航道整治工程作用下的水沙过程及河流生态效应研究——获2012年度中国水运建设行业协会科学技术奖一等奖

西江航道作为全国水运主通道之一，其建设发展将给西江上、中、下游乃至河口的生态环境带来一系列的变化，对水生生物多样性、特有物种和经济鱼类生存环境也将带来影响．因此，开展航道整治工程作用下的水沙过程及河流生态效应研究，探索有利于生境保护的绿色水运工程技术，可为水运建设奠定更坚实的技术基础，丰富和实践我国航道建设新理念，以及推动水运行业绿色发展，具有重大引领意义．

本项目属水运交通运输基础研究项目，结合国家自然科学基金、国家“973计划”和西部交通建设科技项目等国家重点(大)工程课题，开展了10余年的研究历程．重点研究了航道整治工程作用下的水沙动力结构及其对河流生态的影响机制，提出构建生态环境友好型航道整治工程的理念和技术，为航道工程设计、管理和维护提供科学依据．

本项目主要研究成果包含以下几个方面:

(1)通航河流生态系统关键物种的识别．对西江中、下游的底栖动物群落和鱼类进行了系统的生态调查，分析航道整治工程对生物丰度、多样性及分布特征的影响，构建了基于水质、底质、重要生物类群、多样性为基础的生态评价指标体系，并选取平鳍鳅科鱼类为指示生物建立了栖息地适合度方程．

(2)通航河流生态动力学模型的建立．针对西江航道整治工程作用下的水沙运动特征，利用三维水沙数学模型对典型河段航道工程进行水流和河床冲淤计算，进而在三维水沙数学模型中镶嵌生物栖息地适合度方程，开发了河流生态动力学模型，成功模拟了西江中下游航道整治工程前后生物栖息地适合度的变化．

(3)生态丁坝结构型式及其生态效应研究．从构建小型生态栖息地的角度出发，提出航道工程的设计要有利于增强生物栖息地多样性、提高适合度和充分利用河流自净能力的理念，研制了鱼巢生态丁坝和导流生态丁坝两种结构型式．

(4)河流岸边带生态重建技术．航道整治工程中丁坝类建筑物的修建有利于河流岸边带的形成，航道整治丁坝坝田区是河岸带缓冲区的一部分，合理利用坝田区设置河岸带缓冲区是控制河流水质最具有生态意义的解决方法．

项目主要创新点在于:(1)查明了航道整治工程对西江底栖动物、鱼类等水生生物的影响，提出了相应的生态健康评价指标体系;(2)针对西江航道工程水沙过程特点和生物特征，确定以平鳍鳅科鱼类作为指示生物，建立了生物栖息地适合度方程，为河流健康评价提供理论支持;(3)拓展航道整治工程作用下的三维水沙数学模型在水生态等交叉学科领域的运用，结合生物栖息地适合度方程，创建了航道整治工程作用下河流生态动力学模型;(4)基于生态丁坝结构增强生物栖息地多样性原理，研发了鱼巢生态丁坝和导流生态丁坝两种整治建筑物新型结构，并合理利用坝田缓冲区进行岸边带生态修复，提出了生态环境友好型航道建设关键技术．

该成果改进航道工程的规划设计方法，发展生态航道工程，尽量减少对于生态系统的胁迫，同时充分考虑生态系统的健康需求问题，构建生态环境友好型航道整治工程技术，丰富和实践我国航道建设新理念，对推动我国航道工程学与生态学交叉学科发展具有重要意义．经交通运输部科技司鉴定，总体上达到了国际先进水平，其中在河流生态动力学模型及鱼巢生态丁坝和导流生态丁坝方面的研究居国际领先水平，获国家发明专利1项，具有广阔的推广应用前景．