探秘河底“吃人”的“元凶”

林万豪 孔维嘉 林秋雨

我们村村委附近有一条那郊河。有一年暑假，村里几个小孩私自下那郊河游泳，差点发生溺水事故，幸亏河流附近的村民及时发现并施救，才避免了一场灾难的发生。上岸后，一个小男孩一边发抖一边说，一开始河水很平静，但游经某个地方时，突然感觉有一股力量把他往下拉，他一下就慌了神，于是赶紧呼救。听到这件事，我们都产生了一个共同的疑惑：为什么会这样？河底是不是存在什么秘密？

回到学校后，我们与科技老师讨论了村里发生的这件事。老师仔细询问了河道的周边环境和近几年那郊河周边发生的变化，当听到说前几年有村民在河里抽沙时，老师说，抽沙会造成河床深浅不一，可能会留下深坑，而深坑会导致水流分层并形成漩涡，如果人在此区域游泳，极易发生溺水事故。老师建议我们通过实验来探究这个问题，或许能够找到河底“吃人”的“元凶”。

探究河道的水流实验

经过讨论，我们决定制作一个模拟河道，以探究河道的水流问题。一开始，我们用一个1米长的长条形纸盒做水槽，作为河道模型，用透明的玻璃杯模拟河底深坑，在纸盒底部中间挖一个与玻璃杯杯口直径相当的圆孔，用胶水把玻璃杯固定在圆孔处。为了防止纸盒被水泡坏，我们在纸盒表面套了一层塑料膜，并用燕尾夹做好固定，防止塑料膜在实验过程中移位。但经过多次实验，发现纸盒不够坚固，效果不理想，为此我们换用PVC材质的雨水槽来模拟河道。

水槽一端放置潜水泵另一端开孔连接水管。先在水槽内放满水，再打开潜水泵的开关，让水槽内的水形成稳定的水流。为了模拟物体经过河底沙坑时的现象，一开始我们用纸屑代替物体。当水流动时，纸屑随水漂动，经过模拟沙坑时，观察纸屑的位置变化和运动情况。经过几次实验后我们发现，纸屑太轻，不一定每次实验都能沉底，于是为了让实验效果更明显，我们把纸屑换成了更重一些的塑料小球。

为了探究河道里不同位置、不同深度的水流速度，我们用小型叶轮电机连接一个灵敏电流表来进行测量，用电流的大小来大概判断流速的大小。（由于我们没有测量水流流速的专用仪器，所以只能根据电流大小判断水流流速的大致大小，水流速大则电流大，水流速小则电流小。）经过实验，我们得到如下数据。

從以上两个表中我们可以发现，水的流速在中间层最快，在水面较慢，而水底的流速与河道情况有关：越近河底，水流速越慢；在同一水层，水底有坑的地方的流速比没有坑的地方的流速快些；在同一深度的地方，离岸近，水流速慢，河流中间流速最快。

解释物体被吸入河底沙坑的现象

经过观察，我们看到了塑料球随河水流动而流动，当塑料小球流经玻璃杯杯口上方时，会慢慢沉入杯中并逆时针旋转，接着从靠近杯壁的地方旋转上升。塑料小球的不同状态，说明水流经河底沙坑的时候，水流的流层变化与河底沙坑水的流速变化共同作用形成了漩涡，从而造成漩涡中部流速快、压强小，靠近杯壁周围流速慢、压强大，进而形成向下的负压区，最终导致塑料小球被卷入杯底。

根据流体力学原理，在平整的河床里，水流动时，离岸越远，流速越快；离河底越近，流速越慢。这就形成河水分层流动，水产生向上的托力。而一旦遇到河底有深沙坑，水流的流层就会被改变，沙坑上方水的流速比周围流速要快，形成一个压力向下的水域。当物体流经此区域时，就会比四周区域下沉更深，再加上水底漩涡的作用，该水域就变得复杂而诡异。

综上所述，在河里游泳容易发生溺水事故的“元凶”是水域河底情况复杂，流速变化不定，如果河底有沙坑，那么该处易形成漩涡并产生向下的负压区，也就容易出现文章开头小男孩讲述的经历。此外，我们也不能忽视人在面对突发状况时身体所发生的变化，如易产生惊慌焦虑心理、失去对身体的控制能力、因惊慌而浪费体力，最终错失自救机会。

但防溺水最根本的方法还是要对中小学生进行安全教育，坚决执行防溺水“六不准”：不准私自下水游泳，不准擅自与他人结伴游泳，不准在无家长或老师带领的情况下游泳，不准到无安全设施、无救护人员的水域游泳，不准到不熟悉的水域游泳，不准不会水性的学生擅自下水施救。

（本项目获2021年广西青少年科技创新大赛中学生科技创新成果竞赛一等奖，指导老师为徐华、钟强、陈源侃。）

栏目责编：韦 力