数据显示,黄河以占全国2%的水资源量,为全国12%的人口、17%的耕地和50多座大中城市供水,黄河流域人均水资源占有量仅为全国平均水平的27%。山东地处黄河下游,作为经济大省、农业大省、人口大省,水资源总量仅占全国的1%。在此背景下,精打细算用好每滴黄河水,是山东推动高质量可持续发展的一道必答题。
“精打细算”的第一步,首先需要足够精确的量值。一把直尺,可以测量平面上两点间的距离;一朵翻腾的浪花,乃至一条暗流涌动的江河,用什么测量?该如何测量?水资源计量装备作为一种专门用于测量水资源的新型基础设施,解答了上述问题。
“水资源计量装备主要应用于农田灌溉、工厂管道、明渠河道等场景,来测量水资源的流量、流速等参数。它的发展是我国乃至全球制造业链条中极为关键的一环,对产业升级、经济发展以及环境保护具有重要战略意义。”力创科技股份有限公司(以下简称“力创科技”)副总经理郝金刚介绍,“这几年,我国水资源计量装备产业加速崛起,但由于尚属起步阶段,存在大口径、大流量、复杂工况下,水资源‘测不了、测不全、测不准’的问题,亟需对复杂水资源应用环境下的仿真流体数学模型进行研究。”
泰安是山东唯一黄河干支流全域覆盖的城市,占全省黄河流域面积的47.5%。眼下,在泰山脚下、黄河之畔,矗立着我国水资源计量装备领域的唯一一个国家级产业计量测试中心(筹)。它以力创科技为主体,联合泰安市质量技术检验检测研究院共同筹建,在去年9月获得国家市场监管总局批筹。目前,该中心实现产业参数量值溯源项目850余项,涵盖制约产业发展命脉的关键测量参数达到587项。
“为了降低误差、提高精度,中心自主研制了国内首套多维可变明渠流量试验装置,能够模拟和仿真复杂渠道形状、表面糙度、流体截面、水流形态等诸多因素变化,将误差控制在5%以内,达到国际领先水平。”郝金刚指着身旁这个总重千吨、全长72米的“大家伙”向记者介绍,“无论是滚动流、循环流,还是旋转流、滑动流,它都能够精确模拟波动、测算结果,为各种状态的试验提供测试条件。”
除了实验室内的大型试验装置,分散在各大河流的传感器具也是水资源计量装备的重要组成部分。记者发现,在泰安市东平县白吉河旁,有许多长得像机器人的摄像头,它们被附近村民亲切地称为黄河的“水表”。
“要想掌握江河湖泊的实时状态,需要其中安装大量的明渠计量传感器。而户外的水计量装置芯片以220V、电池供电为主,为了降低能耗、提高使用寿命,我们学校与力创科技搭建起产学研用合作平台,共同开发超声流量计量芯片,打破国外技术垄断,提升我国仪器仪表行业抗风险能力,促使同类进口芯片价格降低至原价的15%,累计节约外汇数十亿元。”山东科技大学电子信息工程学院院长陈达介绍,这个芯片在不久前升级到了第4代,已经广泛应用国内相关产品,有效提高产品质量性能,为每朵浪花精准“量体”。
5月15日,由力创科技牵头发起的国家水资源计量装备产业联盟在泰安市成立。伴随与黄河勘测规划设计研究院有限公司等科研机构,以及相关产业链企业、应用企业等共计30余家单位强强联合,山东将进一步凝聚政学企合力,以计量筑基水资源可持续开发利用。