国家内河航道整治工程技术研究中心围绕“长江经济带”、“交通强国”、“长三角区域一体化”、“成渝双城经济圈”等重大国家战略需求，致力于解决制约提升内河水运通过能力的生态航道建设、智能航道运维以及港口智能建造与枢纽通航中的关键技术难题，承担全国内河航道开发70%以上的研究任务，为推进长江等内河水运“安全、便捷、高效、绿色”发展提供关键技术支撑和服务。

1.科学研究与技术研发

（1）多库联调下卵石滩群联动航道整治技术及示范

针对多库联调下长江上游航道所面临的卵石滩群联动引起的碍航问题，采用室内试验、资料分析、数值模拟等手段，基于水文、泥沙运动力学、流体力学等理论，研究向家坝坝下非恒定流水沙特性及通航安全指标，从基础力学层面提出多尺度湍流结构推移质造床力学模型，构建卵石滩群碍航特性模拟技术，获得长江上游航道卵石滩群碍航指标，综合航道内卵石滩群适应性调整过程实体模型的研究，提出卵石滩群协同控导整治技术并开展示范应用。以高速水流理论与流-固耦合机制为基础，建立磨料射流联合机械破岩模型，研发上游航道环保切礁装备,为实现长江上游航运、生态效益的协调发展提供技术支撑。

（2）库区和坝下游重点河段航道治理措施研究

以库区及坝下游重点河段为典型，开展新水沙条件下三峡变动回水区推移质运动规律预测和新航道标准下重点河段治理措施研究，以及坝下游复杂通航河段滩槽调整机制及发展趋势和相应河段的治理措施研究。揭示了三峡变动回水区重点河段推移质输移特性及变化趋势，揭示了三峡坝下沙质河段重点滩段滩槽变化特性及趋势，提出了库区和坝下游重点河段航道治理措施。

三峡库区泥沙淤积分布

三峡坝下游河段航行基面

（3）长江上游朝天门至涪陵5000吨级生态航道建设关键技术研究

主要解决朝天门至涪陵河段鱼类生态保护下的航道治理与生境修复技术难题，直接推动了该工程的立项实施。长江上游朝天门至涪陵河段航道整治工程人工鱼礁生态效果评估与优化，针对新型人工鱼礁结构型式、水动力学特征及其对鱼类行为的影响分析，预期提出一种具有较好稳定性、生物富集效果和鱼类适应性的人工鱼礁结构型式，优化人工鱼礁的组合形式及布置方式，并对其生态效果进行监测与评估。开展施工期鱼类救护及保护区监管，进行“四大家鱼”及珍稀保护鱼类增殖放流，构建增殖放流生态风险实时监测评估系统以及河流栖息地适宜性评价模型。从鱼群分布、生境特征、泥沙淤积特征以及生境营造方案等方面开展朝天门至涪陵河段航道整治工程鱼类生境修复方案研究及生态效应评估，提出鱼类生境异地重建和修复方案。预期揭示长江上游朝天门至涪陵河段鱼群分布规律及生境特征，提出四个鱼类生境营造方案，并对生境营造方案实施后的效果进行评估，为长江生态航道建设提供技术支撑。

朝涪段航道整治工程人工鱼礁布设区

搭载生态棒的空间三棱柱镂空式人工鱼礁

人工鱼礁水动力学特征分析试验

人工鱼礁微生境的生物种群分析试验

（4）三峡库尾卵石滩群再造过程及航槽适应性协调机制研究

通过三峡库尾河段现场观测和12m高精度变坡水槽试验，深入探析三峡水库库尾卵石滩群再造演变的动力学过程，开展大量研究寻求三峡库尾航槽适应性协调机制和整治方法；研究河床宽浅-窄深交替形态下不平衡推移质输移关键性过程的动力学特性，建立反映三维真实流动的水动力模型与基于多尺度湍流结构推移质造床力学模型。揭示多尺度湍流结构与卵石群体输移的动力性关系，提出三峡库尾航槽适应性协调机制和整治方法。项目研究成果可以填补泥沙运动力学、河流动力学和河床演变学的理论空白，为三峡库尾卵石碍航机理的揭示及航道调控方法研究提供重要支撑。

天然情况下30年后朝天门至涪陵段泥沙冲淤分布

推移质观测系统（GPVS）及工作原理

东溪口航槽调控推荐方案 香炉谈航道调控推荐方案

（5）内河航道设施服役状态在线监测、预警与功能恢复智能决策技术

利用模型试验、数值模拟、原位试验等手段，针对复杂流态下航标在线监测预警技术、航道整治建筑物损毁一体化智能监测及预警技术、通航建筑物服役状态在线监测及预警技术、航槽动态演变过程智能监测及预警技术等关键科学技术问题开展研究。采用LSPIV与FMV耦合计算速度场，采取计算水面脉动速度，消除区域流向速度干扰的方法，增强泡漩区域速度场二维特征；通过三维层析成像技术对航道整治建筑物内部侵蚀规模进行反演，精度达到厘米级；自主开发了内河航道整治建筑物服役状态综合评价系统以及远程自动监测系统。

（6）三峡及长江上游水库群联合调度航运方案研究

开展三峡及上游大型水库群中枯水期的联合调度航运优化研究，可提高中枯水期长江航道通航水位与流量，解决新形势下的航道问题，对进一步发挥三峡水库与长江黄金航道的航运效益意义重大。主要包括长江中上游航道条件变化及水位流量需求研究，三峡及上游水库群中枯水期联合调度航运方案研究，长江中上游河段航道短中期水位预报研究。预期提出三峡水库入库、出库航运流量优化调度以及葛洲坝出库航运流量优化调度方案，提出三峡及上游水库群航运应急调度方案，实现长江中上游河段航道短中期水位预报。

（7）三峡水运新通道通航关键技术研究

三峡枢纽堵船逐步成为影响长江航运及长江经济带发展的关键制约因素，对重庆社会经济发展带来了严重影响，迫切需要建设三峡水运新通道和葛洲坝船闸扩能工程。开展三峡新船闸建设方案及通航条件试验研究，葛洲坝改扩建方案与通航条件关键技术研究，两坝间通航水流条件与改善措施研究。建立三峡枢纽-两坝间-葛洲坝整体物理模型，建立全尺度多目标船舶通航仿真模型，提出葛洲坝扩能工程船闸优化布置方案，提出三峡两坝间石牌急弯段隧道通航与智能化拖曳方案以及石牌通航隧洞的初步布置方案及断面结构型式。

（8）平陆运河工程通航条件及青年枢纽防咸关键技术研究

平陆运河始于南宁平塘江口，溯沙坪河而上入钦州境，跨分水岭沿旧州江而下至陆屋，汇入钦江干流经钦州港入海，线路全长约140km。平陆运河是“西部陆海新通道”的重要组成部分，也是珠江流域连接北部湾港的亿吨级水运交通大动脉。运河工程实施后，大幅开挖河槽导致青年枢纽闸下与茅尾海直接贯通，加剧了盐水上溯和入侵，同时为满足航运需求，船闸的频繁运行也导致盐水的进一步上溯，对当地的水质和水环境带来影响。研究内容主要包括船闸输水系统布置与水力学计算分析，青年船闸盐水入侵与防咸措施研究，航道通航水流条件与水质研究三个专题内容。通过海水入侵机理研究，探明平陆运河工程实施后青年枢纽船闸上下游盐度的分布特征，揭示青年船闸运行过程中盐水上溯的机理及其影响程度，研发适宜的船闸结构止水和防腐措施，提出青年船闸咸水入侵的防治思路及工程优化方案。

钦江河道观测点盐度潮位变化示意图

青年船闸布置集咸坑前（左）、后盐水入侵情况

（9）湘江永州至衡阳三级航道改扩建工程近尾洲枢纽扩建二线船闸通航整体模型试验研究

近尾洲枢纽通航建筑物目前为500吨级船闸，明显不满足三级航道的要求，扩建1000吨二线船闸势在必行，因此近尾洲二线船闸的建设成为“湘江永州至衡阳三级航道改扩建工程”的重要组成部分。近尾洲枢纽船闸扩建工程，不仅大小船闸双线并存，并且水电扩机与二线船闸争地矛盾突出，布位相互夹杂，加之需于台地新开上下游引航道，通航环境十分复杂。因此，为了充分掌握复杂环境下枢纽上下游通航水流条件，保障上下行船只安全通行，设计出更为科学合理的船闸布置方案，开展物理模型和自航船模研究。研究内容主要包括工程前枢纽河段的水力特性和通航条件试验研究，二线船闸初设设计方案通航水流条件试验研究，二线船闸布置方案优化试验研究。验证了船闸工可设计方案的可行性；提出合理可行的船闸整体布置方案。

（10）内河大尺度钢和钢筋混凝土组合高桩码头结构界面损伤和能量耗散机理研究

从大尺度钢与钢筋混凝土组合材料构件的工作机理出发，弄清组合材料、界面和节点的工作性状，开发数值散斑高速成像技术等现代实验技术，应用应变梯度和多尺度结构数值计算方法，详细地探讨基础、结构和钢与钢筋混凝土复合构件、节点的能量传递方式和构件、节点强弱化机理，形成一套大尺度钢与钢筋混凝土组合结构的能量耗散计算理论和方法。首次系统的提出了基于数值散斑技术的内河直立式框架码头多尺度实验研究方法，并研发提出了这类结构安全工作性状评估的大场景数值散斑成像系统；首次系统研究了钢护筒和钢筋混凝土联合受力结构的力学特性、破坏模式与结构能量传递刚度方法，明确了结构空间布局尺度和结构尺度对整体结构的影响及其能量耗散模式，并获得了组合构件的计算公式；首次揭示了大尺度钢护筒和钢筋混凝土组合结构的长期工作强弱化规律，创建了组合构件核心混凝土徐变计算模型，开发了构件长期性能有限元计算模型，分析了构件损伤或长期演化对结构工作性状的影响及其能量耗散影响；首次将数值散斑成像检测技术和数值仿真技术应用于内河大水位差码头实际工程建设。研究成果丰富了图像检测理论和大尺度复合材料理论，可指导大尺度内河码头结构、跨海结构和风机结构设计施工。

     2.近年来中心承担的国家及省部级重大科研任务（部分）