□本报记者 岳鹏宇 杨莹

　　7月7日，南水北调中线工程后续水源——引江补汉工程正式开工建设，工程将连通三峡水库和丹江口水库两大战略水源地，为南水北调后续工程高质量发展注入强劲动力，标志着国家水网建设迈出坚实一步。

　　催人奋进的成就背后，是一系列创新攻坚和科技支撑的强力驱动。在引江补汉工程前期工作中，长江科学院（以下简称“长科院”）研究团队不断探索创新，以千米钻孔、河工模型试验、船模技术等方面的科研成果，有力支撑了国家重大水网工程建设。

　　千米钻孔

　　打破国内水电工程地应力测试记录

　　引江补汉工程前期工作时间紧、任务重，可行性研究工作周期仅半年多，为同类型重大工程的八分之一。

　　“埋深大，线路长，地质条件复杂。”这是长科院岩土重点实验室董志宏对引江补汉工程前期工作的第一印象，“坝上、坝下有3条线路，每条线路都有200多公里，尤其是大范围的地应力场回归反演分析，给现场测试人员和设备调配带来很大困难。”

　　复杂的地质条件对地应力、高压压水和钻孔变形试验技术提出了极大挑战。难题当前， 科研团队创新应用了“超深钻孔水压致裂法岩体破裂缝无时限定向技术”“绳索取芯钻杆双回路水压致裂法地应力测试装置及测试方法”及“水工隧洞绳索钻杆双回路水压致裂法地应力测试技术”等多项专利技术到引江补汉工程深埋隧洞高应力测试与分析工作中，有效提高了工作效率和准确率。

　　在全力保障引江补汉工程现场科研试验的同时，科研团队还为工程可能遇到的复杂地质灾害——岩爆监测预警技术难题进行了研究。截至目前，科研团队完成了可研阶段及初步设计阶段大量岩体物理力学试验、地应力测试工作，其中千米级地应力测试钻孔5个，最大测深达1008米，创造了国内水利水电工程地应力测试深度的记录。

　　河工模型试验

　　守护坝下航道畅通

　　“修建工程后河道变形的过程是异常复杂的，许多河床变形和河道整治问题很难直接用实测资料分析和数学模型计算的方法解决，开展河工模型试验是引江补汉工程设计工作的重要支撑手段之一。”长科院河流所郭小虎介绍道。

　　根据工程规划，引江补汉工程隧洞出水口位于丹江口坝下游羊皮滩右汊（支汊）下段处，由于羊皮滩及右汊河床抗冲刷能力较弱，补水集中出流必然发生局部冲刷，可能导致局部河势及洲滩格局调整，对航道稳定及羊皮滩的开发利用产生不利影响。

　　“为了保障引江补汉工程实施后受工程影响的河段航道畅通，需要进行航道综合治理。”郭小虎说，通过河工模型试验论证不同航道综合治理工程初步方案实施后的效果，科研人员有了新的发现。

　　河工模型试验研究表明，拟建航道整治综合治理工程方案实施后，明渠出水口的水流集中在羊皮滩一侧，未能进入到左侧主航道内，有可能会对通航条件产生影响。科研人员及时与设计单位进行沟通，并建议在沧浪洲出水口下沿布置护底带。该方案经河工模型试验论证实施后效果较好，为该项目按时通过航评作出重要贡献。

　　据介绍，引江补汉工程前期工作期间，长科院河流所承担了《引江补汉丹江口下游近坝段河工模型试验研究》工作，利用河工模型开展了无工程方案、多组减水—补水工况及不同航道综合治理工程方案的定床模型试验研究；采用动床模型试验开展了典型年和系列年条件下，航道整治推荐方案实施前、后河道洲滩和通航条件变化研究，试验成果为近坝段航道整治工程设计、航道条件影响评价提供技术支撑。

　　首次使用船模技术

　　大范围河道连续交叉监测

　　一项项奇迹与突破背后，是横亘着的技术难关，也是创新攻坚和科技支撑的强力驱动。

　　“引江补汉工程实施后，丹江口大坝下游减水区与汇流区的水流流态将变得复杂，同时河道整治后河床冲淤变化复杂，具有明显的三维水流特征。”长科院水力所严伟介绍，按照引江补汉工程规划，汉江丹江口坝下河段水沙情势将受到一定影响。

　　一方面，丹江口水库枯水下泄流量减小将导致坝下水位下降，对丹江口坝下减水段水位、流态等产生影响；另一方面，隧洞出水口附近河段受到补水与主河道汇流影响，可能出现局部不良流态危及通航安全，同时出口水流还可能导致局部河势及洲滩格局调整，对取用水工程、航道稳定等可能产生不利影响。

　　为有效降低工程带来的影响，科研团队开展了引江补汉丹江口下游近坝段模型试验研究，探明了工程实施后对坝下河段水位、流态及典型洲滩分流比等影响，论证了河道整治实施后对近坝段防洪的影响，有力支撑了工程段洪水影响评价。

　　“首次采用船模技术、多船型船队、大范围的河道连续交叉监测，是我们为引江补汉工程水力学研究工作量身定做的方案。”严伟表示，得益于科研创新，各方案的优化及通航水力学和通航船模试验为最终方案扫除了不确定性。

　　据了解，引江补汉工程前期工作期间，长科院先后建立了丹江口大坝及其下游约6.5公里河道的1：100水工整体模型，采用实测水文资料对模型水位、流速进行了验证；并通过测量航道水力指标及代表船型的运动轨迹、航速、舵角、漂角等参数，分析了坝下河道现状航道条件的实际适航流量范围；针对综合治理方案，通过测量航道水力指标及代表船型航行参数，分析了各代表船型的适航流量范围并提出了船舶航行安全建议。

　　站在开工的节点展望未来，科研团队将继续做好引江补汉工程建设有关工作，同时继续面向国家重大战略需求，强化关键核心技术攻关，以智慧支撑国家重大水利工程建设。

　　来源：中国水利报 2022年8月11日