從機場筑基到戈壁取水 “鍋蓋效應”解難題

機場跑道下,碎石土層間為何會產生積水隱患?茫茫戈壁中,如何從土中“取水”供養植被?這些問題的答案,都與名為“鍋蓋效應”的科學發現相關。
近日,作為九三學社北京市委會“科普中國——科學大咖面對面”第24場講座的主講人,中國科學院院士、九三學社北京市委會聯絡工作委員會主任、北京航空航天大學教授姚仰平來到北京農學院,帶領高校學子們重溫發現“鍋蓋效應”的過程,激發科學探索熱情。
“甘肅蘭州,常年寒冷干燥,當地一處年代久遠的機場跑道下卻發現了積水現象。跑道表面又沒有裂縫,不會滲水。這些水是哪來的呢?”講座一開始,姚仰平拋出了一個問題,引發學生們的想象與思考。
姚仰平發現,機場跑道下的積水現象同樣發生于我國北方的多個機場,并引發跑道凍脹裂縫,亟待探明其背后的原因,消除飛行隱患。
“蒸包子時,鍋蓋上會不斷形成冷凝水向下流。而機場跑道好比是土層的‘鍋蓋’,土層中水汽上升遇冷冷凝,便形成了跑道下的積水。”姚仰平道出其中奧秘。
從實驗室模擬到機場實地,姚仰平帶隊反復實驗,找到了機場跑道“鍋蓋效應”的應對方法:在土體的最大凍土深度覆蓋土工織物布層,阻隔水汽上升,并布置排水盲溝,實現“疏堵結合”。這一做法在北京大興機場的建設中得到應用,保障著飛機的安全平穩起落。
在戈壁灘覆蓋光伏板,利用晝夜溫差變化形成“鍋蓋效應”,將水分集中在地表供植被生長所需;收集冷凝水向下流釋放的勢能,實現“土體發電”……如今,“鍋蓋效應”的實際應用仍在不斷拓展。
“西北地區缺水,‘鍋蓋效應’在當地農業領域有哪些應用?”“研究遇到瓶頸該如何調整心態?”面對學生們拋出的問題,姚仰平一一作答,并以自身經歷勉勵大家:“要努力去做出原創性成果,把精力用在最感興趣的事情上。”
據悉,“科普中國——科學大咖面對面”是九三學社北京市委會精心打造、堅持多年的科普品牌,旨在匯聚社內外院士、知名專家等資源,采取通俗易懂的方式,為宣揚科學精神、提升全民科學素養貢獻力量。(完)(《中國新聞》報 作者 任德輝 圖文報道)
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