——解析寶塔灣溺水高發(fā)之謎的實驗
周子棠（湖北荊州中學(xué)高三學(xué)生）
春夏之季，有著一千多公里長江段的千湖之省湖北，又到了溺水故事高發(fā)期，一次中學(xué)生在荊江險段寶塔灣的簡易水流測試，也許能給我們一些啟示。這里也是2009年哄動全國的“大學(xué)生救人溺亡、挾尸要價”事件發(fā)生地。
一、荊江險段著名的死人坑
萬里長江，險在荊江，荊江最險，莫過于觀音磯。位于湖北荊州的觀音磯，被譽為“萬里長江第一磯”，是歷史上著名的險工險段，國家領(lǐng)導(dǎo)人視察長江水情時，都會來到此處。（磯：指水邊突出的大巖石或石灘）
觀音磯邊，有一個寶塔灣，人稱“鬼門關(guān)”、“死人坑”。寶塔灣看起來水面平靜，但每年都有多人在這里溺水身亡，最多一年溺亡人數(shù)曾達到22人。2009年，哄動全國的“大學(xué)生救人溺亡、挾尸要價”事件就發(fā)生在這里。如今，這里立起了多個警示牌，但溺水者數(shù)量還是居高不下。直至現(xiàn)在，寶塔灣冬泳隊每年還救起30多人。
更加離奇的是，有多位救人者，一旦下水后也自身難保，溺水身亡。為什么這里如此異常？是地形的原因，還是因游人數(shù)眾多所以發(fā)生的機率高，還是有一些被我們忽略的原因？
（寶塔灣的警示牌及游人）
二、寶塔灣為何溺亡頻發(fā)？
寶塔灣就像一張咧開的嘴，岸邊的沙灘像一條黃色的大舌頭，筆者在一次游玩中，為了看清真實的水流速度，在舌尖處將泥沙拋向水面，向右半米泥水向右流，左半米泥水向左流，就像有一把刀，將水流劈開成兩邊，渭涇分明，十分奇妙，能否也用此方法測出寶塔灣水流的“軌跡，流速”等水情規(guī)律，分析險情高的原因，并找出避險策略呢？
查閱了當?shù)厮馁Y料后發(fā)現(xiàn)沒有此處的數(shù)據(jù)，咨詢水文站人員，其答復(fù)到：“寶塔灣地理位置特殊，為磯頭處，水流紊亂、變化大，流速數(shù)據(jù)不能選用”。
（長江航道在觀音磯頭處拐彎）
根據(jù)公開渠道得到的衛(wèi)星圖、長江水位、流量等信息，繪制一張設(shè)想中的水流軌跡圖：長江主航道水流速度較快，寶塔灣內(nèi)水體相對靜止，根據(jù)流體力學(xué)原理“在一條流體上，流體質(zhì)點的速度與在這一點上的壓強負相關(guān)”，也就是說流速越快壓力越小，灣內(nèi)水流將會因負壓被吸向主航道，下游的水流遇上舌尖狀的沙灘后形成回流補上。
（設(shè)想的寶塔灣內(nèi)水流軌跡圖）
如果這張圖可以被證實，那么就說明真的有暗流把游泳的人推向江心，普通游泳者的游速如果抵抗不了水流速度，只會離岸越來越遠，最后釀成慘劇。
三、設(shè)計驗證模型
試驗?zāi)Ｐ凸苍O(shè)計了兩種方案：
方案1：將多個不同顏色的漂浮物投入水中作為標記點，用無人機高空航拍視頻，后期根據(jù)標志物的位移繪出軌跡、算出速度。但存在問題：a）漂浮物放出后無法回收，有污染江水等環(huán)保問題。b）上千張圖片用等時測距的方法計算流速，工作量龐大。
方案2：用船模載上GPS隨水飄流記錄軌跡，當流入江心再啟動搖控將船開回，取出數(shù)據(jù)。優(yōu)點：a）可回收。b）可多次施放，增加樣本數(shù)。c）后期計算簡單。
——決定實施方案2。
接下來，對方案2作了進一步完善：
a）在航模船下吊一個灌沙實心球，這樣更接近真人入水的深度，并能減少風(fēng)浪的影響，同時搭專業(yè)北斗+GPS導(dǎo)航儀記錄軌跡和速度。
?。ùＯ聣媽嵭那颍? （北斗+GPS雙模導(dǎo)航儀）
b）因Google衛(wèi)星圖為枯水期與測量當時的實際水位不符，需將GPS數(shù)據(jù)在Google Earth中導(dǎo)出后，再套疊繪制在無人機航拍的實際地形圖上。
（GOOGLE地圖為 2018年1月10日衛(wèi)星拍攝）
（ 無人機航拍地形圖 2018年10月22日）
3）長江不同時期的水位流速會有一些差別，實驗時間將選取在游人最多溺水高發(fā)的10月，此時與春季水位也有相似之處，水位期更長，更具代表性。
四、測量實驗
2018年10月22日，也就是當年“大學(xué)生救人事件”日期的前2天，實驗開始。
（航船入水，記錄軌跡）
第一次實驗，模擬不會游泳落水者的情況。船放置在近岸處，隨水漂流。軌跡圖如下：
（近岸處水流軌跡圖 3次）
這次得出的結(jié)論與設(shè)想的模型一致。水流在灣中形成一個大的回流，平均流速為0.3米/秒，在與主航道江水合并時流速加快，達到0.8米/秒。
第二次實驗，模擬游泳者離岸進入深水區(qū)的情況。將船啟動，開到中間部份后，再隨水流而動。 軌跡圖如下：
（離岸處水流軌跡圖 3次）
這次實驗與預(yù)測的有點不一樣了：近中心部份的流速明顯加快，在寶塔灣上游（圖中左半部份）并非全是從灣內(nèi)流出的水流，GPS軌跡顯示這里還出現(xiàn)了倒流、渦流、湍流的現(xiàn)象。
而在江面也能觀察到，寶塔灣下游近沙灘舌尖處的水面十分地平靜，而在上游有明顯的波浪。
（寶塔灣內(nèi)一半平靜，一半波浪的水面）
五、實驗結(jié)論——水流圖中紅色高危區(qū)
根據(jù)以上兩組GPS軌跡圖，最終繪制出的水流圖如下：
“在寶塔灣中，外圈形成一個大的回流，流速較慢。中心部份，隨著回流半徑的變小，流速逐漸加快與主航道斜插進來的強大水流相遇，形成一個紊流區(qū)?！?/strong>
（寶塔灣水流軌跡流速圖，紅色部份為高危區(qū)域）
結(jié)論：圖中右半部份，寶塔灣下游水面看似平靜，水流卻在慢慢加速，當離開岸邊，進入紊流區(qū)之前水流速度達到了0.8米／秒，普通人的游速很難超過此速度（國家三級運動員男子蛙泳200米達標成績?yōu)?分19秒，合1米/秒），當游泳者超過不了水流速度時，將會被卷入紊流區(qū)，紊流區(qū)局部流速達到1.5米/秒，在湍流之中，如不能冷靜處理，不斷撲騰，游泳者終將因為體力不支而沉入江中。
六、那頭奔來的灰犀牛
然而，奪走這些溺水者生命的，僅僅只是水流嗎？是否還有一些心理上的陷阱也是我們需要從這些事件里學(xué)習(xí)到、并且規(guī)避的呢？
美國暢銷書作家米歇爾·渥克提出過一個“灰犀牛理論”。當一頭灰犀牛向你奔來，遠遠看上去很笨拙，速度也不快，但當你意識到危險的時候，災(zāi)難就已經(jīng)降臨了，根本來不及躲避。那些溺水的人們，在寶塔灣游泳的前半段，一定覺得水非常的平靜、溫和、容易駕馭，就像那頭還沒奔到近處的灰犀牛一樣。
中國也有一句俗話，“淹死的都是會水的”。為什么有人因為會游泳，反而陷入更危險的境地。我們的技能和經(jīng)驗，有的時候反而會成為我們看清真相的障礙。
衛(wèi)生部發(fā)表的數(shù)字顯示，溺水死亡是中國0歲至14歲年齡段的第一死因，占56.58%；中國平均每年有57000人，相當于每天有150多人溺水死亡。
長江寶塔灣只是中國無數(shù)水域的一個樣本，不同水域有著各不相同的險情，我們?nèi)绾伪苊饣驕p少溺水事件的發(fā)生呢？
自然界的水流狀況我們無法改變，但培養(yǎng)人們認清自己的心理陷阱，教育學(xué)生增強風(fēng)險意識是我們的一個長期任務(wù)。除此之外，地方管理部門也可以多想一些辦法來勸戒警示游泳者。
現(xiàn)在，寶塔灣的岸邊已經(jīng)樹立起一些警示牌：“水流紊亂，危險至極，不宜在此進行涉水活動”、“珍愛生命，遠離危險”等。但多數(shù)人還是視而不見，還有一些人覺得警示牌是給那些不會游泳的人看的。如今，寶塔灣溺水事故依然頻頻發(fā)生。那么，怎樣才能讓警示牌真的起到“警示”的作用呢？
是否能將寶塔灣的“水流圖”標注流速后，立在醒目處，讓人理性地了解水情，提前看到那頭“灰犀?！?，然后配上這樣的警示語：“如果你速度能超過國家游泳健將，并能持續(xù)30分鐘，那么你還有50%生還的幾率”，諸如此類。這樣的警示牌也許會比“危險至極”的表述更有效一些吧！
