交通运输部长江航务管理局

项目简介：

    针对南京以下12.5米深水航道段径潮流复杂动力环境下航道演变及回淤机制不清晰、航道疏浚量预测技术不完善、航道养护疏浚策略不明晰等关键科技技术难题，项目组2016年以来开展了十余项科研项目，采用资料分析、数模物模、机器学习等多种方法，以理论创新、技术突破为主线，开展协同攻关，形成了系列研究成果，为疏浚工作提供重要技术支撑。

创新成果：

    （1）在航道演变机制及泥沙回淤机理揭示方面：基于k-epsilon三维水沙紊动数模推算了潮动力占比、床面切应力分布，揭示了不同潮动力作用下泥沙输移空间分布、路径及输沙模式变化规律；模拟了河段三维大尺度水流结构发育、发展、演变的过程，诠释了该过程中空间紊动能量的产生与耗散特征，识别了泥沙输移动力学机制，揭示了滩槽联动机理；基于物模阐明了自然和人类活动双重影响下泥沙输移特点，揭示了航槽回淤特性，为疏浚精准预测提供理论支撑。

    （2）在回淤量精准预测技术方面：提出了基于统计数据的自回归移动平均模型，构建了基于航道流量时间序列影响因子的回淤量预测经验公式，研发了具备强大泛化能力的深度学习模型，实现从地形、水文泥沙及疏浚量等多维度实测数据到回淤量预测数据的高效转化；开发了12.5米深水航道专用数学模型；耦合经验公式、大数据深度学习及数学模型，建立了瓶颈河段淤积量的互馈修正耦合预测模型体系，显著提高泥沙淤积预测精度和智能化水平。

    （3）疏浚时空精准预测技术方面：基于预测先行，精准疏浚，提出了基于滩槽联动的航道动态淤积量和时空分布精准分析技术，为疏浚精准预测提供支撑；建立了航道淤积分析与淤积缓冲区设计一体化方法，有力支撑极端水情、泥沙骤淤条件下高效疏浚。

实施应用效果：

    项目成果已全面应用于长江下游南京以下12.5米深水航道疏浚的设计、施工和管理中，通过本成果的应用，航道维护工作的质量和效率得到了显著提升。根据初步测算，基于本项目成果所开展的航道养护疏浚工程，年疏浚量可减少5%左右；养护疏浚能够保障长江航道的通过能力，可带来运输通过能力的大幅度提升，创造的效益主要包括船舶大型化效益、转移货运量效益、船舶减少减载的经济效益以及船舶在途时间节约效益四个方面。通过本成果的应用，长江下游航道维护工作的质量和效率得到了显著提升，社会效益、经济效益显著。

主要完成单位：

    长江航道规划设计研究院、河海大学、长江航道勘察设计院（武汉）有限公司、武汉大学、南京欧帕提亚信息科技有限公司

主要完成人：

    雷雪婷、秦杰、李明、郑惊涛、裴金林、吴腾、王爱春、单敏尔、李有为、陈立