胡江:爱水知水 致力生态航道建设
第06版:科技创新·人物
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胡江:爱水知水 致力生态航道建设
     
 
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2021 年 06 月 24 日 星期 放大 缩小 默认  
庆祝中国共产党成立100周年 重庆市青年科技领军人才巡礼

胡江:爱水知水 致力生态航道建设

本报见习记者 胡倩

    人物介绍

    胡江,重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心副主任兼生态与智能航道研究所所长,水利水运工程教育部重点实验室副主任,重庆交通大学河海学院二级教授。重庆市青年科技领军人才协会会员,中国智能交通协会水路运输专家委员会委员,中国人工智能学会智能交通专委会委员。曾获市政府和行业学会等科技进步特等奖、一、二、三等奖10余次。

    胡江(右一)与研究生开展模型试验研究讨论。

    胡江(左)和团队在长江上游黄草峡急滩河段勘察。

  20年来,胡江教授始终致力于河流水沙动力学理论研究与水利水运工程技术研发工作,其科研成果运用于长江上游航运开发、澜沧江高等级航道建设等国家高等级水运网建设重大工程项目。

  6月19日,记者在重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心采访了胡江。当提及搞科研工作很艰辛、很累时,胡江毫不掩饰地回答:“每个人都会觉得累的,但是每想到通过不懈努力探索清楚科学问题,解决好工程技术问题,以及培养的一届届学生毕业奔赴全国各地带来的成就感与喜悦之情,再累都是值得的。”

  机缘巧合

  在理论与实践中醉心水利

  早在上中学的时候,历史课本上的都江堰、郑国渠、京杭大运河等水利工程,就给胡江留下了很深的印记。在高考那一年,正值三峡工程大江截流,关于三峡工程的方方面面报道他了解了很多。正是这些,让胡江与水利工程结缘。

  1997年,也正是重庆市直辖的第一年,胡江从四川的一个普通农村家庭考入了重庆交通学院(重庆交通大学前身)港口、航道及近海工程专业。毕业后又留在本校攻读了水力学及河流动力学硕士。

  让胡江真正爱上水利,是在他的研究生阶段。因为水利工程本身与现实结合就很紧密,在读研究生时胡江就跟随导师参加了几个重大工程的研究,这些研究成果最终都应用于实际,这给了胡江很大的成就感和自豪感,让他逐渐享受其中,对水利的兴趣也越来越浓厚。2004年硕士毕业,胡江去了河海大学攻读港口、海岸及近海工程专业博士学位;之后又去清华大学从事博士后研究工作。

  尊师重道

  研究途中幸遇重要领路人

  提及研究途中的领路人,胡江说求学路上各个阶段的导师,学识渊博,品格高尚,对学术的追求几十年持之以恒,孜孜不倦,不但是他研究的领路人,也是人生的重要导师。

  在读研究生期间,也就是2002年的夏天,胡江跟随导师去新疆实地考察大比降河流,全程近1个月,基本上每天都是四五百公里的车程,中途每遇到河流就要拿着设备下去勘测,由于去的地方多是野外戈壁滩,太阳光直射,紫外线很强;脚下的河水却是十分冰凉的,冷热交加,卵石河滩高低不平不好走。但大家没一个人抱怨过一句。当时考察团队中还有一位六十多岁的老专家,跟着大伙进进出出,不但从没喊累反而一路上兴致勃勃地讨论各种问题。

  “限于当时的条件,很多资料没有,我们花了接近一个月的时间,摸清了新疆许多河流的基本特性。老师告诉我说,要想把研究做好,那就必须要了解现场的信息,如果没有,那就亲自去把这些摸清楚,测回来,我觉得这给我很大的启发。”胡江说道。

  潜心科研

  探索明渠非恒定流运动理论

  天然条件下河道水流变化缓慢,可近似为恒定流处理。但上游兴修水电枢纽之后,由于水电站的调峰形成日调节非恒定流,导致水流在短时发生较大的波动,改变河流水沙运动与演变规律,给船舶通航条件、水利工程建设运行带来不利影响。

  传统的明渠非恒定流研究测量难度较大,单点式的接触式测量方法反映不出水流的一些真实信息。针对这些问题,胡江当时基于流体力学领域最先进的流场量测设备PIV(粒子图像速度场测量仪),花了3年时间,在实验室研发了一套全通透非接触式的明渠连续非恒定流试验系统,突破了当时的传统试验量测方法,并开展了明渠连续非恒定流水流结构的测试,极大程度减少了外力因素对水流的干扰,提高了测量结果的精度,相关的成果在《中国科学》上发表。

  2013年金沙江下游的向家坝枢纽修建运行,在前期室内理论研究的基础上,又连续几年开展了向家坝电站调峰形成的日调节非恒定流传播规律及对航道水流条件、泥沙运动与浅滩演变及航道维护技术等方面的研究。这一系列成果应用于长江上游高等级航道维护,获得良好的效果,在2019年获得了中国航海学会二等奖。

  奋力探索

  研发生态航道建设关键技术

  长江上游重庆朝天门到涪陵段处于三峡的变动回水区,在三峡成库以后,这一段航道在175米蓄水期通航条件很好。但是每年的消落期,三峡水库为了防洪需要把水位从175米降到145米的过程中,重庆到涪陵部分航段大型船舶通航困难。

  按照国家一带一路战略以及建设重庆长江上游航运中心等要求,长江上游重庆朝天门至涪陵河段需要提升航道尺度,从现在的3000吨级提升到5000吨级,航道水深由3.5米提升至4.5米。由于重庆-涪陵河段为四大家鱼保护区,航运开发需要充分考虑在河流生态保护的前提条件下进行,摆在胡江所在的团队——国家内河航道整治工程技术研究中心生态航道研发团队面前的问题就有很多。

  针对航道升级,第一个问题就要弄清楚在新水沙条件下,三峡水库水沙运动规律及航道泥沙长期淤积趋势。早在2003年三峡蓄水开始,胡江团队就关注泥沙淤积情况,并开展近10年的原型观测和实验研究,发现超大河道型水库泥沙输移规律和分散淤积模式,揭示了三峡常年回水区深水航道迅速淤积平衡碍航和变动回水区消落期卵石推移质动态淤积碍航的机理,重新评估了新水沙条件下三峡库区淤积平衡量(由论证阶段的160亿立方米降至50亿立方米),突破原有的束水攻沙的理念,提出了变动回水区朝天门至涪陵河段120千米航道由3.5米水深提升至4.5米、3000吨级船舶提升至5000吨级的航运效益拓展方案,并论证重庆至涪陵4.5米生态航道建设工程实施后,航道可长期保持稳定。

  第二个难题则是鱼类生境特性与生境营造技术。团队积极开展学科交叉融合,通过持续的四大家鱼生境原型观测,识别朝涪段20余个大型鱼群分布及其生境特征,充分论证了航道工程对鱼类生境的影响,提出了三峡水库变动回水区广阳坝、大箭滩、洛碛及中堆等4处大型鱼类生境营造方案。

  第三个问题则是水下环保清礁技术。据悉,重庆至涪陵4.5米生态航道建设工程需要清除礁石100余万立方米。传统的水下清礁采用炸礁法,效率最高、成本最省。但是由于此次工程处于四大家鱼保护区,就需要对炸礁区域进行区分。中心团队提出了礁石碍航河段生态敏感区清礁工艺适应性判别方法,研发了复杂条件水下机械式清礁新工艺与装备,解决了生态敏感区水下清礁这一技术难题。

  国家内河中心生态航道团队围绕重庆至涪陵4.5米生态航道建设工程关键技术研究取得的一系列成果,直接推动了工程的立项建设,并获得了2018年度重庆市科技进步一等奖。该工程也在去年底得到国家批准,并于今年1月正式开工。

  诲人不倦

  针对特点差异化培养学生

  提及关于研究生的教育教学,胡江认为应充分了解自己每个学生的性格、能力等,然后针对这些特点进行任务区分,“并不是每个学生都适合高深的学术研究,要在适合学生的研究范围内去锻炼他的思维方式和解决问题的能力。”胡江说道。

  关于研究生培养的重点,胡江认为培养水利方面的人才肯定要重视基础理论和工程实践的紧密结合;另外一个就是知识面一定要扩展,要跟紧最新的行业动态和发展理念,并与最新技术发展趋势相结合,比如他们近些年研究的生态航道发展理念,航运工程中的智能化监测技术与预警、决策等人工智能算法。

  对于那些有志于将来从事水利工程研究的学生的建议,胡江是这样说的,“爱水知水,上善若水。”这是重庆交通大学河海学院的院训。河海学院专门与水、河流打交道,前一句是希望大家要热爱水与水利工程,热爱才能带来动力;再是要研究水、了解水,掌握水的习性,才能做好水利工程事业。后一句则是对大家的美好寄予,水有仁、义、智、勇四德,希望大家能继承前辈们的优良传统,为我国水利事业发展再立新功。

  近年来,我国在水利工程领域的科技水平已经相当发达,但是在新形势下,水利工程仍然面临诸多新的难题。对于下一步的规划和目标,胡江认为他们团队仍然要继续努力,探索水利工程中的基础科学问题,运用现代化的手段,开展国家重大水利工程关键技术攻关,解决水利水运工程中的重大关键问题,支撑国家战略,“力争让我们的国家内河航道整治工程技术研究中心成为世界知名的一流研究机构。”

  (本版图片均由受访者提供)

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