《多泥沙河流水质水量一体化配置与调度关键技术与应用》

水质与水量是水资源的两个基本属性,两者是互为依存的统一体。随着人口增长、经济社会快速发展,水资源需求持续增长、排污量不断增加,河流面临水资源短缺与水环境污染问题相互交织的严峻局面。水质水量一体管控一直是国内外研究的难点之一。在水利部重大前期研究项目、国家自然科学基金项目以及国家国际科技合作项目等多项重大研究支持下,按照基础研究—技术创建—模式应用的总体思路,4家单位联合开展15年攻关,破解了长期困扰多泥沙河流水质水量配置与调度的“河流水质恢复机理”“水质水量动态耦合控制”“水质水量一体量化调控”三大科技难题,并进行了长期实践检验。取得以下三个方面创新性成果:

一是针对多泥沙河流水质恢复机理复杂、缺少恢复能力评价标准这一科学问题,探明了多泥沙河流中新型有机污染物及常规污染物的吸附与解吸特征,揭示了泥沙颗粒化学吸附与生物降解、物理稀释等水体水质恢复机理,定量解析了多种水质恢复途径的分河段综合效应,建立了多泥沙河流水质恢复能力的多因子评价方法和分级标准,成为流域水质评价与定量考核的重要依据。

二是针对多沙河流水质水量过程的动态耦合控制这一复杂技术难题,创建了产水—产污同步模拟、供水—需水自适应、排污—纳污自平衡的全过程动态控制技术以及参数内生、实时传递、在线控制等耦合技术,建立了多泥沙河流水质水量一体化配置与调度的动态耦合控制技术体系,实现了河流水质水量总量与过程双控的目标,为黄河水质水量一体化配置与调度提供核心技术。

三是针对流域水资源管理中水质水量一体量化调控这一实践应用难题,研发了新一代智能化多泥沙河流水质水量一体化配置与调度系统平台;建立了分层级量化的河流水质水量一体调控模式,提出了黄河水质水量一体化配置与调度方案,提升了河流水质水量精细化管理水平,成果被国家重大规划采纳经国务院批复实施,成为流域最严格水资源管理的重要依据。

成果具有很强的实用性,2005年以来得到了广泛应用。一是,提出的黄河流域水质水量一体化配置方案成果纳入《全国水资源综合规划》《黄河流域综合规划》《全国水资源保护规划》等重大规划,被国务院和水利部批复实施(国函【2010】118号、国函【2013】34号、水利部水资源【2017】191号),确立了流域水质水量管理的基本依据。二是,创建的一体化配置与调度技术已在水利部、黄河水利委员会及沿黄7省区的水资源管理和水污染控制工作中得到了业务化应用,支撑制订了最严格水资源管理制度的“三条红线”,黄河流域用水总量控制在545亿立方米的红线以内,干流52个评价断面水质达标率从2004年的34.4%提高到2018年的90%以上。三是,建立的一体化配置与调度系统平台被黄河水利委员会采用,嵌入黄河水量调度中心的水量调度系统,编制了2012~2018年度黄河水量调度预案,得到水利部批准实施,支撑了黄河干流连续不断流和水环境持续改善。

成果应用取得了显著的经济社会效益。近3年(2016~2018年),通过控减农业用水、支撑工业发展效益148.71亿元,控减废污水排放、减少处理费用16.98亿元。研发的新技术近3年为牵头单位新增合同额11.48亿元,新增利润近2亿元。

成果经3名院士和多位知名专家评价“总体达到国际领先水平”,获2018年黄河水利委员会科技进步一等奖。制订行业标准1项,获发明专利5项,软件著作权4项,出版专著3部。发表论文154篇,其中SCI检索48篇(JCR1区5篇、JCR2区11篇),SCI他引346次。研究团队被评为河南省水资源配置与调度创新型科技团队,建成河南省城市水资源环境、河南省水资源调控2个省级工程技术研究中心。

成果说明

该成果具有很强的实用性,提出的多泥沙流域新型和常规污染物迁移转化机理、水质水量一体化耦合控制技术、一体化调配方案和分层级量化的调控模式,为黄河流域水资源管理、利用和保护提供了重要技术依据,在黄河流域水量分配、水量调度、干流水库调度、最严格水资源管理等方面开展了业务化应用。 (1)提出的新时期黄河流域水资源配置和污染物入河量控制方案,成果纳入《全国水资源综合规划》《黄河流域综合规划》《全国水资源保护规划》,分别由国务院和水利部批复实施,成为流域水资源管理和保护的重要技术基础。 (2)提出不同时期流域黄河

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