——水力学与山区河流开发保护国家重点实验室

　　
　　
　　水力学与山区河流开发保护国家重点实验室的前身为在四川大学设立的“高速水力学国家重点实验室”。“高速水力学国家重点实验室”于1988年5月由国家计委批准设立，1990年1月，经国家教委批准，实验室正式向国内外开放，并于1992年1月，正式通过国家验收，成为我国水利水电科学领域的一支重要力量。2005年4月8日，经国家科技部审核批准，由“高速水力学国家重点实验室”更名为“水力学与山区河流开发保护国家重点实验室”，成为我国最早的内陆水利水电工程领域国家重点实验室和从事应用基础研究的工程类实验室。
　　
走进实验室
　　水力学与山区河流开发保护国家重点实验室以山区河流开发（尤其是高坝大型水利水电工程）和保护（尤其是山区河流开发所引起的河流健康和水环境保护）领域的科学研究、人才培养和开放平台建设为主要任务；以我国西南山区河流和世界级高坝工程中的水力学（包括工程水力学、山区河流动力学和环境水力学）和岩石力学的应用基础研究为主要特色；以建设工程水力学和山区河流开发保护领域国际一流的学术平台，促进我国在水力学与山区河流开发保护领域的科技创新、人才培养和学术交流，支撑水利水电工程建设和山区河流灾害防治为总体目标。
　　实验室现拥有水力学及河流动力学、岩土工程和固体力学3个国家重点学科，拥有水利工程、力学、环境科学与工程3个博士学位授权一级学科，以及岩土工程、结构工程和生态学3个博士学位授权点。同时，实验室拥有一支实力雄厚、结构合理的研究队伍，副高级职称以上研究人员占50%，硕士学历以上占科研人员比例为67%，35岁以下人员占43%。学术带头人在把握和发展研究方向上起到关键作用，从而形成了实验室明确的研究主攻方向和鲜明的学术特色，通过对外开放与国际交流，及时了解水科学在世界范围内的发展动向，促进了学术队伍的提高，是培养博士、硕士等高层次科技人才的摇篮。
　　实验室科研设施齐全、设备精良，建筑面积近20000m2，实验场约30000m2，拥有大型变压箱及循环水洞系统、二维激光测速及动态粒子分析系统、粒度分析系统、大型变坡陡槽、多功能高速射流试验系统、激光多普勒及PIV测速系统、激光粒度分析系统、高速摄像系统、遥感图片分析系统等一大批总体国内领先、部分国际先进的精密仪器和大型专业实验设备25余台（套）。
　　
相互交叉的研究方向
　　实验室拥有5个研究方向，包括：高速水力学与高坝工程、河流动力学与山区河流工程、环境水利学与山区河流保护、大坝与库岸安全、水信息学与水利新技术。5个研究方向紧密围绕以高坝工程为重点的山区河流开发及其相关的环境保护问题，构成一个相互交叉的有机整体。
　　其中，高速水力学与高坝工程是以解决高坝工程泄洪安全问题为首要目标，主要研究高坝泄洪消能及新型消能技术、高速水气二相流特性及其对工程的影响、空化空蚀的预测和控制、高水头泄水建筑物掺气减蚀新技术及高坝工程泄水建筑物优化设计的理论与技术等。
　　河流动力学与山区河流工程以解决山区河流灾害防治问题为首要目标，主要研究山区河流宽级配推移质泥沙运动规律、实体和数值河流泥沙模拟技术及其应用、植被作用下复式河道河床演变特性，以及山洪形成与致灾机理及其减灾防灾对策措施等。
　　环境水利学与山区河流保护以解决水利水电工程环境保护问题为首要目标，主要研究大型深水库环境水力学特性、水体中污染物运动的预测、水利水电工程对生态环境的影响与生态修复、河流生态需水与水电站生态调度的理论与应用以及水环境监测技术的研究及拥有自主知识产权的水环境监测仪器研制开发等。
　　大坝与库岸安全以解决高坝与地基安全问题为首要目标，主要研究岩土力学基础理论与方法、高陡边坡变形失稳机制与工程对策、高坝与地基稳定的物理和数值模拟方法、大坝安全监控与管理及水库滑坡机理与防治技术等。
　　水信息学与水利新技术以支撑水电工程智能化运行为首要目标，主要研究水利水电工程中复杂水流现象的数值模拟技术、梯级水电站优化调度理论与技术和水利水电工程管理等。
　　
面向西部战场
　　根据地处西部的特点，实验室积极面向西部大开发主战场，先后承担了西部大开发重点工程，结合金沙江、雅砻江、大渡河、岷江等江河上的大型工程，配合勘测设计、研究有关重大技术难题，已承担各类大、中、小型电站的科学实验任务多项，先后参与有关南水北调、三峡、溪洛渡、向家坝、龙滩、锦屏、小浪底、小湾、三板溪、瀑布沟、紫坪铺、狮子坪、水布垭等水利水电工程与西藏建设工程等重点工程的课题研究。通过这些具有重要科学价值和工程应用前景的研究工作，充分锻炼和体现了实验室学术队伍的能力和水平，同时为国家的水电事业建设做出了贡献。2019年3月，实验室在2018年工程领域和材料领域国家重点实验室评估中被科技部评为工程领域良好类实验室。
　　长期以来，受暴雨洪水与滑坡、泥石流灾害的影响，山区河流床沙多为宽级配卵砾石泥沙，甚至会出现较多的漂石，从而影响近底水流结构与推移质输移特性。水力学与山区河流开发保护国家重点实验室在关于山区河流浅水条件下漂石对河床响应与泥沙补给影响的研究中，基于野外漂石河流的调查，通过概化水槽试验，探讨了漂石颗粒对河床冲淤的影响，同时他们还对比分析了不同水沙条件下漂石对推移质输沙率过程的影响，根据床面粗化程度与漂石状态相异的两种类型对比试验，探讨了漂石对不同水沙条件下推移质输沙率的影响程度。最终实验室得出结论，随着漂石颗粒相对淹没度的减少，漂石对其尾部区域水流的混掺越加突出，从而对河床的冲刷能力变大，而根据本试验采用的水沙参数，漂石对推移质输沙率的扩大效应为几倍至十几倍。
　　除此之外，实验室还开展了关于结构变化对鱼道水力学特性影响的研究。在实验中，为了研究底孔和坡度对鱼道的流速、流态等水力学特性指标产生的影响，实验室采用标准k－ε湍流模型对不同工况的鱼道进行了数值模拟计算。研究表明，竖缝式鱼道的最大流速一般出现在竖缝附近，并且对于竖缝处的测点，一般是底层流速更大; 增加底孔会降低竖缝处的流速，但底孔处流速偏大，而当放缓坡度一半时，竖缝处平均流速会降低约20%以上。实验室由此推导出，就流速而言，放缓坡度会降低鱼道中的流速，从而对鱼类洄游有利。
　　
培养科研人才
　　近年来，实验室积极开展广泛的国内外学术交流及合作研究，邀请外国专家来室进行学术访问。国外（境外）前往实验室讲学、交流、科技合作的学者共50多人次，有美国、英国、新西兰的3名专家和留学生来室长期工作，并与国外重要水力学实验室建立了不同形式的协作关系。日本山梨大学通过日本国文部省两次提供2000万日元用于双边交流及实验室人员赴日本从事科研，英国丹迪大学通过英国文化基金会为实验室提供了12人次在英国从事合作科研的全部经费。此外，实验室还和美国IOWA大学、美国克拉克逊大学、德国斯图加特大学、英国伯明翰大学、日本九州大学、香港大学、香港城市大学、台湾大学及英国瓦灵福德水力实验室等建立了合作关系，并取得了一批实质性的研究成果。
　　今后，实验室将继续通过高层次队伍建设和现代化公共平台建设，在工程水力学、山区河流动力学、高坝大库水环境、大坝与库岸安全以及梯级电站智能调度等领域达到和保持国际先进水平。