变化环境下三峡水库库尾泥沙运动规律及整治关键技术研究

  • 获奖名称: 变化环境下三峡水库库尾泥沙运动规律及整治关键技术研究
  • 获奖等级: 二等奖
  • 获奖类别: 水力发电科学技术奖
  • 授奖单位: 中国水力发电工程学会
  • 完成单位: 长江水利委员会长江科学院、中国长江三峡集团有限公司、重庆交通大学、长江水利委员会水文局
  • 获奖年度: 2020
  • 获奖人员: 卢金友、胡兴娥、金中武、李文杰、周银军、董炳江、王海、黄仁勇、徐海涛、王军
  • 成果简介:1.所属科学技术领域： 项目涉及水利工程、航道工程、环境工程等多学科交叉领域，成果主要应用于水库泥沙运动的模拟与测控、水库优化调度、库尾河段的治理与保护。 2.主要科技内容： （1）进一步揭示了三峡水库库尾泥沙运动基本规律与机理 阐明了库尾推移质泥沙在壅水、涨落水及航槽沙卵双峰型条件下的输移机理及动态淤积碍航机理，提出了入库悬移质中的粗沙与推移质在时空尺度上的转化模式，给出了库尾河段泥沙冲淤判别条件。 （2）建立了泥沙模拟技术与方法 首次建立了全库段全沙二维水沙数学模型，研发了表层床沙级配实时测量等泥沙测控新技术，提升了模拟精度，系统预测了变化环境下库尾泥沙冲淤发展趋势，阐明了复杂条件下重庆市主城区防洪特征水位变化规律。 （3）研发了保障三峡水库库尾防洪及航运功能发挥的关键技术 提出了三峡库尾消落期减淤调度技术；系统提出了重庆河段岸线功能区划及分区管理要求，构建了库岸整治工程洪水影响评价指标体系，研发了库尾消落带台阶式护岸型式和山区河流航道整治的透水式丁坝导流技术。 3.项目主要技术经济指标： （1）泥沙数学模型：一维模型水库泥沙年淤积量误差控制在4.5%以内，出库流量误差从8%以上降低到1%以内；实现了大型水库长距离全沙的高效率二维数值模拟。 （2）泥沙测控技术：具有全级配一体化生产功能的模型沙粉磨自动加工、不对水流和床面产生扰动的模型和原型推移质输沙率测量、床沙表层级配实时测量和基于ADV平台的含沙量现场测报等5项新技术。 （3）库尾减淤调度技术：确定了关键调度参数阈值，提出减淤调度方案并在4个消落期实施，库尾累计减淤1200余万m3。 （4）库岸和航道整治技术：研发了兼顾防洪、生态景观、山城立体交通需求，且能适应库尾水位变幅大的台阶式护岸型式；研发了具有导流促淤功能、抗水毁能力强的适用于山区航道整治的透水式丁坝。 4.促进行业科技进步作用： 本项目在泥沙运动基本理论、模型模拟方法、防洪及航运保障关键技术等方面取得了创新性进展，既发展了河流动力学基本理论，又突破若干工程关键技术，为实现三峡水库综合效益发挥，保障长江经济带、尤其是三峡库区重庆市沿江社会经济发展提供了重要的技术支撑，具有重要的学科意义和较好的社会、经济效益。 5.应用推广情况： （1）项目2项关键技术入选水利部《水利先进实用技术重点推广目录》，部分成果已入编2项行业标准，在水电行业领域已大规模推广使用。 （2）库尾泥沙淤积及特征水位变化等预测成果被《长江岸线保护与利用总体规划》、《三峡后续工作规划》、《长江上游（宜宾以下）干流河道采砂规划》等重要规划所采用，为规划编制提供了科学依据。 （3）三峡库尾消落期减淤调度方案被纳入《三峡-葛洲坝调度规程》，在调度实践中成功应用；相关成果被向家坝、溪洛渡、铜街子、沙湾、大藤峡等水库调度方案编制所借鉴。 （4）台阶式护岸型式和库岸整治洪水影响评价指标体系应用于库尾河道防洪护岸综合整治工程，累计总长达130km；透水式丁坝应用于库尾航道整治工程，为重庆市河道治理与保护提供了技术支撑。