科技与人才
Technology and Talent

平原河流防洪安全水动力关键技术及工程应用

洪涝灾害是我国发生频次高、危害范围广、破坏最严重的自然灾害之一,主要发生在长江、淮河、黄河、珠江等7大江河流域的中下游平原地区。这些地区水资源时空分布很不均衡,汛期流量大;地势低洼,河网密布,行洪通道不畅;受潮汐影响,洪水宣泄不畅;湖泊、水闸泵站等水利工程众多,行洪边界复杂;经济相对发达、人口众多、用地紧张,行洪空间不足;人类活动、自然变迁使区域水动力特征发生了变异,这些复杂的水动力因素使平原地区洪涝灾害频发,给防洪工程规划设计带来极大的困难;同时,经济社会的高速发展和城市化进程的加快也给防洪工程规划设计提出了更高的要求,而现有理论、技术与之不相适应,国外也没有成套经验可直接借鉴。因此,水动力问题已成为目前平原河流防洪工程规划、设计和安全运行中的一个亟待解决的关键技术难题。从1991年开始,项目组结合国家自然科学基金和国家863项目等,对此进行了近20年研究。

成果融合平原河流水动力理论、人工智能理论、数值计算方法、现代流体测试技术等,建立了一整套适用于全流域、多要素耦合的平原河流防洪工程规划设计水动力模拟理论、方法及技术手段,研制了数字流域系统应用开发软件和防洪实体模型全流场瞬态模拟测控系统,实现了大型河网计算和整体、区域试验的多层耦合模拟,突破了以往单一模拟手段的局限,为解决平原河流防洪安全的关键水动力问题提供了技术支撑;从水力学和河流泥沙工程学的基本原理出发,充实和完善了平原河流防洪工程水力设计理论,提出了河道行洪能力、洪水控制枢纽布置及建筑物等水力设计理论,为平原河流防洪工程优化设计开拓了新思路;针对防洪工程安全运行中工程防护的难题,创建了多种防洪安全新技术,主要有:挡潮闸闸下防淤技术、涉河工程附近床面冲刷防护技术、河流深水整治技术。

成果的先进性:

本成果针对复杂边界、人类活动影响下的平原河流防洪安全水动力难题,综合考虑了模拟预测、防洪工程优化设计和安全防护等多种因素,突破了原有的理论技术框架并使技术指标显著提高;既为防洪工程规划设计提供技术依据,又为工程安全运行提供技术保障。

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