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[成果] 1800300008 上海
TU99 应用技术 其他水利管理 公布年份:2018
成果简介:所属类别:城镇污染治理控制技术技术来源:自主研发与优化集成适用范围:城市分流制管网雨污混接改造基本原理: 在通过雨水管网混接成因解析确定雨水管网混接来源及混接水量的基础上,确定雨水管网混接改造的基该方案(分流改造为主或者末端截流为主);对拟实施分流改造的重点区域,有针对性地开展混接现场调查,确定混接点的位置及混接水量;采用混接改造综合决策支持平台,对分流改造的可行性进行论证,优化混接改造工程技术方案。 工艺路线: 1.雨水管网混接污染成因解析综合采用雨污水管网水量平衡分析和水质特征因子检测方法,确定雨水管网混接来源及混接水量比例。首先是对研究区域污水产生量、污水收集量和旱天雨水管网不同运行工况下的排放水量进行平衡分析,确定混接水量来源(污水、地下水、河水等);采用表征不同混接类型的水质特征因子指标,通过入流和出流的污染物质量平衡分析,进一步明确雨水管网混接成因及混接水量(不同类型的生活污水、不同行业工业废水等)。 通过雨水管网混接污染成因解析,初步确定混接改造的基该方案(分流改造为主或者末端截流为主)。 2.雨水管网混接源现场调查: 对于需进行分流改造的系统,进一步通过分区域单元的管网水量和水质特征因子调查,并采用研发的雨水管网多功能检测装置,开展现场调查,确定主要混接源的位置及混接水量;对河水倒灌和管网渗漏严重的系统,调查河水倒灌点和管道破损管道。 3.雨水管网混接改造优化技术方案论证采用研发的雨水管网混接改造决策支持系统,对雨水管网混接改造方案进行优化论证。雨水管网混接改造决策支持系统集成综合管网水力模型、管网GIS系统和管网运行实时监控系统:管道GIS系统能够直观显示雨污水混接点源位置、混接水量、混接管埋深、雨污水管线走向等信息;管网监控系统对雨污水管网运行水位进行实时动态监测;管网水力模型结合管网GIS系统和运行监控系统对污水管网在混接改造前后的水力效能进行评估,确定分流改造的可行性和必要的局部改造污水管段。 关键技术: 1.基于水量平衡和水质特征因子的雨水管网混接成因解析技术。 2.雨水管网混接改造决策支持系统平台与混接改造优化技术。
[成果] 1800300168 上海
TU99 应用技术 其他水利管理 公布年份:2018
成果简介:所属类别:饮用水安全保障技术适用范围:区域以及城市间的供水调度。 基本原理: 针对现有城市供水片内供水水源单一、水厂缺乏应付突发水质污染的应急处理措施、区域供水干管环网度不够和供水片间联络程度有限的现状,为实现“原水互补,清水联通”的区域应急联合供水系统,以供水GIS、SCADA和水力水质模型为工具,通过城市间协同供水系统优化布局、突发事故情况下城市间供水联合调度,建立区域联网供水与应急调度决策支持平台,形成具有城市连绵区特色的协同供水与联合调度技术。 关键技术: 1、多区域联网供水模型构建技术:多区域联网供水模型是掌握区域供水管网信息,进行供水应急方案分析的基础。供水管网联合应急调度平台构建的首要任务是整合各供水企业的管网模型,形成区域联网模型。处理情况包括将不同的CAD、GIS文件转化为管网模型文件,然后将四个区的管网模型文件进行拓扑结构简化、坐标转换和图幅拼接,形成具有管网现状评估、异常状况诊断和制作优化调度预案的区域供水联网模拟平台。经对供水管网模拟软件3HHY NetSimu V8.0的功能改进,实现了各自来水公司管网模型与SCADA系统数据交换,支持多人同时浏览操作,保证数据实时更新等功能。 2、压力监测点优化布置技术:供水管网压力监测的主要目的是通过供水SCADA系统监测值,了解供水管网的运行状况,以便对供水管网进行调度、事故监控与管理。布置方式通常采用优化计算与定性原则相结合的方式,其中供水管网中压力监测点分布数量和位置采用聚类分析法,结合供水分界线、管网末梢、大用户或重要部门、管网调度敏感点等确定。通过优化计算后,在区域供水网络中新增60套DLA-P10系列智能数据采集终端,它具有强大主台软件,具有与管网建模、科学调度等相关系统的数据接口。 3、多区域管网应急调度分析技术:为了解事故对管网正常用水造成的影响,需要在管网模型的基础上,引入管网事故时用水安全性评价指标。将管网可靠度系列指标用于评价事故对管网供水安全的影响。给水管网可靠性评价,就是对给水管网系统中各要素进行综合的系统分析,以获得管网运行的可靠性情况。根据水量和水压之间的函数关系,当水压高于系统允许的最大水压时,虽能满足水压要求,但存在安全隐患,容易引起爆管等安全事故,因此定义节点失效;当水压值大于期望的水压值而小于允许的最大水压值时,水量满足要求;当水压低于期望的水压值但高于允许的最小水压值时,水压部分满足要求;当水压低于允许的最低水压值时,节点就完全失效。若节点水龄不大于理想的节点水龄值,则该节点处于理想的服务状态;若节点水龄值在理想水龄值和允许的最大水龄值之间,则该节点处于可允许服务状态;若节点的水龄值超出允许最大水龄值,则该节点处于不可接受服务状态。
[成果] 1800300188 山东
TU99 应用技术 其他水利管理 公布年份:2018
成果简介:所属类别:饮用水安全保障技术技术来源:自主研发适用范围:供水管网安全评价与管网改造、管网仿真模拟与科学化运行管理。 基本原理: 采用安全系统工程的原理与方法,对管网系统中存在的危险、有害因素进行辨识和分析,确立以能够全面、客观、准确反映管网供水安全总体状况的各类影响因子为主的评价指标系统;利用模糊综合评价的方法构建管网安全评价体系,计算出体系的安全评价等级;判断管网系统发生事故的可能性及其严重程度,从而为制定防范措施和供水管网优化改造提供科学依据。 关键技术: 1、多水源供水管网仿真建模与模拟分析技术通过分析多水源切换供水条件下混合供水区域的供水特征及水质变化规律,对管网图形、属性及动态参数等信息进行模拟,采用自主研发的管网负荷测试装置及阻力系数测试装置对管网大用户用水负荷、管道C值等参数进行测试,为供水管网仿真建模及模型校核提供数据基础;构建基于微观模型理论的开放式区域供水管网仿真模型,及基于智能优化算法的校核模型,实现供水管网仿真模型的基础校核和边界流量的自适应动态精准校核;在上述研究的基础上,采用Microsoft Visual Studio系统自主研发了《城市供水安全保障平台》,通过动态水力模拟计算,实现了全面掌握供水管网的水流方向、节点压力、管段流量、管段流速等参数的仿真模拟;通过动态水质模拟计算,实现了较为准确的掌握相应水力工况下管网典型水质指标的模拟分析;所研发的多水源供水管网仿真建模与模拟分析技术为城市供水管网安全保障与科学管理运行提供了重要理论依据与技术支持。 2、多水源切换供水条件下的供水管网优化运行技术在对多水源调配、控制节点水龄等进行研究的基础上,以供水管网安全评价及仿真模拟数据为基础,针对黄河下游城市供水管网运行管理缺乏科学可靠的理论依据、以人工调度为主、管网压力分布不均、管网水质安全难以保障、“黄水”现象时有发生等问题,以最大程度满足实际供水需求、降低能耗且通过多水源调配降低“黄水”发生几率等为目标,以各加压站出水流量及压力、水泵运行组合及调速泵调速比等为决策变量,构建综合考虑供水水质、供水安全性及经济性的具有工况适应性的多水源多目标优化调度模型;在此基础上,采用Microsoft Visual Studio系统自主研发了《城市供水优化运行系统》,完成了用水量预测、离线调度、在线调度、推荐调度方案与方案评估以及在线工况数据获取与更新等功能,实现了基于模型的管网优化运行控制技术。
[成果] 1800300199 重庆
TU99 应用技术 其他水利管理 公布年份:2018
成果简介:所属类别:饮用水安全保障技术适用范围:山地城市管网设计。 基本原理: 山地城市供水管网优化设计技术的主要原理是基于干、支分开的基本理念。其中,干线指从二级泵站到控制点的管线,一般是起点(泵站、水塔)到控制点的管线,终点水压已定,而起点水压待求,可通过干线经济流速来确定;支线指起点的水压标高已知,而支线终点的水压标高等于终点的标高与最小服务水头之和,可根据水力坡度、充分利用两点的压差来确定。 对于供水高差较大(100m以上)的山地城市供水管道,采用两阶段止回及管道起点连续流量1/5管径控制技术,通过流量及分级止回,有效地降低高扬程供水的水锤效应。山地城市供水系统排水阀应满足:在充气压力0.2MPa,管内压力100m水头时,单位时间排气量应在0.87m3/s以内。 关键技术: 1、基于关键线路生命周期成本分析的山地城市多级加压供水系统分区分级技术; 2、基于高速排气、起点分流和两级止回的山地城市供水系统爆管预防技术;
[成果] 1800300208 北京
TU99 应用技术 其他水利管理 公布年份:2018
成果简介:所属类别:饮用水安全保障技术适用范围:县镇联片供水。 基本原理: 县镇联片管网安全供水技术主要包括多点水源联片供水管网管理系统和多点水源联片供水管网水质保障方案两部分。多点水源联片供水管网管理系统可实现供水预案预演与校核、爆管等突发事故预演与应对方案制定和供水系统规划优化等功能;多点水源联片供水管网水质保障方案集消毒剂优选、消毒点优选、基于在线监控的消毒剂投加和管网水质优化监控等于一体,对管网水质实现全面有效的控制。 关键技术: 1、多点水源联片供水管网管理技术。在城乡供水一体化过程中,多个独立供水的乡镇管网往往联片形成较大的供水管网,这类管网一般供水距离长,节点水量小,管网基础数据不完整。多点水源联片供水管网管理技术采用EPANET开源代码,建立了管网水力学模型,模型参数采用遗传算法率定,以水力学模型为基础,建立了多点水源联片供水管网管理平台,具备支持管网规划、爆管管理、水龄分析等日常管网管理功能。 2、多点水源联片供水管网水质保障方案。通过自主研发的水质模型,模拟管网中余氯的降解过程,确定管网中水质薄弱点,并以此为基础,确定二次加氯节点,以末梢水质达标为目标,优化加氯量,管网余氯浓度、亚氯酸盐和氯酸盐浓度等符合国家饮用水水质标准(GB5749-2006)。 技术工艺: 具体如下: 1.多点水源联片供水管网管理技术主要功能包括管网供水保障方案制定、关键连通管段铺设、爆管工况分析、水龄分析、管网管理规划、管径管材优化、管网在线数据导入等。 2.多点水源联片供水管网水质保障方案以管线探测和管网GIS和SCADA系统为基础,建立管网在线管理系统,以管网补压点为依托,优化设置消毒点,以流量和消毒剂浓度在线监测为基础,优化确定消毒剂投加。
[成果] 1800290006 湖北
TV6 应用技术 水资源管理 公布年份:2018
成果简介:南水北调工程是实现国家水资源优化配置的重大战略举措,工程横跨多个流域和地区,地质、环境条件复杂,建筑物类型众多、运行条件复杂,供水保障要求高。自通水以来,沿线省市对其依赖程度与日俱增,已成为沿线重要城市和地区的主供水源。运行期间,若发生工程事故或险情,将造成巨大经济损失和不良社会影响。针对南水北调工程特点和要求的应急抢险和快速修复成套技术与专用装备面临着一系列技术难题亟待解决。 输水状态下渠道衬砌结构损坏快速修复关键技术与装备研究。 渠道边坡和渠堤工程应急抢险快速修复关键技术与装备研究。 输水建筑物和控制建筑物应急抢险与加固修复关键技术研究。 排洪建筑物应急抢险快速修复关键技术与装备研究。 平原水库工程除险抢护关键技术研究。 基于云技术的工程应急抢险与调度决策支持系统研究。
[成果] 1800260185 北京
TV6 应用技术 水资源管理 公布年份:2018
成果简介:该项目属于水利工程和测绘科学与技术领域。位于云南省金沙江下游的乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级水电站总装机容量相当于两座三峡电站,形成了世界级的巨型水库群。水文、气象、泥沙、水质、地形、遥感等多源、多类、多维、多时态、多主题海量信息的实时管理、分析、预测预报及服务,是水电站规划、设计、建设与水库群联合调度运行的重要基础和关键技术难题。针对信息共享难和服务静态、滞后、单一等问题,依托多个国家级、省部级项目,中国三峡建设管理有限公司等基于传感网和时空大数据前沿技术,首次提出了基于传感网的巨型水库群水文泥沙综合信息智能服务理论与方法,研发了水文泥沙综合信息智能服务平台。主要创新点如下: (1)建立了全空间域多网融合的水文泥沙综合信息智能服务体系,首次提出了面向水库群水文泥沙综合信息感知的传感网共享信息模型,构建了多源异构感知信息的海量数据管理技术体系和基于“互联网+”模式的综合信息数据库,实现了水文、气象、泥沙和地形等海量全要素信息高效管理与在线服务。 (2)首次构建了全方位、全时域和高精度水文泥沙实时分析与预测预报模型库,提出了面向巨型水库群水文泥沙多尺度、全要素的100多种实时分析与预测预报算法,形成了100余种系列产品,预测预报准确率由85%提高到95%以上。建立了基于传感网的感知-分析-预测服务组合的多级预测预报方法,大大提高了效率,防汛会商决策过程由40分钟缩短到20分钟。 (3)构建了基于虚拟传感器池的时空信息服务环境,研发了国内首个满足水库群建设、运行和管理需要的水文泥沙综合信息智能服务平台,形成了面向多层次用户虚实融合的海量信息按需智能服务新模式,实现了面向巨型水库群规划、设计、建设和运行及蓄水发电、防汛抗旱和生态环境保护的“按需智能”服务。 获授权发明专利14项、软件著作权16项;出版专著5部,发表论文112篇(SCI 38篇),参、修编行业标准6项。基于项目成果,金沙江下游梯级水电站充分发挥了发电、防洪、灌溉、航运等综合效益,为保障云南省防洪安全、用水安全、能源安全、生态安全发挥了重要作用,社会经济效益十分显著。该系统已接入长江防总和三峡集团共享平台,在长江流域防洪、水资源管理与巨型水库群联合调度等得到了推广应用,大大提高了工作效率与管理水平,近2年发电、生态环境效益达1亿元以上。 第三方评价认为:成果整体达到国际先进水平,其中传感网共享信息模型、水文泥沙综合信息智能服务技术达到国际领先水平。
[成果] 1800300197 浙江
TV6 应用技术 水资源管理 公布年份:2018
成果简介:所属类别:饮用水安全保障技术适用范围:水源地受咸水入侵影响的地区。 基本原理: 构建了基于潮汐河口多点同步实时盐度监测数据的咸潮入侵预测技术,通过上游水库泄水抑咸与蓄淡水库避咸相结合的策略,有效提高潮汐影响水源的原水氯化物达标率和取水效率。该技术解决了潮汐影响地区水源地盐度超标与水量保障之间的矛盾,在保证水源氯化物达标的同时,有效节约了水资源。 关键技术: 该技术重点解决了强潮河口盐度的有效模拟和预报及重点水源区域水动力盐度三维数值模拟等技术难题,提出了特殊枯水大潮组合条件下规避咸潮风险的调度方案,研发了考虑水源地水质要素的水库多泵轮启技术,实现了跨区域蓄淡水库避咸控制多点集中监控信息远程无线传输。该技术能够保证即使在枯水大潮期间,水源地原水的盐度仍可达标。 技术工艺: 该组合工艺根据水源地咸水入侵情况,包括水库水资源抑咸调度和蓄淡水库避咸取水调控两部分。监测潮汐河流咸水入侵自动实时检测数据,及时准确获取水源地盐度场;通过开展水动力-盐度耦合咸水入侵模拟,揭示强潮河口水质三维时空分布规律;基于海域潮汐条件和水能利用的咸潮预测,确定合理的水库泄水量,实施水库水资源抑制咸水入侵的优化调度;当在枯水大潮时期,上游水库泄水不足以完全抑制水源地咸水入侵时,需启动蓄淡水库的避咸调度,根据实测水源地氯化物值、实验室预报咸度入侵值及水库水位三值,取水泵站启动“多泵轮启技术”,实现安全取水时段、水泵负荷、水库蓄淡水量最优。
[成果] 1800240561 江苏
TV6 应用技术 水资源管理 公布年份:2018
成果简介:该项目成果属于水力机械技术领域,广泛应用于跨流域调水、城市供排水、农业灌排、水环境改善等工程领域。中国泵站装机总功率近8000万kW,规模世界第一,消耗能源巨大。但泵站现场实测效率平均仅为58%左右,低于部颁标准7个百分点以上。大量泵站由于旋涡、回流引起水力振动,严重危害泵站安全。1992年南水北调工程前期研究以来,重大调水工程建设持续增长;2011年中央1号文件要求全面建成防洪抗旱体系,防洪防旱、调水工程和大型泵站更新改造的实施不断推进大型轴流泵站的新技术需求。 项目组历经20余年,在国家科技支撑计划、国家自然科学基金和国家、省重大工程研究等项目的支持下,一直致力于大型轴流泵站高效、安全关键技术的研究,解决了众多理论和复杂工程技术难题,取得了重要原创成果。 主要创新点有: (1)发明了轴流泵叶轮全工况设计方法,创建了轴流泵水力模型自动优化设计和数控加工成型的一体化集成技术。研发了系列化高效轴流泵水力模型,模型泵最高效率达86. 35%,高于国际同类模型泵,分别超过日本日立公司和荷兰斯托克公司模型泵最高效率2.17和2.45个百分点,高效区拓宽20%左右。 (2)发明了泵装置出水流道的自动优化方法,研发了以最小流阻损失为目标的泵装置关键构件优化设计技术。发明了高效S形轴伸贯流泵装置,模型泵装置最高效率达83. 55%,高于同类泵装置9个百分点。研发了曲面扩散立式双向轴流泵装置,模型泵装置最高效率达73.39%,高于同类泵装置8个百分点。 (3)国内外首次获取了泵进水旋涡的三维流动结构,揭示了旋涡的强迫涡特征和旋涡运动机理,探明了泵站进水回流的运动规律,率先研发了进水流道消涡栅、导流墩和前池底坎、导流柱等多种泵站进水防消涡和回流调控技术,解决了大型泵站机组振动和前池淤积等复杂技术问题。 (4)创建了以泵装置水力性能最优为目标的等扬程水泵选型新方法,实现了水泵与泵装置高效区的精准匹配,显著提高泵装置效率。发明了水泵变角性能预测方法,提出了水泵变角调节公式和求解相关指数的数学模型,填补了该领域该项技术空白。 成果已在国家南水北调、江苏省江水北调、引江济太和粤港供水等重大调水工程及浙江、安徽、新疆等11个省(市、自治区)160多座轴流泵站中得到了成功应用。主要成果已转让日本HITACHI的日立泵制造(无锡)有限公司、德国KSB集团上海凯士比泵有限公司及上海凯泉泵业(集团)有限公司和江苏航天水力设备有限公司等多家国内泵行业领先企业;进出水结构优化和防消涡技术为丹麦GRUNDFOS PUMP格兰富水泵(苏州)有限公司采用。2016-2017年取得直接经济效益6.52亿元,间接经济效益21.6亿元,调水排水受益城市有南京、苏州、无锡、扬州、泰州、徐州和深圳等20多座大中型城市,灌溉排涝受益覆盖面积4600多万亩,防灾减灾、经济安全、环境生态等社会效益显著。申请发明专利23项,授权发明专利12项,授权实用新型专利21项,软件著作权11项,编写水利行业标准3部,发表论文297篇,培养研究生96人。
[成果] 1700610228 浙江
TV8 应用技术 防洪管理 公布年份:2017
成果简介:城镇是政治、经济、文化中心,人口密集,财富集中。中国城镇绝大多数坐落在江河湖海之滨,每年会不同程度遭受江河洪水和内涝积水的威胁,然而中国很多城镇防洪工程建设滞后,防洪标准较低,部分已建成的防洪堤存在亲水性差等弊端。有效解决城镇防洪将是水利发展的一个重要趋势。该课题项目在国内外现有移动式防洪系统的基础上,结合城镇防洪特点,设计开发一套快速移动式防洪系统,解决常规防洪手段亲水性不够,滨水空间未充分利用,人水阻断的弊端,达到既能保障未封闭的防洪圈的防洪安全,又能保证人水和谐、景观协调的目的,构建出新型的城市防洪工程体系。 主要成果:(1)根据城镇原有景观对防洪系统的不同要求,开发了以下三款快速移动式防洪系统:直升式防洪系统、上翻式防洪系统、组合式防洪系统,新型的结构布置和启闭方式,在保证挡水效果的同时又兼顾景观要求;(2)三款快速移动式防洪系统分别设计了结构稳定、安全可靠、景观协调的水工结构基础,日后可根据实际工程条件对其相应调整;(3)直升式防洪系统水工结构采用重力式基础,基础采用防渗墙防渗,基础承载采用防渗墙和灌注桩联合承载;(4)针对移动防洪系统要求,分别选用聚四氟乙烯、硅橡胶作为止水材料,选用铝合金作为组合式防洪系统的挡水叠梁材料;(5)设计闭式直推启闭机用于直升式防洪系统中闸门启闭。 主要技术突破:(1)创建与景观协调的新型防洪系统布置型式和启闭方式;(2)直升式防洪系统采用重力式水工基础;(3)专用装备闭式直推启闭机;(4)采用新型止水材料,门体材料;(5)组合式防洪系统配置背水侧顶紧装置。 项目发表代表性论文1篇,获得发明专利3项。 项目取得的研究成果已为该省多个防洪工程提供了技术支持,其中直升式防洪系统已经应用于兰溪市城东片防洪堤应急工程,解决了兰溪市老城区婺江路段城市防洪圈不闭合的问题,工程与周边原有古建筑群相协调,实施2年多来,经受住了多场洪水考验,效果良好。上翻式防洪系统已经应用于正在施工的苕溪清水入湖河道整治(余杭区段)工程;组合式防洪系统拟在该院设计的多个工程中列入应用(可研阶段)。 项目研究思路和有关成果可适用于城镇河道与堤防的防洪工程,在保证防洪安全的同时也为人民群众提供和谐的人水环境,为浙江省“五水共治”战略的实施提供技术支持。
[成果] 1700441683 浙江
TV8 应用技术 防洪管理 公布年份:2017
成果简介:系统整理完成了钱塘江河口备塘调查报告:根据浙江省水利厅办公室印发的《关于开展钱塘江河口备塘调查工作的通知》,浙江省钱塘江管理于2014年2月配套下达了《钱塘江河口备塘调查技术方案》,浙江省钱塘江管理组织了沿江两岸有备塘调查任务的县、市、区相关人员参加的“钱塘江河口备塘调查技术”培训。在现场踏勘、必要的测量以及相关县市备塘调查成果的基础上整编完成了钱塘江河口备塘调查报告。全面梳理了钱塘江河口一、二线海塘现状的基础上,结合地区社会经济发展状况,提出了二线备塘的布置方案,并分析计算了其减灾效益:在调查掌握钱塘河口两岸备塘、一线海塘现状以及相关规划的基础上,结合钱塘江河口水文、江道特点,在充分征求地方相关意见建议的基础上,通过数值计算得出不同布置方案的减灾效益,得出了钱塘江河口防汛备塘的布置方案的优劣。基于一、二线联合防御达标的思路,提出了二道防汛封闭线的封闭加固措施。实现一、二线海塘联合防御,是打造安全可靠的钱塘江河口防洪御潮体系的关键。二线防汛备塘以及二道防汛封闭线的封闭加固措施在考虑减灾效益的同时要兼顾交通、文化、景观休闲等综合功能的实现为目标。典型备塘文化价值的探讨:钱塘江海塘修建历史悠久,是中国古代著名的建筑工程,它见证了沿海(江)人民与海潮抗争的历史,是劳动人民智慧的结晶,是沿江地区重要的历史文化遗产。但随着钱塘江河口全线缩窄江道整治工程的实施和治江围涂的进展,尤其是沿江两岸城市化进程的加快,原先这些临江一线海塘逐渐退居二线或二线以上,作为中国古代伟大的水利工程或当地人民群众的围垦精神要加强保护、有效管理、合理利用。
[成果] 1700460004 福建
TU99 应用技术 防洪管理 公布年份:2017
成果简介:近年来,受全球气候变化影响,暴雨等极端天气对社会管理、城市运行和人民群众生产生活造成了巨大影响,加之部分城市排水防涝等基础设施建设滞后、调蓄雨洪和应急管理能力不足,出现了严重的暴雨内涝灾害。一场接一场的暴雨,让一座又一座城市陷入内涝之困:道路积水、管线断裂、交通阻滞、房屋受损、人员伤亡等。该项目的目标是研制排水防涝信息立体感知与监控、天地一体数据融合、异构数据集成等关键技术,在摸清排水防涝设施现状基础上,针对排水防涝综合监管、安全运行、指挥调度等需求,建立普查、维护、监测、应急、评估为一体的排水防涝智慧管控平台,为城市排水防涝提供全方位技术支撑,提高城市防灾减灾能力和安全保障水平;促进排水防涝数字化管控的规模化市场应用,带动地理信息产业链及物联网产业链快速发展。该项目针对城市排水防涝综合监管、安全运行、指挥调度等主要需求,综合运用地理信息系统(GIS)、全球导航卫星系统(GNSS)、遥感(RS)、物联传感、现代通信等新兴技术,重点攻克排水防涝信息立体感知与监控、天地一体数据融合、异构数据集成等关键技术,在摸清排水防涝设施现状基础上,建立集普查、维护、监测、应急、评估为一体的排水防涝智慧管控平台,面向排水防涝领域提供智能采集、数据融合、数据管理、巡查养护、监测预警、指挥调度、管网评估等一体化服务,为城市排水防涝提供全方位技术支撑,有效提高城市防灾减灾能力和安全保障水平。该项目面向城市排水防涝需求,紧密围绕智慧城市水利、市政、应急等部门在地理信息技术和物联网技术之上的应用需求,解决智慧排水建设中排水设施感知数据空间可视化、实时在线监测等突出问题,面向排水防涝领域提供智能采集、数据融合、数据管理、巡查养护、监测预警、指挥调度、管网评估等服务,推动了面向排水防涝的地理信息应用、物联网应用服务发展,有效提高排水防涝监测预警管理水平和工作效率,为城市安全运行管理提供了有力保障,增强了城市应急和防灾减灾能力,对推动数字城市和智慧城市基础性设施的建设和发展具有重要意义。
[成果] 1700610204 浙江
TV8 应用技术 防洪管理 公布年份:2017
成果简介:1.立项背景: 该省沿海平原河流湖泊众多,河网水流运动阻受海洋动力影响显著。一方面枯水季节水体流动缓慢,极易发生水体富营养化,另一方面汛期洪水排泄受阻极易发生洪涝灾害。防洪排涝和水生态恢复水环境治理等水利工程的规划设计中迫切需要研究论证工程方案的可行性,平面二维模型比一维模型和物理模型等研究手段有精度高、可视化好和研究成本少等优势。 2.研究内容、推广及效益: (1)以慈溪和柯桥河网等河流为研究对象,研究了模型的糙率分布参数,验证了河网(湖泊)水动力学二维数学模型,为提高水流运动模拟精度和论证规划设计方案的最优化提供了可靠手段; (2)河网河流流动特性和流动分类指标和分类研究。以慈溪河网为研究对象,按照《水体富营养化调查规范》指出的水体富营养化的三大因素中的水流流速大小作为分类指标,通过分析计算结果,把河网中的43条河段按照水体流动性分成五个类别进行分析。找到了水体流动性差最易形成水体富营养化和水环境急需治理的河流,为寻找增强河网水体流动性的措施提供了定量依据;找出了流动性最大的河道,以此路径作为快速排涝通道; (3)水闸调控增强河网流动性对策研究。对河网中流动性小的河道,应用二维模型计算了在引水线路上流动性小的入口设置水闸调控方案,分析了方案对河网流动性增强的效果和对附近水动力的影响;计算结果为规划设计提供了定量依据; (4)柯桥主城区清水工程引入河网湖泊水动力特性研究。应用二维模型计算研究了清水工程河网湖泊水动力特性,为探索加快湖泊水体流动提供了定量的依据; (5)分析了加快河网湖泊水流运动的数十个案例,提出了加快河网湖泊水体流动的方案,包括:设置水闸群调控、拓宽阻水河道、增加湖与河网水系连通、在湖内设置导流堤等导流建筑物、降低流出瓜渚湖出口水面水位等; (6)利用二维模型计算了设置导流建筑物、降低湖泊出口水位高程和水系连通三个方案的河网湖泊水流运动,研究了三个方案对水体流动性增强的影响,通过比较给出了最佳方案对策; (7)分析了柯桥南部鉴湖水动力和防洪排涝问题,建立了鉴湖河网二维模型,计算分析得到了河网中壅水最大的河段,找出了最需要实施河网水系连通的河段,计算分析了桥涵拓宽前后的河网水动力及其影响,分析了河网水系连通和桥涵拓宽对加快河网水动力和快速防洪排涝的显著效果。 以上是二维模型及其在慈溪浙东引水河网水系环通工程和增强柯桥河网湖泊水体流动和加快防洪排涝工程规划设计。
[成果] 1700520293 江苏
TV8 应用技术 防洪管理 公布年份:2017
成果简介:该项目属于水利工程领域中防洪技术的应用基础研究。洪涝灾害预警与防控是国家防洪安全的重大需求。高度城市化地区“雨岛效应”凸显、极端暴雨事件频发,造成洪涝灾害损失严重。城市化显著改变了降雨径流、汇流路径和方式等水文过程,洪涝灾害演变更加复杂,与之相应的城市化地区洪涝预报预警和防控面临严峻挑战。科学揭示气候变化与剧烈人类活动综合作用下的产汇流机理和洪涝灾害演变规律,有效构建防洪工程调度与社会减灾协同应对的综合防控技术体系,是高度城市化地区洪涝灾害防控亟待解决的国际公认难题。项目组历经14年,依托国家科技支撑计划重点项目、公益性行业科研专项、国家自然科学基金重点项目等,围绕洪涝灾害模拟理论与方法、基于大数据的洪涝灾害预警与风险评估技术、洪涝灾害全景式综合防控等率先开展研究,取得如下创新成果:1.揭示了高度城市化地区产汇流机理和洪涝灾害演变规律,丰富和发展了高度城市化地区洪涝灾害模拟理论。将原型观测与现代数据分析技术相结合,建立分散产流-原位蓄调-管网河道排水的变参数模型,定量刻画城市化地区洪峰加大滞时缩短的产汇流变化机理;揭示下垫面类型和社会经济格局嵌套的暴雨洪水-孕灾-成灾链型灾变过程响应机制;建立暴雨-地物-淹没空间特征组合关联模式,发明灾变动因的重现匹配辨识方法。2.发明了基于大数据的洪涝灾害预警与风险评估新技术,突破了洪涝精准预警与灾害损失计算关键技术瓶颈。提出洪水过程与地理特征匹配及灾情监测反演的灾害前兆信息挖掘方法;建立警讯阈值区间时空测度矩阵,创建洪涝灾害“观测-模拟-辨识”预警系统模型;提出多情景的洪涝灾害扩散损失计算方法与格网化风险动态评估技提高洪涝预警精度,实现了多时空尺度风险评估。3.创建了洪涝灾害全景式综合防控技术体系,实现了防洪工程调度与社会减灾协同应对。提出随机Petri网全景式防控组织优化技术;建立城市化地区防洪格局协调性判别准则,提出流域-区域-城市防洪除涝排水工程的多层级、多目标、多阶段联合优化调度技术;提出政府-市场-公众多主体合作的风险分散技术;创建“宏观-中观-微观”帕累托(Pareto)优化反馈式工程调度与社会减灾全景式管理技术;创建云环境下综合集成研讨决策技术,开发MADA-2000系列综合集成研讨决策平台。显著提高了综合防控能力和应急行动效率。成果已应用到长委、海委、珠委、太湖局等流域机构和地方部门共37家单位,取得了重大防洪减灾效益,部分应用证明统计累计减少损失18.3亿元。特别为2013年深圳、2015年广州、2015年南京、2016年武汉等地区暴雨洪水的防洪减灾提供核心技术保障。授权发明专利21项,软件著作权26项,成果被12部国家与行业标准规范采纳,发表期刊论文SCI86篇、EI112篇,SCI论文被引1201次,出版专著11部。成果显著提升了中国防洪减灾科技水平。获2009、2015年教育部科技进步奖一等奖2项。
[成果] 1700240259 广西
TV8 应用技术 防洪管理 公布年份:2017
成果简介:近年来,扶壁式防洪堤因具有具备占地少、拆迁工作量小、适用于旧堤加高、加固堤防工程和河流岸坡、复杂地质条件、且综合利用条件好(下面临街面可作为商铺或景观墙)等优点,在广西得到大量的应用。这种堤型采用上部框架挡水结构和下部桩基基础相结合的结构形式,其中桩基础既能用作上部构筑物的基础,又能用作加固堤防边坡的抗滑桩。相对于普通桩基,扶壁式防洪堤桩基具有受水位变化影响大、桩顶变形大、既有主动桩又有被动桩受力特点的特殊性。在工程实践中,扶壁式防洪堤桩基的设计无专门规范可依,也未建立独立的合理的设计理论体系,实际工程设计中仍按普通抗滑桩的计算理论进行存在计算假设过于简化、参数取值随意性大、过于依赖工程经验等问题,势必造成安全隐患或大量浪费。因此,开展扶壁式防洪堤桩基内力计算程序的研究具有重要的现实意义与科学研究价值。研究表明,相对于普通桩基,扶壁式防洪堤桩基具有受水位变化影响大、桩顶变形大、既有主动桩又有被动转受力特点的特殊性。p-y曲线法既考虑了土体与桩身的非线性大变形,又考虑了桩体锚固变形较小的特点,不仅克服了传统内力求解方法如“K”法、“m”法等仅适用于小变形条件的局限性,为扶壁式防洪堤桩基内力计算问题的合理解决提供了有效手段。群桩效应和承台对扶壁式防洪堤桩基的影响不可忽略。采用群桩的p-y曲线折减法考虑框扶壁式防洪堤桩基群桩效应,结合桩-土之间的变形协调条件,利用人工蜂群优化算法分析群桩荷载分配求解的问题,为扶壁式防洪堤桩基的求解提供了一种有效的手段。该软件就是提供了一种有效的防洪堤桩基内力计算方法,以MATLAB为计算平台,采用ActiveX技术实现了Visual Basic集成开发平台对MATLAB程序的调用,编制了扶壁式防洪堤桩基内力计算的可视化界面程序。
[成果] 1700270065 河北
TV8 应用技术 防洪管理 公布年份:2017
成果简介:该项目针对传统防洪挡水墙产品存在的问题,研发了快速挡水的新型装配式防洪挡水墙,分别为快速装配式防洪挡水墙、插接式子堤;研发了一套以板、柱为单元模块的低水头(0.7~2.2m)快速装配式防洪挡水墙,该技术主要采用铝合金、橡胶密封条等材料,现场装配式安装,具有体积小、重量轻、施工简单快速、可拆卸等优点,有效地解决了城市低洼地带快速应急防洪挡水这一技术难题,填补了该技术领域的空白;研制出了一种由铝合金角架、横梁和玻璃钢面板连接构成的刚性插接式子堤,该技术主要应用于河道堤防应急抢险,有效地提高了挡水高度0.8m;采用有限元方法,对挡水墙和插接式子堤的结构强度进行了复核,验证了该技术的可行性和有效性;编制了河北省地方标准《快速装配式防洪挡水墙技术规程》1部,该标准的编制为快速装配式防洪挡水墙这一先进技术的成果转化和产业化技术推广提供了重要的理论和技术支撑;研发的快速装配式防洪挡水墙产品已成功应用于武汉长江隧道、厦门电厂地下车库等工程,并取得了较好的经济和社会效益,具有重要的应用价值和广泛的推广前景。
[成果] 1700270066 河北
TV8 应用技术 防洪管理 公布年份:2017
成果简介:该项目以陕京三线输气管道工程为依托,对大口径定向钻穿河工程设计、施工以及对堤防的影响与防护等关键技术进行了研究,提出了直径为D1016、D914、D813、D711、D610、D508、D406的主管道分别在入土角度为8°~18°和入土直线段为20~30m时对应的穿越深度,建立了一套完整适用于大口径定向钻施工的穿越深度数据库;对定向钻穿越堤防后的堤顶与边坡进行沉降监测分析,总结出了沉降量随着距堤顶深度的增加而增大的规律,在孔壁附近0.5m处达到146.8mm,极易导致深层裂缝等隐患的产生。依托陕京三线穿越大清河工程,通过对孔距1.3m、1.4m和1.5m的高喷墙施工试验段效果进行对比分析,提出了一套适用于粉质粘性土地质条件的高喷墙施工参数,即:孔距1.3m,水压力36MPa,气压力0.7MPa,浆压力0.5MPa,水浆比0.8:1,有效地解决了高喷墙凝结体连接技术难题。借助有限元法,对堤防高喷墙的防渗效果进行分析研究,验证了高喷墙作为防护措施的可行性和有效性。定向钻穿越施工技术具有施工不受汛期条件影响,不破坏大堤,施工周期短,不需稳管和水工保护,安全性高等特点。摆喷墙施工简单,防渗效果好,经济效益明显,具有广阔的应用前景与重要的推广价值。
[成果] 1700510024 河南
S27 应用技术 其他水利管理 公布年份:2017
成果简介:该项目将全球尺度灌溉发展策略和灌区尺度灌溉、防次最优井灌配水方案以及实验小区尺度灌区多水源灌溉决策支持系统有机结合,尝试利用天然洼地建造的人工湿地处理灌区退水面源污染,对灌区水资源调配与水生态修复关键技术深入进行了探讨。主要内容及技术要点为:(1)全球尺度小麦主产区灌溉必要性研究。运用局部地区相关资料分析更大尺度下作物的灌溉-产量关系,运用GEPIC模型,在分辨率为30弧分的全球版图内,对全球小麦的灌溉-产量关系进行了研究探讨。在不灌溉、灌溉水量100、200、300和400mm/yr的不同灌溉条件下,对划分的每个区域内的小麦产量进行评估,探讨全球各地区应采取的灌溉发展策略,解决全球水安全和粮食安全的关键科学问题。(2)不同水源特性及相互转化协调关系分析。在分析灌区系统对水源循环转化关系影响的基础上,用系统的观点和定量的方法研究灌区水资源系统水分运移转化与调控原理,建立二元水循环模拟模型,研究降水、地表水、地下水、外调水、中水之间相互循环转化关系。在此基础上,分析灌溉取水系统、输水系统、配水系统、排水系统作用下的不同灌溉水源之间的协调关系。(3)灌区不同水源可利用量评价方法研究及指标体系的建立。对灌区不同水源可利用量与总量进行分析和计算,确立不同灌溉水源可利用量与总量的关系;建立不同水源的不同空间、不同时间尺度的分质水量水质动态评价数学模型;研究不同水源水量水质时空变异特征;研究灌区不同灌溉水源可利用量综合评价方法,并提出合理的指标体系。(4)多水源优化调配技术手段。建立并求解灌区多水源、多目标、多用户优化调配数学模型;研制灌区多水源优化调配决策支持系统,选择典型灌区进行模型及程序的示范与验证。(5)多水源联合调配模式。研究各种灌溉模式与调配模式的耦合关系;兼顾灌区水资源开发利用阈值,研究基于生态友好型的不同的调配方案;提出灌区不同灌溉模式、不同时空条件下的多水源调配模式。研制实验小区尺度灌区多水源灌溉决策支持系统,提出一体化的灌溉优化调配模式。(6)人工湿地去除灌区退水面源污染方法和效率研究。以黑土洼人工湿地系统为依托,进行人工湿地去除灌区退水面源污染方法和效率研究。通过分析湿地系统来水水质水量,设计植物试验、水力负荷试验、水力停留时间试验、虹吸试验等,进行人工湿地系统总体净化效率、植物优选、运行参数精确调控研究。项目获得实用新型专利1项,计算机软件著作权2项,出版著作1部,发表文章13篇,其中SCI文章2篇,EI文章4篇(含中文核心期刊1篇),中文核心期刊文章7篇。
[成果] 1700580007 江西
P33 应用技术 其他水利管理 公布年份:2017
成果简介:所属科技领域:地球科学/自然地理学-陆地水文学-水文图学领域。 主要研究内容:本世纪来鄱阳湖区极端干旱事件频发,水域面积趋于萎缩,湿地生态面临威胁,引起国内外广泛关注。针对"流域水量平衡要素的不完整性"、"气候变化与人类活动影响的叠加性"、"鄱阳湖萎缩趋势的不确定性"、"通江湖泊干旱成因的复杂性"这四大前沿科学问题,项目组在鄱阳湖湖泊湿地综合研究站开展了长达七年的持续研究。以水量平衡要素变化为研究主线,基于流域水文/气象站长期观测数据,完善野外定位高频观测,通过发展国际先进的流域水文模型和定量遥感方法,构建鄱阳湖及流域水量平衡完整要素的长时间序列;结合剩余水量能量法等新方法,定量区分气候变化与人类活动在水量平衡要素变动中的作用;运用最新的突变检测和多尺度水量平衡分析等方法,揭示鄱阳湖萎缩的趋势性及成因;发展湖泊干旱指数,识别鄱阳湖干旱事件,解析干旱长期变化规律,阐明本世纪以来鄱阳湖区极端干旱频发的复杂成因;在系统认识流域水量平衡要素变化与湖区极端干旱成因的基础上,提出应对流域气候变化和人类活动的水资源管理对策及措施。 项目科学价值:体现在方法创新、现象认识、机理阐释三个方面。在方法上,通过理论分析创新发展并运用先进的水域面积高精度提取等定量遥感方法,实现流域及湖泊完整水量平衡要素长时序数据的构建,为水文遥感这一新兴交叉学科做出了积极贡献;建立具有自主知识产权的流域分布式水文模型,实现鄱阳湖流域系统模拟,促进了遥感与水文模型的有机融合;将剩余水量能量法等新方法引进水文气候变化分析,定量区分气候变化与人类活动的影响,丰富了流域水文学内涵。在现象上,通过发展多尺度嵌套水量收支平衡等新颖的学术思想,阐述鄱阳湖流域水文气候变化,发现2006年鄱阳湖突变现象。在机理上,科学地回答了"鄱阳湖是否萎缩下去?本世纪来鄱阳湖为何干旱频发?"等热点议题,明晰了长江水情变化在湖泊干旱事件中的作用。在理论上提供了流域水文系统演变、湖泊系统状态转换、湖泊干旱研究的新思路和新结论;在实践上为保护鄱阳湖用水安全、制定防汛抗旱措施等提供了新的科学支撑。 引用评价情况:项目出版中文专著1部,他引13次。发表SCI论文18篇,Web of Science他引200次,单篇最高47次,两篇入选ESI前1%高被引论文。发表EI/CSCD论文37篇,CSCD他引93次,单篇最高17次。他引来自国际知名刊物,引文作者来国内外著名大学及科研机构,涉及十余个国家,在国内外产生了广泛的影响。
[成果] 1700470116 北京
S27 应用技术 其他水利管理 公布年份:2017
成果简介:研究目的: 该成果农田水肥一体化技术具有省水、省肥、省工、高效等优点,但在实际应用推广中由于系统组成较为复杂,存在农户管理粗放、过量灌溉施肥等问题,因此,借助信息化等技术实现农田水肥一体化工程的自动化控制与管理成为提升工程管理水平有效解决途径。该成果针对中国农业控制系统开发领域中存在的总体上技术成熟度不够高、控制功能不够全面、通用性交叉、产品的成套性和实用性往往考虑不够等现实问题,探索性地将物联网、传感器无线网络节点、节水灌溉、水肥一体等技术进行有机集成而开发的控制系统通用技术平台。 主要技术创新点: 创新点1:针对各种类型灌溉工程,开发了一套具有普适性的农田水肥一体化管理、控制软、硬件系统的通用技术开发平台,实现了自动控制、定时控制、周期控制和手动控制的和谐统一,针对大田与温室等不同水肥一体化情景实现各功能模块的灵活部署,使得开发时间由原来的3-4个月缩减到3-4天; 创新点2:系统基于B/S网络架构,开发了与之相配合的具有控制、采集、传输功能的无线传感器网络节点,仅通过浏览器就能使用操作系统;通过配套的软件和硬件,将Internet/4G网络与有线/无线传感器网络等不同结构的网络平滑连接,建立物联网网络通道并提供标准的互联网网络接口、计算平台和服务调用接口,实现PC、手机等终端设备直接地进行完整监控; 创新点3:系统采用动态数据驱动系统范式,建立了基于边界参数实时监测数据驱动的作物根区土壤储水量预报以及温室温度环境预报新方法,建立了土壤水分和温室多传感器管理方法,并实现了其在控制系统中的嵌套应用,大幅提升了土壤水分和温室环境监测传感器的监测精度。 成果产生的价值: 该成果授权1项国家发明专利,授权软件著作权3项,发表中文核心期刊论文1篇。形成了示范窗口、中心示范、辐射示范和大范围推广四层次农业节水技术示范推广模式。与传统灌溉相比,应用该系统可实现节水30%以上、节肥20%-30%、减少农药施用量10%-15%、土地利用率提高10%以上。研究成果突破了传统的农业生产方式,对于建立节水、节肥、节能型农业生产体系以及实现农业生产精准管理均具有重要意义,应用前景广阔。
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