冰河下的科技脉动
寒冬寂静,黄河仿佛在内蒙古的臂弯里沉睡。
北风像一把锋利的尖刀,把天地都刻成了凝固的模样。河面不再奔腾,浊浪化作琼玉,隐隐听到冰层下面的汩汩水声,那是大河跳动的脉搏。在这片银装素裹、茫茫天地中,一座银白色的监测塔静静伫立,如同忠诚的哨兵,在严寒中守护着黄河的梦境。
于国卿登上观测台,寒风扑面而来,割得脸生疼,呼出的白气瞬间在眉睫凝霜。他眯起眼,望向延伸至天际的冰河。这是黄河最安静的季节,却是他们野外观测团队最忙碌的时候——凌汛将至,每一寸冰面的变化都关乎着下游千家万户的安危。
“这里就是咱们2024年获批的水利部黄河凌汛野外科学观测研究站,位于黄河最北端的什四份河段。”他对身后的年轻科研人员说,声音被风吹得断断续续。小伙子刚从学校毕业,第一次见识到冰封的黄河,脸冻得通红,眼里却闪烁着兴奋的光。
于国卿想起10年前冬天,他们只能靠着铁镐凿冰,用最原始的方式测量冰厚。那时手冻得几乎握不住笔,数据就先简单记在手掌上,回到驻地再整理。如今,他们利用激光机载雷达、机载冰水空气耦合雷达、ADCP两栖无人机和人工钻孔等设备采集凌情数据,构建了“天空地水工”一体化野外科学观测体系,能够精确观测水位、冰厚、水温、冰温等凌情要素,获取水流、冰凌实况影像数据,实时传入黄委防汛会商系统,为黄河防凌调度决策提供科技支撑。
“为了采集到更加全面、完整、具有代表性的监测数据,黄河凌汛野外科学观测研究站核心监测点均设在黄河弯道向顺直段过渡处,可兼顾弯道与顺直河段凌情变化,感知各类河道形态凌情变化特征。”于国卿继续说,“如今基本不再需要人工野外作业,不过只能监测一个点,如果要得到整个断面数据,还是需要到现场。现在黄河内蒙古段进入稳封期,这次来就是监测几个完整的封河断面。”说完便打开随身携带的笔记本电脑开始作业。定点非接触式凌情监测雷达、飞航式冰厚监测雷达、黄河冰凌远程视频测量分析系统等纷纷上阵,这些都是黄科院科研团队根据黄河凌汛特点自主研发的新设备,有了高科技助力,大大提升了黄河凌汛野外监测水平。
早在几年前,黄科院就开始在黄河内蒙古河段设置观测站,对黄河凌汛进行科学观测,并构建“1+7”(1个核心监测点和7个试验监测点)布局,通过冰情自动测报系统和黄河冰凌远程视频测量分析系统,实现了对黄河凌情长期、连续、稳定的监测。
无人机在头顶盘旋,传感器深埋冰下,科技改变了野外观测的方式,却改变不了这份守望的艰辛。
往东1200千米,黄河在这里汇入大海。朱超踩着黄河口滩涂上的薄冰,深一脚浅一脚地走向芦苇深处。咸腥的海风比内蒙古的刀子风更刺骨。这里是黄河与大海相遇的地方,也是他奋斗了多年的战场。
“已经到了,这就是新获批的水利部黄河口生态水文演变野外科学观测研究站。”他停在一栋树屋前,指着前面的监测塔说。身后的技术人员开始卸设备,金属碰撞声惊起一群候鸟,扑棱着翅膀掠过天际。设备安装好后可以进行远程定点自动监测,包括地下水位、溶质浓度,大气温度、湿度,碳通量等数据,在千里之外的办公室可以实时读取。
朱超想起2023年春天,他们为了选定这个监测点位,在保护区里转了整整七天。自然保护区内地理、植被情况复杂,对监测塔站点的选定造成了许多困难。他们每天拂晓出发,日暮方归,GPS上密密麻麻的轨迹,织成一张执着探索的网。最难忘的是那个盛夏,监测塔正在建设时期,又正值黄河汛期,科研人员除了要忍受黄河口夏日近40摄氏度的高温潮热,还需时刻警惕随时可能到来的洪水威胁。一个午后,他们刚架好监测仪,天色骤变。乌云压顶,狂风卷着咸涩的雨水抽打在脸上。转眼间,河水暴涨,崭新的设备瞬间被浊流吞没。大家愣在原地,看着多日的心血随波而去不知所措。朱超第一个反应过来,冲回车上搬出备用设备:“继续!”
那天收工时已是星斗满天。每个人都浑身湿透,饿得前胸贴后背。年轻的博士李亚华从河里捞了些小鱼小虾,就着方便面煮了一锅,简单却别有风味。热饭下肚,疲惫仿佛都融化了。有人哼起了歌,歌声悠悠飘荡在黄河入海的夜空下,飘进生生不息的涛声里。
这种乐观豁达的态度、艰苦奋斗的作风打造了黄河科研人的精神底色,引领他们在攀登科研高峰的路上无惧困难、勇于探索。
按照国家、水利部野外科学观测研究站建设要求,结合“黄河流域‘1314’数学模拟系统三年提升方案”,黄科院围绕黄河源区、黄土高原区、河口海洋区、引黄灌区4个重点观测区域,重点河段凌汛防治带、中下游洪灾防治带两个重点观测带,对黄河特殊河情进行全维度野外观测场景构建,建成具有黄河流域特色的“四区两带”野外科学观测研究站(网)体系,为“三条黄河”联动提供基础数据支撑,为流域水行政管理提供科技保障和前瞻性决策支持。
在黄科院会议室里,黄科院副院长王敏正在主持召开野外科学观测研究站建设推进会。电子显示屏上那张“四区两带”布局图被不同颜色的笔标注得密密麻麻。“我们要建设的不仅是一个个观测点,而是要开展多站点、跨区域、多学科联网观测和试验,这是服务黄河重大国家战略的迫切需要。”王敏说。
覆盖全流域的“四区两带”野外科学观测研究站(网)体系,如同给黄河装上了“智慧天眼”。这张科学监测网,是黄科院落实黄河重大国家战略的创新之举,不仅是对黄河自然现象的忠实记录,更是开展重大应用基础研究和关键技术攻关的“天然实验室”。基于这一体系获取的宝贵数据,深度解析黄河健康机理,为黄河水旱灾害防御、水资源节约集约利用、水生态保护治理等提供精准把脉的科学依据,成为守护母亲河安澜的硬核科技力量。
夜幕降临,黄科院办公楼依然灯火通明。在数字孪生黄河工场,工程师们正在调试工程险情预测模型。大屏幕上,从源头到入海口的整个黄河流域以三维形式呈现,每一个水利工程、每一处险工险段都在这张“数字孪生黄河”底图上得到了精细刻画。
“我们搭建了黄河科学数据平台,对第一手数据资料进行收集、存储、处理、计算和分析,以实现数据检索、可视化、动态展示、交互查询等功能。”黄科院信息工程中心副主任吴丹说,“下一步,我们还要逐步构建黄河源区水生态环境数据库、小流域生态治理数据库以及黄河口水沙动力与生态数据库,进一步筑牢科技支撑黄河安澜的数字化根基。”
大河的故事,因科技的赋能而翻开新的篇章。从内蒙古河段的冰情自动测报到黄河河口的生态监测,从“天空地水工”一体化的监测感知网络到全流域联动的“数字孪生黄河”,这套覆盖黄河干流的精准监测体系,将为母亲河的健康安澜筑起一道智慧屏障,让黄河保护与治理在新时代变得更加从容有力。