传统采沙方法依靠人力取水，采样时间间隔长，获取数据效率低。坐底仿生水沙观测系统的投放，标志着我国山区河流水沙监测进入了高时间分辨率全过程监测的新阶段。
5月15日上午，在西藏自治区山南市羊村水文站，第二次青藏科考队的科研人员将自主研发设备——坐底仿生水沙观测系统缓缓投放进雅鲁藏布江中。这是我国第一套专门用于强水动力山区河流河底原位条件下坐底仿生水沙观测系统。
高时间分辨率全过程监测
“所谓仿生，就是指系统形状像一条鱼，能匍匐在水流很急的水底。”设备研发人员、四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室河流研究所所长黄尔告诉科技日报记者，从5月11日到15日，科考队员尝试在雅鲁藏布江流速最湍急的区域，从江面到江底对流沙进行垂线流速分布的自动观测和采样，已经获取了近日涨水增沙的一组全过程数据。
黄尔介绍，坐底仿生水沙观测系统搭载悬浮沉积物捕集器、高频声学多普勒流速剖面仪、原位激光粒度仪和水温、浊度及压力传感器等多种观测设备，可对河流的水文特征及动力条件实现分钟级的连续观测。
传统采沙方法依靠人力取水，采样时间间隔长，获取数据效率低。坐底仿生水沙观测系统的投放，标志着我国山区河流水沙监测进入了高时间分辨率全过程监测的新阶段。
揭示河流沉积过程
中国科学院院士、中国地质大学(北京)教授王成善告诉科技日报记者，实时、连续地观测河流中泥沙的搬运情况和变化，将有助于了解有多少物质从青藏高原侵蚀下来，搬运出去，再沉积下来。
结合河流沉积物矿物及化学组成等的实验室测试分析，可对青藏高原河流沉积物来源、组成及从搬运动力过程开展超高时间分辨率定量化研究。
王成善介绍，读取青藏高原大江大河中“沙的故事”，一方面是要回答一些科学问题。比如，精细刻画百万年到日等不同时间尺度源—汇过程，即河流的“移山填海”是怎样一个过程？雅鲁藏布江何时贯通？雅江大峡谷何时形成？
另一方面，是要服务生态保护和民生。在青藏高原特殊自然地理环境下，土壤发育差、成土速率低、土层薄、水土流失，区域生态环境脆弱。研究河流输沙量及其变化是评估土地退化和土壤资源减少的重要度量，同时也是指示人类对生态系统影响的重要指标。
科研人员对洪峰、泥石流及滑坡等极端事件的观测结果，有助于理解极端事件时期河流的水土流失情况，为洪水、泥石流等灾害预警和应对提供科学依据。
填补“亚洲水塔”研究的空白
青藏高原是亚洲13条大江大河的主要发源地，被称为“亚洲水塔”。雅鲁藏布江是西藏最主要的河流，发源于喜马拉雅山脉北麓、阿里地区的杰玛央宗冰川，水能蕴藏丰富，全长2000多公里。这次坐底仿生水沙观测系统投放点，选在雅鲁藏布江中游河段。
第二次青藏科考聚焦亚洲水塔的变化，研究亚洲水塔变化特点、影响其变化的各种机理及未来全球变暖可能产生的潜在威胁，将为国家建设青藏高原生态文明高地提供科学支撑。
“亚洲水塔的变化中，我们很关心河流沉积的过程，但以前这方面研究很少，个别水文站有一点沉积量的水样，不足以揭示整个河流的沉积过程。”中国科学院院士、第二次青藏科考队长姚檀栋说，经过王成善团队两年多的努力，整个河流断面上沙的沉积过程，终于能够被先进技术揭示出来了。
本报记者 杨 雪
【编辑:田博群】