王銀堂,胡慶芳*,高長(zhǎng)勝
(水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局 南京水利科學(xué)研究院,水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京 210029)
流域雨洪資源高效開(kāi)發(fā)利用技術(shù)及示范
王銀堂,胡慶芳*,高長(zhǎng)勝
(水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局 南京水利科學(xué)研究院,水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京 210029)
近日,國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“水資源高效開(kāi)發(fā)利用”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)2016年度項(xiàng)目立項(xiàng)工作已全部完成,共有31個(gè)項(xiàng)目獲批立項(xiàng)。由水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院牽頭承擔(dān)的“流域雨洪資源高效開(kāi)發(fā)利用技術(shù)及示范”項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):2016YFC0400900)名列其中,王銀堂教授級(jí)高工擔(dān)任該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。項(xiàng)目國(guó)拔經(jīng)費(fèi)為3500萬(wàn)元,實(shí)施周期為2016年7月至2020年12月。
我國(guó)是世界上水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家之一,且水資源時(shí)程分配不均勻,降水和河川徑流 60%以上集中在汛期,雨洪利用在我國(guó)水資源開(kāi)發(fā)利用中一直占有極其重要的地位。多年來(lái)我國(guó)雨洪利用技術(shù)取得了長(zhǎng)足發(fā)展,但仍存在理論基礎(chǔ)薄弱,方法、技術(shù)、裝備缺乏系統(tǒng)性、集成性等問(wèn)題,導(dǎo)致雨洪利用效率總體偏低,與水資源短缺的嚴(yán)峻形勢(shì)極不匹配。破解制約雨洪資源高效利用的理論、技術(shù)和應(yīng)用瓶頸,已成為保障國(guó)家水資源安全迫切的現(xiàn)實(shí)需求和戰(zhàn)略選擇。
瞄準(zhǔn)上述重大科學(xué)問(wèn)題和國(guó)家需求,“流域雨洪資源高效開(kāi)發(fā)利用技術(shù)及示范”項(xiàng)目設(shè)計(jì)了“理論方法—技術(shù)裝備—示范應(yīng)用”的全鏈條研發(fā)思路(圖1),擬通過(guò)揭示流域雨洪利用的生態(tài)水文效應(yīng)及約束機(jī)制,建立雨洪可利用性評(píng)價(jià)理論與方法,發(fā)展雨洪預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)控制方法,研發(fā)雨洪集蓄、回補(bǔ)、調(diào)控和疏導(dǎo)的成套技術(shù)及配套裝備,構(gòu)建面向?qū)崟r(shí)環(huán)境的智能管理決策平臺(tái),形成適合不同氣候區(qū)的流域雨洪高效利用系統(tǒng)性技術(shù)方案。在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新流域雨洪資源高效利用的理論、方法和技術(shù)體系,強(qiáng)化流域雨洪高效利用的科學(xué)基礎(chǔ),形成雨洪高效利用的技術(shù)群及配套設(shè)備,推動(dòng)雨洪高效利用實(shí)踐。
該項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容包括10個(gè)方面:①不同氣候區(qū)雨洪可利用性評(píng)價(jià)理論與方法;②多源雨洪信息綜合挖掘及氣象—水文耦合的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法;③雨洪利用全過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)控制方法;④經(jīng)濟(jì)、生態(tài)型雨水集蓄利用技術(shù)與配套裝備;⑤安全高效的雨水促滲回補(bǔ)地下技術(shù)與配套裝備;⑥水庫(kù)群汛期運(yùn)行水位設(shè)計(jì)技術(shù);⑦水庫(kù)群汛期運(yùn)行水位動(dòng)態(tài)控制技術(shù);⑧西北內(nèi)陸無(wú)控制性工程地區(qū)洪水疏滲蓄綜合利用技術(shù);⑨流域復(fù)雜系統(tǒng)洪水多目標(biāo)協(xié)同調(diào)控技術(shù);⑩流域雨洪利用技術(shù)體系與智能管理平臺(tái)。
通過(guò)上述內(nèi)容的系統(tǒng)研發(fā),項(xiàng)目預(yù)期將破解制約雨洪利用的主要技術(shù)和應(yīng)用障礙,為因地制宜挖掘我國(guó)流域雨洪利用潛力提供科學(xué)依據(jù),并帶動(dòng)雨洪利用的實(shí)用化、規(guī)模化。該項(xiàng)目的預(yù)期成果主要是:

圖1 項(xiàng)目研究思路
(1)創(chuàng)新流域雨洪資源高效開(kāi)發(fā)利用理論、方法,包含不同氣候區(qū)雨洪資源可利用性評(píng)價(jià)理論與方法、雨洪利用全過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)理論與方法、基于多源信息的雨洪預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理論與方法。
(2)形成流域雨洪高效利用的系統(tǒng)性技術(shù)方案。包括:集雨飲用水安全保障技術(shù)、設(shè)施農(nóng)業(yè)雨水就地富集、補(bǔ)充灌溉高效利用成套技術(shù)、雨水資源壩窖聯(lián)蓄聯(lián)調(diào)利用技術(shù)、基于反沖洗功能的雨洪促滲回補(bǔ)地下水庫(kù)技術(shù)、基于沙漠硅砂新材料的城市雨水滲濾-凈化-存儲(chǔ)-回補(bǔ)技術(shù)、變化條件下水庫(kù)群汛期運(yùn)行水位優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、水庫(kù)群汛期運(yùn)行水位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制技術(shù)、西北內(nèi)陸無(wú)控制性工程地區(qū)洪水疏滲蓄綜合利用技術(shù)、流域復(fù)雜系統(tǒng)洪水多目標(biāo)協(xié)同調(diào)控技術(shù)、流域雨洪利用綜合集成技術(shù)、流域雨洪資源利用智能管理平臺(tái)等;集雨飲用水水質(zhì)處理設(shè)備、基于反沖洗功能的雨洪促滲回補(bǔ)配套設(shè)備、基于沙漠硅砂新材料的雨水滲慮-凈化-回補(bǔ)設(shè)備等。
(3)開(kāi)發(fā)流域雨洪利用的系列化專(zhuān)業(yè)軟件。包括:流域雨洪可利用性評(píng)價(jià)軟件、基于多源信息挖掘與融合的多尺度水文預(yù)報(bào)軟件、流域雨洪利用全過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與決策分析軟件、水庫(kù)群汛限水位聯(lián)合設(shè)計(jì)軟件、水庫(kù)群汛限水位動(dòng)態(tài)控制設(shè)計(jì)軟件、無(wú)控制性工程地區(qū)洪水模擬軟件、復(fù)雜流域雨洪利用全過(guò)程模擬與多目標(biāo)決策分析軟件、流域雨洪利用智能管理平臺(tái)。
(4)撰寫(xiě)學(xué)術(shù)專(zhuān)著6部、學(xué)術(shù)論文200篇(SCI / EI檢索60篇),形成專(zhuān)利27項(xiàng)、標(biāo)準(zhǔn)(規(guī)程)2項(xiàng);培養(yǎng)研究生80名、青年科技骨干36名。
(5)項(xiàng)目研發(fā)成果將在我國(guó)干旱半干旱區(qū)(黃河上游、西北內(nèi)陸流域)、濕潤(rùn)半濕潤(rùn)區(qū)(遼河、山東半島、淮河流域)和濕潤(rùn)區(qū)(漢江流域)的11個(gè)示范流域分類(lèi)開(kāi)展典型應(yīng)用,初步估算示范區(qū)可年增4億~5億m3可利用水量。
為全面完成項(xiàng)目既定目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)預(yù)期成果,項(xiàng)目牽頭單位南京水利科學(xué)研究院高度重視項(xiàng)目組織管理,通過(guò)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)組建了強(qiáng)大的研究團(tuán)隊(duì)。來(lái)自南京水利科學(xué)研究院、武漢大學(xué)、大連理工大學(xué)、中科院寒旱所、河海大學(xué)、甘肅省水科院、山東省水科院、長(zhǎng)江委水文局等20家國(guó)內(nèi)知名科研機(jī)構(gòu)、高校、大型企業(yè)的160位學(xué)者、專(zhuān)家組成了項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì),涉及4個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、1 個(gè)國(guó)家工程研究中心、1個(gè)協(xié)同創(chuàng)新中心和9個(gè)部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和工程中心。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在雨洪利用方面近年來(lái)已承擔(dān)并完成了國(guó)家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目等國(guó)家和省部級(jí)重大項(xiàng)目50余項(xiàng),曾獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)4項(xiàng),省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)10余項(xiàng),出版專(zhuān)著10余部,獲得專(zhuān)利20余項(xiàng),完成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)。
10.16868/j.cnki.1674-6252.2017.03.113
王銀堂(1964—),男,教授級(jí)高工,主要從事流域雨洪高效利用等研究,E-mail: ytwang@nhri.cn。
*責(zé)任作者: 胡慶芳(1981—),男,高級(jí)工程師,主要從事流域雨洪高效利用等研究,E-mail: hqf_work@163.com。