權的“測—取—輸—用—評—管”全鏈條技術體系。無人機掃描庫區地形,無人船攜聲吶繪制水下三維地圖,多波束測深系統給河床做CT,立體監測網讓淤積情況實時呈現。
清出的淤泥開啟奇幻旅程——通過特制管道進行“快遞”,最遠可輸送200余千米;加入膠凝材料,可制成防汛石材;在高溫窯爐中浴火重生變身微晶玻璃;特殊工藝還能讓它們化身澄泥硯等藝術品。部分淤泥直接用于礦山修復,讓裸露巖壁重披綠裝,或改良鹽堿地變身良田。
給黃河泥沙“算總賬”——科學家用系統思維搭起“雙層三維指標體系”,結合工程經濟、生態價值等理論,挑出7個關鍵指標算效益賬,打造一套全面評估泥沙利用成效的科學計算器,讓每立方米沙子的價值都能算得明明白白。點沙成金,體現的是發展理念的深刻變革。
如今,大河上下一條條“賽道”中,水利新質生產力正在加快培育壯大。這些關鍵技術,要不來、買不來,是靠一代代治黃人把論文寫在黃河兩岸。他們握住的,不僅是破解黃河難題的“金鑰匙”,更是把命運牢牢掌握在自己手中的戰略主動。
因地制宜發展水利新質生產力,為高質量發展提供強大動能——這是對《黃河頌》民族精神的新時代詮釋,是對河流生命的深切關照,也是調整人與河流關系的生動印證。
