長江泥沙調(diào)控及干流河道演變與治理技術(shù)研究

盧金友

（長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院，武漢 430010）

長江泥沙調(diào)控及干流河道演變與治理技術(shù)研究

盧金友

（長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院，武漢 430010）

長江流域面積180萬km2，人口和國民生產(chǎn)總值均超過全國的40%，是我國水資源配置的戰(zhàn)略水源地、水電開發(fā)的主要基地、連接?xùn)|中西部的“黃金水道”和珍稀水生生物的天然寶庫，在我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中具有非常重要的戰(zhàn)略地位。近些年來，在自然條件和人類活動(dòng)的雙重影響下，長江泥沙時(shí)空分布與產(chǎn)輸過程發(fā)生了重大變化，給河流開發(fā)利用與保護(hù)均帶來了顯著影響，而沿江經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)不斷對(duì)長江泥沙提出調(diào)控要求。同時(shí)，河流工程建設(shè)和泥沙資源化利用的發(fā)展也使長江泥沙調(diào)控具備了基本條件。但泥沙兼具災(zāi)害性與資源性，泥沙調(diào)控與河流功能發(fā)揮之間存在著矛盾與統(tǒng)一，需要深入研究。

依據(jù)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“水資源高效開發(fā)利用”重點(diǎn)專項(xiàng)2016年第一批申報(bào)項(xiàng)目指南，長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院作為項(xiàng)目牽頭單位，聯(lián)合中國水利水電科學(xué)研究院、武漢大學(xué)、長江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司、清華大學(xué)、南京水利科學(xué)研究院、四川大學(xué)、長江水利委員會(huì)水文局、浙江大學(xué)、長江河道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所、中國長江三峽集團(tuán)公司、華北電力大學(xué)等13家單位，成功申報(bào)了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 “長江泥沙調(diào)控及干流河道演變與治理技術(shù)研究”項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2016YFC0402300）。本項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)具有產(chǎn)、學(xué)、研、用協(xié)同攻關(guān)條件和從事基礎(chǔ)前沿、重大共性關(guān)鍵技術(shù)研究到應(yīng)用示范的全鏈條創(chuàng)新設(shè)計(jì)和一體化組織實(shí)施的優(yōu)勢(shì)。長期以來，研究團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了國家“973”、科技支撐計(jì)劃和自然科學(xué)基金等數(shù)百項(xiàng)研究工作，在水沙運(yùn)動(dòng)與河床演變、水庫調(diào)度、工程泥沙、河（航）道整治及河流模擬等方面取得了系列創(chuàng)新性成果，擁有數(shù)十位國家級(jí)、省部級(jí)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(shù)骨干，10多個(gè)國家級(jí)和20多個(gè)省部級(jí)與本項(xiàng)目相關(guān)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程技術(shù)研究中心，以及長江流域水文觀測(cè)站網(wǎng)和系列數(shù)據(jù)，多套河流水沙數(shù)學(xué)模型，多座先進(jìn)的試驗(yàn)水槽、實(shí)體模型與現(xiàn)場(chǎng)研究基地，為本項(xiàng)目提供了堅(jiān)實(shí)的研究基礎(chǔ)、良好的工作條件、寶貴的研究經(jīng)驗(yàn)和充分的人才保障。

本項(xiàng)目主要圍繞強(qiáng)人類活動(dòng)影響下長江泥沙調(diào)控、河道演變與治理的基本理論、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用示范開展研究，重點(diǎn)研究長江泥沙來源與時(shí)空分布變異規(guī)律和趨勢(shì)，河道演變對(duì)水沙輸移變化的響應(yīng)機(jī)制，控制性水利水電工程聯(lián)合運(yùn)用下長江干流和洞庭湖、鄱陽湖的水沙輸移規(guī)律，河床重塑過程與驅(qū)動(dòng)機(jī)制及其防洪、航運(yùn)和岸灘利用等多重效應(yīng)，長江泥沙多維耦合與協(xié)同調(diào)控的理論和方法，并研發(fā)多尺度、多目標(biāo)與多過程泥沙聯(lián)合調(diào)控技術(shù)和河道治理技術(shù)。項(xiàng)目采用水文學(xué)、河流動(dòng)力學(xué)、河床演變學(xué)、運(yùn)籌學(xué)等多學(xué)科交叉，原型與模型、理論與試驗(yàn)、技術(shù)與示范相結(jié)合的方法，從基礎(chǔ)條件、作用機(jī)理、耦合機(jī)制、調(diào)控理論和技術(shù)示范等五個(gè)層次共設(shè)置10個(gè)課題來開展研究，具體見圖1。

本項(xiàng)目以揭示長江泥沙輸移分布與河流開發(fā)及保護(hù)之間的耦合作用關(guān)系，研究提出滿足沿江經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境需求的長江泥沙調(diào)控、河道演變與治理的基本理論和關(guān)鍵技術(shù)為總目標(biāo)。項(xiàng)目實(shí)施完成后，將揭示多因素影響下長江來水來沙時(shí)空變異特征與趨勢(shì)、水沙輸移與河道演變的響應(yīng)機(jī)制，定量預(yù)測(cè)控制性水庫聯(lián)合運(yùn)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(duì)平衡狀態(tài)與驅(qū)動(dòng)機(jī)制，闡明河流系統(tǒng)再造的防洪、航運(yùn)及岸灘利用等多重效應(yīng)，構(gòu)建強(qiáng)人類活動(dòng)影響下長江泥沙調(diào)控的理論框架，建立泥沙調(diào)控指標(biāo)體系、方法和模型；并研發(fā)江河湖庫多尺度、多目標(biāo)與多過程泥沙聯(lián)合調(diào)控技術(shù)和河道綜合治理技術(shù)，發(fā)表論文不少于150篇、其中SCI/EI 收錄不少于60篇，申請(qǐng)國家發(fā)明專利5～8項(xiàng)，登記軟件著作權(quán)2～4項(xiàng)，培養(yǎng)博、碩士研究生20名。相關(guān)理論和技術(shù)成果將在長江典型水庫運(yùn)行調(diào)度和河道治理中予以示范。

圖1 項(xiàng)目課題設(shè)置及其邏輯關(guān)系

項(xiàng)目研究成果可以直接應(yīng)用于長江流域水庫群聯(lián)合調(diào)度、河道治理、黃金水道建設(shè)、泥沙資源化利用與配置、岸灘利用與保護(hù)、河道管理及防汛等，為長江治理開發(fā)與保護(hù)和長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)提供有力支撐，并促進(jìn)河流動(dòng)力學(xué)、河床演變及整治、水生態(tài)、水環(huán)境、水利規(guī)劃等學(xué)科發(fā)展，具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境效益。

（1）推動(dòng)學(xué)科進(jìn)步：形成長江泥沙調(diào)控的理論框架、方法模型和調(diào)控技術(shù)，將使河流動(dòng)力學(xué)學(xué)科進(jìn)一步向大空間、多尺度方向發(fā)展，通過學(xué)科交叉，使其研究成果更加注重系統(tǒng)性和多目標(biāo)，將提高我國河流動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論研究水平，繼續(xù)領(lǐng)跑世界。

（2）創(chuàng)新治理技術(shù)：以兼顧長江防洪、航運(yùn)、岸灘利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)為目標(biāo)，研究得到長江泥沙調(diào)控方案及泥沙調(diào)控作用下的河道綜合治理新技術(shù)，并在實(shí)際工程中予以示范，將解決當(dāng)前長江泥沙分布與河流系統(tǒng)功能協(xié)調(diào)發(fā)展問題，提高長江治理、開發(fā)與保護(hù)的技術(shù)水平。

（3）有利社會(huì)經(jīng)濟(jì)：為長江流域管理提供技術(shù)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(fā)帶來的負(fù)面效應(yīng)，促進(jìn)長江各項(xiàng)社會(huì)功能和自然功能的可持續(xù)發(fā)展，保障沿江地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和長江系統(tǒng)穩(wěn)定，達(dá)到貫徹“維護(hù)健康長江、促進(jìn)人水和諧”治水新思路的目的，為社會(huì)主義生態(tài)文明建設(shè)提供有利條件。

（4）促進(jìn)人才培養(yǎng)：通過項(xiàng)目研究與項(xiàng)目組內(nèi)外交流，培養(yǎng)和造就一批高水平、高素質(zhì)的研究開發(fā)人才，形成一批以學(xué)術(shù)帶頭人為核心的充滿活力的科技創(chuàng)新群體，并帶動(dòng)泥沙調(diào)控與河流管理領(lǐng)域的高水平工程技術(shù)人員和管理人員進(jìn)步。

10.16868/j.cnki.1674-6252.2017.06.116

盧金友（1963—），男，教授級(jí)高級(jí)工程師（二級(jí)），研 究方向?yàn)楹恿鲃?dòng)力學(xué)，E-mail: lujy@mail.crsri.cn。