探访水利部白蚁防治重点实验室
一场“从0到1”的科研攻关
□本报记者 李海川 陈岭
春节将至,北京街头巷尾随处可见红红的中国结,透着浓浓的年味。
核查普查数据、讨论锥探研发方案、研究后续推广应用……腊月二十三,北方小年,走进位于北京市海淀区车公庄西路的水利部白蚁防治重点实验室,这里和往常一样忙碌。
小小白蚁危害大。2023年10月成立的水利部白蚁防治重点实验室,旨在面向水利工程白蚁防治科技赋能需求,开展白蚁防治关键技术研发。一年多来,白蚁防治技术研发进展如何?取得了哪些关键性突破?在重点实验室,记者看到了小白蚁背后的大防治。
由粗到细“一条线”探查白蚁巢穴
千里之堤,溃于蚁穴。资料显示,我国现有的9.8万多座水库大坝中89.9%为土石坝,33.1万千米的5级及以上堤防中98.1%为土质结构,适宜的湿度及丰富的食物源,为白蚁等害堤动物提供了生存环境。近年来,随着全球气候变暖和局地生态改善,白蚁等害堤动物危害区域呈扩大趋势,为水利工程安全运行带来重大风险隐患。
“区别于木栖白蚁之于木结构,堤坝中白蚁危害不直接来源于白蚁本身,而主要来源于蚁穴。蚁穴形成贯穿上下游的渗漏通道,引发溃决。”中国水利水电科学研究院岩土工程研究所党支部书记、副所长,水利部白蚁防治重点实验室主任邓刚介绍,“防治核心在于消除蚁穴,前提和难点在于发现。”
堤坝表面面积大,白蚁个头小、活动痕迹小;蚁穴地表可能分布区大,隐藏在地下不易发现;地下异物空洞多,难以分辨准确目标……蚁穴发现各环节难度大、条件复杂,且缺乏有效的技术手段,主要依靠人工经验,严重影响探查效率和识别率。
重点实验室科研团队分层级研发堤坝白蚁监测和蚁穴探查系列装备,形成监测、检查、探测、验证的蚁穴探查“一条线”,由粗到细构建堤坝白蚁防治系列装备矩阵,为精准有效查杀白蚁插上了科技的“翅膀”。
“在堤坝表面,通过智能监测设备快速筛查、粗划区域,相当于‘望闻问切’看征兆;对隐患区域,通过电磁探测、声波探测等设备精细探测、标记点位,相当于给堤坝做CT;对疑似点位,通过智能锥探准确验证、锁定蚁穴,相当于穿刺诊断。”邓刚以医学检查类比白蚁隐患探查思路。
采访中,邓刚拿出一个黄红蓝相间的柱状装置,一边拆解一边为记者详细介绍每个部件的功能:“这是我们研发的智能白蚁监测装置,独特‘蚁桥’诱使白蚁在饵料顶面活动,通过卷积神经网络人工智能进行白蚁识别和计数……”
基于机器视觉和“白蚁工程学”的智能白蚁监测装置,具有蚁情智能识别、自动喷药灭杀模块的白蚁智能查杀设备,对堤坝表面白蚁活动指示物进行实时识别和精确定位的白蚁活动智能识别定位设备,集卫星定位、无线采集、降噪识别定位于一体的白蚁巢穴声波探测设备……一系列聚焦堤坝白蚁智能防治的科技成果让人目不暇接。
科研引领,重在应用。重点实验室研发的堤坝智能白蚁监测设备已应用于广西、江西、浙江等省份,堤坝白蚁活动智能识别定位设备在安徽省滁州市的东方红、藕坝等3个水库和广东省深圳市堤防完成了初步试验和技术验证,堤坝白蚁巢穴智能锥探验证装备研发及应用成果将于近期发布。
打好水利工程白蚁防治持久战
建构“研究-实验-规律”“预防-发现-处置”“能力-机制-经费”“规范-定额-制度”组成的综合防治工作体系,这是水利部部长李国英对水库大坝白蚁隐患防治工作提出的明确要求。
做好水利工程白蚁隐患防治,确保水库大坝安全是持久战。尽管白蚁的危害由来已久,但此前,人们对于白蚁防治的关注点更多在于房屋建筑和林木,对白蚁危害水利工程的认识尚不足,防治工作缺少“预防-发现-处置”全链条系统深入的研究。
重点实验室开展的水利工程白蚁防治科技研究,是一场“从0到1”填补空白的科技攻关,印证着水利新质生产力发展的澎湃势能。
2024年4月,一场堤坝白蚁巢穴探测设备测试技术交流活动在湖北省武汉市举行,国内外多家水利工程白蚁巢穴探测设备厂家和应用单位齐聚,在汉南区通顺河堤工程现场运用多种技术进行蚁穴探查“比武”。令人遗憾的是,参测单位的探查结果并不理想。
水利部白蚁防治重点实验室学术秘书严俊回忆,交流现场,有的厂家刚开始还信心满满,到后面满眼茫然,信心动摇。
“到2024年年底,我们拿出了白蚁探测的方向思路以及成果,感觉大家眼里又有光了,思路逐渐清晰,也有了继续做下去的信心。”严俊颇为自豪地说。
从架构到产出,重点实验室集中力量、重点攻关,在堤坝白蚁监测和蚁穴探查系列装备研发方面取得阶段性成果,其背后,涉及昆虫学、工程学、材料学、管理学等多学科高度融合交叉。
“我们打算依托重点实验室,打造全国水利工程白蚁防治产业共同创新的平台,把科研院所、高校及企业研究监测、探测、处置等技术的专家联合起来,动员社会力量,吸纳有经验的单位,团结一切可以团结的力量,共同做好白蚁隐患防治。”严俊介绍。
在专注白蚁隐患防治技术研发的同时,重点实验室还担负着科普推广的重任,包括围绕前不久水利部发布的《水利工程白蚁防治技术规程》开展宣传,向各地推广培训先进的白蚁防治技术经验等,全力提升国内白蚁等害堤动物的防治水平。
3月,气温渐升,白蚁将进入活跃期。春节过后,重点实验室的科研人员将马不停蹄赶赴广东、广西等地,运用无人机等技术设备分区域开展白蚁识别示范,助力地方判定危害等级;还将赴湖南、云南等地,联合地方省水利厅和设计院、研究院等开展技术推广应用,同步积累监测数据。
“堤坝白蚁全链条智能防治是全新的领域,对我们来说也是一个很大的挑战。”谈及未来发展目标,邓刚信心满满,“我们正在对所有设备技术迭代升级,希望通过这两年的集中攻关,尽快解决白蚁防治技术难题,打造空地深协同、查探验一体无人作业机器,争取在更大范围推广应用。”
作者:李海川 陈岭
责任编辑:王瑜 王景宣(实习)