长江上游水库淤积规律及防治技术研究与应用

  • 获奖名称: 长江上游水库淤积规律及防治技术研究与应用
  • 获奖等级: 一等奖
  • 获奖类别: 中国大坝工程学会科技进步奖
  • 授奖单位: 中国大坝工程学会
  • 完成单位: 长江水利委员会长江科学院、四川大学、中国长江三峡集团有限公司、重庆交通大学、中国水利水电科学研究院、江阴市水利机械施工工程有限公司
  • 获奖年度: 2022
  • 获奖人员: 卢金友、金中武、周银军、聂锐华、任实、李文杰、王党伟、赵 瑾琼、李志晶、张雄金、郭超、肖毅、陈鹏、马旭东、刘玉娇
  • 成果简介:1、主要技术内容 项目针对长江上游水库淤积及防治问题开展了系列研究，主要成果如下： （1）阐明了大型河道型水库泥沙运动若干规律 建立了壅水和涨落水条件下推移质泥沙输移公式、泥沙补给与输沙能力双重限制条件下非均匀沙 卵石推移质输移基本方程；提出了一种基于非均匀沙输移随机过程模拟的卵石推移质沙量变化预 测方法、适用于河床形态和床面级配同时变化的河床糙率调整计算方法；预测了三峡水库长时段 入库推移质沙量。 （2）揭示了长江上游水库淤积分布规律和水库群拦沙效应 攻克了河道型水库长距离全沙二维数学模型模拟关键技术；阐明了水库纵向淤积多呈“带状、藕 节状”分布、部分断面横向淤积“沿湿周”分布的新规律；提出了适用于长江上游水库群的拦沙 率计算方法，确定了长江上游干支流水库拦沙对河流输沙减少的贡献权重，预测了拦沙作用下三 峡水库淤积平衡年限。 （3）建立了水库泥沙多级防淤技术体系 研发了导流式分沙洞入口型式和预置排水泵潜浮式拦沙坎技术，有效提升了分沙洞分沙效果；提 出了单库汛期排沙调度模式和长江泥沙多目标优化调控方法；形成了“远端分、近端拦、汛期调 、适时挖”的水库淤积多级防治技术体系。 （4）研发了水库生态清淤及淤积物绿色综合利用技术 构建了“回淤慢、效果好、影响小、效益高”多目标最优清淤决策方法；研发了针对“大水深、 低扰动、高浓度、宽级配”的气动式深水清淤成套技术；实现了因地制宜、兼顾生态保护与资源 利用的淤沙全级配资源化利用。 2、成果产出情况 项目已取得专利38项（发明专利25项，实用新型专利12项，外观专利1项），发表论文150篇（SCI 40篇，EI 31篇），出版专著8部，编制行业标准3部，授权软件著作权9项。 3、技术经济指标 （1）数学模型：提出了床面冲淤快速判断模式，实现了大型水库长距离全沙高效二维数值模拟 ，模拟区域长度可达600km，泥沙年淤积量误差小于10%。 （2）防淤技术：研发了2项新型分沙与拦沙结构，确定了人工调控的技术参数，建立了“远端分 、近端拦、汛期调、适时挖”的多级防淤技术体系，为多座高水头水电站泥沙问题的解决提供技 术支持。 （3）清淤设备：研制了气动式深水清淤设备，具有大水深（可达150m）、低扰动（单向流）、 高浓度（30%）、宽级配（0~1000mm）等技术优势，并实现模块化搭建，可在不同水流条件的 水域作业。 （4）淤损水库治理：构建了“回淤慢、效果好、影响小、效益高”的多目标最优清淤方案决策 方法，提出了淤积泥沙的全级配利用模式，实现清淤近1亿方，仅砂石资源产生经济效益逾20亿 元。 4、应用推广及效益情况 项目多项研究成果已被武汉大学、长江水利委员会河道采砂管理局、中国长江三峡集团等多家单 位采纳，在三峡、溪洛渡、向家坝等水库应用，并推广至小浪底、上阿润等工程。部分内容纳入 行业标准《水电厂水库运行管理规范》和《河道采砂规划编制与实施监督管理技术规范》。