长江泥沙调控及干流河道演变与治理技术研究

卢金友

（长江水利委员会长江科学院，武汉 430010）

长江泥沙调控及干流河道演变与治理技术研究

卢金友

（长江水利委员会长江科学院，武汉 430010）

长江流域面积180万km2，人口和国民生产总值均超过全国的40%，是我国水资源配置的战略水源地、水电开发的主要基地、连接东中西部的“黄金水道”和珍稀水生生物的天然宝库，在我国经济社会发展中具有非常重要的战略地位。近些年来，在自然条件和人类活动的双重影响下，长江泥沙时空分布与产输过程发生了重大变化，给河流开发利用与保护均带来了显著影响，而沿江经济社会快速发展和生态文明建设不断对长江泥沙提出调控要求。同时，河流工程建设和泥沙资源化利用的发展也使长江泥沙调控具备了基本条件。但泥沙兼具灾害性与资源性，泥沙调控与河流功能发挥之间存在着矛盾与统一，需要深入研究。

依据国家重点研发计划“水资源高效开发利用”重点专项2016年第一批申报项目指南，长江水利委员会长江科学院作为项目牵头单位，联合中国水利水电科学研究院、武汉大学、长江勘测规划设计研究有限责任公司、清华大学、南京水利科学研究院、四川大学、长江水利委员会水文局、浙江大学、长江河道规划设计研究院、中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所、中国长江三峡集团公司、华北电力大学等13家单位，成功申报了国家重点研发计划 “长江泥沙调控及干流河道演变与治理技术研究”项目（项目编号：2016YFC0402300）。本项目研究团队具有产、学、研、用协同攻关条件和从事基础前沿、重大共性关键技术研究到应用示范的全链条创新设计和一体化组织实施的优势。长期以来，研究团队承担了国家“973”、科技支撑计划和自然科学基金等数百项研究工作，在水沙运动与河床演变、水库调度、工程泥沙、河（航）道整治及河流模拟等方面取得了系列创新性成果，拥有数十位国家级、省部级高层次人才和一批长期从事长江泥沙、河床演变与治理工作的专家和技术骨干，10多个国家级和20多个省部级与本项目相关的重点实验室、工程技术研究中心，以及长江流域水文观测站网和系列数据，多套河流水沙数学模型，多座先进的试验水槽、实体模型与现场研究基地，为本项目提供了坚实的研究基础、良好的工作条件、宝贵的研究经验和充分的人才保障。

本项目主要围绕强人类活动影响下长江泥沙调控、河道演变与治理的基本理论、关键技术和应用示范开展研究，重点研究长江泥沙来源与时空分布变异规律和趋势，河道演变对水沙输移变化的响应机制，控制性水利水电工程联合运用下长江干流和洞庭湖、鄱阳湖的水沙输移规律，河床重塑过程与驱动机制及其防洪、航运和岸滩利用等多重效应，长江泥沙多维耦合与协同调控的理论和方法，并研发多尺度、多目标与多过程泥沙联合调控技术和河道治理技术。项目采用水文学、河流动力学、河床演变学、运筹学等多学科交叉，原型与模型、理论与试验、技术与示范相结合的方法，从基础条件、作用机理、耦合机制、调控理论和技术示范等五个层次共设置10个课题来开展研究，具体见图1。

本项目以揭示长江泥沙输移分布与河流开发及保护之间的耦合作用关系，研究提出满足沿江经济社会和生态环境需求的长江泥沙调控、河道演变与治理的基本理论和关键技术为总目标。项目实施完成后，将揭示多因素影响下长江来水来沙时空变异特征与趋势、水沙输移与河道演变的响应机制，定量预测控制性水库联合运用下长江和洞庭湖、鄱阳湖泥沙输移与冲淤过程，揭示长江河道的重塑过程、相对平衡状态与驱动机制，阐明河流系统再造的防洪、航运及岸滩利用等多重效应，构建强人类活动影响下长江泥沙调控的理论框架，建立泥沙调控指标体系、方法和模型；并研发江河湖库多尺度、多目标与多过程泥沙联合调控技术和河道综合治理技术，发表论文不少于150篇、其中SCI/EI 收录不少于60篇，申请国家发明专利5～8项，登记软件著作权2～4项，培养博、硕士研究生20名。相关理论和技术成果将在长江典型水库运行调度和河道治理中予以示范。

图1 项目课题设置及其逻辑关系

项目研究成果可以直接应用于长江流域水库群联合调度、河道治理、黄金水道建设、泥沙资源化利用与配置、岸滩利用与保护、河道管理及防汛等，为长江治理开发与保护和长江经济带建设提供有力支撑，并促进河流动力学、河床演变及整治、水生态、水环境、水利规划等学科发展，具有显著的社会经济与生态环境效益。

（1）推动学科进步：形成长江泥沙调控的理论框架、方法模型和调控技术，将使河流动力学学科进一步向大空间、多尺度方向发展，通过学科交叉，使其研究成果更加注重系统性和多目标，将提高我国河流动力学的基础理论研究水平，继续领跑世界。

（2）创新治理技术：以兼顾长江防洪、航运、岸滩利用和生态环境保护为目标，研究得到长江泥沙调控方案及泥沙调控作用下的河道综合治理新技术，并在实际工程中予以示范，将解决当前长江泥沙分布与河流系统功能协调发展问题，提高长江治理、开发与保护的技术水平。

（3）有利社会经济：为长江流域管理提供技术支撑，可改善长江泥沙分布条件，有效减小长江流域、尤其是上游水电开发带来的负面效应，促进长江各项社会功能和自然功能的可持续发展，保障沿江地区社会经济发展和长江系统稳定，达到贯彻“维护健康长江、促进人水和谐”治水新思路的目的，为社会主义生态文明建设提供有利条件。

（4）促进人才培养：通过项目研究与项目组内外交流，培养和造就一批高水平、高素质的研究开发人才，形成一批以学术带头人为核心的充满活力的科技创新群体，并带动泥沙调控与河流管理领域的高水平工程技术人员和管理人员进步。

10.16868/j.cnki.1674-6252.2017.06.116

卢金友（1963—），男，教授级高级工程师（二级），研 究方向为河流动力学，E-mail: lujy@mail.crsri.cn。