科技与冰雪的邂逅

记者 时爽
春节日益临近,许多人都已踏上了回家的道路,而于国卿等科研人员则又一次踏上征程,来到位于内蒙古托克托县什四份的水利部黄河凌汛野外科学观测研究站(以下简称“黄河凌汛野外站”)。
由于特有的地理和气候特征,黄河内蒙古段是当前黄河凌汛情况最严重的河段,加之这里河道形态复杂多变,畸形河湾多,每年冬季都会发生冰塞、冰坝等情况,部分河段凌汛灾害频发。
“黄河凌汛野外站就是为了对黄河凌汛进行长期、连续、稳定的野外观测研究。”去往监测站的路上,黄科院防汛所副所长、黄河凌汛野外站站长于国卿向记者介绍,“为了采集到更加全面、完整、具有代表性的监测数据,黄河凌汛野外站核心监测点均位于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。”
说着,于国卿给记者播放了一段“流凌”视频。视频中,冰凌在黄河弯道中流动、聚集、堆积的过程一览无余,犹如身临其境。“这是我们通过监测数据和专门的算法做出的模拟动画,以后还会在更多区域进行模拟。”这段视频让记者对监测现场充满了期待。
从呼和浩特市区向南行驶100多千米,终于来到了黄河凌汛野外站所在的黄河什四份段。临河一侧金属塔架上,写着“水利部黄河凌汛野外科学观测研究站”的蓝色标牌指明了这里就是此行的目的地。然而,这里的环境却让记者有些“失望”。
“实在是不好意思,我们暂时还没有办公用房,只能在这里凑合一下。”于国卿有些歉意地说。
站在漫长的河堤上举目四望,除了几名科研人员再看不到其他人烟,也看不到任何房屋,零下20摄氏度的低温,就连本就不多的植物也在寒风中收敛了生机。接近180度的河湾中,已然不见河水奔涌,巨大的冰盖将两岸的冷寂连为了一体。
“这里的冬天本身就冷,地面上还好点,记得上次维修设备,爬到塔架上面,大风使劲往身上吹,几乎就坚持不住了。”看着记者冻得直跺脚,于国卿也搓了搓双手,指向了一旁几名正在忙碌的科研人员,“他们已经在这里工作好几天了,中午没地方吃饭,就只能吃早上带的东西。”黄河凌汛野外站位于黄河最北端,凌汛期天寒地冻,对这里的每一位科研人员都是一种巨大的身心考验。
核心监测点塔架
创业的艰难,是为了以后不再艰难。就是在这样的条件下,科研团队为黄河防凌装上了硬核科技。指着核心监测点的塔架,以及从塔身向河面方向伸出的一条长臂,于国卿说:“塔架的最前端是非接触式冰厚监测雷达,上面是红外夜视仪,可以利用远程自动监测方式精确观测水位、冰厚、水温、冰温等凌情要素,获取水流、冰凌实况影像数据,不再需要人工野外作业。这里的数据已经接入黄委防汛会商系统,防凌会商过程中可以随时调看。”
“不过这里只能监测一个点,如果要得到整个断面数据,还是需要我们来现场。”于国卿继续说,“现在黄河内蒙古段进入到稳封期,这次来就是监测几个完整的封河断面。”
无人机采集数据 时爽 摄
说着,于国卿招呼起堤上的几名工作人员,将一个楞长20多厘米的黑色箱体安装到无人机下方。随着螺旋桨嗡嗡的转动声响起,直径一米多的六旋翼无人机腾空而起,带着黑色箱体朝河面方向快速飞去。
“无人机携带着的是我们研制的冰厚雷达,只需要在河面上飞一遍,下面的冰厚、河床形态等数据就都有了。”项目组成员李春江一边查看着笔记本电脑中的实时数据一边说。作为内蒙古科技大学研究生导师的李春江,曾经也是黄科院的一名科研人员,如今他依旧致力于黄河科研事业,带着自己的学生积极参与项目组工作,成为黄河与内蒙古之间的一条科研纽带。
短短两分钟之后,无人机便开始返航。如此反复几次之后,多个封河断面的数据已经监测完成。想到两年前的冬天在内蒙河段采访时,看到工作人员打冰洞的辛苦场景,记者不禁感叹治黄科技进步之快。“我们正在筹建无人机场,以后只需要远程操控无人机,就可以完成各种监测和数据采样工作了。”于国卿说。
黄河凌汛野外站数据库和自动监测系统
从建站之初的设备购置,到依托野外站进行自主研发,目前,黄河凌汛野外站已有试验观测仪器设备50余台(套),科研团队根据黄河凌汛特点自主研发的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设备,有效提升了黄河凌汛野外技术水平。
2024年底,黄河凌汛野外站正式入选水利部野外科学观测研究站(筹建)认定名单,这是水利部对黄河防凌工作的高度重视,也是对黄科院相关工作的肯定。
其实早在几年前,黄科院科研团队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,并构建形成“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。同时,黄河凌汛野外站与内蒙古农业大学、大连理工大学、黄委水文局等单位开展联合研究,通过“产学研”合作的形式,保证了野外站长期稳定运行。
“接下来,我们将聚焦新时期黄河防凌减灾需求,进一步更新完善技术和设备,实现‘现地无人值守、远程自动监测、传输频次可调、凌汛智慧感知’的凌汛野外科学观测模式,也将为黄河防凌减灾方面提供有力的科研、人才、数据等支持。”对接下来的工作,于国卿信心满满,“我们还有一个更长远的目标,要在2035年建成观测要素齐全、功能设施完善、涵盖重点凌汛河段的黄河凌汛野外站,为纳入国家野外站序列奠定基础。”
长河漫漫,探索不止。为了获得更为精确的比对数据,科研人员携带着冰厚雷达,在参差不齐的冰面上又开始了新一轮的监测工作……