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為泥沙尋出路 把安瀾獻(xiàn)黃河
——記黃科院副院長(zhǎng)、總工程師江恩慧
 
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2020-11-19

江恩慧(左一)考察黃河濮陽段 黃河水利科學(xué)研究院提供

  □本報(bào)通訊員 王靜琳 趙何晶

  黃河水利科學(xué)研究院副院長(zhǎng)、總工程師江恩慧,從1986年大學(xué)畢業(yè)進(jìn)入黃河水利科學(xué)研究院(以下簡(jiǎn)稱黃科院),對(duì)黃河泥沙的研究長(zhǎng)達(dá)30多年。從黃河下游游蕩性河道整治,到水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度確保黃河防洪安全,再到黃河泥沙處理和資源利用……江恩慧矢志為黃河防洪安全構(gòu)筑起一道科技長(zhǎng)堤。

  初識(shí)泥沙:緣起黃河下游河道模型試驗(yàn)大廳

  江恩慧與黃河泥沙的不解之緣,要從黃科院的黃河下游河道模型試驗(yàn)大廳講起。

  1988年春節(jié)前夕,剛參加工作不久的江恩慧接到一個(gè)棘手任務(wù)——利用模型試驗(yàn),開展輸水輸沙及河道整治工程防護(hù)研究。黃河難治,根在泥沙。她深知,這對(duì)她來說是個(gè)挑戰(zhàn)。

  接受這項(xiàng)挑戰(zhàn)后,她和前輩們一道,把黃河河道“搬進(jìn)”試驗(yàn)廳。在“小黃河”上,她觀測(cè)花園口至東壩頭河段在水沙運(yùn)移過程中,下游河道沿線的水位、河勢(shì)、含沙量、床沙變化和河道工情險(xiǎn)情等。

  從初出茅廬的泥沙新兵,到獨(dú)當(dāng)一面的泥沙專家,黃河下游河道模型試驗(yàn)大廳里誕生的一系列科研成果,見證著江恩慧的一步步成長(zhǎng)。

  新一輪河道整治方案在這里誕生。“微彎型”整治為主,突出“節(jié)點(diǎn)”工程,自上而下集中治理——新一輪河道整治工程建設(shè)原則提出的背后,凝結(jié)著江恩慧和同事5年的研究心血。他們利用“河性行曲”這一規(guī)律,在小浪底至蘇泗莊河道動(dòng)床模型上開展了長(zhǎng)系列、多組次、長(zhǎng)河段、大尺度的實(shí)體模型試驗(yàn),對(duì)各個(gè)方案及節(jié)點(diǎn)工程布局進(jìn)行依次檢驗(yàn),從而發(fā)現(xiàn)問題,調(diào)整工程布局參數(shù),預(yù)測(cè)工程布局方案與河勢(shì)演變的適應(yīng)性。

  “洪峰增值”原理在這里探明。通過理論研究、水槽試驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證,江恩慧帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)從力學(xué)層面解釋了洪峰增值的機(jī)理,并提出減小黃河下游洪峰增值的調(diào)控對(duì)策,被小浪底水庫(kù)調(diào)度方案采納。在隨后的多次調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)中,她準(zhǔn)確預(yù)報(bào)了下游河道的洪峰增值過程,為黃河下游防汛決策提供了重要參考。

  黃河“揭河底”奇觀在這里復(fù)演。江恩慧憑著興趣和執(zhí)著,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展“揭河底”的機(jī)理研究,探明“膠泥塊形成—逐漸淘刷—失穩(wěn)揭出—翻出水面”動(dòng)態(tài)過程,通過水槽試驗(yàn)成功復(fù)演了“揭河底”現(xiàn)象。在2017年汛前,她成功預(yù)報(bào)了黃河中游小北干流河陽河段“揭河底”的發(fā)生。

  探究泥沙:測(cè)算與試驗(yàn)托起黃河安瀾無虞

  2020年端午節(jié)假期,本該和家人共度佳節(jié)的時(shí)刻,江恩慧卻仍在試驗(yàn)大廳忙碌。為確保2020年防御大洪水實(shí)戰(zhàn)演練平穩(wěn)有序、安全可控而開展的“黃河下游小浪底至陶城鋪河段洪水預(yù)演實(shí)體模型試驗(yàn)”正在緊張進(jìn)行。

  時(shí)間回到1996年汛前。當(dāng)時(shí),黃河下游河床伴隨著泥沙的淤積不斷抬高,防汛形勢(shì)日益嚴(yán)峻,水利部、黃委決定在模型上開展洪水預(yù)報(bào)試驗(yàn)。

  試驗(yàn)從1000立方米每秒流量開始放水,逐漸上漲。達(dá)到6000立方米每秒時(shí),雙井工程上首原陽高灘邊沿的一個(gè)“路堤”開始破口,灘區(qū)大量進(jìn)水。8000立方米每秒時(shí),不一會(huì)兒,整個(gè)原陽高灘被淹。試驗(yàn)情況令人震驚。

  見此情景,江恩慧在試驗(yàn)過后又對(duì)結(jié)果進(jìn)行了反復(fù)驗(yàn)證。此時(shí),水利部、黃委都在等試驗(yàn)結(jié)果,她的壓力可想而知。回顧整個(gè)操作過程和試驗(yàn)流程,每個(gè)步驟都是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模粫?huì)有錯(cuò)。“沒問題,就這么報(bào)!”她堅(jiān)定地說。

  結(jié)果,當(dāng)年的8月5日,黃河流域真的迎來大洪水,在洪峰流量達(dá)到6000立方米每秒時(shí),原陽高灘真的漫灘了。洪水上灘的部位、漫灘的范圍、有可能出險(xiǎn)的控導(dǎo)工程及部位、出險(xiǎn)的形式,都與模型試驗(yàn)結(jié)果高度相似!萬幸的是,河南黃河河務(wù)局在洪水來臨之前,已經(jīng)按照模型試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵工程進(jìn)行了加高培厚,有效避免了一場(chǎng)洪災(zāi)。

  2020年汛前實(shí)戰(zhàn)演練的這次模型試驗(yàn)結(jié)果,同樣在原型黃河上得到了驗(yàn)證。

  “模型試驗(yàn)立了大功!”聽到大家心悅誠(chéng)服的夸贊,江恩慧心里非常滿足,同時(shí)感到肩上的擔(dān)子更重了。

  利用泥沙:開辟泥沙處理與資源利用新路徑

  在對(duì)黃河泥沙的長(zhǎng)期研究中,江恩慧的認(rèn)識(shí)也在不斷深化——不能無休止地在下游輸沙入海,而要另辟蹊徑,變被動(dòng)為主動(dòng),把取之不盡的泥沙作為資源進(jìn)行開發(fā)利用,并將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,為治理黃河和國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù),為人民造福。

  正是基于這種認(rèn)識(shí),江恩慧帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)把視角轉(zhuǎn)向了泥沙處理與資源利用的有機(jī)結(jié)合上來。近年來,她和研究團(tuán)隊(duì)在泥沙研究實(shí)踐中提出了深水水庫(kù)泥沙處理與利用有機(jī)結(jié)合的一系列新理念、新技術(shù),建立了“測(cè)—取—輸—用—評(píng)”全鏈條技術(shù)體系。

  在河南、安徽、新疆等地的多個(gè)水庫(kù),這套技術(shù)發(fā)揮了顯著功效。研究團(tuán)隊(duì)在對(duì)水庫(kù)庫(kù)容進(jìn)行測(cè)量后,利用環(huán)保清淤技術(shù),對(duì)庫(kù)底淤積泥沙進(jìn)行吸盤式抽取,并利用黃科院研發(fā)的專用環(huán)保型固化劑,將抽出的泥沙制作成結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度高的燒結(jié)磚、搶險(xiǎn)大塊石等產(chǎn)品。此舉在有效恢復(fù)水庫(kù)庫(kù)容的同時(shí),滿足了防汛和生產(chǎn)需要,可謂一舉兩得。

  對(duì)未來,江恩慧有著清晰的展望,不僅要積極踐行黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略,轉(zhuǎn)變思路,科學(xué)規(guī)劃,更要做好泥沙處理與資源利用的頂層設(shè)計(jì),把治水治沙與治灘有機(jī)結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)黃河的長(zhǎng)治久安。

  來源:中國(guó)水利報(bào) 2020年11月19日

王靜琳 趙何晶
責(zé)任編輯:尼冰琳
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