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“无人吹气送沙去”

——气动冲沙技术破解支流淤积难题

发表时间:2025-07-10

缴健 供图

  □通讯员 杨林 缴健 丁磊

  黄河奔腾不息,它是中华民族的母亲河,孕育了灿烂的华夏文明,但黄河水也带着大量泥沙,严重影响了下游河道和水库的“健康”。

  2025年6月末至7月初,当小浪底水库闸门再度开启,进行一年一度至关重要的调水调沙作业时,小浪底水库上游水面下悄然上演了另一场别开生面的“泥沙唤醒后搬运仪式”。一支来自南京水利科学研究院的科研团队,指挥着搭载特殊装备的无人船,在畛水支流口门,对顽固淤积泥沙展开了高效的“物理疗法”

  拦门沙:黄河支流的“拦路虎”

  小浪底水库作为黄河治理的重要工程,其库容的一半分布于支流“口袋”区域。然而,这些区域普遍存在“拦门沙”现象,即泥沙在支流入口处淤积形成的堆积体。此类堆积体严重阻碍水流顺畅,影响水库有效库容的利用,甚至可能危及水库的安全运行。

  2002年以来,小浪底水库的调水调沙措施对干流淤积清理效果显著,但由于水流在支流和干流交汇处(拦门沙区)形成回旋,流速骤减,泥沙便安然沉底,层层堆积,因此,支流泥沙问题仍未得到有效解决

  气动冲沙技术:唤醒泥沙的“魔法棒”

  为解决支流泥沙问题,南京水利科学研究院的科学家们创新研发出气动冲沙技术。

  科研人员将特制的冲沙设备下沉至水底,释放出汹涌的高压气体,大量气泡瞬间在水中炸裂、翻滚、上升,搅动水体,形成强烈的紊流,直接把河床上淤积的泥沙颗粒“掀”起来,让它们悬浮在水中。气泡上升时,还带动周围水流一起向上运动,增强了水流的“挟沙能力”,相当于给悬浮的泥沙提供了额外的“升力”和“推力”,一旦充分悬浮在水中,它们便能轻松搭上调水调沙期强劲的下泄水流这趟快速“顺风车”,一路畅行出库,实现高效输沙。

  这项技术始于20世纪80年代的构想,源自南京水利科学研究院科研人员智慧的原创技术,已在多个复杂淤积场景证明其价值:在宁波舟山港,它精准清除码头下方和后方淤积,保障码头安全运行;在苏北沿海挡潮闸下,它疏通被潮汐反复淤塞的河道;在秦淮河入江口,它助力城市亲水空间的维护。

  无人船:气动冲沙的“超级助手”

  在辽阔的小浪底水库畛水支流口门,一艘无人驾驶的智能小船,搭载着远程控制的气动冲沙设备平台,像一位精准的水下“扫地僧”,在预定区域自主航行、精准定位。它不需要船员靠近作业区域,就能稳稳地停在目标上方,然后向水底输送高压气体,被气泡搅动悬浮起来的泥沙,瞬间被库区调水调沙形成的“顺风车”水流带走,整个过程,效率高、风险低、作业精准。

  无人船和远程操作平台的加入,让气动冲沙技术变得更加高效和智能化。以前,气动冲沙设备需要人工操作,然而在调水调沙期间,水流条件极其复杂,再加上试验区气体的扰动,存在较大的安全隐患。但是现在,无人船可以自己完成任务,而且还能根据水下的情况调整冲沙的力度和方向,这就像是给气动冲沙技术装上了一双“智慧的眼睛”和“灵活的手臂”,让它能够更加精准地对付拦门沙。

缴健 供图

  此次小浪底现场试验的成功,则为解决黄河乃至更多大江大河水库支流拦门沙这个长期困扰水利界的“老大难”淤积问题,开辟了一条充满前景的创新实践路径。

  从李白的“黄河之水天上来”,到今日小浪底的“无人吹气送沙去”,人类与黄河泥沙的博弈从未停止。从实验室构想到江河实践,从有人操作到无人智能,这项根植于中国自主创新的技术正不断迭代升级,展现出强大的生命力与广阔的应用前景。未来,随着技术的进一步成熟与推广,气动冲沙技术有望在更多流域、更多场景中发挥重要作用,为我国乃至全球的水库泥沙治理提供中国方案、贡献中国智慧。

  来源:中国水利网站 2025年7月10日

作者:杨林 缴健 丁磊
责任编辑:王瑜