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江湖相互作用机理与多尺度水沙调控关键技术

发布时间: 2014-01-06 16:22:10     返回首页

本成果属2010年教育部高校科技进步一等奖。

本研究成果以三峡库区及宜昌~武汉河段(包括洞庭湖区在内)所组成的广义江湖体系为对象,通过系统研究取得了以下成果:

1)揭示了江湖相互作用机理:突破了水库上下游纵剖面调整机理与规律等核心难点,阐明了自然演变及人类活动引起河道纵剖面变化对江湖水沙分配及蓄泄能力的作用机制以及淤积位置转移导致同流量下水位抬高的机理。

2)提出了大型复杂冲积系统多尺度水沙输移模拟技术:以汊点分组解法、含沙量与挟沙力级配高效算法,突破了多重尺度冲积过程难以整体模拟的瓶颈;通过模型沙选取、水沙输移动力相似、模型测控精度等方面的技术革新,首次以荆江洞庭湖区为对象实现了世界最大实体模型的成功运行;创建等参元网格法以及阻力、挟沙力沿河宽分布等计算模式,解决了河床冲淤平面分布模拟易失真的难题。

3)形成了多尺度水沙调控的若干关键技术,实现了水库调度从径流调节到水沙联合调度的升华,使江湖复杂水系内整体的水量、动量守恒和圩垸溃决、水量吞吐等详细过程得以兼顾,推动了航道整治从多年平衡河流到水沙过程突变条件的跨越。

4)针对三峡水库蓄水过程中江湖系统内存在的防洪、航运、用水及发电之间难以协调的矛盾,根据以上成果,提出了能满足各方需求的优化调度技术,为江湖系统和三峡水库运行的水沙过程整体协调提供了支撑。

此研究成果在江湖水沙调控方面建立的技术体系整体上达到国际领先水平,成果已在长江上中游防洪、航运、河道整治及涉水工程建设等方面发挥了重要作用,根据相关部门初步测算,项目成果年经济效益贡献率至少可达5470万元/年,社会效益巨大,推动行业科技进步明显。