长江防洪模型建设关键技术研究及应用

2017-12-20

  一、项目名称:长江防洪模型建设关键技术研究及应用

  二、获奖年份、奖项名称及等级:2015年大禹奖一等奖

  三、主要完成单位:长江水利委员会长江科学院、长江勘测规划设计研究院、中南建筑设计院股份有限公司、中国水利水电科学研究院、清华大学、中国建筑第八工程局有限公司、武汉理工大学

  四、主要完成人:郭熙灵、卢金友、胡春宏、朱勇辉、王敏、李霆、李世洪、李飞、孙贵洲、汪红英、钟德钰、范北林、魏国远、阳远硬、渠庚

  五、成果介绍:

  为系统研究三峡工程及上游控制性水库运用后长江中下游面临的新形势和新问题,建设了先进的江湖水沙模拟综合研究平台——长江防洪模型,包括世界上最大规模的实体模型、高精度的复杂江湖河网水沙数学模型及先进的测控与仿真系统。通过多学科交叉与融合,围绕长江防洪模型建设与模拟中的关键技术开展了深入研究,解决了复杂江湖系统模拟关键技术难题。依托模型系统深入地研究了长江中下游江湖演变与防洪、河道与航道治理、河道洲滩及岸线利用等重大技术问题,取得了丰硕的创新成果。主要成果内容如下: (1)复杂江湖系统模拟的关键技术研究。首次成功解决了江-湖模型相似性的统一、实现了江-湖冲淤演变的耦合模拟;研发了新型模型沙和模型沙循环控制技术与系统;提出了超长实体模型时间变态影响的修正方法与调控技术;提出了加糙体Y型形态与结构;解决了江湖河网数值模拟关键技术;在模型施工中首次应用了复杂长大实体模型精准快速布导技术。 (2)复杂江湖系统综合研究平台构建。建立了涵盖长江-洞庭湖复杂江湖系统的实体模型;建立了涵盖长江中下游干流、洞庭湖和鄱阳湖的复杂江湖河网水沙数学模型;模型试验大厅建设中,提出并成功采用屋面特大跨度提篮拱网架结构新技术;建设了长江防洪模型数字仿真系统。 (3)三峡工程运用后长江中下游江湖系统演变规律研究。分析阐明了三峡工程运用前后长江中下游水文情势及河道冲淤变化特性;揭示了不同典型流量级下荆江河段水流运动规律,阐明了荆江水动力特性;研究揭示了长江中下游干流河道和洞庭湖洪水演进规律,并分析阐明了防洪形势;揭示了三峡工程运用后长江中下游江湖冲淤演变规律,预测了坝下游河势与河型及江湖关系变化趋势。 (4)长江中下游河道及航道治理对策与措施研究。提出了荆江河段的河势控制方案及河道治理措施;研究提出了河道监测与岸坡稳定性评估方法;研发了河道护岸工程新技术;论证了长江中下游提高航道标准的技术可行性。 (5)江-湖演变模拟技术体系研究。研发了江-湖演变实体模型模拟关键技术;研究解决了江-湖河网数值模拟关键技术;编制了《河工模型试验规程》(SL99-2012);建立了江-湖演变模拟的技术体系。 编写国家及行业标准3部;获得国家发明专利8项、实用新型专利7项,软件著作权1项;出版专著8部;发表学术论文214篇,其中SCI检索18篇,EI检索48篇。 研究成果已被《长江流域综合规划(2012-2030年)》、《长江流域防洪规划》、《长江中下游干流河道治理规划》(2013年)和《三峡后续工作规划》等规划采用。成果在长江洪水调度方案制定及长江中下游河道与航道治理等各类工程设计、建设、运行与管理中得到成功应用,为长江防汛指挥调度提供了重要的技术支撑,为流域水行政管理提供了科学依据。模型关键技术研究成果促进了河流模拟技术学科的发展。项目成果还在其他大型实体模型建设中得到推广与应用。项目的社会效益和经济效益显著。经水利部国际合作与科技司组织鉴定,该项目成果达到国际领先水平。

河道护岸新技术“网模卵石排”水下工程

荆江周天河段航道整治方案论证试验

研发的新型模型沙在显微镜下放大不同倍数照片

长江干流段实体模型