題記：日前，隨著最后一條探測船“黃河物探3號”在花園口浮橋起船吊運(yùn)，歷時2個多月的2014年汛前黃河河道整治工程根石探測項目外業(yè)工作順利完成了！目前，項目組正在加緊進(jìn)行內(nèi)業(yè)資料整理和成果報告編寫。從最初的改進(jìn)根石探測方法的簡單設(shè)想，到如今利用新技術(shù)全自動高精度地完成探測工作，作為項目承擔(dān)單位的黃河設(shè)計公司工程物探研究院走過了一條不平凡的技術(shù)創(chuàng)新之路。
“老辦法”步履蹣跚
有人說：世界上沒有哪條河流像黃河這樣對人類和自然具有如此巨大的塑造力，也沒有哪個民族像中華民族這樣對黃河如此敬畏。它塑造了河套平原等這樣的塞外明珠，也是它的無情泛濫，給沿黃中下游的河南、山東等地人民帶來了無法磨滅的災(zāi)難記憶。 黃河，這是個讓中華民族懷有如此復(fù)雜情感的河流。
黃河素有“銅頭、鐵尾、豆腐腰”之說。 沿黃中下游各處，時常會看到諸如花園口決堤處、高村搶險處等紀(jì)念碑，而黃河下游的標(biāo)準(zhǔn)化堤防工程正是保護(hù)這“豆腐腰”最重要的屏障。 而根石探測工作就是要摸清堤防工程現(xiàn)狀，為管理部門防汛決策提供第一手的基礎(chǔ)資料，是黃河河道治理過程中的重要一環(huán)。
各個險工和控導(dǎo)工程的根石是保護(hù)工程沙土坯不被洪水沖走的重要保障，根石按照設(shè)計的要求襯砌堆放，能夠最大限度地發(fā)揮壩垛的擋水功能，將洪流導(dǎo)向主河道。黃河河道寬，主流隨季節(jié)來回?fù)u擺，根石被不斷變化的河水沖走，根石缺失較多的堤段易引起壩垛垮塌。水面以上部分的根石缺失肉眼即可看出來，而水面以下部分的根石情況就需要進(jìn)行探測了。
傳統(tǒng)的人工錐探是利用長桿狀物往下?lián)v來探測，搗不動了就認(rèn)為是到根石，有時遇到淤積的泥沙、樹根等雜物，甚至直接影響探測結(jié)果。整個探測全靠現(xiàn)場操作員的直覺來判斷，帶有很大的隨機(jī)性和不確定性。老一輩的黃河工程維護(hù)人員早就注意到了這個老辦法的弊端很多，每次探測需要大量的人力，效率低下，安全得不到保障。但是苦于多年來根石探測的技術(shù)一直沒有新的突破，還停留在幾十年前的水平上。根石探測是每年汛前檢測的一項重點工作，檢測時間只能集中在開春的兩三個月內(nèi)，人工錐探往往不能按時完成全部檢測，老辦法的步履蹣跚，已經(jīng)影響到了黃河安瀾的大局。
“新技術(shù)”的成長之路
“馬上進(jìn)入信息化時代了，想不到咱們黃河上還在用這么原始的方法探測根石，這是我們做技術(shù)的黃河人的恥辱??！”憶及當(dāng)初開始琢磨根石探測新技術(shù)的初衷時，項目經(jīng)理郭玉松如是說。1997年，當(dāng)時的他還在研究堤防隱患探測技術(shù)，在大堤上工作時，看到當(dāng)?shù)睾觿?wù)局的技術(shù)人員拿著測量竿，一點一點的靠搗來探測根石，他不禁想：要是能夠開著船走幾遍就把下面的根石探測清楚就美了！我們黃河設(shè)計公司應(yīng)該有能力實現(xiàn)這個夢想。
從這樣一個簡單美好的想法出發(fā)，黃河設(shè)計公司開始了根石探測新技術(shù)的探索之路。通過大量的實踐摸索和技術(shù)調(diào)研，1997年黃河設(shè)計公司通過水利部“
經(jīng)過了十幾年的努力，黃河設(shè)計公司通過不斷的實踐改進(jìn)和技術(shù)創(chuàng)新，最終形成了一套完整的根石探測技術(shù)，該成果技術(shù)的先進(jìn)性和工程實用性得到了黃委領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)部門的高度重視，并于2014年度由黃委建管局牽頭制訂了全河推廣應(yīng)用方案。根石探測新技術(shù)大顯身手的時機(jī)來臨了！
傳統(tǒng)與科技的“交鋒”
2014年度的全河根石探測，是基于淺地層剖面儀的新的根石探測方式在全河進(jìn)行推廣應(yīng)用的第一年。該技術(shù)由3200-XS淺地層剖面儀、高精度GPS差分定位儀及相關(guān)配套導(dǎo)航軟件、處理軟件等組成。該探測技術(shù)采用非接觸式淺地層剖面儀進(jìn)行探測，在不使用人工錐的情況下，可使技術(shù)人員更直觀地觀測到水底根石分布情況。高精度差分定位儀的應(yīng)用，則保證了測量的精確性，擺脫了傳統(tǒng)利用水尺進(jìn)行測量所帶來的誤差。
在山東東明河務(wù)局高村險工工程段，新技術(shù)與東明河務(wù)局的人工錐探進(jìn)行了現(xiàn)場對比試驗。通過這次直觀的對比試驗，東明河務(wù)局的現(xiàn)場工作人員切實感受到了科技對傳統(tǒng)工作方式所帶來的改變。在高村險工進(jìn)行對比的22#、23#壩，累積靠水?dāng)嗝?SPAN lang=EN-US>4道。河務(wù)局工作人員利用傳統(tǒng)錐探方式進(jìn)行探測，共動用約10余人力，耗費時間約三個小時，整個探測過程由于水流較大，泥沙淤積較為嚴(yán)重，出現(xiàn)了探桿插入淤泥后斷落、無法拔出等情況。因水流原因，相繼出現(xiàn)探測船固定不穩(wěn)，測點偏離斷面線、錐桿無法垂直錘入、工作人員安全等其它問題。在東明河務(wù)局已錐探過的斷面上，黃河物探2號船沿著既定測量軌跡開始了測量，整個探測過程僅用時五分鐘左右。相對于傳統(tǒng)錐探2米一個點距，淺地層剖面儀可直接將水底及泥底情況“掃”出來，使工作人員更直觀觀測到根石分布情況。通過衛(wèi)星、基準(zhǔn)站和移動站差分結(jié)算進(jìn)行定位，可將測量數(shù)據(jù)定位到毫米級別，為高精度探測提供了保障。
傳統(tǒng)與科技的碰撞，讓河務(wù)局現(xiàn)場工作人員對新技術(shù)贊不絕口：“黃河根石探測終于用上了高科技?。 比珨?shù)字化及非接觸式的測量方式，在保證測量安全的同時，也可為堤防工程提供相關(guān)數(shù)字化信息，為構(gòu)建“數(shù)字黃河”提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。
在整個全河探測工作中，項目組成員均積極邀請河務(wù)局相關(guān)工作人員上船參觀，向相關(guān)工作人員講解整個探測過程的基本原理并進(jìn)行實時測量展示。整個探測技術(shù)從工作效率、測量精度、可靠性和安全性等方面均遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)測量方式，整個測量技術(shù)均受到相關(guān)工作人員的高度評價。
一切只為黃河安瀾
根據(jù)黃委要求，2014年度整個黃河中下游堤防工程根石探測任務(wù)要在汛前完成，項目組面臨著任務(wù)重、時間緊、戰(zhàn)線長等問題。為保證項目的順利完成，元宵節(jié)剛過，還能聞到沿黃兩岸濃濃的炮竹味兒時，項目組成員便按計劃分別踏上了駛往各工程的旅途。
料峭的初春，早上和晚上的溫度多在零下。但在下船伊始，黃河物探人就以圓滿完成工作為己任，以船為家，以河為家，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)、嚴(yán)把安全關(guān)。
在河南-山東段，以項目組黃河物探3號船為主進(jìn)行探測工作。由于黃河物探3號船為新竣工探測船，船工第一次進(jìn)行根石探測工作，且河南多為大壩頭，易出現(xiàn)回流等水情，因此測量剛開始就出現(xiàn)探測船偏離設(shè)定的路線等情況。為此，項目組對探測質(zhì)量提出嚴(yán)格要求，對探測軌跡不上線、探測數(shù)據(jù)噪音大等問題采取多次測量，重復(fù)采集等技術(shù)措施，嚴(yán)把探測數(shù)據(jù)質(zhì)量關(guān)。對于河南-山東段采沙船多、河道中鋼絲多等問題，項目組要求船工和船上人員時刻注意水情水況，遇到采沙船、鋼絲阻攔段堅決不靠近，做到寧可多繞彎，也不為趕時間而走鋼絲。從枯枝滿樹的花園口，到春風(fēng)已綠河兩岸的山東鄆城，項目組克服了大風(fēng)、大雨、機(jī)械故障等諸多問題，接受了黃委會建管局、黃河設(shè)計公司安委會等部門和領(lǐng)導(dǎo)的多次現(xiàn)場檢查。
在山東段，遇到的最大問題莫過于浮橋和入海口變幻莫測的天氣。雖已是草長鶯飛的四月天，但在墾利的入?？趨s是另外一番情景。毫無預(yù)兆的大風(fēng)天氣、廣闊的入?？趲淼?SPAN lang=EN-US>GPS信號的傳輸問題等都給項目組帶來了巨大的挑戰(zhàn)。本是換上單衣的季節(jié)，項目組成員在這里又重新穿上了厚厚的棉衣。一換一穿之間，仿佛又是一次季節(jié)的變換。
而在陜西、山西段，沒有了那么多的采沙船、浮橋、鋼絲，而且從禹門口下船之時，恰逢上游水位下降、流量變小，行船變的更為安全?？此埔磺卸己茼樌?，可是在這個黃河物探船第一次踏足的區(qū)域卻又面臨了新的問題。流量變小使整個上游水位較之前下降近
始于斯，終于斯。隨著最后一條探測船在花園口起吊，2014年度全河根石測量工作歷經(jīng)兩個月的時間終于緩緩拉上了帷幕。兩個月里，黃河設(shè)計公司投入了三個探測班組，二十多名技術(shù)人員，三條探測船及三套淺地層剖面儀，共計完成了黃河中下游5000多道壩垛的根石探測工作，摸清了黃河中下游靠水壩的基本情況，為黃河安然度過今年汛期提供了可靠的基礎(chǔ)資料。縱然過程是坎坷的，但經(jīng)驗是寶貴的，成果是喜人的。
結(jié)束語
從禹門口到鸛雀樓、從風(fēng)陵渡到西霞院、從花園口到東壩頭、從東平湖到入?？?，持續(xù)兩個多月時間，綿延2000多公里，碾轉(zhuǎn)河南、山東、山西、陜西四省，當(dāng)再回過頭看一眼那雄渾壯闊、百折向前的大河，不禁讓人感嘆：根石探測技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用不正是一條這樣曲折向前的道路么！黃河寧，天下平。黃河物探人愿用自己的智慧和汗水，保衛(wèi)黃河安瀾！