長江中下游河道整治研究與實踐

唐湘茜

“長江中下游河道整治研究與實踐”項目由長江水利委員會長江科學院、長江勘測規劃設計研究有限責任公司、武漢大學共同完成。項目主要完成人為盧金友、余文疇、侯衛國、夏軍強等。

1990年以來。項目團隊針對長江中下游河道整治中涉及的復雜水沙運動與河床演變、整治技術等關鍵科技問題，在國家科技支撐計劃、自然科學基金等項目支持下，持續了近30年聯合攻關，在河道水沙運動基本理論、河道演變規律和河道整治技術方面取得了一系列創新性成果。項目研究成果出版專著10部。發表學術論文350余篇，其中SCI/EI檢索100余篇，編寫國家標準2部、行業規程5部，制定長江中下游護岸工程設計規范性文件3項，獲國家發明專利10項、實用新型專利7項，軟件著作權2項，培養國家及省部級高級人才7人與一批高級治江科技骨干人才。該項目獲2018年水利部大禹水利科學技術一等獎。

（1）系統研究了長江中下游河道寬級配床沙輸移和分汊河道水沙運動規律。通過試驗與理論研究揭示了不連續寬級配床沙輸移具有不同于連續寬級配床沙的間斷性和跳躍性的規律。構建了不連續寬級配泥沙起動與輸沙率計算公式。系統揭示了順直、彎曲及鵝頭形分汊河道的水沙運動規律，確定了分流區沖淤基本平衡的臨界流量;揭示了汊道沖淤對來水來沙變化的響應機理并建立了相應的計算公式。解決了分汊河道主支漢演變定量預測的技術難題。

（2）深入揭示了水沙變化條件下長江中下游不同類型河道演變規律。提出了表征河道平面形態的特征參數以及區分單一河段、分漢河段不同亞類的河型判據;通過試驗研究和原型觀測揭示了三峽水庫運用后中下游不同類型河道演變新特征;揭示了不同類型（上部粘性土層較厚、上部粘性土層較薄）二元結構河岸崩塌機理;建立了考慮近岸水沙運動、岸坡土體力學特性等主要因素的二元結構河岸崩塌過程模擬方法。實現了河床沖淤與二元結構河岸崩退過程的同步模擬。

（3）全面攻克了長江中下游河道整治系列關鍵技術。提出了不同河型河道優良河勢控制參數：攻克了5類不同整治目標（防洪航運、城市河段生態環境保護和綜合利用、汊道分流調控、潮汐河段洲灘穩定和岸線綜合利用、抑制河床下切）的河道整治關鍵技術;研發了多種護岸工程新技術，提出了護岸工程設計準則及方法，形成了長江中下游護岸工程技術規范性文件。

該項目有力支撐了長江流域綜合及相關專項規劃編制、洪水調度方案和三峽水庫優化調度方案制定、以及防汛搶險和河道管理，規范了河道整治工程設計，提高了工程整治工程效果，提升了河道管理水平，在長江中下游重點河段河勢控制及荊江、武漢、南京、鎮揚等20多個河段整治工程的設計、施工及運行管理中得到廣泛應用。在保障河勢穩定、防洪安全、航道暢通及水沙和岸線資源利用中發揮了重要作用。部分成果被（GB50286-2013）《堤防工程設計規范》和（GB50707-2011）《河道整治設計規范》等國家標準采納，項目核心成果在長江、黃河及淮河等流域90項工程實踐中得到應用，并支撐形成19項二次成果。項目應用在長江干流上的典型工程案例如下

（1）界牌河段綜合治理工程

以防洪航運為主要整治目標的“基于防洪安全的岸線控導技術+改善航道條件的低灘航槽調控技術”，應用于界牌河段綜合治理工程中，工程實施后河勢得到有效控制，以往過渡段深泓大幅上提下移現象得以明顯抑制，主流頂沖點位置基本穩定，防洪能力大幅提升，同時，過渡段航道條件明顯改善，新堤夾分流比有所增大，防洪問題得到有效解決，通航條件明顯改善，達到了預期的效果。

（2）龍王廟險段整治工程和漢口江灘綜合治理工程

以城市河段生態環境保護和綜合利用為主要整治目標的“多級灘槽疏填結合下防洪與生態環境雙改善的綜合整治技術”，應用于武漢等多個沿江城市河段的整治實踐，如武漢河段龍王廟險段整治工程實施后，徹底解決了龍王廟險段兩江交匯處岸腳淘刷嚴重和年年出險、年年加固的突出防洪問題。改善了武漢河段的防洪航運條件和兩江四岸的景觀環境。武漢市漢口江灘綜合治理工程實施后，有力地整治了漢口江灘的防洪條件，極大地改善了江灘的環境，為中心城區的市民提供了一個綠色親水空間和文化休閑樂園，實現了人與自然協調治水的新思路和可持續發展的要求。使武漢成為國內外城市河段治理的典范。

（3）馬鞍山、鎮揚分汊河道治理工程

以汊道分流調控為主要目標的“節點、洲頭位置和灘體形態協同控制與汊道分流調控技術”。成功應用于馬鞍山、鎮揚等分汊河段整治。其中主汊動深水（60m水深。2-3m/s流速）潛壩控流整治技術成功應用于長江下游鎮揚河段和暢洲汊道分流調控整治工程，并攻克了壩體選材、壩工結構設計、施工與防護技術難題，工程實施后有效扭轉了和暢洲左汊快速發展的態勢。