2021年12月28日，中国21世纪议程管理中心组织专家在北京市对我院承担、曹文洪总工程师负责的国家重点研发计划项目“水库和湖泊淤积控制与功能恢复”开展综合绩效评价。项目综合绩效评价专家组由水利部水利水电规划设计总院梅锦山教高、武汉大学李义天教授、北京理工大学刘青泉教授、中科院地理所贾绍凤研究员等10位专家组成。

“水库和湖泊淤积控制与功能恢复”项目于2017年7月立项，共设置6个课题，参加单位包括中国水利水电科学研究院、清华大学、中国科学院地理科学与资源研究所、黄河水利委员会黄河水利科学研究院、中国科学院南京地理与湖泊研究所、水利部交通部国家能源局南京水利科学研究院、河海大学、武汉大学、中国长江三峡集团公司、江阴市水利机械施工工程有限公司。项目紧密围绕国家重大需求，针对水库淤积和湖泊萎缩的重大问题，系统开展了全国水库和湖泊泥沙淤积调查，揭示了自然和人工共同作用下湖库水沙污染物运移与沉积机理，研发了湖库清淤及淤积物利用成套技术与装置，提出了我国湖库淤积控制与功能恢复分区分类策略。经项目资料审查、成果汇报、专家质询等环节，专家组一致认为本项目基础理论与技术研发创新突出，集成应用程度高，实践支撑效果显著，推广前景广阔，取得了理论、技术和产品的全链条创新成果，达到了项目预期目标，为“水资源高效开发利用”专项目标的实现做出了积极贡献，一致同意通过综合绩效评价。

会议现场

本项目历经4年研发，建立了包含全国不同类型区6702座水库和77个湖泊泥沙淤积数据库，提出了湖库库容恢复技术与装置12项，研发了淤积物处理和利用技术与装置6项；开展了多个水库和湖泊工程示范和应用，水库示范工程的淤损水库有效库容恢复30%以上，湖泊示范工程的疏浚泥沙资源化利用率达到85%以上。发表论文156篇，其中SCI/EI论文76篇，出版专著3部，申请发明专利13项，其中已获授权6项，获得授权实用新型专利5项，获得软件著作权7项；向水利部提交湖泊水库清淤重大战略咨询报告1份；完成项目研究报告1份、课题研究报告6份；培养研究生35名，全面完成任务书规定的考核指标。项目取得的主要创新成果如下：

1.首次建立了全国典型水库和湖泊淤积数据库，包括七大流域6702座水库淤积和五大湖区77个湖泊沉积基础数据，摸清了全国及不同类型区水库淤积和湖泊沉积现状。揭示了水库强非恒定水沙异步运动机理和河床冲淤调整的滞后响应规律，原创性建立了滞后响应模型；提出了湖泊底泥发生奇异扩散机制，阐明了疏浚和船行波等人类活动影响下湖泊泥沙及污染物扩散运移及沉积机理。

图1 全国典型水库湖泊泥沙淤积数据库

图2 滞后响应计算模式

图3 疏浚引起的非正常扩散（奇异扩散）

2.建立了水库悬移质泥沙三维两相混流数学模型，能够反映颗粒随机运动、颗粒碰撞及固液相相互作用等的影响；基于分阶数导数和豪斯道夫分形导数，提出了新的悬沙扩散方程，建立了湖泊水沙污染物正常扩散和奇异扩散统一数学模型；建立了泥沙淤积对水库和湖泊功能影响评价指标体系和方法，实现了对湖库功能影响及恢复评价从定性向定量的提升；提出的水库优化调度新模式分别在三门峡水库和三峡水库的水沙联合调度中得到了应用，具有良好的推广应用前景。

图4 基于泥沙动理学理论的三维两相混流模型

图5 基于分阶和分形导数的新悬移质扩散方程

3.研发了自吸式管道排沙成套技术与装置，突破了长时间稳定塑造高浓度浑水体和环保清淤的技术瓶颈；研发了100m级深水气动式疏浚技术与成套装备，实现了大水深、全级配、无扰动清淤；研发了淤积物快速分离输送、泥浆在线处理和干馏淤泥制生物炭技术与装备。研发的技术和装备在三峡水库、小浪底水库、小柳沟水库、玄庙观水库、板桥水库、太湖、王家荡湖、南京中心湖等湖库进行示范应用，经济、社会和生态效益显著。

图6 自吸式管道排沙成套技术与装置

图7 100m级深水气动式疏浚技术与成套装备

图8 泥浆在线处理和干馏淤泥制生物炭技术与装备

4.剖析了湖库泥沙资源和灾害的二重属性，提出了湖库水沙资源联合配置理论和方法，给出了2021-2050年全国湖库水沙资源的配置方案。提出了水库淤积控制与功能恢复的分类策略，大型水库以调度运用减淤为主，中型水库采用调度运用与清淤相结合措施，无排沙设施的小型水库以清淤措施为主；提出了湖泊淤积控制与功能恢复的分区策略，分别给出了五大湖泊分区的防治措施。

图9 水库淤积控制与功能恢复的分类策略