《剧烈变化环境下丰水地区水量水质互馈优化分配关键技术与应用》

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南方总水量充沛但分布愈加趋于丰枯极端化,香港80%供水来自广东省东江流域,粤港澳大湾区经济总量占全国约12%,水资源利用受水污染与咸潮威胁,严重制约区域可持续发展和生态文明建设。项目围绕全球变化下降水径流变异新规律以及南方水资源供需竞争过程与水量水质耦合分配关键技术展开研究和应用,形成中国南方水量水质耦合分水模式,主要成果如下。

做出四项新发现:发现了全球气候变化下极端降水与温度关系的峰值结构新规律,纠正了传统研究结论,极端降水随温度升高而增强但超越一定阈值后会减弱,当今气候条件下的峰值结构不能用于延展预估未来极端降水与温度关系的峰值结构。发现了中国华南地区与北方地区不同的水文气象规律,前者多年间降雨量无趋势性变化,但径流呈增加趋势,蒸发呈减少趋势,主驱动因子是土地利用/下垫面覆被变化。发现了珠江河口区咸潮运动的独特规律:与传统认为咸潮入侵强度与潮汐朔望周期相对应不同,珠江口咸潮入侵的朔望(半月)周期变化与潮汐半月周期变化并不同步,而是提前3-5天。创建了珠江流域硅藻和底栖动物名录、检索表及生物图谱,发现了珠江四大家鱼、广东魴等土著鱼类产卵敏感期的水生态调度控制指标和调度时机。

创立三套新理论:提出了丰水区变异环境下水资源需求竞争势能理论,识别了各驱动力与水资源需求变化的互馈博弈关系。构建了流域变化环境下水资源特征变异尺度和全要素识别方法,提出了非一致性水文系列重现期重构与计算理论方法。提出了丰水区流域可分配水量概念,创立了水量水质互馈双控制的流域分水理论。

研发五套新技术:提出了一套系统的华南湿润区变化环境下降雨径流和用需水要素变异的识别与非一致性重现期重构技术。建立了基于自组织数据分组处理方法GMDH和博弈论的流域需水量预测技术。研发了珠三角径流-咸潮响应模式与咸潮预报技术。创建了珠江流域长距离调水压咸与“避咸蓄淡”的咸潮调度技术。创新了三种水资源优化配置技术:多智能体水资源配置技术、基于递阶分析的水资源多目标优化配置技术和基于供需水互馈博弈的水资源自校正优化配置技术。

提出六项分水调配方案:广东省东江流域水资源分配。广东省鉴江流域水资源分配。广东省北江流域水资源分配。广东省韩江流域水资源分配。珠江河口区咸潮调度。珠江流域生态调度。

完成了国家南方分水试点项目“广东省东江流域水资源分配方案”;填补了中国水生生物图谱空白;水量水质耦合分水技术在广东、海南等省和长江、黄河流域得到应用。分水方案实施后东江流域内三大水库同期蓄水增加10%以上、粤港澳大湾区4000万人供水得到保障,为维持香港长期稳定繁荣提供了水安全。

成果获教育部等省部级一等奖6项,行业和地方标准5项,省人民政府决策文件8个,国家专利授权2项,软件著作权8项,发表论文417篇(SCI论文94篇)。

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