長三角地區(qū)水安全保障技術(shù)集成與應(yīng)用講座課件

長三角地區(qū)水安全保障技術(shù)集成與應(yīng)用項(xiàng)目進(jìn)展匯報(bào)提 綱項(xiàng)目簡介總體成果總結(jié)集成應(yīng)用1.2.4.水安全保障關(guān)鍵技術(shù)5.3.第一部分項(xiàng)目簡

介長三角地區(qū)水安全保障技術(shù)集成與應(yīng)用1.1項(xiàng)目背景1.1.1

長三角地區(qū)研究區(qū)域范圍：兩省一市《長三角區(qū)域規(guī)劃》（2010年）中國第一大經(jīng)濟(jì)區(qū)（城市群）人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、城鎮(zhèn)化率高河網(wǎng)水系交織，湖泊密布河網(wǎng)密度約每平方公里約2.5公里水資源豐沛，過境水量多水資源總量1.03萬億m3

，過境水量9770億m3

，本地水量537億m3水利工程眾多僅太湖流域有10000多座水利工程GDP(萬億)以全國2%的土地創(chuàng)造了20%的GDP1.1.2水安全問題復(fù)雜變化環(huán)境下，長三角地區(qū)水安全問題仍十分突出洪澇安全問題城市群洪澇問題突出河口海岸風(fēng)暴潮水資源供給安全問題水質(zhì)性缺水海島淡水資源供給不足河湖水生態(tài)環(huán)境安全問題水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率低湖泊富營養(yǎng)化城市水體黑臭城市洪澇（上海2015）海島淡水資源缺乏太湖藍(lán)藻暴發(fā)城市水體黑臭1.1項(xiàng)目背景1.2項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)與承擔(dān)單位執(zhí)行期限2016年7月-2019年12月項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)總經(jīng)費(fèi)6150萬元，其中中央財(cái)政專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)4000.0萬元項(xiàng)目類型重大共性關(guān)鍵技術(shù)合作單位15個(gè)單位，其中包含河海大學(xué)、南京大學(xué)等6所大學(xué)，南京水利科學(xué)研究院太湖流域管理局水利發(fā)展研究中心、長江科學(xué)院等5所科研院所，上?？睖y設(shè)計(jì)研究院有限公司、杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司、長江勘測設(shè)計(jì)研究院等4個(gè)大型企業(yè)、夯實(shí)高城鎮(zhèn)化率地區(qū)水循環(huán)過程理論突破復(fù)雜河網(wǎng)區(qū)水資源聯(lián)合調(diào)度、太湖水生態(tài)環(huán)境改善、重點(diǎn)城市水質(zhì)提升等關(guān)鍵性技術(shù)構(gòu)建水循環(huán)模擬平臺形成長三角地區(qū)水資源安全保障系統(tǒng)性技術(shù)解決方案及配套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用，提高河網(wǎng)水體流動性和枯水季節(jié)供水保障率1.4項(xiàng)目總體目標(biāo)第二部分總體成

果長三角地區(qū)水安全保障技術(shù)集成與應(yīng)用2.總體成果區(qū)域防洪關(guān)鍵技術(shù)城市河網(wǎng)水環(huán)境提升技術(shù)多尺度分級智能模擬技術(shù)…形成了長三角地區(qū)水資源安全保障系統(tǒng)性技術(shù)解決方案及配套技術(shù)，其中10項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)取得了重要進(jìn)展，主要包括創(chuàng)新了高城鎮(zhèn)化率地區(qū)水循環(huán)過程、城市河網(wǎng)水環(huán)境提升等理論已形成城市河網(wǎng)水環(huán)境提升示范區(qū)2個(gè)，基于國產(chǎn)化設(shè)備的一體化海水淡化成套裝備研制與示范1個(gè)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益完成了水循環(huán)模擬平臺研發(fā)，提出了水循環(huán)模擬標(biāo)準(zhǔn)化接口、標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口、

集成標(biāo)準(zhǔn)等水循環(huán)模擬平臺標(biāo)準(zhǔn)1324第三部分水安全保障技

術(shù)長三角地區(qū)水安全保障技術(shù)集成與應(yīng)用3

水安全保障關(guān)鍵技術(shù)與集成成果概覽123防洪安全水資源供給安全生態(tài)環(huán)境安全水循環(huán)理論洪水預(yù)報(bào)技術(shù)調(diào)度技術(shù)創(chuàng)新無資料區(qū)、城鎮(zhèn)化產(chǎn)流機(jī)制,城市、農(nóng)村圩區(qū)產(chǎn)流模型精細(xì)匯流模擬，風(fēng)浪潮作用下水安全保障預(yù)測技術(shù)水利工程體系聯(lián)合調(diào)度技術(shù)水資源多目標(biāo)協(xié)同準(zhǔn)則長江口水源地供水安全保障技術(shù)協(xié)同準(zhǔn)則，水資源調(diào)度模型鹽水入侵規(guī)律及工程影響、應(yīng)對措施流域重要水源地供水安全保障技術(shù)

水資源調(diào)度方案集、突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案城市河網(wǎng)水質(zhì)提升技術(shù)湖泊生態(tài)安全保障技術(shù)河網(wǎng)水質(zhì)提升技術(shù)全湖區(qū)原型觀測和模擬技術(shù)水循環(huán)模擬平臺一體化的海島型海水淡化成套裝備45防洪安

全長三角地區(qū)水安全保障技術(shù)集成與應(yīng)用1.山丘區(qū)無資料區(qū)洪水預(yù)報(bào)取得關(guān)鍵進(jìn)展在流域試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，形成了一套成熟的相似流域評價(jià)指標(biāo)遴選方法。提出了山坡表層關(guān)鍵帶結(jié)構(gòu)特征作為相似流域評價(jià)的重要指標(biāo)，并得到了多個(gè)流域的驗(yàn)證。形成了長三角地區(qū)相似流域評價(jià)的方法和指標(biāo)體系1套，為解決長三角地區(qū)無徑流資料地區(qū)防洪洪水預(yù)報(bào)的難題提供了關(guān)鍵技術(shù)。3.1防洪安全-水循環(huán)理論3.1防洪安全-水循環(huán)理論圩區(qū)與圩外河道的水量交換過程模擬開展了5個(gè)城市和農(nóng)村圩區(qū)降雨徑流過程實(shí)時(shí)監(jiān)測試驗(yàn)研究了圩區(qū)內(nèi)外水量交換機(jī)制，揭示了圩區(qū)的產(chǎn)匯流機(jī)制。構(gòu)建了基于機(jī)制模擬的圩區(qū)降雨徑流過程模型2.揭示了城鄉(xiāng)圩區(qū)產(chǎn)流機(jī)制，提出了基于機(jī)制模擬的城鄉(xiāng)圩區(qū)產(chǎn)流模型城市試驗(yàn)圩區(qū)位置圖3.1防洪安全-水循環(huán)理論3.基于平原圩區(qū)產(chǎn)流機(jī)制分類提出了水量交換過程模擬方法大蕩圩單圩聯(lián)圩大蕩圩躍進(jìn)聯(lián)圩3.1防洪安全-水循環(huán)理論3.揭示了城鎮(zhèn)化下水文效應(yīng)及其產(chǎn)匯流機(jī)制長三角地區(qū)城鎮(zhèn)化下下墊面和河流水系的變化特征和規(guī)律；結(jié)果發(fā)現(xiàn)：城鎮(zhèn)面積大規(guī)模擴(kuò)張；河網(wǎng)密度和水面積減少20%左右，且這種減少有加速趨勢。探究了城鎮(zhèn)化水文效應(yīng)影響因素基于陸氣耦合模式下墊面變化河流水系變化基于彈性系數(shù)等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 基于陸氣耦合模式結(jié)果發(fā)現(xiàn)：人類活動（主要下墊面變化）是長三角水文循環(huán)過程變異的主要驅(qū)動因素。長三角地區(qū)城鎮(zhèn)化水文效應(yīng)主要表現(xiàn)為城鎮(zhèn)化“增雨效應(yīng)”明顯，短歷時(shí)強(qiáng)暴雨顯著增多;極值水位及平均水位呈上升趨勢等特征。極端降水強(qiáng)度和頻率增加，而降水持續(xù)時(shí)間呈減少趨勢。尤其是近10年來，趨勢更為明顯。面臨的洪澇風(fēng)險(xiǎn)逐漸加劇，尤其是研究區(qū)中部和東部沿海地區(qū)。3.1防洪安全-水循環(huán)理論3.揭示了城鎮(zhèn)化下水文效應(yīng)及其產(chǎn)匯流機(jī)制增雨效應(yīng)極值水位上升洪澇風(fēng)險(xiǎn)加劇1.改進(jìn)了城市防洪領(lǐng)域圩區(qū)精細(xì)化退水模擬技術(shù)采用考慮壤中產(chǎn)流與地表產(chǎn)流的水文產(chǎn)匯流模型，與水文模塊進(jìn)行內(nèi)嵌，實(shí)現(xiàn)壤中產(chǎn)流與河道、地表產(chǎn)流與地面模型耦合，精準(zhǔn)模擬圩區(qū)內(nèi)積水退水過程。3.1防洪安全-洪水預(yù)報(bào)技術(shù)河網(wǎng)-管網(wǎng)精細(xì)化模擬分析積水點(diǎn)與管網(wǎng)能力評估圩區(qū)積水退水過程排水與排澇標(biāo)準(zhǔn)的銜接關(guān)系分析壤中產(chǎn)流與地面模型耦合2.突破了水網(wǎng)水動力精細(xì)化模擬關(guān)鍵技術(shù)針對河網(wǎng)三級聯(lián)解法中節(jié)點(diǎn)編碼復(fù)雜、計(jì)算河道數(shù)多的問題，提出了一種基于節(jié)點(diǎn)分類的水位迭代求解方法統(tǒng)一了水閘工程與河網(wǎng)求解模型一致的計(jì)算格式，建立了能夠模擬水閘精準(zhǔn)控制的河網(wǎng)求解模型采用模擬退火算法，建立河網(wǎng)糙率優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)河網(wǎng)糙率自動率定，分析觀測點(diǎn)數(shù)量對糙率反演結(jié)果的影響3.1防洪安全-洪水預(yù)報(bào)技術(shù)3.構(gòu)建了基于城鎮(zhèn)化背景的洪澇風(fēng)險(xiǎn)評估模型3.1防洪安全-洪水預(yù)報(bào)技術(shù)以武澄錫虞區(qū)與陽澄淀泖區(qū)為例，構(gòu)建了洪澇風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，量化了城鎮(zhèn)化條件下洪澇風(fēng)險(xiǎn)變化。2010s現(xiàn)狀條件 大包圍關(guān)閘擋水 大包圍向外排澇基于水文水力學(xué)耦合模型的模擬結(jié)果，開展了城市大包圍運(yùn)行下的洪澇風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)評估。結(jié)果顯示：隨著大包圍的啟用，淹沒面積可減少56~64

%，其中水深超過1.0

m的淹沒面積減少比例最大（70.2%）；而大包圍外的淹沒面積均表現(xiàn)出不同程度的增加。4.風(fēng)浪潮綜合作用下綜合潮位預(yù)報(bào)關(guān)鍵技術(shù)取得重要突破建立了長三角地區(qū)高精度多GPU高效洪水-天文潮-風(fēng)暴潮-臺風(fēng)浪“四碰頭”綜合潮位預(yù)報(bào)模型，定量分析了“四碰頭”影響下的防洪任務(wù)變化情況識別量化了海堤漫堤和潰堤風(fēng)險(xiǎn)結(jié)合遙感反演等方法改進(jìn)了綜合潮位預(yù)報(bào)方法，進(jìn)一步提高了預(yù)報(bào)精度、可靠性及預(yù)見期。完成了河口海岸水安全保障業(yè)務(wù)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)開發(fā)，并在江蘇、上海、浙江等省市得到了應(yīng)用。海堤漫堤和潰堤風(fēng)險(xiǎn)分析分析了長三角地區(qū)典型堤防防洪風(fēng)險(xiǎn)（如：寶鋼大堤、上海人工半島圈圍造地二期工程等）12012112229119303132332016-7-8

2:00-100.250.512

m3.1防洪安全-洪水預(yù)報(bào)技術(shù)模型采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、M-GPU并行技術(shù)1601號臺風(fēng)“尼伯特”風(fēng)場和風(fēng)暴增水分布圖5.遙感反演風(fēng)場技術(shù)的應(yīng)用提高了風(fēng)暴潮綜合潮位預(yù)報(bào)可靠性基于合成孔徑雷達(dá)SAR影像、微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)等，開展了臺風(fēng)參數(shù)和風(fēng)場遙感反演方法研究，獲取臺風(fēng)中心位置、臺風(fēng)眼區(qū)形狀大小、風(fēng)場等參數(shù)。以1725號臺風(fēng)“海燕”為例，基于日本葵花衛(wèi)星紅外圖像進(jìn)行云跡風(fēng)追蹤，反演得到了臺風(fēng)風(fēng)場等參數(shù)，可用于風(fēng)暴潮模型的風(fēng)場修正。3.1防洪安全-洪水預(yù)報(bào)技術(shù)遙感反演臺風(fēng)風(fēng)速（m/s）1725臺風(fēng)“海燕”葵花衛(wèi)星反演風(fēng)場（10min時(shí)間間隔）6.

提出的預(yù)估偏差法（EEE）提高風(fēng)暴潮綜合潮位預(yù)報(bào)精度基于超級集合預(yù)報(bào)技術(shù)，對美國聯(lián)合臺風(fēng)警報(bào)中心、日本氣象廳、中國國家氣象局和中國臺灣氣象局等氣象臺站的臺風(fēng)預(yù)報(bào)資料進(jìn)行集合化處理，提出了預(yù)估偏差法（EEE），并引入“概率圓”的方法，實(shí)現(xiàn)臺風(fēng)路徑集合化預(yù)報(bào)，總體提高臺風(fēng)期綜合水位預(yù)報(bào)精度和穩(wěn)定性。3.1防洪安全-洪水預(yù)報(bào)技術(shù)EEE 中 美 日 中國臺灣預(yù)估偏差法集合化方法(EEE)2017年全年臺風(fēng)預(yù)報(bào)誤差臺風(fēng)路徑集合化預(yù)報(bào)“概率圓”及概率預(yù)報(bào)3.1防洪安全-防洪調(diào)度技術(shù)新建骨干工程（新孟河、新溝河）聯(lián)合調(diào)度角度：提出在保障流域行洪的同時(shí)，協(xié)調(diào)直武地區(qū)澇水北排、運(yùn)河區(qū)域澇水北排的調(diào)控策略和調(diào)度方案提前預(yù)泄調(diào)度角度：提出太湖不同前期水位與后期預(yù)報(bào)降雨情景下的骨干工程預(yù)泄調(diào)度策略情景太湖流域降雨流域典型年長江邊界長江流域典型年主要應(yīng)對問題1：反映常規(guī)水情條件豐1989年實(shí)況-防洪2：需要加大排江而外江潮位較高的情況豐1989年豐2012年防洪構(gòu)建了流域區(qū)域協(xié)同的防洪安全調(diào)控策略和方案集依托新溝河、新孟河工程，提出了保障流域行洪，協(xié)調(diào)直武地區(qū)、運(yùn)河區(qū)域澇水北排的流域洪水-區(qū)域澇水聯(lián)合調(diào)度策略和方案集，優(yōu)化了原有成果的調(diào)度原則；提出了太湖不同前期水位與后期預(yù)報(bào)降雨情景下的流域骨干工程預(yù)泄調(diào)度策略和方案集。水資源供給安

全長三角地區(qū)水安全保障技術(shù)集成與應(yīng)用3.2水資源供給安全-協(xié)同安全復(fù)雜水系水資源多目標(biāo)協(xié)同情景邏輯結(jié)構(gòu)圖太湖流域多目標(biāo)協(xié)同準(zhǔn)則制定原則1.提出了復(fù)雜水系水資源多目標(biāo)協(xié)同準(zhǔn)則基于協(xié)同理論與層次分析法等理論方法，采用問題篩選-情景構(gòu)建-案例剖析-策略構(gòu)建-決策優(yōu)選全過程技術(shù)思路剖析了流域不同水情期、流域-區(qū)域、區(qū)域-區(qū)域、區(qū)域-城市等多目標(biāo)調(diào)度矛盾與問題，篩選了5種典型的水資源多目標(biāo)協(xié)同情景案例，確立了協(xié)同準(zhǔn)則制定原則3.2水資源供給安全-協(xié)同安全272.構(gòu)建了保障水安全的水利工程體系聯(lián)合調(diào)度模型水資源聯(lián)合調(diào)度目標(biāo)：降低流域與區(qū)域的防洪壓力；提高區(qū)域水資源供給保障水平；提升水功能區(qū)水質(zhì)構(gòu)建方法：基于可拓物元法、層次分析法及非支配排序遺傳算法等技術(shù)方法，篩選了適用于太湖流域復(fù)雜江河湖地區(qū)的非支配排序多目標(biāo)優(yōu)化算法及決策方法模型結(jié)構(gòu)：基于防洪、供水、水環(huán)境3個(gè)方面的調(diào)度目標(biāo)，構(gòu)建了水資源聯(lián)合調(diào)度模型，提出了目標(biāo)函數(shù)及約束條件決策模型構(gòu)建主要流程3.2水資源供給安全-協(xié)同安全評估優(yōu)選單目標(biāo)調(diào)控方案集水資源多目標(biāo)協(xié)同聯(lián)合調(diào)度模型聯(lián)合調(diào)度決策系統(tǒng)保障太湖流域水安全的水利工程體系聯(lián)合調(diào)度技術(shù)方案3.

提出了保障水安全的水資源聯(lián)合調(diào)度技術(shù)防洪安全28實(shí)現(xiàn)了自動決策水資源供給 人工決策水環(huán)境安全情景驅(qū)動方案模擬多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)選決策信息輸入優(yōu)選決策互饋修正太湖流域水資源聯(lián)合調(diào)度基本形成了情景模擬，機(jī)器學(xué)習(xí)，聯(lián)合調(diào)度預(yù)案集和自動優(yōu)選決策的能力1.長江口水源地供水保障預(yù)報(bào)技術(shù)取得階段成果剖析了洪枯季潮汐、季風(fēng)、海流等因素對長江口鹽水倒灌的影響評估了三峽工程、海平面上升對鹽水入侵的影響提出了長江口重要水源地供水保障率提升的工程措施（淡水壓咸、北支整治）取水保障率提升措施淡水壓咸北支整治0 1002003005006007000123400Time

(h)S

(pus)10020030040050060070000123Time

(h)S

(pus)海平面+0海平面+0.5潮+流+風(fēng)三峽工程前

三峽工程后潮3.2水資源供給安全-水源地安全三維模型鹽度降低7～40%保障太浦河水源地供水安全：對水源地供水安全保障需求較大的重點(diǎn)時(shí)段冬春季進(jìn)一步加大太浦河供水后，太浦河出湖水量顯著增加，太浦河兩岸入太浦河水量有所減少太浦河金澤水源地水質(zhì)進(jìn)一步提升（Ⅲ類水改善為Ⅱ類水）天數(shù)達(dá)10%2.

流域重要水源地供水安全保障技術(shù)3.2水資源供給安全-水源地安全望虞河工程引水調(diào)度新孟河工程引水調(diào)度金墅港周邊環(huán)湖口門調(diào)度聯(lián)合調(diào)度金澤斷面根據(jù)氨氮水質(zhì)分級加大供水太浦河下游水質(zhì)惡化王江涇與平望水位差分級供水太浦河南岸水質(zhì)惡化應(yīng)對SW-30本研究水通量26.832脫硼率82%95%鈉鹽脫除率99.5%99.5%1.突破了海水淡化高效脫硼的膜技術(shù)成功研發(fā)了高脫硼高效反滲透膜，該膜在脫硼率和滲透性兩方面均超越了美國陶氏SW-30膜。將非極性聚異丁烯(PIB)共混到聚酰胺復(fù)合膜中，提高了膜對海水中鹽和硼的脫除率。PIB的添加量為0.3%，對制備的復(fù)合膜樣品進(jìn)行分離性能測試，結(jié)果顯示，對32000mg/L的NaCl水溶液的脫鹽率為99.51%，對5mg/L的硼酸溶液的脫除率為95.04%，水通量為32.0L/(m2·h)。TFC膜的選擇滲透規(guī)律半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)TFC膜的制備過程示意圖3.2水資源供給安全-海島供水安全能量回收裝置與高壓泵的匹配耦合設(shè)計(jì);端蓋端面與轉(zhuǎn)子交界處的自緊密封的配流技術(shù)；外驅(qū)轉(zhuǎn)動及流量自適應(yīng)調(diào)節(jié)技術(shù)；能量回收裝置的長流道低轉(zhuǎn)速驅(qū)動技術(shù)。2.

突破了海水淡化國產(chǎn)化能量回收裝置的關(guān)鍵技術(shù)海水淡化系統(tǒng)的能量回收節(jié)能耦合技術(shù)轉(zhuǎn)子式能量回收裝置總體結(jié)構(gòu)圖能量回收裝置各部件模型圖3.2水資源供給安全-海島供水安全3.

搭建了多水源聯(lián)合調(diào)度模型的基本框架，提出了海島型雨水花園3.2水資源供給安全-海島供水安全以舟山地區(qū)海島水資源聯(lián)合調(diào)度為例，提出了多水源聯(lián)合調(diào)度模型的基本框架和約束條件：從社會效益的角度出發(fā)，要求城市供水系統(tǒng)缺水量盡可能小，從而使社會效益盡可能大；從供水成本的角度出發(fā)，要求城市供水系統(tǒng)總成本盡可能小，以最低的代價(jià)換取最大的社會效益；以社會效益最大和供水成本最小為目標(biāo)，考慮用戶時(shí)段供需平衡、水廠節(jié)點(diǎn)時(shí)段進(jìn)出水量平衡、水源供水能力、水廠時(shí)段凈水能力、管線時(shí)段輸水能力等多種約束變量非負(fù)等基本物理性約束構(gòu)建了基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩嗨绰?lián)合供水優(yōu)化調(diào)度模型優(yōu)化了多目標(biāo)算法進(jìn)行模型求解方法。優(yōu)化設(shè)計(jì)了海島型雨水花園的填料和植物，成為海島雨水利用的新方法舟山六橫島10萬噸級海水淡化示范工程（一、二期合計(jì)5200m3/d）水生態(tài)環(huán)境安

全長三角地區(qū)水安全保障技術(shù)集成與應(yīng)用3.3水生態(tài)環(huán)境安全-河網(wǎng)水質(zhì)提升1.建立了城市河網(wǎng)水質(zhì)提升理論方法與成套技術(shù)城市河網(wǎng)水環(huán)境提升理論與方法基于河網(wǎng)暢流的城市水環(huán)境提升技術(shù)體系城市河網(wǎng)水質(zhì)提升的聯(lián)控聯(lián)調(diào)平臺計(jì)算方2.建立了城市河網(wǎng)水系格局與水量分配響應(yīng)關(guān)系建立了典型水系格局相適應(yīng)的水量分配機(jī)制解決了城市河網(wǎng)水系格局識別與動力驅(qū)動控制節(jié)點(diǎn)尋優(yōu)的難題，提出了基于換水周期的動態(tài)需水量法3.3水生態(tài)環(huán)境安全-河網(wǎng)水質(zhì)提升不同城市河網(wǎng)水量換水頻次動態(tài)需水量計(jì)算方法回字型目標(biāo)函數(shù)約束條件*NiBi1

inf

(b

())

引QnW-CQk

maximize

k1

k

k~jv

v

j j

1,...,

M環(huán)裝輻射型多級圩型輻射型X型田子型)0086.4ux2nix i )

CQ

exp(k86.4uq

exp(kW

CQ

CS i

i1不同城市河網(wǎng)水系格局3.3水生態(tài)環(huán)境安全-河網(wǎng)水質(zhì)提升揭示了河網(wǎng)水動力對水質(zhì)指標(biāo)的作用機(jī)制建立了流速與濁度、濁度與透明度間響應(yīng)關(guān)系。隨流速增大，濁度增大，透明度逐漸減小建立了水動力與溶解氧（DO）關(guān)系。暢流活水河道增加溶解氧的重要手段，通過物理模型試驗(yàn)和大量的現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，得出平頂堰流跌水復(fù)氧率經(jīng)驗(yàn)公式，在婁門堰獲得驗(yàn)證復(fù)氧水體流速與濁度婁門堰濁度與透明度蘇州大包圍提供了良好的實(shí)驗(yàn)條件。蘇州防洪大包圍內(nèi)已實(shí)現(xiàn)自流活水水質(zhì)提升，內(nèi)部河網(wǎng)有條件全局控制，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行水環(huán)境提升的定量關(guān)系實(shí)驗(yàn)4.首創(chuàng)了城市河網(wǎng)水體透明度預(yù)測方法和數(shù)值模型基于水體混合透明度特征，建立置換比與透明度關(guān)系，首創(chuàng)了透明度模擬方法獲得了分層水體透明度沿水深變化規(guī)律。沿著水深方向，分層分析不同水深流速與SS、透明度之間關(guān)系，發(fā)現(xiàn)透明度沿水深方向存在拐點(diǎn)，提出了水動力閾值的約束條件3.3水生態(tài)環(huán)境安全-河網(wǎng)水質(zhì)提升蘇州城市河道透明度預(yù)測置換比與透明度關(guān)系透明度特征關(guān)系透明度模擬技術(shù)流程ss沿水深變化（蘇州環(huán)城河）5.研發(fā)了基于多源互補(bǔ)的城市河網(wǎng)水質(zhì)長效保障技術(shù)針對優(yōu)質(zhì)水源，制定了多源互補(bǔ)的引調(diào)水方案，實(shí)現(xiàn)了城區(qū)水源保障的時(shí)空適配性需求研發(fā)了環(huán)流凈水-生態(tài)凈化-分散布水的成套技術(shù)，突破了高濁度水透明度提升技術(shù)瓶頸研發(fā)了泵站樞紐原位凈化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高沙水體原位凈化3.3水生態(tài)環(huán)境安全-河網(wǎng)水質(zhì)提升多源互補(bǔ)6.創(chuàng)建了基于活動溢流堰的河網(wǎng)水位精準(zhǔn)控制技術(shù)自主研發(fā)了遠(yuǎn)程控制的活動溢流堰，解決了城市河網(wǎng)水動力重構(gòu)難題提出了活動溢流堰過流能力計(jì)算公式，滿足精準(zhǔn)調(diào)控的水動力模擬3.3水生態(tài)環(huán)境安全-河網(wǎng)水質(zhì)提升活動溢流堰物理模型試驗(yàn)不同運(yùn)行模式過流能力計(jì)算公式角度1流態(tài)角度2流態(tài)7.發(fā)明了城市河網(wǎng)滯流水體原位修復(fù)系列技術(shù)研發(fā)了斷頭浜（河）原位隔離連通、智能化太陽能推流循環(huán)/復(fù)氧等技術(shù)，改善了斷頭浜的流動性，消除了水體黑臭3.3水生態(tài)環(huán)境安全-河網(wǎng)水質(zhì)提升河道分級控制循環(huán)連通技術(shù)常熟市花園浜斷頭河治理暢流活水成套技術(shù)能在平原河網(wǎng)區(qū)人工構(gòu)造超過20cm的水位差（△H）。實(shí)現(xiàn)河網(wǎng)水體流動性提高10%以上，流速（V）大于0.1m/s的河道占比高于50%，在不考慮斷頭浜條件下，實(shí)現(xiàn)100%全城活水。合理按需配水，城市河網(wǎng)水體調(diào)控置換頻次每周可達(dá)3-5次，真正實(shí)現(xiàn)了按需配水的目標(biāo)。城區(qū)河網(wǎng)水質(zhì)指標(biāo)能夠長期穩(wěn)定提升提高一個(gè)等級以上8.研發(fā)了河道底泥處置與水體修復(fù)聯(lián)動的水質(zhì)提升技術(shù)揭示了河道底泥污染物的釋放規(guī)律；確定了生物激發(fā)劑的最適投加量，并對工藝技術(shù)參數(shù)條件進(jìn)行了優(yōu)化；通過中試和示范工程驗(yàn)證，可使劣Ⅴ類水提升至Ⅳ類水的標(biāo)準(zhǔn)。3.3水生態(tài)環(huán)境安全-河網(wǎng)水質(zhì)提升不同曝氣量條件下COD(a)、TN(b)、氨氮(c)和TP(d)濃度的變化底泥中OM

和TP的變化3.3水生態(tài)環(huán)境安全-河網(wǎng)水質(zhì)提升調(diào)水水源優(yōu)化配置模式框圖基于水信息學(xué)模型的城市河網(wǎng)水質(zhì)提升智能聯(lián)合調(diào)度模式9.提出了基于水信息學(xué)模型的城市河網(wǎng)水質(zhì)提升智能聯(lián)合調(diào)度模式通過河網(wǎng)調(diào)度數(shù)值模擬模型得到若干調(diào)度方案，結(jié)合已有預(yù)案和調(diào)度經(jīng)驗(yàn)得到用于調(diào)度決策模型學(xué)習(xí)的初始預(yù)案庫，經(jīng)過訓(xùn)練的調(diào)度決策模型根據(jù)調(diào)度目標(biāo)、邊界條件和初始條件，形成一個(gè)優(yōu)選調(diào)度方案，發(fā)布調(diào)度指令，精準(zhǔn)調(diào)度數(shù)控沙盤多屏互動數(shù)學(xué)模型10.形成了多目標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測-精準(zhǔn)模擬-智能互饋的聯(lián)控聯(lián)調(diào)系統(tǒng)常州市城區(qū)暢流活水與防洪排澇聯(lián)控聯(lián)調(diào)系統(tǒng)3.3水生態(tài)環(huán)境安全-河網(wǎng)水質(zhì)提升3.3水生態(tài)環(huán)境安全-湖泊生態(tài)安全流域重大的引排通道工程1.提出了水環(huán)境治理工程的四級有效性評價(jià)體系結(jié)合水環(huán)境治理項(xiàng)目的特點(diǎn)，建立了經(jīng)濟(jì)后評價(jià)、過程后評價(jià)、影響后評價(jià)、可持續(xù)性后評價(jià)四級評價(jià)指標(biāo)體系?！八募墶焙笤u價(jià)經(jīng)濟(jì)后評價(jià)資金使用充分性資金回報(bào)率設(shè)計(jì)合理性問題針對性目標(biāo)合理性方案合理性建設(shè)效率影響后評價(jià)環(huán)境影響水動力水質(zhì)水生態(tài)地貌目標(biāo)實(shí)現(xiàn)程度水質(zhì)改善水功能達(dá)標(biāo)環(huán)境容量供水行洪社會評價(jià)可持續(xù)后評價(jià)外部環(huán)境內(nèi)部環(huán)境4231過程后評價(jià)3.3水生態(tài)環(huán)境安全-湖泊生態(tài)安全2.系統(tǒng)總結(jié)了太湖流域綜合治理成效，提出了研究治理方向和預(yù)期成效02

堅(jiān)持人水和諧，推進(jìn)湖泊綜合治理04堅(jiān)持江湖聯(lián)通，提升河湖水體流動性01堅(jiān)持統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，完善流域引排工程體系03堅(jiān)持系統(tǒng)治理，保障供水安全相關(guān)建議已被國資委采納流速（M/S）01 2 3流層4 5 6梅梁灣走航觀測試驗(yàn)3.3水生態(tài)環(huán)境安全-湖泊生態(tài)安全自主研發(fā)的太湖GPS浮子湖流觀測試驗(yàn)定點(diǎn)ADCP湖流觀測（持續(xù)1-2個(gè)月）自主研發(fā)的無人機(jī)示蹤粒子觀測試驗(yàn)垂向時(shí)均流速分布0.23.保障太湖生態(tài)安全觀測研究取得全面可靠的湖流測量成果開拓性地在太湖開展了大范圍、長時(shí)間、全要素、多技術(shù)融合的太湖原型觀測試驗(yàn)，包括定點(diǎn)和走航ADCP，無人機(jī)示蹤粒子觀測（自主研發(fā)），全太湖區(qū)GPS浮子（自主研發(fā)）湖流觀測。4.提出了大型淺水湖泊風(fēng)生流模擬的相似理論在現(xiàn)場觀測的基礎(chǔ)上，建立了風(fēng)生流水槽物理試驗(yàn)，研究了不同垂直比尺對風(fēng)生流流速模擬的影響，為大型淺水湖泊風(fēng)生流物理模型相似律問題提供了理論支撐。3.3水生態(tài)環(huán)境安全-湖泊生態(tài)安全風(fēng)生流流場和流線風(fēng)生流作用下污染物擴(kuò)散試驗(yàn)風(fēng)速與風(fēng)拖曳系數(shù)關(guān)系曲線風(fēng)速變化與中性線濃度變化3.3水生態(tài)環(huán)境安全-湖泊生態(tài)安全WRF模型四層嵌套模擬區(qū)域及網(wǎng)格設(shè)置風(fēng)場驗(yàn)證2017年太湖春夏秋冬四季季節(jié)平均地面風(fēng)場模擬4.太湖風(fēng)場WRF氣象模型的應(yīng)用提高了風(fēng)生流模擬精度在對太湖水動力進(jìn)行研究的過程中，引入中尺度天氣預(yù)報(bào)模型WRF，對太湖湖區(qū)風(fēng)場狀況進(jìn)行數(shù)值模擬，為太湖風(fēng)生環(huán)流數(shù)值模擬工作提供長系列非定常風(fēng)場支持3.3水生態(tài)環(huán)境安全-湖泊生態(tài)安全5.揭示了長系列非定場風(fēng)條件下太湖的風(fēng)流響應(yīng)關(guān)系通過非定常非均勻風(fēng)場支持，研究分析揭示了非定場風(fēng)條件下太湖的風(fēng)流響應(yīng)關(guān)系風(fēng)場與流場的滯后效應(yīng)不同水深風(fēng)流響應(yīng)關(guān)系NE風(fēng)下典型分層流場第四部分集成應(yīng)

用長三角地區(qū)水安全保障技術(shù)集成與應(yīng)用4.1平臺集成方面-平臺構(gòu)建構(gòu)建了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的商品化水循環(huán)模擬平臺制定了水循環(huán)模擬信息交換、服務(wù)與模型接口、模型集成標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)研究了專業(yè)模型結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)組織形式，制定了數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)和模型接口標(biāo)準(zhǔn)等，并在此基礎(chǔ)上基于B/S架構(gòu)和SOA服務(wù)建立水循環(huán)模擬操作平臺。實(shí)現(xiàn)了模型注冊、方案構(gòu)建、數(shù)據(jù)傳輸、模型耦合運(yùn)算和成果展示等功能。模型管理與運(yùn)算模型數(shù)據(jù)分析制定了水循環(huán)模擬信息交換標(biāo)準(zhǔn)4.2平臺集成方面-標(biāo)準(zhǔn)制定設(shè)計(jì)了模型信息交換的功能：多種轉(zhuǎn)換方式并存；數(shù)據(jù)交換雙方以異步的或同步的方式互相傳遞信息；松耦合的數(shù)據(jù)交換體系。提出了信息交換基本內(nèi)容：接口的名稱標(biāo)識；接口在該系統(tǒng)中的地位和作用；接口在該系統(tǒng)中與其他模塊和接口之間的關(guān)系；接口的功能定義；接口的規(guī)格和技術(shù)要求，包括它們各自適用的標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議或約定；各個(gè)接口的數(shù)據(jù)特性；各個(gè)接口的資源要求，包括硬件支持、存儲資源分配等；接口程序的數(shù)據(jù)處理要求。模型1模型2模型3信息交換服務(wù)接口數(shù)據(jù)接口共享服務(wù)功能接口擴(kuò)展服務(wù)二次開發(fā)接口2.

制定了水循環(huán)模擬服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)平臺向用戶提供相應(yīng)的共享服務(wù)和二次開發(fā)接口服務(wù)。服務(wù)接口包括數(shù)據(jù)接口、功能接口和二次開發(fā)接口三個(gè)層次模型接口定義了初始化接口、模型計(jì)算接口和調(diào)用結(jié)束接口4.2平臺集成方面-標(biāo)準(zhǔn)制定模型服務(wù)接口4.

制定了水循環(huán)模擬模型集成標(biāo)準(zhǔn)采用分布式云計(jì)算技術(shù)的面向服務(wù)架構(gòu)開發(fā)基于web服務(wù)的平臺，將按功能封裝成web服務(wù)提供頁面管理功能，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問、查詢及專業(yè)模型的管理、調(diào)用等功能，依靠預(yù)先達(dá)成一致的web服務(wù)規(guī)范，完成各組件間的通信，達(dá)到松耦合的資源復(fù)用與共享。4.2平臺集成方面-標(biāo)準(zhǔn)制定南科院河海大學(xué)用戶1用戶2用戶3分布式云計(jì)算對外擴(kuò)展1.構(gòu)建了城市河網(wǎng)水文-水動力-水質(zhì)多尺度分級智能模型4.3平臺集成方面-專業(yè)模型無錫市城區(qū)模型常州市城區(qū)河道分級模型(達(dá)到6級)河網(wǎng)水體透明度模擬空間尺度互饋嵌套模型（太湖地區(qū)）4.3平臺集成方面-專業(yè)模型2.

三維湖泊水動力水質(zhì)模型開創(chuàng)性地將WRF大氣模型與水動力、水質(zhì)模型進(jìn)行了聯(lián)合應(yīng)用，開發(fā)了長系列非定場風(fēng)條件太湖水動力過程模擬技術(shù)。3.河口海岸風(fēng)浪潮作用下的綜合潮位預(yù)報(bào)模型10020030050060070000123400Time

(h)S

(pus)三峽工程前三峽工程后10020030050060070000123400Time

(h)S

(pus)海平面+0海平面+0.5潮+流+風(fēng)潮4.3平臺集成方面-專業(yè)模型4.河口水源地供水保障率預(yù)報(bào)取水決策模型4.3平臺集成方面-專業(yè)模型丁壩、潛堤處理技術(shù)模型范圍及計(jì)算網(wǎng)格青草沙水庫獲軟件著作權(quán)1項(xiàng)：CJK3D河口海岸鹽水入侵?jǐn)?shù)值模擬軟件(2016SR395453)目前，該計(jì)算平臺正應(yīng)用于太湖流域第三次水資源評價(jià)(中國第三次水資源評價(jià)）5.變化環(huán)境下長三角地區(qū)流域降雨徑流模擬模型模型結(jié)構(gòu)4.3平臺集成方面-專業(yè)模型計(jì)算平臺總控交互界面長系列計(jì)算結(jié)果單一年份計(jì)算結(jié)果參數(shù)率定界面4.3平臺集成方面-專業(yè)模型26..復(fù)雜水系水資源聯(lián)合調(diào)度模型、海島多水源聯(lián)合調(diào)度模型供水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系概化模型框架構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)約束條件模型求解河網(wǎng)水系等信息水庫、塘模壩型、框外架調(diào)構(gòu)水、建配水方案、配水管網(wǎng)等信息海水淡化及配水方案區(qū)域用水戶等信息社會效益最大年供水成本最小供需平衡約束供水能力約束…非支配排序遺傳算法水量水質(zhì)模型決策模型構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)約束條件優(yōu)選方法流域骨模干型框架重構(gòu)點(diǎn)引建水河道 口門骨干引排工程重點(diǎn)閘泵防洪+

供水+環(huán)境效益水位、流量、水質(zhì)約束等可拓物元方法復(fù)雜水系水資源聯(lián)合調(diào)度模型海島多水源聯(lián)合調(diào)度模型1.完成了節(jié)能型一體式海水淡化成套裝備研制模塊化集成設(shè)計(jì)，全套系統(tǒng)設(shè)備安裝于40英尺集裝箱內(nèi)裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)水量500m3/d（25℃），脫鹽率達(dá)99.4%，產(chǎn)水能耗為1.95

kW·h/m3主工藝：超濾預(yù)處理+反滲透脫鹽超濾膜組件、反滲透膜元件、高壓泵和能量回收裝置等關(guān)鍵部件和設(shè)備全部國產(chǎn)化4.4裝備方面一體化海水淡化裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)海水淡化示范裝置外觀嵊泗海水淡化示范基地現(xiàn)場海域常州運(yùn)北城區(qū)蘇州城市中心區(qū)常熟市城區(qū)吳江松陵城區(qū)4.5示范應(yīng)用方面杭州G20峰會上海進(jìn)博會舟山地區(qū)海水凈化4.5示范應(yīng)用方面人民日報(bào)、中央電視臺、新華社、中央人民廣播電臺等30余家中央及省市主流媒體進(jìn)行了報(bào)道。水利部、浙江省等省部級領(lǐng)導(dǎo)對效果給予了高度評價(jià)和充分肯定。完成了杭州G20核心區(qū)22km2水質(zhì)提升示范工程截污控源：河道清淤、分散式污水截留與處理技術(shù)強(qiáng)化凈化：水源水質(zhì)原位凈化技術(shù)暢流活水：活水聯(lián)調(diào)聯(lián)試、數(shù)學(xué)模型、方案優(yōu)化、水體應(yīng)急恢復(fù)、應(yīng)急預(yù)案編制實(shí)施效果：透明度1m以上，水質(zhì)主要指標(biāo)達(dá)到Ⅲ類流量分配合理，流動性增強(qiáng)，感官效果好突發(fā)降雨后短時(shí)間應(yīng)急恢復(fù)水質(zhì)4.5示范應(yīng)用方面金閶新城西塘河滄浪新城吳中老城區(qū)蘇州城區(qū)活水?dāng)U面工程古城區(qū)河道水質(zhì)提升行動后水質(zhì)提升，基本實(shí)現(xiàn)了“古城區(qū)水質(zhì)明顯提高、水景觀明顯改善”的目標(biāo)周邊惠及區(qū)活水效果有限，亟需推廣古城片自流活水經(jīng)驗(yàn)，將活水效益擴(kuò)展至主城區(qū)約100km2治理效果：城市中心區(qū)河道水質(zhì)斷面穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，河道主要水質(zhì)指標(biāo)總體達(dá)到Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)4.5示范應(yīng)用方面提出了常熟市城區(qū)暢流活水工程方案治理面積60.7km2水質(zhì)提升與防洪同步規(guī)劃、同步實(shí)施；5座溢流堰與大包圍樞紐結(jié)合，全城活水古城區(qū)率先提前實(shí)現(xiàn)暢流活水，清水入古城，水量提升3倍，流速提升至

0.2-0.4m/s，水質(zhì)Ⅲ類