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长江科学院自主研发的大水深淤积物取样装置成功采集水库百米级水深9米厚度淤积物

[稿件来源]:水力学所 [作者]:长科院 [发布时间]:2025-01-27

  近日,长科院杨文俊团队开展的淤积物取样装置自主研发工作取得重大突破,成功采集到三峡水库坝前100米级水深泥水界面以下9米厚度淤积物,刷新了淤积物低扰动取样深度的纪录,填补了大水深深厚淤积物有效采集的空白,完善了水库泥沙淤积物理特性研究手段,为我国水库泥沙及高坝梯级水库运行生态环境累积影响研究提供了重要技术手段。

  我国是世界上水库数量最多的国家,随着水库长期运行,库区淤积厚度较大,会带来库容损失和库区营养累积、下游冲刷和营养失衡等系列问题。水库泥沙问题中,淤积物基本特性的研究尤为重要,淤积物的干容重是重要的物理参数,影响到淤积物体积和重量的换算、细颗粒淤积物密实后体积的变化等关键指标计算;依附于泥沙的氮、磷等污染物质的变化与水库生态系统关系密切,均需要通过对淤积物进行分析。

  根据前期广泛调研,大水深条件下水库淤积物低扰动取样存在极大困难,国内外均无成熟技术。面对水库泥沙理论研究和治理实践的迫切需求,长科院杨文俊团队从2015年起开始长达十年的淤积物取样装置自主研发工作。通过不断地优化设计、试验和改进,历经了前期技术探索与第一代至第三代产品的研发等阶段,研发出的第三代产品通过室内高压密闭性试验、三峡库区实地两次试验,最终在三峡水库坝前分别采集到8m厚和9m厚的柱状淤积物(水深70m-85m),证明该装置的设计与加工制作工艺已日趋成熟。该装置突破了传统用电供能模式,可适用于150m级水深、10m厚度(最大可达30m)淤积物的低扰动分层取样,具备耗时短(10m级厚度淤积物采样耗时约14个小时)、环境适应性强、采样作业简便、成本相对较低等显著特点。

  目前,该装置已应用于国家自然科学基金重点项目《三峡水库水沙过程调控及生态环境响应》,同时也为院级领军人才创新团队开展《面向水库下游生态喂沙的库底扬沙过坝技术研发》打下坚实基础,对掌握水库库底深厚淤积物的干容重、颗粒级配等基本性能具有极其重要的意义。

  将来,该装置可推广至国内外各类水库尤其是高坝大库大水深下长柱状剖面淤积物的采集,实现淤积物物理、化学和生物性质历时沉积过程的精确复演。通过掌握淤积物容重、颗粒级配等物理特性的空间分布,揭示水库长期淤积规律,为加强水库库容管理提供基础支撑;通过量化生源物质和特征污染物的拦截效应,揭示水库物质循环机制,为复苏湖库生态环境提供科学支撑;通过解析深层沉积物的演化模式,揭示水库生境响应过程,为优化水库运行管理提供技术支撑。作为水利、环境与生态等交叉学科方向的首台套研究装备,将大力推动生态水利学科的发展,有力支撑长江大保护的实践。


责任编辑:陈琴
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