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申报2017年度高等学校优秀科学研究成果奖(科学技术)公示——— 项目名称:剧烈变化环境下丰水地区水量水质互馈优化分配关键技术

奖励类别:国家科学技术进步奖(直报)

项目名称:剧烈变化环境下丰水地区水量水质互馈优化分配关键技术

主要完成人:陈晓宏,闻平,刘丙军,吴永祥,王大刚,张新海,黄本胜,王高旭,黄锦荣,彭少明

主要完成单位:中山大学,广东省水利厅,珠江水资源保护科学研究所,水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院,广东省水利水电科学研究院, 黄河勘测规划设计有限公司。

推荐单位: 中山大学

项目简介:

本研究基于全球气候变化规律,以我国降水丰沛而分布不均、用水强度高的南方湿润区为对象,解析该地区变化环境下水文水资源水环境特征变异性;攻克水量水质互馈耦合分配技术难关,创新了高强度用水与水污染背景下水量水质双控制的流域水资源分配模式;突破天然来水流域与分水受水区域范围不重合的初始水权分配理论障碍,创立了完全流域分水和不完全流域分水的两态分水模式。

四项新发现:

1)发现了极端降水与温度关系的峰值结构在全球不同气候区的普遍存在性,极端降水随温度升高而增强但超越一定阈值后会减弱,极端降水峰值对应的温度会发生偏移,当今气候条件下的峰值结构不能用于延展预估未来极端降水与温度关系的峰值结构。(2)发现了我国华南地区与北方地区不同的水文气象规律,如北江、东江流域等多年间降雨量无趋势性变化,径流呈增加趋势,蒸发皿蒸发呈减少趋势,影响径流、蒸发变化的主驱动因子是土地利用/下垫面覆被的变化。(3)发现了珠江河口区咸潮运动的独特规律:与传统认为咸潮入侵强度与潮汐朔望周期相对应不同,珠江主要河口磨刀门水道咸潮入侵的朔望(半月)周期变化与潮汐半月周期变化并不同步,而是提前3~5天。(4)发现了珠江四大家鱼、广东魴等土著鱼类产卵敏感期的水生态调度控制指标和调度时机。

三套新理论:

1)提出了湿润区变异环境下水资源需求势能理论。提出了水资源需求驱动力的构成,识别了各驱动力与水资源需求变化的互馈博弈关系。(2)创立了完全流域和不完全流域的初始水权分配概念,完全流域水权即传统水权,而不完全流域水权(使用权)需要通过水资源供需平衡界定。(3)提出了湿润区流域可分配水量概念,创立了南方湿润区水量水质互馈双控的流域分水理论。

五套新模型技术:

1)提出了一套较系统的华南湿润区变化环境下降雨径流和用需水要素变异的识别技术。(2)建立了基于自组织数据分组处理方法GMDH 的流域需水量预测技术。(3)研发了珠三角径流—咸潮响应模式与咸潮预报技术。(4)创建了珠江流域长距离调水压咸与“避咸蓄淡”的咸潮调度技术。(5)创新了三种水资源优化配置技术:多智能体水资源配置技术、水资源配置模拟仿真技术和基于递阶分析的水资源配置多目标优化技术。

五项分水调水方案:

1)广东省东江流域水资源分配方案。(2)广东省鉴江流域水资源分配方案。(3)广东省北江流域水资源分配方案。(4)广东省韩江流域水资源分配方案。(5)珠江河口区咸潮调度方案。

研究完成了作为水利部在南方分水试点的"广东省东江流域水资源分配方案"。广东省多个地市和东江、西江、北江、韩江四个流域管理局以及海南、长江流域应用,分水及总量控制方案实施后东江流域内三大水库同期蓄水增加10%以上、粤港澳大湾区4000 万人的供水得到保障,流域枯水期水量水质明显改善。

成果获得省部级一等奖5项,行业标准和地方标准5项,国家发明专利授权2项,软件著作权8项,发表论文393篇(其中SCI论文85篇),应用证明15份。

 

推广应用情况:

“剧烈变化环境下丰水地区水量水质互馈优化分配关键技术”成果《广东省东江流域水资源分配方案》,经广东省水利厅组织专家评审,并由省人民政府粤府办[2008]50号文印发各地各单位执行;成果《广东省鉴江流域水资源分配方案》,经广东省水利厅组织专家评审,并由省人民政府以粤府办〔201010号文印发各地各单位执行。水利厅据此自2009年起,逐年制定东江流域枯水期和汛期水量调度方案并组织实施流域水景调度工作;自2011年起,逐年制定广东省鉴江流域枯水期水量调度方案并组织实施鉴江流域水量调度工作。该成果对确保东江、鉴江流域上下游、左右岸地区供水趋向公平,遏制浪费用水和无序取水状况,保障流域供水安全和水生态环境安全,促进东江、鉴江流域水资源可持续利用和经济社会可持续发展发挥了重要作用。该分水方案己经作为广东省东江流、鉴江域水资源管理,尤其是落实最严格水资源管理制度“三条红线”控制的重要依据。

长江水利委员会长江科学院在开展长江流域的水量分配、调度等研究工作中,“剧烈变化环境下丰水地区水量水质互馈优化分配关键技术”对单位的科研水平起到了较大的提升作用;将其应用于长江流域,有效保障了长江流域沿岸居民生产生活安全和河道内生态环境安全。

广东省东江流域管理局和西江管理局是剧烈变化环境下丰水地区水量水质互馈优化分配关键技术成果的主要实施单位之一。根据省政府审批颁布的《广东省东江流域水资源分配方案》(粤府办[2008]50号),东江管理局已经在2008-2009年冬春成功进行了第一次分水计划实施,确保了各控制断面的水量水质满足分水方案规定的指标。目前管理局已建成东江水资源水量水质监控系统的建设,按照分水方案监控各控制断面最小流量和水质达标,根据来水情况制定枯水期月度分水计划,编制水量调度方案,实施东江流域三大水库联合调度,监督水资源保护,保障东江分水目标的实现和流域用水安全,实现东江分水管理和取水许可管理现代化。广东省西江流域管理局根据省政府审批颁布的《广东省鉴江流域水资源分配方案》(粤府办〔201010号),在省水利厅统一部署下,管理局组织有关部门,顺利开展完成了近几年广东省鉴江流域枯水期水量调度工作,有效保障了鉴江流域沿岸居民生产生活安全和河道内生态环境安全。剧烈变化环境下丰水地区水量水质互馈优化分配关键技术也是广东省北江流域和韩江流域水量调度的关键技术依据,有效保障了北江、韩江流域沿岸居民生产生活安全和河道内生态环境安全、供水安全,对促进北江、韩江流域水资源的可持续利用和经济社会的可持续发展同样具有重要意义。

海南省水文水资源勘测局在海南省最严格水资源管理指标分配与考核等方面均有应用剧烈变化环境下丰水地区水量水质互馈优化分配关键技术中的分配技术,近年来的实际情况说明分配成果符合海南省用水规律、证明了其合理性。为海南省最严格水资源管理提供了技术和理论支撑,对有效实现海南省最严格水资源管理三条红线控制目标,科学促进水资源可持续利用和经济社会可持续发展,具有重大经济效益和社会效益。

广州市水务局在审批广州市东部取水许可的过程中,有关广州市东部取水许可总量,增江、东江北干流主要断面流量和水质控制目标等方面,均采用项目成果《广东省东江流域水资源分配方案研究》,是广州市贯彻落实《取水许可和水资源费征收管理条例》、有效实施取水总量控制和定额管理的主要依据。河源市、东莞市、茂名市水务局制定水资源分配方案,编制节水型社会建设规划,实施最严格水资源管理工作、配合流域管理局做好流域水量调度和汛期水量调度工作的过程中,有关水资源分配原则与依据,流域总可分配水量,市内入境断面流量和水质控制目标,市境内主要断面控制流量与水质控制目标,分别采用项目成果《广东省东江流域水资源分配方案研究》、《广东省鉴江流域水资源分配方案研究》,是各市水资源分配方案节水型社会建设规划编制的主要依据。

武汉大学将项目关键技术应用于汉江中下游地区水资源优化配置模型及应用研究项目中,开展了南水北调中线工程通水后调水量与汉江中下游水量分配工作,为制定丹江口水库的调度规程制定直接提供了依据,有效的缓解南水北调中线工程对汉江中下游水量分配与水质影响矛盾。

在广东省水利电力勘测设计研究院制定东江三大水库调度图的过程中,有关三大水库调度目标、原则与依据;各行政区取水总量;主要断面控制流量与水质控制目标;三大水库出库控制流量等方面,均采用剧烈变化环境下丰水地区水量水质互馈优化分配关键技术成果,是东江三大水库调度图制作的根本依据,对成功完成东江三大水库调度图起关键作用。另外,项目研究成果中有关水文分析计算、水质模拟、水资源配置理论与模型等技术,在广州奥格智能科技有限公司等单位相关课题研究中具有重大指导作用,极大提高了单位工作效率,也较大程度上提升了单位的科研能力与水平。

项目详情(下载):剧烈变化环境下丰水地区水量水质互馈优化分配关键技术.doc

公示联系人:任工,联系电话:020-87117491

公示时间:2017年4月28日至2017年5月5日

主办单位:珠江水资源保护科学研究所 珠江流域水环境监测中心

单位地址:广州市天河区天寿路 80 号(510611)

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