
图为铜街子水库清淤工程。新华网发
长江上游1.49万座水库累计淤积超100亿吨泥沙的“隐形危机”,正通过科技创新迎来破解之道。近日,笔者从长江科学院获悉,该院以河流泥沙专家卢金友为牵头人的科研团队历经十余年攻关,形成的水库淤积防治技术体系已累计为流域恢复近1亿立方米库容,为保障长江安澜、长江经济带高质量发展提供了关键支撑。
作为世界第三大河,长江上游4054千米的干支流孕育了世界最大水电能源基地。目前流域内已建成大中小型水库1.49万座,其中70%为河道型水库,总库容达2270多亿立方米。在长期运行中,约80%的水库库龄超过40年,累计淤积泥沙超100亿吨。
“泥沙淤积就像水库的‘慢性病’。”卢金友介绍说,淤积不仅导致水库调蓄能力下降、水轮机磨损加剧,更打破了流域泥沙平衡,使长江上游砂石资源供需矛盾凸显。监测显示,部分水库库容年淤损率高达3%,三峡库区等重点河段航运安全面临威胁。
图为卢金友在第一届水库全寿期地质灾害防控国际学术会议上作报告。新华网发
卢金友科研团队通过实测资料分析、室内试验、数值模拟、现场试验等多手段结合开展水库淤积及防治的基础理论、基本方法、关键技术和应用研究。经过十余年研究工作,取得了一系列创新性成果。
揭示长江上游水库淤积新规律:团队攻克河道型水库长距离全沙不平衡输沙模拟关键技术;阐明水库纵向淤积多呈“带状、藕节状”分布、部分断面横向淤积“沿湿周”分布的新规律;提出适用于长江上游水库群的拦沙率计算方法,确定长江上游干支流水库拦沙对河流输沙减少的贡献权重,预测拦沙作用下三峡水库淤积平衡年限。

图为壅水条件下推移质输沙率公式。新华网发
创新水库泥沙多级防治技术:团队研发的自适应来沙的导流式分沙洞入口型式,有效提升分沙洞分沙效果;提出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“远端分沙、近端拦沙、汛期调沙、适时清淤”的水库淤积多级防治技术体系。

图为水库群综合拦沙率计算模式图。新华网发
开创水库生态清淤范式:团队构建“回淤慢、效果好、影响小、效益高”多目标最优清淤决策方法;研发适用“大水深、低扰动、高浓度、宽级配”的气动式深水清淤成套技术;研发水库淤积物全级配绿色综合利用技术;实现因地制宜、兼顾生态保护与资源利用的淤沙全级配资源化利用。

图为水库泥沙多级防治技术体系。新华网发
如今,这套技术体系已广泛应用于水库减淤调度和清淤整治工程实践。团队提出的水库淤积发展趋势预测成果被纳入流域专项规划,是长江上游大型梯级水库群泥沙淤积管理、综合效益长效发挥的主要依据之一。单库汛期排沙调度模式和长江泥沙调控方案成为三峡水库排沙减淤的重要科技支撑并推广至向家坝、溪洛渡等大型水库运行管理;多目标最优清淤方案决策方法被应用于铜街子、沙湾、陆水、王甫洲等库区减淤清淤方案制定,同时也取得了显著的综合效益。通过减淤调度、水库清淤,长江上游累计恢复近1亿立方米水库库容,清淤改善了三峡库区航道条件,水库淤积物资源化利用,化害为利、变废为宝,大力促进了循环经济发展,仅砂石资源利用一项收益就超过了20亿元。
据介绍,“长江上游水库淤积规律及防治技术研究与应用”项目获得2022年度中国大坝工程学会科技进步奖一等奖,“强人类活动影响下长江泥沙演变与调控”项目获得2024年度大禹水利科学技术奖科技进步奖一等奖。(文倩倩、李征峥)

图为中国大坝工程学会科技进步奖一等奖证书。新华网发