□本报记者 黄峰 通讯员 关景匀 陈毓莹

　　河水一石，其泥几斗？

　　作为世界上含沙量最大的河流，水少沙多、水沙关系不协调，是黄河复杂难治的症结所在。市面上常见的测沙仪均不能满足黄河实际应用场景。

　　水利部黄河水利委员会水文局集合专精水文、通信、软件、电气等各个领域的“精兵强将”，组建起一支10人的核心科研创新团队，集中力量研发真正适用于黄河的泥沙在线监测仪器。

　　新仪器的工作原理不同以往，它利用光强度与含沙量之间的相关关系，建立核心算法模型，由此计算得到含沙量数据。

　　原理听上去简单，实践起来并不容易。

　　团队以黄河泥沙为蓝本，收集了68万组原始数据，不断分析验证，进行了因子校准、多点校正、核心算法模型建立、特定波长光电组件选型测试等实验共计1853次，连续运行2304小时。

　　“我们的测控方式、核心算法都是一种从无到有的创新，是奔着全黄河流域都适用、真正实现全自动在线监测的方向研发的，这在国内国外都是独家。”谈到研发历程，创新团队牵头人、黄委河南水文水资源局高级工程师牛茂苍说。

　　3年时间，光电测沙仪终于出炉。

　　“我们的光电测沙仪突破了现有河流泥沙在线测量的技术瓶颈，实现了0~700千克每立方米的超大量程，这个量程放在全国乃至全世界的河流都是够用的。”牛茂苍说。

　　2020年汛前准备期间，光电测沙仪在小浪底水文站开展比测应用。

　　“小浪底水文测验断面位置特殊，在小浪底水库坝下，每年调水调沙期间都会有高含沙水流出现，且含沙量变化剧烈，便于检验校核仪器的精准度，获得的数据比较有代表性。”黄委河南水文水资源局副局长孙建民说，泥沙测验仪器的自主研发，最初就与实践紧密联系，为下一步的良好应用打下了坚实基础。

　　2020年7月，小浪底水文站对光电测沙仪进行人工比测，取样38次，比测效果良好。2021年，率定取样38次，经分析，监测数据与人工取样测沙结果整体吻合，过程线基本一致。同年，光电测沙仪在小浪底水文站正式批复投产使用，小浪底水文站也成为黄河干流首个水文全要素在线监测试点站。

　　谈到光电测沙仪，小浪底水文站职工如获至宝。“每6分钟自动传输到电脑系统内的含沙量数据，完整监测了每一场沙峰的‘起承转合’，大大节省了人力、物力，更提高了测验精度。”

　　小浪底水文站应用效果良好，光电测沙仪短时间就在河南测区其他干流站推广应用，花园口、黑石关、西霞院……面对不同的河道情况和水沙特性，研发团队专门设计出轨道安装、柱体安装、浮体安装、固体安装等多种安装方式。考虑后期清理维护，仪器还加载了维护自检和自动清洗功能，定时进行自检自洁，充分预设了在黄河这样高含沙河流中可能遇到的各种情况。

　　“我们还在浮体安装的仪器上加装了GPS定位系统，如遇特殊情况仪器掉落，可以根据定位找回减少损失。”牛茂苍说。

　　3年来，光电测沙仪在黄河流域宁蒙、中游、三门峡、河南、山东等测区，以及新疆、辽宁、山西、陕西、广东等省（自治区）得到广泛应用。

　　来源：中国水利报 2023年9月6日