近日，“宜昌伍家岗长江大桥工程水文及河工模型试验专题研究”荣获2016年度全国优秀工程咨询成果奖一等奖。该项目完成单位为长江水利委员会长江科学院，主要完成人员有：金中武、周银军、王军、李大志、黄建成、刘小斌、廖小永、徐海涛、谢作涛、陈义武。

    宜昌伍家岗长江大桥是构建宜昌市一江两岸发展新格局、打造区域中心城市的重点工程，其桥址地处三峡水利枢纽下游、葛洲坝枢纽近坝段，河势冲淤及水位变化受三峡工程调控影响明显，同时肩负着入闸航道衔接及长江行洪排涝的重任，且分布有中华鲟自然保护区。

    因鉴于宜昌城区河段重要的防洪、通航及生态依托作用，有必要研究确定三峡工程调控作用下该河段的水文特征变化，分析大桥的兴建对桥位附近河段河势、水位、局部冲淤及水生态环境的可能影响，既为防洪论证、通航论证、工程优化设计及水行政主管部门审批和决策提供科学依据，又为今后该河段的河道治理规划及类似工程提供技术参考。

    该项目研究采用以河工模型试验为主，数学模型计算及水文资料分析等多种手段相结合的方法，首先充分考虑三峡工程调度影响，采用径流调度模型计算得出了新形势下宜昌河段的防洪设计洪水流量和最高通航流量，并考虑河道冲刷发展趋势，综合采用三种主流方法计算得出了桥位断面的最低通航流量及水位；然后基于定、动床河工模型试验，研究桥址河段河势、水流和局部冲淤变化情况，评估拟建工程对中华鲟自然保护区的影响；最后，对相关问题提出了优化建议和补偿措施，完成了防洪综合评价。

    其中，利用最新资料确定了伍家岗大桥新条件下的防洪设计流量和最低通航水位，可为大桥设计、防洪论证和通航论证提供了直接技术支撑，并可为河段类似工程规划设计提供参考依据。此前宜昌河段防洪规划应用的成果仍是在不考虑三峡水库运用的情况下的防洪设计流量即50年一遇洪水流量为79000m3/s。综合考虑上游新建水库群汛期防洪调度影响，该项目研究确定三峡水库蓄水后宜昌站50年—100年一遇洪水流量均为55000m3/s，更符合当前实际。此外，宜昌河段最低通航水位成果一直沿用的是1982设计值，但三峡水库运用后，该河段剧烈冲刷，枯水期同流量下水位明显下降，原最低通航水位成果已不适用。本项目采用1950至2012年的实测水文资料以及最新预测成果，引入河道多尺度调整下的阻力变化计算方法，分析和比对河道冲刷过程中的枯水位变化，得到了桥址断面近5年设计最低通航水位，为目前宜昌河段通航基面的最新成果。

    与此同时，该项目研发了3项河工模型新技术和新装置，保证了宜昌河段模型的试验精度与可靠性和先进性，同时亦可在行业内进行推广应用。即提出了河工模型试验水边界识别测量系统及方法，优化了断面地形及流速测量技术；发明了微粉磨机粒径精密控制设备，实现了预定级配模型沙的精确自动制备，保证了局部冲淤模拟的相似性；研发了模型冲刷模拟试验装置和不对水流产生扰动的集沙装置，提高桥墩冲刷模拟和冲刷坑测量精度。此外，还引入了兼顾床面稳定和快速排水的河工模型排水系统，提高了模型地形测量精度与效率。

    此外，通过桥墩局部冲刷试验和整理物理模型，该项目指导优化桥型设计，由于初步方案中方案一、方案二均有1个主塔墩涉水，改变了局部水流结构和河床地形，对中华鲟生境有一定影响。本着“人水和谐”的理念，建议优化桥型设计方案，使桥型由“双跨过江”的初步方案优化为“一跨过江”的最终方案，即方案三，避免工程对中华鲟自然保护区的破坏，为桥梁设计和相关部门的决策提供了科学依据。

    由于宜昌河段属于长江从山区性河流向冲积性河流发展的过渡段，地处三峡水利枢纽下游、葛洲坝枢纽近坝段，水文条件受水库调度影响明显，引起了河段特征流量和水位变化以及河道冲刷；同时该河段为中华鲟自然保护区核心区，因此河段敏感而牵扯面广，跨江工程涉及很多关键技术问题。该项目研究解决了新条件下河道特征流量及水位计算、砂卵石河段河流模拟、桥型对城市防洪和自然保护区的影响评估以及桥型优化建议等关键难题，所形成的创新性成果和技术具有重要的实用价值和良好的推广应用前景。同时，研究成果也为相关的防洪论证、工程设计、工程优化及水行政主管部门审批和决策提供了科学依据和技术支撑，为当地社会经济发展及生态环境保护提供了有力支撑。项目取得了显著的社会效益和经济效益。（王新华）