水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)承擔(dān)的“長(zhǎng)江水庫(kù)群防洪興利綜合調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”項(xiàng)目研究對(duì)象為長(zhǎng)江流域以三峽工程為核心的26座控制性水庫(kù)組成的水庫(kù)群，依托20多項(xiàng)國(guó)家科技支撐計(jì)劃和重大工程科研課題，堅(jiān)持產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合，經(jīng)十余年系統(tǒng)研究、技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用實(shí)踐，創(chuàng)建了一整套防洪興利綜合調(diào)度的先進(jìn)理論與方法體系，攻克了洪水時(shí)空演變與預(yù)報(bào)、水庫(kù)群防洪、水資源高效利用和調(diào)度平臺(tái)集成等關(guān)鍵技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)重大突破。

 

　　該項(xiàng)目成果已獲2017年度湖北省科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。

 

　　突破關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新成果斐然

 

　　建立了復(fù)雜河網(wǎng)洪水情勢(shì)分析新理論與實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)技術(shù)，解決了長(zhǎng)江洪水時(shí)空演變模擬復(fù)雜和實(shí)時(shí)調(diào)度預(yù)報(bào)精度偏低、預(yù)見期短的技術(shù)難題。

 

　　項(xiàng)目提出了洪水情勢(shì)的多變量聯(lián)合分析理論和方法，揭示了長(zhǎng)江上游干支流間的洪水遭遇規(guī)律。推求了水庫(kù)群條件下長(zhǎng)江上游干支流主要控制站點(diǎn)的洪水過(guò)程，定量揭示了水庫(kù)群對(duì)流域防洪情勢(shì)的影響。創(chuàng)建了面向河道型水庫(kù)庫(kù)區(qū)水面線預(yù)報(bào)方法，解決了庫(kù)區(qū)沿程水動(dòng)力過(guò)程精確描述、水面線模擬和預(yù)報(bào)難題；發(fā)展了氣象水文耦合預(yù)報(bào)及誤差校正理論等，有效解決了實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)難題。

 

　　創(chuàng)建了長(zhǎng)江水庫(kù)群長(zhǎng)距離、大范圍、多區(qū)域聯(lián)合防洪調(diào)度技術(shù)，解決了長(zhǎng)江整體防洪與區(qū)域防洪耦合的建模難題。

 

　　長(zhǎng)江防洪保護(hù)對(duì)象眾多且防洪標(biāo)準(zhǔn)不一，項(xiàng)目建立了長(zhǎng)江上游區(qū)域防洪與流域整體防洪耦合補(bǔ)償調(diào)度模型，并提出了大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)—離散微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃混合優(yōu)化高效降維求解算法；為兼顧城陵磯附近地區(qū)防洪需求，建立了適應(yīng)多重防洪需求的三峽水庫(kù)庫(kù)容分配及多目標(biāo)防洪補(bǔ)償調(diào)度模型，拓展了三峽工程的防洪效益。在確保區(qū)域防洪目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，顯著提高長(zhǎng)江中下游的防洪能力。

 

　　攻克了水庫(kù)群汛期運(yùn)行水位動(dòng)態(tài)控制和梯級(jí)水庫(kù)蓄水時(shí)序難題，提出了洪水資源安全高效利用技術(shù)方案。

 

　　針對(duì)水庫(kù)洪水資源利用效率不高的問(wèn)題，項(xiàng)目提出了水庫(kù)面臨時(shí)段風(fēng)險(xiǎn)可控的運(yùn)行水位動(dòng)態(tài)控制域推求方法，創(chuàng)建了基于預(yù)報(bào)預(yù)泄的汛期運(yùn)行水位動(dòng)態(tài)控制技術(shù)，在確保防洪安全的前提下，攔蓄一部分洪水資源，使水庫(kù)群洪水資源利用效率大幅提高。針對(duì)汛末集中蓄水可能帶來(lái)的用水矛盾，項(xiàng)目創(chuàng)建了基于預(yù)報(bào)預(yù)蓄的水庫(kù)群自適應(yīng)動(dòng)態(tài)蓄水調(diào)度和風(fēng)險(xiǎn)控制方法，提出并動(dòng)態(tài)優(yōu)化蓄水時(shí)機(jī)、次序、分階段蓄水水位等關(guān)鍵控制指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)江水庫(kù)群蓄水科學(xué)有序，有效提高了蓄滿率。

 

　　研發(fā)了長(zhǎng)江水庫(kù)群防洪興利綜合調(diào)度系統(tǒng)，解決了一體化調(diào)度系統(tǒng)集成開發(fā)中系統(tǒng)規(guī)模和時(shí)空尺度龐大、硬件體系結(jié)構(gòu)和軟件邏輯復(fù)雜的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)流域水資源安全高效利用。

 

　　系統(tǒng)以長(zhǎng)江防總辦為核心，寬帶接入三峽、金沙江以及各支流集控中心，并采用去中心化的分布式架構(gòu)部署，實(shí)現(xiàn)跨地域、跨網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的多源異構(gòu)水文信息數(shù)據(jù)交換共享。在信息共享基礎(chǔ)上，集成了27個(gè)長(zhǎng)江流域預(yù)報(bào)調(diào)度體系（9200余個(gè)遙測(cè)報(bào)汛站點(diǎn)、341個(gè)預(yù)報(bào)節(jié)點(diǎn)、695套預(yù)報(bào)方案、35個(gè)調(diào)度節(jié)點(diǎn)、100余套調(diào)度方案），長(zhǎng)江流域180萬(wàn)平方公里全覆蓋。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了國(guó)家防總、長(zhǎng)江防總、省市防指與干支流控制性水庫(kù)間遠(yuǎn)程異地協(xié)同會(huì)商和決策，在2016年、2017年長(zhǎng)江大洪水中發(fā)揮了巨大作用。

 

　　示范推廣應(yīng)用社會(huì)效益顯著

 

　　該項(xiàng)目攻克了水庫(kù)調(diào)度理論障礙和技術(shù)難題，形成了水庫(kù)群綜合調(diào)度成套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，成果的系統(tǒng)性、創(chuàng)新性和實(shí)用性突出，奠定了我國(guó)水庫(kù)群調(diào)度技術(shù)世界領(lǐng)先地位。

 

　　項(xiàng)目獲國(guó)家發(fā)明專利41項(xiàng)、軟件著作權(quán)27項(xiàng)，編寫國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)13部，出版專著22部，發(fā)表論文1241篇，其中SCI收錄論文180篇、EI收錄論文401篇。使洪水預(yù)報(bào)預(yù)見期由1—3天延長(zhǎng)至3—7天，短期洪水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提高至90%以上，水庫(kù)群聯(lián)合防洪調(diào)度顯著提升長(zhǎng)江中下游防洪能力，如遇1954年大洪水，荊江地區(qū)不分洪，可減少中下游地區(qū)分蓄洪量65億立方米；洪水資源利用率大幅提高至90%以上。

 

　　2012年起，在國(guó)家防總、水利部指導(dǎo)下，該項(xiàng)目率先在我國(guó)實(shí)現(xiàn)大流域?qū)用娴乃畮?kù)群聯(lián)合調(diào)度，成為推動(dòng)我國(guó)大江大河水庫(kù)群防洪興利綜合調(diào)度工作的典范。

 

　　如今，該項(xiàng)目成果已在國(guó)家防總、長(zhǎng)江防總、長(zhǎng)江電力、國(guó)電公司等20余家單位推廣應(yīng)用，長(zhǎng)江中下游特別是宜昌至螺山江段沿江兩岸的防洪能力進(jìn)一步提高，航運(yùn)條件明顯改善，中下游供水保障能力顯著提升，水生態(tài)與水環(huán)境得到改善，提高了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)和綠色發(fā)展的水利保障能力，社會(huì)效益十分顯著。

 

　　該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹，在防洪方面，遭遇一般洪水時(shí)，該項(xiàng)目的技術(shù)可控制荊江等主要江段不超警戒水位；遇較大洪水時(shí)，主要江段水位可控制在保證水位以下并縮短超警戒水位時(shí)間，減少上堤查險(xiǎn)人數(shù)和時(shí)間，降低堤防高水位長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。2016年長(zhǎng)江發(fā)生中下游型區(qū)域性大洪水， 2017年長(zhǎng)江發(fā)生了中游型大洪水，通過(guò)實(shí)施水庫(kù)群聯(lián)合攔洪、削峰、錯(cuò)峰及補(bǔ)償調(diào)度，分別降低了城陵磯附近地區(qū)洪峰水位1米、1.5米，確保了蓮花塘站水位不超分洪水位，分別消除城陵磯附近地區(qū)30億、42億立方米左右的超額洪量，兩年都避免了50多萬(wàn)畝耕地被淹、38萬(wàn)多人轉(zhuǎn)移。

 

　　在航運(yùn)方面，應(yīng)用該項(xiàng)目技術(shù)后，汛期大幅削減洪峰流量，船舶安全性明顯提高；枯水期增加航運(yùn)水深0.5—1.0米，改善航運(yùn)條件，增加航運(yùn)效益。2013—2017年僅重慶至宜昌江段航運(yùn)成本就降低78億元。長(zhǎng)江通航量世界最大，有效保障了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶黃金水道航運(yùn)安全。

 

　　在供水方面，項(xiàng)目使水庫(kù)群連續(xù)多年累計(jì)向下游補(bǔ)水2000億立方米，有效保障了中下游供水安全。

 

　　在節(jié)能減排方面，水庫(kù)群近三年增加發(fā)電量379億千瓦時(shí)，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1429萬(wàn)噸，減少溫室氣體排放3767萬(wàn)噸。自2011年開始實(shí)施生態(tài)調(diào)度，四大家魚自然繁殖規(guī)模顯著增加，生態(tài)環(huán)境效益顯著。

 

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