在三峡工程这座举世瞩目的“大国重器”背后,有一支科技中坚力量常年为其生态健康“把脉问诊”。他们扎根于长江之滨,围绕三峡库区乃至整个长江流域最紧迫的生态环境挑战,开展系统性、针对性、开创性的研究与工程实践。他们,就是三峡大学牵头建设的三峡库区生态环境教育部工程研究中心。
面对巨型水库建设与运行带来的生态难题,中心主动出击,构建起一套独具特色的“库-岸-水-坝”协同治理与保护研究体系。从库区水体的污染控制,到消落带与工程边坡的生态恢复,再到疏解大坝对鱼类洄游的阻隔效应,直至消纳库区周边磷化工产业产生的大宗固废,四个研究方向环环相扣,形成了一个立体、综合的生态屏障修复闭环。
“问诊”库区水体:从水华预警到精准调控
三峡水库支流库湾的水体富营养化与水华问题,曾是困扰库区水质安全的“心腹之患”。中心针对这一难题,展开了从机理揭示到技术研发的全链条攻关。
中心黄应平教授团队牵头构建了水力空化耦合光催化、超声等微污染物选择性氧化技术,为复杂污染水体治理开辟了新路径。杨正健教授团队自主研发了大水深水质自动监测系统,实现了深水水体剖面水动力-水温-水质-水华的高频连续自动监测,如同为水库装上了“动态心电图”。更关键的是,提出了利用电站日调峰调度防控水华的新思路,建立了气象、水位等多过程协同的防控新方法。核心技术不仅支撑了三峡水库生态调度方案的优化,使水华防控的针对性与有效性显著提升,水华强度降低50%以上,更推广应用于丹江口、溪洛渡等多个重大水库,年均节约三峡库区水污染防控成本约1.5亿元。
“修复”工程创面:让“生态混凝土”在绝壁上开花
水电、交通等重大工程建设,在留下现代文明印记的同时,也常在山体上留下裸露的“伤疤”——高陡边坡。传统修复方式往往面临基材可持续性差、植被难以存活等困境。
中心教授许文年团队,成功研制出具备改善理化性质、调节生物特性、固持养分水分、提升抗冻性等八大功能的植生水泥土生境基材,配套研发了干湿旋转混合智能专用喷射设备及“湿+干”协同喷射工艺,形成了植被混凝土与植生水泥土生境构筑技术体系,并成功培育出高科技企业湖北润智生态科技有限公司,带动了生态修复材料、专用装备制造、工程施工等相关产业发展。
团队从根本上解决了边坡创面生态修复的可持续性与长效性问题。从福建永泰抽水蓄能电站到国家重大工程“引汉济渭”黄金峡水利枢纽,再到深圳鹏城实验室石壁龙变电站工程,团队技术已推广至全国29个省市,多场景应用面积超2500万平方米。团队牵头编制的《水电工程陡边坡植被混凝土生态修复技术规范》中文、英文、阿拉伯文版相继发布,推动了中国生态修复技术标准走向世界。
“重塑”生命通道:为鱼儿铺设“高速鱼道”
大坝在发挥综合效益的同时,也阻隔了鱼类的天然洄游通道,对水生生物多样性构成严峻挑战。如何让鱼儿安全过坝,是衡量水电工程生态友好性的关键标尺。
由中心国家级领军人才石小涛带领的团队,长期专注于工程影响下的鱼类保护与过坝技术研究。他们创建了中国鲤科鱼类游泳能力综合评价与预测模型,研发了过鱼设施效果评价与优化、梯级枢纽声-光-电-气-底质复合诱驱鱼、高坝上下行集运鱼等系列专利技术与装备,构建起涵盖监测诊断、设计优化、辅助诱鱼、生态调度的完整技术体系。
从长江到黄河,从珠江到雅鲁藏布江,团队构建的技术体系已成功应用于80余个重大水利工程,为超过2600万尾鱼类通过过鱼设施提供了关键技术支撑。在青海湖裸鲤的洄游保护、雅鲁藏布江藏木鱼道(国内长度最长、海拔最高、落差最大的鱼道)的设计优化中,都凝结着他们的智慧。团队打造的“科研+科普”融合模式,线上线下覆盖超千万人次,让生态保护理念深入人心。
“消化”产业固废:点“磷”成金的绿色魔法
湖北宜昌是“磷矿之乡”,但磷化工产生的大量磷石膏等固废,其处置和资源化利用一直是行业痛点与区域环境风险源。
中心紧扣地方绿色发展需求,将磷化工废物资源化利用列为重要研究方向。通过探明磷石膏、磷尾矿等大宗固废的活化与胶结机理,研发了大掺量磷石膏固结体、磷石膏基道路稳定材料、高强轻质磷尾矿/石膏基骨料制备等关键技术。针对草甘膦废水,开发了“多级膜+纳滤”高效回收与资源化集成技术。
这些技术实现了磷石膏固废在矿山充填、轻质混凝土、多源污泥处置等领域的规模化消纳,已在兴发集团、湖北泰盛等龙头企业实现工程应用。该技术体系打通了“大宗固废建材化—高浓废水资源化”路径,磷石膏年消纳超百万吨,草甘膦废水处理成本降低70%以上,累计为企业创造经济效益超1.5亿元,为长江沿线磷化工产业的绿色转型提供了扎实的“三峡方案”。
服务三峡,辐射全国:从“策源地”到“辐射极”
中心的定位始终清晰,立足三峡,服务国家战略;验证技术,辐射全国流域。他们深知,在三峡库区这样世界级复杂环境下锤炼出的技术,更具普适性和推广性。
“我们的技术,从三峡出发,正迈向全国,惠及更多江河。”中心主任纪道斌表示。无论是边坡生态修复技术在全国26个省市的广泛应用,还是鱼类过坝技术在80余个水利工程的落地生根,亦或是磷石膏处置技术对同类工矿区的示范价值,都印证了这条“在三峡策源,向全国辐射”的成果转化路径。
强大的科研需要坚实的人才支撑。中心不仅培育了石小涛、杨正健、叶立群等一批国家级青年英才,还引进了中国工程院院士李焯芬等顶尖专家,并聘请了第十四届全国人大代表黄艳教授等行业领军人物作为固定或流动人员,形成了“平台育人才、人才强平台”的良性循环。
从揭示规律到研发技术,从制定标准到工程应用,三峡库区生态环境教育部工程研究中心始终以科技之力,守护着长江母亲河的生态底色。中心围绕“大国重器”所展开的“库-岸-水-坝”系统守护战,不仅是对三峡工程可持续发展的重要支撑,更是对“长江大保护”“国家水网”“美丽河湖”等国家战略的生动实践,为我国乃至世界大型水利工程的生态环境保护,贡献着不可或缺的智慧与方案。
(通讯员 覃若兰)