创新驱动黄河流域保护治理和高质量发展

　　黄河是世界上输沙量最大、含沙量最高的河流，也是世界上最为复杂难治、洪涝灾害最为频繁的河流。历史上，黄河曾“三年两决口、百年一改道”，给沿岸人民造成巨大灾难。从古至今，黄河的治理都是兴民安邦的一件大事，保护黄河是事关中华民族伟大复兴和永续发展的千秋大计。

　　黄河勘测规划设计研究院创新团队负责人张金良坚守黄河保护治理一线38年，针对黄河水少沙多、水沙关系不协调的基本特性，围绕多沙河流水利工程设计与调控，带领团队从“增水、减沙、调控水沙”等多个方面持续开展研究，建立了泥沙工程控制理论技术体系，创建多沙河流水库“蓄清调浑”工程设计运用方式，完成黄河调水调沙原型试验并实践应用。主持设计了黄河古贤水利枢纽、泾河东庄水利枢纽、南水北调西线调水工程、黄河下游生态治理工程等，主持编制了黄河流域生态保护和高质量发展水安全保障规划，取得了系列创新成果，助力推动黄河流域生态保护和高质量发展。

　　百炼水沙调控新技术 助力重大水工程设计

　　张金良带领黄河泥沙工程创新团队致力于多沙河流水工程“软件系统”——水库运用方式研究，探明了“水库-河道”水沙运动能耗机理，揭示了泄水建筑物布设、运用与水库调沙及有效库容保持的互馈机理，提出水沙关系协调度及计算方法，确立了水沙调控的目标准则，构建了水库淤积形态控制、拦沙库容再生利用、挟沙径流跨年调节等关键技术，将以往主要通过“蓄、排”实现有效库容保持的“蓄清排浑”设计理论技术发展到“蓄、调、排”全方位协同的“蓄清调浑”新阶段。

　　黄河下游是举世闻名的“地上悬河”，面临堤防决口、河流改道等重大防洪安全问题。张金良团队创建“人工塑造异重流”排沙技术和调水调沙三种基本模式，参与建立了黄河水沙调控工程体系“网络版软件系统”—黄河调水调沙理论与技术，并在治黄史上首次系统开展了调水调沙原型试验和生产实践。2002年以来实现下游河道冲刷泥沙32亿t，河底全线下降2.6m，主槽过流能力由1800m³/s增加至5000m³/s，彻底扭转了下游河道持续淤积抬高的险恶局面。

　　受泥沙问题制约，小浪底水库调水调沙后续动力不足，超高（年均含沙量100~200kg/m³）和特高（年均含沙量200kg/m³以上）含沙量河流水库设计无成熟技术。张金良带领团队以健全水沙调控体系为“基础硬件”，先后担任黄河古贤、泾河东庄等重大水沙调控工程项目设计总工程师，创建了高、超高、特高含沙量河流水库淤积形态设计与控制、坝前双泥沙侵蚀基准面构建、枢纽泥沙安全防护等新技术，破解了工程设计中多项世界级难题，开启了含沙量百公斤级以上河流建设重大水工程的先河，促成重大枢纽工程落地，推进了黄河水沙调控工程体系建设进程。

　　攻坚泥沙控制新理论 革新淤地坝构建技术

　　张金良带领黄河泥沙工程创新团队从系统治理出发，以工程控制论为统领，提出自黄河泥沙产生到输移入海全过程分为“入黄泥沙控制-水库泥沙控制-河道泥沙控制－河口泥沙控制”的四级控制体系，揭示出系统间“控制-传递-影响-反馈-控制”的运行机制，提出泥沙工程调控指数，建立了黄河泥沙工程控制模型体系，形成黄河泥沙工程控制理论与关键技术，为黄河泥沙治理、黄河泥沙工程控制措施的布局与实施提供技术支撑。

　　淤地坝是黄土高原水土流失治理最直接有效的措施，现行淤地坝为均质土坝，易漫顶溃决，常诱发坝系连溃，导致黄土高原拦沙防线脆弱、“头顶库”防洪风险大等问题。黄河泥沙工程创新团队首创了“为淤地坝穿上‘防护衣’、滞洪库容用于拦沙”的设计新理念，在防溃决新型坝工结构、黄土固化材料及施工装备、小流域高含沙洪水设计方法等方面取得技术突破，发明了一种集新理论、新方法、新结构、新材料、新工艺于一身的防溃决多拦沙新型淤地坝，实现淤地坝漫顶不溃、坝系长期安全稳定，守牢了“头顶库”防洪安全底线。

　　深思水网西线新方案 研发隧洞掘进新设备

　　南水北调西线工程是国家水网建设的战略性工程，工程规划总调水量170亿m³，原工程线路方案存在调水比例偏高等问题，导致前期工作一度停滞。作为设计总工程师，张金良带领团队创建“多要素协同评价-多目标优化调整-多效益方案优选”的调水工程增水技术体系，提出了南水北调西线下移线路，形成了上下线组合调水的新方案，并通过水利部审查，为国家再次启动工程论证、南水北调总体规划修编（西线部分）奠定了良好基础。

　　传统TBM遭遇超硬岩时存在“破岩难、掘进慢、磨损高”三大世界级难题，长期制约交通、铁路、水利等领域隧道工程建设进程。张金良团队提出了“高压水劈裂-部分围压解除-压-剪-拉”破岩新机理，主持TBM超高效掘进成套装备研发，首创高压水射流与TBM滚刀耦合破岩技术，成功研制首台具有完全自主知识产权的高压水力耦合破岩TBM，在福建龙岩输调水工程开展工业试验，同等推力条件下贯入度提高30%，刀具损耗减少20%。研究成果是TBM破岩技术的重大创新，是TBM设备从技术引进、集成创新走向自主创新的重要标志，是中国制造走向中国创造的具体体现。

　　开创生态治河新模式 谋划黄河高质量发展

　　下游河道为“二级悬河”不利形态，漫滩洪水易直冲大堤，威胁滩区190万人和堤外防洪保护区1.3亿人的安全。张金良团队创新提出“洪水分级设防、泥沙分区落淤、三滩分区治理”的多沙宽滩河流生态治理新策略，因滩施策，创建宽滩河段断面形态重构等技术，构建“高滩建镇安居、二滩生态集成、嫩滩生境成廊”的滩区空间治理新格局，消除“二级悬河”对黄河安澜构成的重大威胁，应用于黄河下游滩区综合治理，为筑牢黄淮海平原生态安全屏障提供了技术支撑。

　　张金良团队积极谋划黄河保护治理顶层设计，主持编制黄河流域生态保护和高质量发展水安全保障规划，以实现“让黄河成为造福人民的幸福河”为目标，提出了保障黄河长治久安、水资源节约集约利用等规划布局和措施，为当前和今后一个时期指导黄河流域水安全保障提供了纲领性文件。相关成果纳入《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》。

　　张金良时常挂在嘴边的一句话是“服务治黄是我们存在的价值，这就是我们的理念，既是一种担当，也是一种责任。如果从精神层面来讲，每一个治河者都应该有这种家国情怀，否则，我们的黄河治理靠谁？就要靠我们一代接一代人的奋斗”。