点沙成“金” 破“淤积”难题
“更立西江石壁，截断巫山云雨，高峡出平湖！”1956年，毛主席挥笔写下的诗篇，擘画了三峡工程的宏伟蓝图。
1992年4月3日，七届全国人大五次会议通过了关于兴建三峡工程的决议，完成三峡工程的立法程序并进入实施阶段。
从提出构想到落地实施，兴建三峡工程的论证之路历经近40年的光阴。这亦是无数科研人员殚精竭虑、负重前行的光辉岁月。
早在1957年，长科院就开始进行三峡水库泥沙淤积问题研究。
开展三峡水枢纽泥沙模型试验
三峡工程泥沙问题包括库区、坝区以及坝下游的泥沙问题，关系到水库寿命、库区淹没、水库变动回水区航道、港区和坝区船闸、电站的正常运用，以及坝下游河道冲刷对防洪和航运影响等重大而复杂的技术问题。
三峡工程要兼顾防洪、通航、发电等功能，因此正确测定泥沙在坝前淤积的部位、数量尤为重要。为了摸清泥沙淤积规律，长科院进行了各种方案的数模计算和试验研究。
为更好发挥三峡工程的防洪作用，长科院从上世纪60年代初步开展三峡枢纽不同正常蓄水位方案的淤积计算，为长江流域规划提供基础数据。进入80年代，重点进行了三峡枢纽的长系列水库淤积计算，尤其是为三峡工程150米至180米正常蓄水位方案的论证需要，进行了不同蓄水位方案的水库淤积计算。
1960年，长科院进行了三峡枢纽变动回水区合江至涪陵河段的河工模型试验，这是长科院针对枢纽工程泥沙问题研究进行的第一次泥沙模型试验；1983年建造了三峡工程坝区正态模型；1985年建造了三峡水库变动回水区丝瓜碛河段变态泥沙模型和铜锣峡河段变态泥沙模型；1989年建造了比例尺为1/150的三峡坝区正态泥沙模型，研究坝区河势、引航道泥沙及枢纽建筑物等问题。
三峡库区丝瓜碛河段泥沙模型
为研究三峡枢纽与葛洲坝枢纽两坝间航道在三峡电站日调节不稳定流条件下河段流速分布和水流状态，以及航道整治方案，长科院又建设了一座比例尺为1/200的正态定床模型。
从“七五”“八五”“九五”国家重大科技攻关和研究工作，到后期围绕三峡工程施工期、蓄水期抬升方案、优化调度方案的泥沙问题，在三峡工程泥沙问题研究的每一个阶段，长科院都交出了一份惊人的科研“答卷”——
提出水库长期使用理论和水库不平衡输沙理论、水库淤积及坝下游江湖冲淤变化计算数学模型和计算方法，研发出相应的计算软件；
揭示不同正常蓄水位方案库区、坝区和坝下游泥沙冲淤演变规律与趋势，及其对河势、江湖关系、防洪、航运、涉水工程运行等各方面的影响，并提出相应的减免措施；
提出了保持水库长期使用的调度方式，坝区引航道和电站防淤减淤措施……
无数次现场查勘、收集资料时的风雨兼程，无数次试验的不眠之夜，长科院人的身影在办公桌前、在试验场、在施工现场……他们用非凡的智慧与创新的韧性，疏通“淤堵”的泥沙难题，点“沙”成金。
眼前的西陵峡畔碧波荡漾，三峡工程正在“不遗余力”地发挥着“国之重器”的磅礴伟力，长科院这支朝气蓬勃的队伍也在赓续前行，接力奋斗着。
“人造长江” 连技术天堑
1997年11月8日下午3时30分，举世瞩目的三峡工程顺利实现大江截流。
大江截流是三峡工程建设中的第一场关键战役。
为保证施工过程中，长江“黄金水道”不断航，专家们反复研究比对，最终确认了“三期导流、明渠通航”的施工方案。
三峡大江截流模型试验
尽管在三峡工程之前，已有建设“万里长江第一坝”——葛洲坝水利枢纽的经验，但两座水利工程无论是体量还是建设难度上都相差甚远。三峡工程大江截流时河床最大水深达60米，比葛洲坝工程截流水深还要深40米。面对“史无前例”的挑战，如何在大水深和大流量条件下实现截流，防止围堰坍塌，并解决防渗问题，将是三峡工程开工以来，科研工作者面临的第一道世界级技术难题。
“无限风光在险峰！”长科院通过开展“三峡工程大江截流设计施工”攻关，进行了1/100和1/50模型实时试验，创造性提出了“预平抛垫底”的工程措施和技术方案。用石渣料将大江截流龙口深槽河段的最大水深垫至40米以内，同时“压住”截流江段江底的淤沙，形成拦截水流的围堰，实现“人造江底，深水变浅”的目标，在保证安全施工的前提下，降低了截流合龙时的抛投强度，为大江截流的顺利实施提供了有力的技术支撑。
1997年大江截流之后，为解决三峡二期工程期间通航和过流问题，需要建设导流明渠。而这段河道窄、流速高、落差大的“人造长江”截流难度再次“刷新”，既要精准管理水位和流量变化，还要平衡好水库蓄水、大坝通航和下游安全等多重目标。
三峡明渠截流进占水工模型试验
面对工程建设过程中接踵而至的技术天堑，长科院始终坚持问题导向、需求导向，日夜奋战，力克难关。
在巨大通航流量和复杂通航水文条件下，为化解明渠提前截流难题，长科院开展了大流量水工模型试验和研究。由于导流明渠为人工河床，底部光滑，为防止抛投石料随水流漂走，长科院在论证时，提出了“垫底加糙”“双戗截流配合”等关键技术，即在截流前，事先在明渠底部筑一道坎，将抛投石料拦住，并采用双戗双向，下游采取单向上游立堵截流方式进行导流明渠截流，保证了明渠高质量提前截流，取得了巨大的经济效益，也标志着我国河道截流技术跻身世界领先地位。
2002年，当滚滚长江水通过已建好的三峡大坝22个导流底孔向下游宣泄，长江三峡工程导流明渠顺利合龙，为实现水库初期蓄水、五级船闸通航和首批机组发电三大目标创造了有利条件。
三峡五级船闸模型
5年时间，一场填补国内空白的“开拓性攻坚战”胜利收官，但对于三峡工程17年的工期来说只是其中的一个重要阶段，对于几代长科院人倾注的心血来说，更只是历史一瞬。
世纪梦想，道阻且长，初心不改。
一鸣惊人 领跑新赛道
西陵峡口巨声回响，“高峡平湖”惊涛拍岸。
2006年6月6日，全世界的目光再次聚焦三峡。在一声声震耳欲聋的巨响声中，三期挡水围堰如“多米诺骨牌”一般倾覆入江。
三峡的修建过程分阶段进行，即“围一段、建一段、拆一段”。围堰的主要作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，待大坝内电站机组、船闸等各类设施修筑完成，便需要对围堰进行爆破拆除工作。其中三期围堰堰体大部分处于水下，所有起爆均在水下进行，爆破难度极高。
如何在一个枯水期内完成明渠截流、三期土石围堰施工、三期基坑抽水及三期碾压混凝土围堰施工是三峡工程建设中的又一重大技术难题。
路虽远，行则将至；事虽难，做则必成。新的课题和挑战不断涌现，但在国家重大需求面前，即使是“从零开始”，长科院人也始终以勇往直前的拼搏精神，突破基础理论、攻克关键技术，义无反顾地向着这一科研领域“无人区”进军。
从围堰的建设到拆除，长科院不断激发创新潜能，攻克科研难关。
三峡工程RCC围堰拆除爆破
围绕碾压混凝土快速施工及方便后期拆除进行系统研究，提出了适应快速施工的围堰结构设计、碾压混凝土快速施工技术与施工质量保证措施等成套关键技术，围堰在明渠截流后仅用4个月就全部建成；
“建拆结合、预置药室、定向倾倒”，经过反复计算研究，长科院创造性地提出这一爆破方案，首次将围堰拆除和建设有机结合。
采用倾倒法拆除围堰，拆除混凝土量、最大爆破水深、总装药量、起爆段数均创造了国内外围堰爆破拆除新纪录；
针对三峡工程围堰爆破保护对象的结构特点和重要性，提出了相应的安全允许控制标准与防护措施；
成功使用了超声波驱鱼等技术，有效避免了爆破对水生物和环境的影响，开拓了我国水电工程建设中环境保护的新途径。
……
“天下第一爆”的成功实施成为我国工程爆破技术达到国际领先水平的重要标志，推动了我国水下爆破理论与技术的发展，更再一次彰显了以长科院为代表的三峡工程科研工作者的技术智慧。正是因为有他们勇攀高峰、敢为人先的创新精神，国之重器才能成为“国之底气”。
2008年，“三峡三期碾压混凝土围堰设计、施工及拆除关键技术研究与实践”荣获国家科技进步二等奖。
随着一道道世界级的“科研密码”被揭开，在三峡工程的见证下，“长江科研”实力实现了从量的积累迈向质的飞跃，我国水利科研实力也发生了从“跟跑”到“并跑”，再到“领跑”的蝶变。
挑战极限 攀科研高峰
112项世界之最、934项发明专利、135项三峡工程质量标准……三峡工程创下了太多惊人的成绩，也留下了太多难以磨灭的记忆。
自20世纪50年代以来，长科院承担了三峡重大专题、“七五”至“九五”国家科技攻关、国家自然科学基金重大项目等研究工作，开展了大量的理论研究、原型观测资料分析、野外原型试验、室内模型试验及数学模型建设工作，系统的研究成果为三峡工程规划、决策和工程布置、设计、建设、运行及综合效益充分发挥提供了科学依据。
据不完全统计，长科院为三峡工程共完成各类科研成果报告近3000份。大江截流、围堰拆除，都只是长科院攻克三峡工程建设难关的一个缩影。
1994年，专家组现场考察三峡明渠导流通航试验
长科院首次提出了三峡大坝混凝土耐久寿命500年的设计构想和以耐久性为主导的现代水工混凝土设计理念。在混凝土原材料优选和配合比设计方面，长科院开展了许多开创性研究，采用补偿收缩水泥，掺用引气剂、高效减水剂，高掺优质粉煤灰，减小水胶比，严格限制碱含量等，为三峡工程混凝土长期耐久性提供了坚实基础。持续40年开展三峡工程花岗岩骨料碱活性长龄期试验研究，为三峡大坝混凝土长期安全性评价提供了有力的科学依据。形成的大坝混凝土“低热、低缩、低弹”配合比设计原则，成为我国坝工混凝土设计的基本指导原则，引领了行业进步。
自1995年起，在国内尚无统一的水工沥青混凝土试验规范的情况下，长科院积极探索，大胆创新，借鉴国内外最新研究成果及成功经验，经过反复、多次科学试验，设计出具有抗渗性能好，变形协调能力优异的水工沥青混凝土配合比，应用于坝高104米的三峡茅坪溪防护大坝，为我国水工沥青混凝土的研究和发展做出了重要贡献，并以此为基础制定了我国第一部水工沥青混凝土试验规程。
历经二十余年，长科院先后采用光弹性模型、地质力学模型、钢筋混凝土仿真模型等物理实验手段，以及基于自主研发的三维有限元仿真软件的数值模拟手段，研究了三峡大坝各坝段的结构分析和温度应力问题，其成果作为大坝结构和施工设计的主要依据；通过数值仿真及模型实验，系统研究了各种蜗壳埋设方式的结构静动力特性与机组稳定问题，为巨型水力发电机组蜗壳埋设方式设计提供了有力科技支撑；采用三维有限元法研究升船机塔柱在复杂承载条件下的结构受力和变形，解决了施工精度及变形控制的关键技术问题，为当今世界上工程规模和技术难度最大的升船机设计与安全运行提供了技术支撑。
三峡工程升船机水工模型试验
针对近百米高的三峡工程深水围堰建设，采用离心模型试验确定了深水抛填风化砂料的密度这一围堰设计关键参数，研制了满足二期围堰防渗墙设计要求的柔性墙体材料，取得了一系列重要成果；
针对三峡工程基础加固和混凝土裂缝处理的问题，研制出以环氧树脂为基础材料的灌浆材料，有效地解决了三峡工程断层地质缺陷、基础防渗帷幕和大坝混凝土裂缝补强处理等问题；
永久船闸是人工开挖出的“峡谷”。针对永久船闸岩质高边坡的变形、稳定及渗流控制设计的需要，长科院在国内首次开展了风化带现场非饱和参数与降雨入渗试验研究。为加强三峡永久船闸开挖高边坡稳定性变形监测，长科院在国内较早地采用人工神经网络方法开展边坡位移反分析，取得了边坡多介质岩体的宏观等效弹性模量，为边坡开挖和锚固效果提供了安全评价依据，在优化设计和指导施工方面发挥了重要作用；
长江三峡水利枢纽永久船闸高边坡安全监测
为保障工程安全运行，长科院组建三峡工程安全监测中心，全程参与三峡工程安全监测管理，编制三峡工程安全监测管理和监理的一系列管理制度和流程，开创了工程安全监测“三峡模式”，成为国内这一领域的标杆……
长科院全方位参与三峡工程一期二期围堰、茅坪溪、临时船闸、升船机、永久船闸、左厂房边坡及地下电站等关键建筑物的安全监测设计、科研、实施及综合分析工作。
在三峡工程监测系统的布设、基本要求、总体布置要求、数据采集、处理及管理系统改进和优化方面，长科院提出的重要建议发挥了关键作用。其中，“三峡水工建筑物安全监测与信息分析研究”项目荣获2002年度江苏省科技进步一等奖，标志着该领域科研水平的领先。主持完成的长江三峡工程科研、设计项目“长江三峡水利枢纽建筑物安全决策支持系统总体设计”，为“长江三峡水利枢纽建筑物安全决策支持系统”的开发直至运行发挥效益奠定了坚实基础。
在库区滑坡地质灾害防治方面，自20世纪70年代中期起，长科院对三峡大坝近坝区两岸高边坡及库区滑坡开展了监测工作。1985年5月，成功监测并及时预报长江新滩滑坡，避免了人员伤亡。对长江链子崖危岩体、黄腊石等滑坡布置了监测设施进行长期监测，及时发现滑动面（带）的位置、方向和大小，为治理方案设计、整治施工方案制定、施工安全和整治效果评价提供了宝贵资料。
进入20世纪90年代，长科院在三峡库区豆芽棚滑坡、巴东黄土坡滑坡体上开展了滑坡卫星遥测监控系统研究工作，进一步提升了地质灾害监测的科技水平和预警能力。
数载耕耘，硕果累累。“长江三峡工程大江截流设计及施工技术研究与工程实践”荣获1999年度国家科技进步一等奖；“水库大坝安全保障关键技术研究与应用”荣获2015年国家科技进步一等奖；“三峡水库回水变动区泥沙冲淤河床演变及对防洪和航运的影响及其对策”荣获1991年国家“七五”科技攻关重大成果奖；“三峡工程明渠导流及通航研究与运行实践”荣获2004年国家科技进步奖二等奖；“三峡工程明渠导流及通航研究与运行实践”荣获2004年国家科技进步奖二等奖；“三峡水库和下游河道泥沙模拟与调控技术”荣获2017年大禹水利科学技术奖特等奖；“水电工程滑坡灾害评价、预测及防治关键技术研究与实践”荣获2008年湖北省科技进步一等奖；“三峡工程河库系统生境演化规律及水沙适应性调控”荣获2022年湖北省科技进步一等奖；“三峡水库泥沙运动规律及预测调控”荣获2021年中国大坝工程学会科技奖特等奖；“长江上游水库淤积规律及防治技术研究与应用”荣获2022年中国大坝工程学会科技奖一等奖；“三峡水库水沙生态环境效应与调控关键技术”荣获2021年中国电力科学技术进步奖院一等奖。
2020年，长科院以科研类单位排名第一身份参与的“长江三峡枢纽工程”荣获国家科技进步奖特等奖。
步履不停 攻“深研精钻”
开创性的研究成果不胜枚举，无不体现了长科院作为科研技术支撑单位的卓越实力和“灯光不熄，人员不散，雄心不变”的坚韧毅力。
三峡工程建成后，持续展现着“大国重器”之力，其首要功能是防洪，最大效益也体现在防洪上。多年来，长科院始终把“安澜长江”需求作为深研精钻的发展方向，围绕三峡工程开展的科研攻关从未止步。
三峡水利枢纽工程
三峡大坝自2003年蓄水以来，先后经历围堰发电期（库水位135~139米）、初期运行期（库水位144～156米） 和正常运行期（库水位145～175米）3个阶段，至今已整整运行超过30年。大坝校核洪水最大下泄流量102500立方米每秒，相应泄洪落差97.3 米，泄洪功率居世界第一，其泄洪消能特性备受关注。自2003以来，长科院先后开展了多年的原型观测，仅泄洪观测就持续了12年。持续的现场观测和不断的探索研究为三峡大坝泄洪消能提供了安全技术保障。
为深入研究三峡水库坝下游江湖冲淤变化与防洪问题，长科院建设开发了长江防洪实体模型和长江防洪数字模型，系统研究三峡工程运用后长江中下游江湖系统演变规律和趋势，提出了中下游河道及航道治理对策与措施，建立了江湖演变模拟的技术体系和标准，为长江流域规划编制、防洪调度、江湖治理、开发和保护提供了科学依据。
2022年，长江流域发生历史罕见旱情，长科院第一时间开展三峡水库抗旱调度研究，全面摸排了长江中下游取水设施运行情况，建立了枯水演进模型，丰富了三峡水库科学调度成果，为2022年长江委应对旱情工作提供了有力支撑。为进一步落实水利部提出的“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”要求，长科院持续在数字孪生流域、数字孪生工程建设上发力攻坚。
围绕三峡水库库容安全、水质安全、生态安全等核心业务需求，深入开展了三峡水库库容冲淤动态监控、排污口跟踪管理以及水生态运行管理系统建设，通过数字赋能提升三峡水库库区运行安全管理能力。参与建设的“数字孪生三峡”获评《数字孪生水利建设十大样板名单(2023年)》。
针对水库调度运行所产生的水沙变异及其生态环境影响，研究并揭示了三峡工程蓄水后河库系统水-沙-污染物的流域性演变特征，建立了三峡工程河库系统关键生源要素输送和水生生物栖息繁衍对水沙流域性演变的响应关系，提出了改善河库生境的水沙适应性调控技术，构建了水沙工程调控与流域管控相耦合的水生生境协同保护模式，成果获得2022年度湖北省科技进步一等奖。
“大国重器必须掌握在自己手里。要通过自力更生，倒逼自主创新能力的提升。”2018年，习近平总书记视察三峡工程，字字千钧，为科技工作指明方向。
岁月流转，时光荏苒。三峡工程的成功建成和运转，圆了几代中国人民的安澜梦、发展梦。但对于长科院而言，让三峡大坝成为功在当代、利在千秋的世纪工程，将是所有科研工作者想要接力做好的一场治水梦。
回顾兴建三峡工程所走过的历程，每一个论证的推进，每一个重大技术问题的解决，每一份成果报告与技术创新，都闪耀着“长江科学”研究的智慧之光，也都印证了长科院参与三峡工程建设的坚实足迹。
雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。长科院将坚持以长江保护治理为己任，持续加大创新力度，推动新质生产力发展，为长江水利发展提供全面的科技支撑和保障。
