水庫(kù)泥沙淤積是世界性的工程難題,泥沙問題也是三峽工程可行性論證的主要問題之一。清華大學(xué)周建軍、曹慧群和張曼等結(jié)合在水庫(kù)挖粗沙和減淤研究了實(shí)現(xiàn)三峽水庫(kù)可持續(xù)利用的途徑。提出的方法概念明確、簡(jiǎn)單易行,從理論上解決了三峽工程的水庫(kù)主要的泥沙問題,同時(shí)為長(zhǎng)江開辟了巨大的建筑砂源、滿足市場(chǎng)需求。這一成果也可供
三峽論證研究認(rèn)為水庫(kù)淤積主要影響庫(kù)尾通航,需研究?jī)?yōu)化調(diào)度、港口改造和航道整治、疏浚等措施加以解決。論證結(jié)束后,一直保留三峽工程泥沙專家組協(xié)調(diào)有關(guān)研究。當(dāng)前依靠上游建水庫(kù)大量攔沙等使泥沙數(shù)量大幅度減少,三峽泥沙問題有望得到推延。但是,考慮到流域水庫(kù)攔沙庫(kù)容有限,水土保持措施只能發(fā)揮輔助作用,三峽長(zhǎng)遠(yuǎn)泥沙問題仍需要解決措施。而且,近年研究更進(jìn)一步顯示,泥沙淤積對(duì)三峽水庫(kù)防洪庫(kù)容、庫(kù)區(qū)淹沒、庫(kù)尾淤積和航道影響程度比論證階段的預(yù)期可能更嚴(yán)重。長(zhǎng)江干流的三峽工程必須實(shí)現(xiàn)可持續(xù)利用才能對(duì)后代有所交待。研究三峽水庫(kù)長(zhǎng)遠(yuǎn)淤積控制問題具有重要意義。同時(shí),近年長(zhǎng)江沿岸對(duì)河砂建材需求很大,每年批準(zhǔn)采砂量5300萬(wàn)t、非法采砂量更大。采砂對(duì)中下游堤防、航道和水生態(tài)威脅很大。三峽水庫(kù)蓄水后,長(zhǎng)江主要砂源已被切斷,加上國(guó)家嚴(yán)格保護(hù)土地、控制農(nóng)田挖砂等,今后控制采砂和保證長(zhǎng)江建筑用砂是一大重要問題。再一方面,近年挖泥機(jī)具進(jìn)步很快,大規(guī)模挖泥成本明顯降低,長(zhǎng)江挖砂利潤(rùn)很大。三峽水庫(kù)提供滿足建材需求砂源,既利于水庫(kù)減淤,也利于控制下游非法采砂。所以,三峽有必要更有義務(wù)為長(zhǎng)江沿岸提供砂源。
周建軍教授等依據(jù)三峽水庫(kù)實(shí)測(cè)的淤積粒徑分布資料證明粗沙在水庫(kù)回水上段集中分選、集中淤積,提出可以在回水上段適當(dāng)位置設(shè)“固定河段挖沙”集中采集粗沙,采用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了大量方案優(yōu)化計(jì)算,證明在庫(kù)區(qū)涪陵上游的“固定河段挖沙”方案,平均每年挖3800萬(wàn)方粒徑大于0.1mm粗砂,100年可將水庫(kù)淤積從177億方降低到140億方,挖粗沙減淤效率接近100%。“固定河段挖沙”既是承接上游挾帶及淤積的大部分粗沙的“聚砂盆”,同時(shí)也阻截大部分粗沙進(jìn)入水庫(kù)深水段,使淤積三角洲平衡坡降減小近30%。占入庫(kù)總量較少的粗沙部分的減少對(duì)水庫(kù)淤積影響很大,可使水庫(kù)后期持續(xù)淤積和回水上段淤積“翹尾巴”局面得到根本扭轉(zhuǎn)、水庫(kù)明顯提前趨于沖淤平衡、防洪庫(kù)容和通航條件等可得到有效保護(hù)。
周建軍教授等人的研究成果發(fā)表在中國(guó)科協(xié)《科技導(dǎo)報(bào)》2010年第9期,題目為:“三峽水庫(kù)挖粗沙減淤研究”。周建軍等人表示,建議有關(guān)部門重視并組織進(jìn)一步研究解決粗沙過壩等技術(shù)問題、推動(dòng)原型試驗(yàn)、形成解決問題的工程方案。