青春華章|用國產(chǎn)儀器給高陡邊坡做“CT” ！河海大學(xué)破解邊坡生態(tài)修復(fù)難題
來源： 紫牛新聞
2025-10-10 17:34:00
在江蘇南京翠云山的礦山修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，曾經(jīng)裸露的巖坡，如今已被郁郁蔥蔥的植被覆蓋。很難想象，這里曾是一片坡角超過70°、土壤貧瘠、災(zāi)害頻發(fā)的高陡邊坡。這一切的改變，很重要的一個(gè)因素，就源于河海大學(xué)地學(xué)分析測(cè)試中心的國產(chǎn)大口徑磁共振分析與可視化系統(tǒng)和多尺度高分辨X射線三維數(shù)字巖心成像分析系統(tǒng)。
“過去這類邊坡修復(fù)靠的是‘貼膏藥’式客土噴播，保水差、易沖刷，成活率低?，F(xiàn)在我們通過上述國產(chǎn)設(shè)備，能看清土壤內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)、水分遷移路徑甚至聚合物固化膜的形成過程，從而精準(zhǔn)設(shè)計(jì)修復(fù)方案?！焙雍４髮W(xué)重大工程生態(tài)地質(zhì)與災(zāi)害智能防控團(tuán)隊(duì)劉瑾教授指著屏幕上跳動(dòng)的三維圖像說道，“從原理上講，它們與醫(yī)院的核磁與CT并無不同，只不過研究對(duì)象從‘人’變成了‘土或石’”。
從“看不見”到“看得清”，國產(chǎn)儀器精準(zhǔn)探測(cè)
傳統(tǒng)邊坡修復(fù)材料往往憑經(jīng)驗(yàn)配制，缺乏對(duì)土體微觀結(jié)構(gòu)的科學(xué)認(rèn)知。河海大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過核磁共振T?譜分析和CT圖像三維重建，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高分子聚合物在土體中固化過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
“我們可以清楚地看到聚合物如何填充孔隙、形成膜結(jié)構(gòu)，甚至量化其在干濕循環(huán)中的變化規(guī)律?！眲㈣故局唤M實(shí)驗(yàn)圖像說道，“這些數(shù)據(jù)為我們優(yōu)化材料配比、提升邊坡長期穩(wěn)定性提供了關(guān)鍵依據(jù)?！?/p>
團(tuán)隊(duì)在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了“微觀結(jié)構(gòu)—宏觀性能”定量關(guān)系模型，開發(fā)出適用于高陡邊坡的生態(tài)修復(fù)材料與技術(shù)體系，成功將修復(fù)坡度上限從60°提升至70°以上，植被覆蓋率提高30%，成本降低20%。
從“實(shí)驗(yàn)室”到“工程現(xiàn)場(chǎng)”，技術(shù)落地見證“河海智慧”
在溧陽市戴埠鎮(zhèn)楊岕山廢棄礦山生態(tài)修復(fù)工程中，這套技術(shù)再一次大規(guī)模應(yīng)用。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示：“以前修復(fù)后常出現(xiàn)表層脫落、植被死亡等問題，現(xiàn)在通過核磁和CT反饋的數(shù)據(jù)，我們能實(shí)時(shí)調(diào)整材料配比和施工工藝，成活率顯著提升。”
截至目前，該技術(shù)已服務(wù)于江蘇、貴州、新疆等8省份的十余個(gè)生態(tài)修復(fù)工程，支持2項(xiàng)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、13項(xiàng)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，授權(quán)發(fā)明專利4項(xiàng)，發(fā)表論文20余篇，獲中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。
從“科研工具”到“育人平臺(tái)”，大儀共享培育復(fù)合型人才
“我們不僅在做科研，更在培養(yǎng)面向未來綠色產(chǎn)業(yè)技術(shù)的高水平人才?！眻F(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人劉瑾教授表示。依托這兩臺(tái)儀器，已支持17名博士、21名碩士完成論文研究，指導(dǎo)學(xué)生獲“互聯(lián)網(wǎng)+”全國銀獎(jiǎng)、“挑戰(zhàn)杯”全國銅獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)。
儀器還面向中小學(xué)生開放，成為科普教育的重要載體。南京雨花臺(tái)中學(xué)的學(xué)生們?cè)趨⒂^后寫道：“原來科研儀器離我們并不遙遠(yuǎn)，它們正在改變山河面貌。”
2023年，該案例入選中國科協(xié)“全國百篇優(yōu)秀科研儀器案例”，并被中國儀器儀表學(xué)會(huì)案例庫收錄。團(tuán)隊(duì)開發(fā)的“基于核磁與CT的巖土體微觀結(jié)構(gòu)快速探測(cè)系統(tǒng)”已在多家企業(yè)和多項(xiàng)重點(diǎn)生態(tài)修復(fù)工程中推廣使用，成為國產(chǎn)高端儀器協(xié)同創(chuàng)新的典型代表。
“國產(chǎn)儀器不比進(jìn)口的差，關(guān)鍵是要用得好、用得活?！眲㈣f，“我們希望更多單位能通過共享機(jī)制，用上這些‘大國重器’，共同推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步?！?/p>
校對(duì) 胡妍璐