长江中游荆江河段航道整治二期工程防洪、生态及河工模型试验专题研究
获奖名称: 长江中游荆江河段航道整治二期工程防洪、生态及河工模型试验专题研究
获奖等级: 三等奖
获奖类别: 湖北省工程咨询成果评价奖
授奖单位: 湖北省工程咨询协会
完成单位:
获奖年度: 2023
获奖人员: 姚仕明，王敏，葛华，朱孔贤，崔占峰，陈栋，江凌
成果简介:长江中游荆江河段航道整治二期工程的建设不仅是有效助推腹地经济迈向高质量发展的重要举措，也是贯彻新常态下五大发展理念、践行资源节约环境友好的绿色发展方式、充分发挥水运比较优势的有效途径。然而，本工程建设面临的外部环境条件十分复杂，防洪形势非常严峻，河床演变尤其复杂，生态环境特别敏感，涉水设施异常繁多，科学、合理、准确的进行相关影响的评估、评价是优化工程方案布置、加快工程建设的重要保障。本项目通过开展防洪、生态及河工模型试验专题研究，取得的创新性成果如下：（1）明晰了荆江河段近期洲滩洲体萎缩下移、顺直过渡段心滩冲蚀切割、急弯段刷滩撇弯切滩明显、分汊段高滩崩退、河漫滩的冲刷与切割频繁等演变特点及规律，阐明了顺直河型沙垄结构拓展、顺直分汊河型洲体挑流、顺直微弯河型凹岸展宽、无限制性连续弯曲河型凹岸崩塌、限制性连续弯曲河型水流流路趋直作用下的滩槽转化机理，解析了未来水沙条件下长江中游荆江河段将保持持续冲刷状态的演变趋势，揭示了其伴随着持续冲刷将出现水位明显下降、平均流速有所降低、河槽槽蓄量大幅增加的演变趋势。（2）研制了适用于河床及河岸模拟的塑料合成沙及制作工艺，推导了基于泥沙运动统计理论的非均匀沙挟沙能力表达式，改进了基于泥沙运动扩散理论的非均匀沙恢复饱和系数计算方法，推导了基于沙波运动的混合层厚度计算方法，构造了基于流速分布的断面冲淤面积分配模式，提出了基于遗传算法的长历时非恒定水沙过程概化方法，全面改进了数学模型模拟技术，有效提高了河工模型试验与数学模型计算的精度与效率。（3）明晰了不同根径、根长、根系表面积和拉拔方式对紫花苜蓿根系拉拔力的影响，揭示了根系形态及拉拔方向是重要影响草本植物根系力学特征和植被固土护滩、护岸功能的重要要素，提出了通过提供安全裕度的垂直拉拔试验来测定根部抗拔力的试验方法，揭示了不同类型与布置的植被和护坡结构对近底近岸水流结构的影响机理，提出了降低床面切应力、提高抗冲能力与维护生物多样性的生态护岸技术体系，分析了护滩(底)工程建设对工程河段水文情势、地形地貌、产卵场等水生生境，以及对浮游生物、底栖动物和鱼类的影响，提出了适宜水生生物栖息生长的适宜流速，调查评估了太马洲水道、丙寅洲高滩守护工程等不同时期整治工程的工程区生境及水生生物修复效果，分析了影响工程区底栖生物恢复的关键要素。
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