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国家科技进步奖申报项目公示


国家科技进步奖申报项目公示

(一)项目名称:长江巨型水库群统一调度技术与应用 (二)推荐单位:湖北省科技厅 (三)项目简介 以三峡为核心的长江流域巨型水库群统一调度,事关长江流域防洪、 能源、航运、供水及生态安全。水库群统一调度具有跨行业、跨部门、跨 区域、多学科、多目标、多维度、随机性、非线性以及强耦合性等特征, 需攻克时空关系复杂、防洪兴利矛盾突出及多目标协同调度决策支撑薄弱 等世界性技术难题。通过统一调度,实现水库群综合利用效益最大化,是 现代流域水资源综合管理迫切而又现实的需求,项目依托国家科技支撑计 划、 部委计划及国家自然科学基金等 50 余项科研课题, 经十余年系统研究, 结合三峡等重大工程实践,取得创新成果如下。 暴雨洪水规律方面,构建了复杂流域的洪水时间、空间和量级的多维 联合分布,揭示了长江上游与中下游洪水遭遇规律;提出了汛期洪水分期 的变点分析方法,首次划定三峡水库汛期洪水分期节点阈值;提出了不降 低防洪标准的分期设计洪水计算方法。 水文模拟预报方面,建立多传感器、多信道、多信息源同化融为一体 的水文信息测报控体系;创建了平原水网区总入流洪水模拟方法,提出了 长江中下游整体设计洪水;创立了基于瞬时水面线法的水库动库容调洪方 法,创新了气象水文耦合模式的洪水概率预报技术;构建了水文预报系统 免编码移植的通用化模块组件,开发了开放式通用型水文预报平台。实现

报汛自动化、复杂水文情势的精确模拟与准确预报。 防洪优化调度方面,创建了同时考虑预见期和余留期的两阶段防洪风 险率计算理论,发明了库群防洪库容动态最优分配技术;构建了单一水库 对多防洪对象的防洪耦合调度技术方法,建立了基于中下游复杂河网洪水 演进的三峡水库对荆江与城陵矶防洪耦合调度模型;统筹长江干支流、上 下游防洪关系,提出了基于系统-分解-协调理论的面向多区域、长距离、多 目标的水库群协同防洪调度技术。 兴利优化调度方面,建立了水库群蓄水时机及蓄水方式的联合优化模 型及提前蓄水防洪风险分析数学模型;提出了风险可控的水库群汛期运行 水位动态控制方法;构建了面向稳健性的发电风险评价指标体系, 发明了基 于近似最优解和调度域的柔性决策技术。解决了库群联合调度决策中的多 目标、随机性难题。 减淤和生态调度方面,研究了巨型水库群调度对两湖的影响,揭示了 三峡库区水沙传播异步特性,提出了新水沙条件下的“蓄清排浑”动态调 度新模式;改进了针对三峡水库下游四大家鱼自然繁殖的水温、水库下泄 流量增幅、持续时间等生态调度指标。攻克了新水沙条件下水库“蓄清排 浑”和中下游四大家鱼自然繁殖的技术难题。 研究成果成功应用于 2009 年以来的长江流域防洪调度中,减少直接防 汛支出 14 余亿元;2009~2015 年仅三峡~葛洲坝梯级电站累计增发电量 400 多亿 kW· h,增加发电效益 100 多亿元。 项目获省部级一等奖 5 项、二等奖 3 项,各项成果经鉴定总体或部分 达到国际领先。获国家发明专利授权 10 项;主编国家及行业标准 11 部;

项目出版专著 22 部;取得软件著作权 22 项;发表论文 400 余篇,其中 SCI 论文 75 篇,EI 论文 68 篇;培养研究生 60 余人。 (四)客观评价 “三峡水库试验蓄水期综合利用调度关键技术研究与应用”研究成果 经鉴定总体达到国际领先水平。 “三峡水库汛末提前蓄水水文关键技术与应用” 研究成果经鉴定总体 达到国际领先水平。 “长江防洪报汛自动化技术与实践”研究成果经鉴定总体上达到国际 先进水平,部份达到国际领先水平。 “巨型水库群洪水资源调控与优化运行关键技术及应用”研究成果经 鉴定整体达到国际领先水平。 “通用型水文预报平台开发与利用”研究成果经鉴定总体上达到国际 先进水平,部份达到国际领先水平。 “变化环境下鄱阳湖区水文水资源研究与应用”研究成果经鉴定总体 达到国际领先水平。 项目成果曾获省部级科技进步一等奖 5 项,二等奖 3 项。 (1) “梯级水库群多目标联合优化调度新技术”获 2015 年湖北省技术 发明奖一等奖 (2) “三峡水库试验蓄水期综合利用调度关键技术研究与应用” 获 2013 年大禹水利科学技术奖一等奖 (3) “三峡水库汛末提前蓄水水文关键技术与应用”获 2013 年湖北省 科技进步奖一等奖

(4) “长江防洪报汛自动化技术与实践—长江委水文局 118 个中央报 汛站自动报汛技术及创新”获 2007 年湖北省科技进步奖一等奖 (5) “流域水文模型新理论新方法及其应用研究”获 2007 年教育部科 学技术进步奖一等奖 (6) “变化环境下鄱阳湖区水文水资源研究与应用”获 2015 年大禹水 利科学技术奖二等奖 (7) “巨型水库群洪水资源调控与优化运行关键技术及应用”获 2013 年教育部科学技术进步奖二等奖 (8) “通用型水文预报平台开发与应用”获 2009 年湖北省科技进步奖 二等奖 (五)推广应用情况 (1)项目研究成果已纳入国务院批准的《长江防御洪水方案》和《三 峡水库优化调度方案》 , 国家防总批复的 《长江洪水调度方案》 、 2012—2015 长江上游水库群历年联合调度方案、2010-2015 年三峡水库历年汛期调度运 用方案和试验性蓄水调度计划。 (2) 三峡水库实时预报调度系统、 防洪耦合调度模型、 蓄水调度模型、 库尾减淤调度、排沙调度和生态调度方案等, 2010 年以来各级防总已经在 长江流域的调度指挥决策中予以应用。 (3)研究为三峡工程正常运行期调度奠定了坚实技术基础,研究方法 和成果在金沙江中游梯级,金沙江下游梯级,雅砻江梯级,乌江梯级,岷 江大渡河瀑布沟,嘉陵江亭子口,清江梯级,汉江梯级等水库调度中得到 应用。

(六)主要知识产权证明目录 (1)一种梯级水库汛限水位联合运用调度方法(发明专利号 : ZL201110067570.9) (2)一种水库确定性优化调度的调度域确定方法及其设备(发明专利 号: ZL200910063218.0) (3)水库调度设计规范 国家标准 GB/T50587-2010 (4)一种面向发电风险的水电站优化调度图编制方法(发明专利号 ZL201010562037.5) (5)一种梯级水库汛限水位实时动态控制方法(发明专利号 : ZL201310022222.9) (6)一种梯级水库下游设计洪水的推求方法(发明专利号: ZL201310198232.8) (7)基于径流集合预报的水库防洪风险率预测方法及水库防洪调度方 案评价方法(发明专利号: ZL201410147717.9) (8)一种反推水库入库流量的测算方法(发明专利号: ZL201110086388.8) (9)洪水调度方案编制导则 水利标准 SL596-2012 (10)防洪风险评价导则 水利标准 SL602-2013 (七)主要完成人情况
姓名 魏山忠 王俊 郭生练 金兴平 排 名 1 2 3 4 技术职 称 教高 教高 教授 教高 工作单位 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 武汉大学 水利部长江水利委员会 完成单位 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 武汉大学 水利部长江水利委员会 对本项目技术创造性贡献 全面主持课题研究 项目总体设计、设计洪水研究 技术攻关负责人 协助主持完成课题研究

仲志余 张曙光 刘攀 吴道喜 程海云 熊立华 陈桂亚 郭海晋 胡兴娥 黄 艳 丁 毅

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

教高 教高 教授 教高 教高 教授 教高 教高 教高 高工 教高 教高 教高 教高 教高 教高 教高 教授 高工 教高 副教授 教高 教高 教高 教高 高工 高工 高工 高工 高工 高工 高工 高工 教高 高工 高工 高工 高工 高工 高工

水利部长江水利委员会 中国长江三峡集团公司 武汉大学 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 武汉大学 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 中国长江三峡集团公司 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 武汉大学 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 武汉大学 中国长江三峡集团公司 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 中国长江三峡集团公司

水利部长江水利委员会 中国长江三峡集团公司 武汉大学 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 武汉大学 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 中国长江三峡集团公司 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 武汉大学 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 武汉大学 中国长江三峡集团公司 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 中国长江三峡集团公司

负责项目研究目标和任务制定 协调项目研究及应用 研究水库群兴利统一调度技术 协助主持课题, 完成防洪方案制 定 主持实时预报调度技术攻关 主持水文预报模型研制 协助负责课题总体设计和实时 调度方案 负责设计洪水计算总体设计 负责生态调度实施方案 主持水库群统一防洪调度研究 协助完成水库群统一防洪调度 研究 负责设计洪水计算 主持水库调度规范 负责水库防洪调度研究 负责减淤调度方案计算 负责生态调度方案计算 负责库尾减淤调度模型研发 负责水文模型研发 负责蓄水调度模型研发 负责设计洪水方案计算研发 参与蓄水调度模型计算 参与减淤调度方案实施 参与水文预报模型研发 负责水文预报模型研发 参与防洪调度模型研发 参与防洪调度模型研发 参与设计洪水方案计算 参与蓄水调度模型研发 参与减淤调度方案制定 参与防洪调度制定 参与蓄水调度模型研发 参与蓄水调度模型研发 参与防洪调度模型研发 参与水文预报模型研发 参与设计洪水方案计算 参与水文预报模型研发 参与设计洪水方案计算 参与防洪调度模型研发 参与防洪调度模型研发 参与减淤调度模型研发

陈剑池 安有贵 陈永生 许全喜 乔 晔

张细兵 陈 鲁 华 军

张明波 刘德地 王 海

闵要武 周新春 纪国强 李安強 戴明龙 丁胜祥 袁晶 廖鸿志 李 响

傅巧萍 李书飞 邹冰玉 徐长江 高 蒋 珺 鸣

李文俊 陈炯宏 邢 龙

黄仁勇 蔡玉鹏 周 曼

45 46 47 48 49 50

高工 高工 高工 高工 高工 高工

水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 中国长江三峡集团公司 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会

水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 中国长江三峡集团公司 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会

参与减淤调度模型研发 参与生态调度模型研发 参与减淤调度模型研发 参与水文预报调度模型研发 参与水文预报调度模型研发 参与设计洪水方案计算

陈瑜彬 张 俊

秦智伟

(八)主要完成单位及创新推广贡献 1、水利部长江水利委员会 水利部长江水利委员会是本项目的组织单位,全面指定了项目的目标、 任务、全程跟踪协调项目各课题承担单位的研究进展,详细拟定了“长江 巨型水库群统一调度技术”的研究内容,并将研究成果应用于世界上水库 群规模最为庞大、涉及水问题最为复杂的长江巨型水库群统一调度实践, 解决了社会关注的焦点问题。 (1)创建了平原水网区总入流洪水模拟方法,创新了气象水文耦合模 式的洪水概率预报技术,开发了开放式通用型水文预报平台,实现了流域 层面复杂水文情势的精确模拟与准确预报。 (2)构建了单一水库对多防洪对象的防洪耦合调度技术方法,建立了 基于中下游复杂河网洪水演进的三峡水库对荆江与城陵矶防洪耦合调度模 型;提出了面向多区域、长距离、多目标的长江巨型水库群协同防洪调度 技术。 (3)揭示了三峡库区水沙传播异步特性,提出了新水沙条件下的“蓄 清排浑”动态调度新模式;优化了针对三峡水库下游四大家鱼自然繁殖的 生态调度指标。 (4)与中国长江三峡集团公司合作,开展了连续多年的三峡水库减淤 和促进四大家鱼自然繁殖的调度试验研究,为三峡水库正常运行期调度积

累了宝贵的经验。 2、武汉大学 武汉大学结合国家科技支撑计划、国家自然科学基金项目,长期服务 长江巨型水库群统一调度,取得了系列创新成果。 (1)构建了复杂流域的洪水时间、空间和量级的多维联合分布,揭示 了长江上游与中下游洪水遭遇规律;提出了汛期洪水分期的变点分析方法, 首次划定三峡水库汛期洪水分期节点阈值;提出了不降低防洪标准的分期 设计洪水计算方法。 (2)创新了气象水文耦合模式的洪水概率预报技术。 (3)创建了同时考虑预见期和余留期的两阶段防洪风险率计算理论, 发明了库群防洪库容动态最优分配技术。 (4)建立了水库群蓄水时机及蓄水方式的联合优化模型及提前蓄水防 洪风险分析数学模型;提出了风险可控的水库群汛期运行水位动态控制方 法,发明了基于近似最优解和调度域的柔性决策技术。 3、长江三峡集团公司 长江三峡集团公司与长江水利委员会合作,开展三峡水库减淤和促进 水库下游四大家鱼自然繁殖的调度试验研究,提出了三峡水库汛前消落期 库尾减淤、汛期沙峰排沙调度和促进水库下游四大家鱼自然繁殖的水库生 态调度方案。将预报预蓄分阶段蓄水的多目标调度研究成果应用于三峡水 库蓄水调度实践。 与长江水利委员会合作,研究提出了三峡水库库区洪水演进和坝前水 位预报的方法,并通过实际调度实践对方法进行检验。

为项目研究成果提供了应用实践的平台。


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