新水沙条件下三峡水库泥沙输移规律及航道整治技术
完成单位:重庆交通大学

产生时间:2010

支撑项目(平台):国家"十二五"科技支撑计划项目(国家内河航道整治工程技术研究中心)

参与单位:重庆市教育委员会

所属学科:交通运输工程

主要贡献者:杨胜发、胡江、李文杰、胡小庆等

成就简介:三峡运行后入库水沙条件发生新变化,产生了库区高等级航道畅通和效益拓展等难题。国家持续立项开展科技攻关,获得了新水沙条件下三峡水库泥沙输移规律、创立了航道整治技术体系,奠定了我国在该领域的国际领先地位。

三峡工程关系国家社会民生,具有防洪、发电和航运等综合效益。三峡运行形成长度超过600km的超大河道型水库,是长江黄金水道的重要运输通道,承担上游与中下游间60%的货运量,对长江经济带、重庆长江上游航运中心建设等具有重要战略意义。
三峡运行后,上游水土保持及梯级水库诱发新的入库水沙条件,三峡水库泥沙输移与淤积无先例可循,面临保持常年回水区高等级航道畅通、变动回水区航运效益拓展、航道环保整治等世界级难题。近十年来,国家持续立项开展科技攻关,获得了新水沙条件下三峡水库泥沙输移规律、创立了航道整治技术体系,奠定了我国在超大河道型水库航运领域的国际领先地位。
(1)突破经典的水库三角洲淤积模式,发现了超大河道型水库泥沙输移规律和分散淤积模式,重新评估三峡水库淤积平衡量由论证期间160亿方降为新水沙条件下50亿方。首次提出泥沙冲淤的流速带判别方法,建立整体二维航道演变数学模型,评估淤积平衡量降至论证阶段的1/3,为三峡库区航道畅通及效益拓展提供了科学依据。
(2)突破三峡常年回水区无淤积碍航的传统认识,揭示了深水航道迅速淤积平衡碍航的机理,提出了保障常年回水区480km高等级航道畅通的整治方法。首次发现深水航道泥沙絮凝而迅速淤积平衡碍航,揭示了絮凝沉速与流速的变化关系,提出导流坝调整分流比和流速以冲刷和稳定航槽的方法。
(3)突破三峡变动回水区悬沙淤积碍航的理论认识,获得了卵石推移质动态淤积规律,指导了变动回水区120km航道由3000吨级提升至5000吨级的航运效益拓展方案。首次发现变动回水区卵石动态淤积碍航,揭示了湍流结构与卵石输移的动力学关系,提出筑坝调整卵石输移带以避免淤塞航槽的方法。
(4)攻克三峡库区航道整治的三大技术瓶颈,实现了航道整治的试验观测精细化和整治技术环保化。自主研发了大尺度紊动下极细颗粒泥沙运动试验系统、超大山区河流卵石运动原型实时监测系统和大水深淤泥质环保疏浚三项核心技术,解决了三峡库区航道建设的关键难题。
项目获专利42项、其中发明专利29项,发表论文155篇、其中SCI/EI论文67篇,出版专著5部。创新成果应用于长江上游九龙坡至朝天门段航道建设工程、重庆至涪陵段4.5m航道建设工程等,显著促进经济腹地水运量增加,每年节约运输成本4.1亿元、增加旅游及节能减排效益1.3亿元,降低了通航安全事故,促进了生态环境保护。

扫码关注

“高校科技进展”微信公众号