如何在多泥沙河流上高精度、高效率、高自動化、高質量的提供泥沙級配資料，是多少代水文人孜孜以求的夢想，明年1月1日起，隨著一個名為激光粒度分析儀的設備將在黃河水文系統(tǒng)全面推廣應用，夢想就要變?yōu)榛钌默F(xiàn)實。這也將在全國水文行業(yè)掀起了一場泥沙顆粒分析技術的革命。回顧這些，黃河水文人說這是托"948"項目的福，同時這也是黃河水文人發(fā)揮聰明才智、科學創(chuàng)新的結果。
現(xiàn)代治黃對泥沙分析技術提出新要求
黃河作為世界上最復雜難治的多泥沙河流，其主要問題是水少沙多、水沙不平衡。泥沙問題，是黃河的癥結之一，也是洪水的幫兇。及時準確地分析河流泥沙顆粒級配組成及分布，對于掌握河流泥沙運動規(guī)律、科技治黃意義重大。
近幾年，黃河治理開發(fā)與管理現(xiàn)代化進程波瀾壯闊，"三條黃河"建設、調水調沙試驗、標準化堤防建設、小北干流放淤、樹立維持黃河健康生命新理念、"1493"治河體系建立等等對黃河水文提出了許多新的、更高的要求。特別是黃委對黃河泥沙治理提出了三道防線理念，而每道防線的泥沙治理措施都要求有大量的泥沙顆分資料做支撐，水文泥沙顆粒分析儀器能否快速、準確、及時地提供高質量的泥沙級配資料顯得尤為重要。
黃河水文系統(tǒng)共有泥沙顆粒分析室6處，擔負著全河100余處水文站的泥沙顆粒分析任務。每年要分析幾萬個泥沙樣品。各分析室主要配有分析篩、粒徑計及國產光電顆分儀等儀器設備。由于各種分析方法適用粒徑范圍有限，對每個泥沙樣品的顆粒級配分析，都需要兩種或兩種以上的方法組合才能完成。如近幾年常用的方法是，將一個泥沙樣品先過63微米孔徑的網篩，其后將篩上部分烘干，再進行振篩，并逐級稱重；篩下部分用光電顆分儀分析，然后對兩種方法測得的結果進行全沙級配計算。其整個過程操作繁瑣、費工費時、效率低、勞動強度大、自動化程度低，分析一個泥沙樣品需要3個小時以上（測量泥沙顆粒粒徑越小耗時越長，有的沙樣分析甚至需數天時間），加之手工操作的人為影響大，致使資料質量難以保證，分析成果也難以及時取得，難以滿足黃河治理開發(fā)與管理的現(xiàn)代化對實時泥沙顆粒級配資料需求的更高要求。
引進世界上先進的粒度分析儀器
為了盡快滿足現(xiàn)代治黃對黃河水文的新要求，黃委水文局一方面加大了自主研發(fā)力度，一方面采取走出去引進來的方式，加大了科技創(chuàng)新工作。2000年，黃委水文局通過水利部"948"項目，引進了英國馬爾文儀器公司生產的MS2000激光粒度分析儀。該儀器具有傳統(tǒng)方法所無法比擬的高精度、高效率、高自動化程度的顯著優(yōu)勢。具體表現(xiàn)在：一是儀器分析粒徑范圍寬，對單個泥沙樣品，一個測量過程就可完成全部分析內容，無需幾種方法的組合；二是從樣品預處理、測量到數據輸出，只需3分鐘，與傳統(tǒng)方法相比，工作效率提高了幾十倍；三是通過軟件設置標準操作程序，實現(xiàn)了泥沙級配分析的全過程自動控制；四是激光粒度儀可完成軟件之間的轉換等功能，使泥沙級配資料整編無需再錄入，大大降低了顆分資料整編工作量，解決了傳統(tǒng)顆分資料整編數據逐個錄入繁瑣易出差錯的問題。
盡快讓"洋儀器"為我所用
花巨資引進的激光粒度分析儀，必須盡快推廣應用，為我所用，發(fā)揮最大效益。為此，黃河水文科技人員付出了艱辛的努力。2000年4月，黃委水文局承擔水利部"948"項目"激光粒度分析儀引進與應用研究"后。該局領導高度重視，迅速成立了項目組，進行技術調研。在深入調查比較的基礎上，引進了馬爾文公司的激光粒度分析儀。但是，對先進儀器的消化吸收也不是一蹴而就的。該項目實施以來，技術人員通過對粒度儀的軟硬件進行消化吸收并完成了大量的應用研究工作；從儀器參數率定，樣品重復性、平行性測定、誤差分析，到對比實驗以及新儀器產生的數據系列與傳統(tǒng)資料的銜接回歸、開發(fā)數據轉換軟件使測得數據及圖形以實現(xiàn)資料整編無需再錄入等等。特別是在參數率定和與歷史資料銜接方面，做出了突出貢獻；通過數萬次試驗，率定出適合激光粒度分析儀在泥沙顆分領域應用的十多個參數，解決了該儀器引進后為我所用的問題；另外，傳統(tǒng)顆分法在黃河上應用了數十年，積累了大量的泥沙顆分資料，新舊泥沙顆分資料銜接問題不解決，歷史資料就失去了連續(xù)性。項目組人員在大量試驗的基礎上深入研究激光粒度儀法與傳統(tǒng)法的相關關系，率定出全沙型和分沙型回歸計算公式，從而實現(xiàn)了歷史泥沙顆分資料的連續(xù)性和一致性。
實戰(zhàn)中大顯身手
在2002至2004年的黃河調水調沙試驗和小北干流放淤試驗期間，黃委水文局斥資500多萬元購置的7臺激光粒度分析儀，嶄露頭角，大顯身手。
在黃河首次調水調沙中，根據測驗任務的要求，調水調沙過程共需分析來自潼關、三門峽、小浪底等水文站和小浪底庫區(qū)、整個黃河下游河道及河口濱海區(qū)500個淤積測量斷面送來的近萬個泥沙樣品。若用傳統(tǒng)方法進行顆粒分析，至少需要1年時間，而采用激光粒度儀進行分析，僅僅用了20余天就圓滿完成了任務，書寫了黃河水文泥沙顆分歷史的神話。
小浪底水庫庫區(qū)2001年、2002年調水調沙期間異重流過程中的泥沙顆粒極細。細顆粒泥沙漂浮在水中做布朗運動不沉淀，用傳統(tǒng)的沉降法，儀器無法準確測量泥沙顆粒級配，激光粒度分析儀以其測量下限為20納米的測量優(yōu)勢順利解決了這一難題。
在黃河小北干流放淤試驗中，激光粒度儀又發(fā)揮了不可或缺的作用。水文人利用激光粒度儀僅需3到6秒鐘就能分析出泥沙粒徑的結果優(yōu)勢，及時獲取粗泥沙占整個泥沙的比例，從而判斷次洪水中粗泥沙是否能夠滿足小北干流放淤試驗"淤粗排細"的要求。正是依靠實時滾動的泥沙級配監(jiān)測數據，試驗指揮部才能夠準確判斷什么時間打開放淤閘門，準確確定閘門開啟高度和閘門開啟時間的長短，準確下達退水閘開閘時間等調度指令，保證了"淤粗排細"目標的實現(xiàn)。
從引進到開發(fā)，再到應用，作為目前世界上最先進的泥沙顆粒分析儀器之一的激光粒度分析儀，也入鄉(xiāng)隨俗，在黃河水文人的打磨下，烙上了黃河印記，它的"黃河化"掀開了黃河泥沙顆分技術嶄新的一頁。
現(xiàn)代治黃對泥沙分析技術提出新要求
黃河作為世界上最復雜難治的多泥沙河流，其主要問題是水少沙多、水沙不平衡。泥沙問題，是黃河的癥結之一，也是洪水的幫兇。及時準確地分析河流泥沙顆粒級配組成及分布，對于掌握河流泥沙運動規(guī)律、科技治黃意義重大。
近幾年，黃河治理開發(fā)與管理現(xiàn)代化進程波瀾壯闊，"三條黃河"建設、調水調沙試驗、標準化堤防建設、小北干流放淤、樹立維持黃河健康生命新理念、"1493"治河體系建立等等對黃河水文提出了許多新的、更高的要求。特別是黃委對黃河泥沙治理提出了三道防線理念，而每道防線的泥沙治理措施都要求有大量的泥沙顆分資料做支撐，水文泥沙顆粒分析儀器能否快速、準確、及時地提供高質量的泥沙級配資料顯得尤為重要。
黃河水文系統(tǒng)共有泥沙顆粒分析室6處，擔負著全河100余處水文站的泥沙顆粒分析任務。每年要分析幾萬個泥沙樣品。各分析室主要配有分析篩、粒徑計及國產光電顆分儀等儀器設備。由于各種分析方法適用粒徑范圍有限，對每個泥沙樣品的顆粒級配分析，都需要兩種或兩種以上的方法組合才能完成。如近幾年常用的方法是，將一個泥沙樣品先過63微米孔徑的網篩，其后將篩上部分烘干，再進行振篩，并逐級稱重；篩下部分用光電顆分儀分析，然后對兩種方法測得的結果進行全沙級配計算。其整個過程操作繁瑣、費工費時、效率低、勞動強度大、自動化程度低，分析一個泥沙樣品需要3個小時以上（測量泥沙顆粒粒徑越小耗時越長，有的沙樣分析甚至需數天時間），加之手工操作的人為影響大，致使資料質量難以保證，分析成果也難以及時取得，難以滿足黃河治理開發(fā)與管理的現(xiàn)代化對實時泥沙顆粒級配資料需求的更高要求。
引進世界上先進的粒度分析儀器
為了盡快滿足現(xiàn)代治黃對黃河水文的新要求，黃委水文局一方面加大了自主研發(fā)力度，一方面采取走出去引進來的方式，加大了科技創(chuàng)新工作。2000年，黃委水文局通過水利部"948"項目，引進了英國馬爾文儀器公司生產的MS2000激光粒度分析儀。該儀器具有傳統(tǒng)方法所無法比擬的高精度、高效率、高自動化程度的顯著優(yōu)勢。具體表現(xiàn)在：一是儀器分析粒徑范圍寬，對單個泥沙樣品，一個測量過程就可完成全部分析內容，無需幾種方法的組合；二是從樣品預處理、測量到數據輸出，只需3分鐘，與傳統(tǒng)方法相比，工作效率提高了幾十倍；三是通過軟件設置標準操作程序，實現(xiàn)了泥沙級配分析的全過程自動控制；四是激光粒度儀可完成軟件之間的轉換等功能，使泥沙級配資料整編無需再錄入，大大降低了顆分資料整編工作量，解決了傳統(tǒng)顆分資料整編數據逐個錄入繁瑣易出差錯的問題。
盡快讓"洋儀器"為我所用
花巨資引進的激光粒度分析儀，必須盡快推廣應用，為我所用，發(fā)揮最大效益。為此，黃河水文科技人員付出了艱辛的努力。2000年4月，黃委水文局承擔水利部"948"項目"激光粒度分析儀引進與應用研究"后。該局領導高度重視，迅速成立了項目組，進行技術調研。在深入調查比較的基礎上，引進了馬爾文公司的激光粒度分析儀。但是，對先進儀器的消化吸收也不是一蹴而就的。該項目實施以來，技術人員通過對粒度儀的軟硬件進行消化吸收并完成了大量的應用研究工作；從儀器參數率定，樣品重復性、平行性測定、誤差分析，到對比實驗以及新儀器產生的數據系列與傳統(tǒng)資料的銜接回歸、開發(fā)數據轉換軟件使測得數據及圖形以實現(xiàn)資料整編無需再錄入等等。特別是在參數率定和與歷史資料銜接方面，做出了突出貢獻；通過數萬次試驗，率定出適合激光粒度分析儀在泥沙顆分領域應用的十多個參數，解決了該儀器引進后為我所用的問題；另外，傳統(tǒng)顆分法在黃河上應用了數十年，積累了大量的泥沙顆分資料，新舊泥沙顆分資料銜接問題不解決，歷史資料就失去了連續(xù)性。項目組人員在大量試驗的基礎上深入研究激光粒度儀法與傳統(tǒng)法的相關關系，率定出全沙型和分沙型回歸計算公式，從而實現(xiàn)了歷史泥沙顆分資料的連續(xù)性和一致性。
實戰(zhàn)中大顯身手
在2002至2004年的黃河調水調沙試驗和小北干流放淤試驗期間，黃委水文局斥資500多萬元購置的7臺激光粒度分析儀，嶄露頭角，大顯身手。
在黃河首次調水調沙中，根據測驗任務的要求，調水調沙過程共需分析來自潼關、三門峽、小浪底等水文站和小浪底庫區(qū)、整個黃河下游河道及河口濱海區(qū)500個淤積測量斷面送來的近萬個泥沙樣品。若用傳統(tǒng)方法進行顆粒分析，至少需要1年時間，而采用激光粒度儀進行分析，僅僅用了20余天就圓滿完成了任務，書寫了黃河水文泥沙顆分歷史的神話。
小浪底水庫庫區(qū)2001年、2002年調水調沙期間異重流過程中的泥沙顆粒極細。細顆粒泥沙漂浮在水中做布朗運動不沉淀，用傳統(tǒng)的沉降法，儀器無法準確測量泥沙顆粒級配，激光粒度分析儀以其測量下限為20納米的測量優(yōu)勢順利解決了這一難題。
在黃河小北干流放淤試驗中，激光粒度儀又發(fā)揮了不可或缺的作用。水文人利用激光粒度儀僅需3到6秒鐘就能分析出泥沙粒徑的結果優(yōu)勢，及時獲取粗泥沙占整個泥沙的比例，從而判斷次洪水中粗泥沙是否能夠滿足小北干流放淤試驗"淤粗排細"的要求。正是依靠實時滾動的泥沙級配監(jiān)測數據，試驗指揮部才能夠準確判斷什么時間打開放淤閘門，準確確定閘門開啟高度和閘門開啟時間的長短，準確下達退水閘開閘時間等調度指令，保證了"淤粗排細"目標的實現(xiàn)。
從引進到開發(fā)，再到應用，作為目前世界上最先進的泥沙顆粒分析儀器之一的激光粒度分析儀，也入鄉(xiāng)隨俗，在黃河水文人的打磨下，烙上了黃河印記，它的"黃河化"掀開了黃河泥沙顆分技術嶄新的一頁。
