長江泥沙調控及干流河道演變與治理技術研究

盧金友

（長江水利委員會長江科學院，武漢 430010）

長江泥沙調控及干流河道演變與治理技術研究

盧金友

（長江水利委員會長江科學院，武漢 430010）

長江流域面積180萬km2，人口和國民生產總值均超過全國的40%，是我國水資源配置的戰略水源地、水電開發的主要基地、連接東中西部的“黃金水道”和珍稀水生生物的天然寶庫，在我國經濟社會發展中具有非常重要的戰略地位。近些年來，在自然條件和人類活動的雙重影響下，長江泥沙時空分布與產輸過程發生了重大變化，給河流開發利用與保護均帶來了顯著影響，而沿江經濟社會快速發展和生態文明建設不斷對長江泥沙提出調控要求。同時，河流工程建設和泥沙資源化利用的發展也使長江泥沙調控具備了基本條件。但泥沙兼具災害性與資源性，泥沙調控與河流功能發揮之間存在著矛盾與統一，需要深入研究。

依據國家重點研發計劃“水資源高效開發利用”重點專項2016年第一批申報項目指南，長江水利委員會長江科學院作為項目牽頭單位，聯合中國水利水電科學研究院、武漢大學、長江勘測規劃設計研究有限責任公司、清華大學、南京水利科學研究院、四川大學、長江水利委員會水文局、浙江大學、長江河道規劃設計研究院、中國科學院地理科學與資源研究所、中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所、中國長江三峽集團公司、華北電力大學等13家單位，成功申報了國家重點研發計劃 “長江泥沙調控及干流河道演變與治理技術研究”項目（項目編號：2016YFC0402300）。本項目研究團隊具有產、學、研、用協同攻關條件和從事基礎前沿、重大共性關鍵技術研究到應用示范的全鏈條創新設計和一體化組織實施的優勢。長期以來，研究團隊承擔了國家“973”、科技支撐計劃和自然科學基金等數百項研究工作，在水沙運動與河床演變、水庫調度、工程泥沙、河（航）道整治及河流模擬等方面取得了系列創新性成果，擁有數十位國家級、省部級高層次人才和一批長期從事長江泥沙、河床演變與治理工作的專家和技術骨干，10多個國家級和20多個省部級與本項目相關的重點實驗室、工程技術研究中心，以及長江流域水文觀測站網和系列數據，多套河流水沙數學模型，多座先進的試驗水槽、實體模型與現場研究基地，為本項目提供了堅實的研究基礎、良好的工作條件、寶貴的研究經驗和充分的人才保障。

本項目主要圍繞強人類活動影響下長江泥沙調控、河道演變與治理的基本理論、關鍵技術和應用示范開展研究，重點研究長江泥沙來源與時空分布變異規律和趨勢，河道演變對水沙輸移變化的響應機制，控制性水利水電工程聯合運用下長江干流和洞庭湖、鄱陽湖的水沙輸移規律，河床重塑過程與驅動機制及其防洪、航運和岸灘利用等多重效應，長江泥沙多維耦合與協同調控的理論和方法，并研發多尺度、多目標與多過程泥沙聯合調控技術和河道治理技術。項目采用水文學、河流動力學、河床演變學、運籌學等多學科交叉，原型與模型、理論與試驗、技術與示范相結合的方法，從基礎條件、作用機理、耦合機制、調控理論和技術示范等五個層次共設置10個課題來開展研究，具體見圖1。

本項目以揭示長江泥沙輸移分布與河流開發及保護之間的耦合作用關系，研究提出滿足沿江經濟社會和生態環境需求的長江泥沙調控、河道演變與治理的基本理論和關鍵技術為總目標。項目實施完成后，將揭示多因素影響下長江來水來沙時空變異特征與趨勢、水沙輸移與河道演變的響應機制，定量預測控制性水庫聯合運用下長江和洞庭湖、鄱陽湖泥沙輸移與沖淤過程，揭示長江河道的重塑過程、相對平衡狀態與驅動機制，闡明河流系統再造的防洪、航運及岸灘利用等多重效應，構建強人類活動影響下長江泥沙調控的理論框架，建立泥沙調控指標體系、方法和模型；并研發江河湖庫多尺度、多目標與多過程泥沙聯合調控技術和河道綜合治理技術，發表論文不少于150篇、其中SCI/EI 收錄不少于60篇，申請國家發明專利5～8項，登記軟件著作權2～4項，培養博、碩士研究生20名。相關理論和技術成果將在長江典型水庫運行調度和河道治理中予以示范。

圖1 項目課題設置及其邏輯關系

項目研究成果可以直接應用于長江流域水庫群聯合調度、河道治理、黃金水道建設、泥沙資源化利用與配置、岸灘利用與保護、河道管理及防汛等，為長江治理開發與保護和長江經濟帶建設提供有力支撐，并促進河流動力學、河床演變及整治、水生態、水環境、水利規劃等學科發展，具有顯著的社會經濟與生態環境效益。

（1）推動學科進步：形成長江泥沙調控的理論框架、方法模型和調控技術，將使河流動力學學科進一步向大空間、多尺度方向發展，通過學科交叉，使其研究成果更加注重系統性和多目標，將提高我國河流動力學的基礎理論研究水平，繼續領跑世界。

（2）創新治理技術：以兼顧長江防洪、航運、岸灘利用和生態環境保護為目標，研究得到長江泥沙調控方案及泥沙調控作用下的河道綜合治理新技術，并在實際工程中予以示范，將解決當前長江泥沙分布與河流系統功能協調發展問題，提高長江治理、開發與保護的技術水平。

（3）有利社會經濟：為長江流域管理提供技術支撐，可改善長江泥沙分布條件，有效減小長江流域、尤其是上游水電開發帶來的負面效應，促進長江各項社會功能和自然功能的可持續發展，保障沿江地區社會經濟發展和長江系統穩定，達到貫徹“維護健康長江、促進人水和諧”治水新思路的目的，為社會主義生態文明建設提供有利條件。

（4）促進人才培養：通過項目研究與項目組內外交流，培養和造就一批高水平、高素質的研究開發人才，形成一批以學術帶頭人為核心的充滿活力的科技創新群體，并帶動泥沙調控與河流管理領域的高水平工程技術人員和管理人員進步。

10.16868/j.cnki.1674-6252.2017.06.116

盧金友（1963—），男，教授級高級工程師（二級），研 究方向為河流動力學，E-mail: lujy@mail.crsri.cn。