流域水循环模拟与调控国家重点实验室

2018-07-06

  流域水循环模拟与调控国家重点实验室成立于2011年10月,依托单位为中国水利水电科学研究院。

  重点实验室面向未来一个时期国家水安全保障的战略亟需,立足国家建设节水型社会、实行最严格的水资源管理、江河治理与流域水生态环境保护,及大型水工程建设与安全运行等重大治水实践需求,发挥依托部属科研院所建设国家重点实验室的特点,围绕流域“自然-社会”水循环基础理论、流域水循环及其伴生过程的耦合与互馈机制、流域水循环多目标非线性群决策调控方法等三大基础科学问题,开展基础和应用基础研究。

  重点实验室以“基础理论认知-实验观测检验-系统演化模拟-综合调控实证”为主线,分为五个研究方向:①“自然-社会”二元水循环基础理论、②流域水循环及其伴生过程、③复杂水资源系统配置与调度、④流域水沙调控与江河治理、⑤水循环调控工程安全与减灾。

  重点实验室取得了以下重大成果:

  (1)流域水循环演变机理与水资源高效利用

  在流域水循环模拟与调控方面取得了一系列重大科学发现,取得了四方面的创新性成果:一是揭示了强人类活动影响下流域水循环演变机理与水资源演变规律,并进行了科学的定量归因分析;二是创建了超大流域水循环及其伴生过程综合模拟工具,定量预估了海河流域水循环及其伴生过程的演变趋势;三是提出了“量-质-效”全口径多尺度水资源利用综合评价方法和高效利用机理,确定了海河流域农业和城市高效用水标准;四是创建了流域水循环多维临界整体调控理论与模式,提出了总量控制目标。

  成果获2014年国家科技进步一等奖。

  (2)长距离输水工程水力控制理论与关键技术

  本项成果系统揭示了输水系统有压无压转换、急流缓流过渡、水气与冰水多相复杂流动水力瞬变机理和演变规律,整体突破了长距离输水工程水力控制中的“用水需求多变-水力调控扰动频繁,地形地势多样-多流态衔接复杂,水流惯性大-控制响应滞后严重,纬度跨度大-冰期输水冰害控制难度高”的理论难题和技术瓶颈,形成的长距离输水工程水力控制理论和整装成套技术可满足各类输水工程在复杂地理环境下,全天候、适时、适量、安全、高效输水需求。

  成果获2016年国家科技进步二等奖。

  (3)高混凝土坝结构安全关键技术研究与实践

  提出了基于大坝真实性态的设计新理念。针对国内外以材料力学、刚体极限平衡法为基础设计200m以上高混凝土坝存在的问题,提出了有限元等效应力、变形体时程动态稳定、高压水劈裂等分析方法及控制标准,取得重大技术突破。提出了拱坝合理体形设计方法并开发了配套软件,发明了高混凝土坝抗高压水劈裂的柔性防渗、自反滤防渗结构。成果纳入规范并应用于小湾、锦屏一级等300m级工程,其中小湾工程总渗漏量为2.4L/s,为世界同类工程最低。

  成果获2016年国家科技进步二等奖。

  (4)中国节水型社会建设理论、技术与实践

  项目创新建立了基于社会水循环全过程效率提升的节水型社会建设基础理论方法,突破了农业灌溉、火力发电、公共供水等重点领域多项关键节水技术与工艺,构建了覆盖经济社会主要用水领域的国家节水技术标准体系,提出了节水型社会建设推进模式、水价机制和制度方案,制订国家标准 64项,行业标准13项,支撑发布鼓励/淘汰工艺技术179项,在国家中长期科技发展规划纲要实施中期评估中被遴选为“水和矿产资源”领域标志性成果,支撑引领了本世纪以来全国节水型社会建设实践。

  成果获2017年度国家科技进步二等奖。

  (5)中国太阳能光伏提水修复草场和农田技术

  该项技术主要由太阳能光伏提水技术、微区域地下水资源评价与适配灌溉规模规划技术、草场高效节水灌溉技术等多项技术集合而成。该成套技术绿色无污染,不仅大幅提高了草场的生产力,也解决了分散式游牧居民人畜饮用供水问题,为远离电网和居住分散地区的人畜饮水和草场灌溉提供了整装技术方案,社会经济效益和生态效益显著,深受当地牧民的欢迎。

  成果获2014年“全球人居环境绿色技术奖”。

  近五年来平台获国家奖9项,其中,国家科技进步奖一等奖1项:流域水循环演变机理与水资源高效利用,国家科技进步奖二等奖8项:高混凝土面板堆石坝安全关键技术研究及工程应用、超高心墙堆石坝关键技术及应用、水库大坝安全保障关键技术研究与应用、300m级溪洛渡拱坝智能化建设关键技术、精量滴灌关键技术与产品研发及应用、高混凝土坝结构安全关键技术研究与实践、长距离输水工程水力控制理论与关键技术、中国节水型社会建设理论、技术与实践。