水利部江湖治理与防洪重点实验室

长江防洪模型试验大厅全景

1.实验室概况
  “水利部江湖治理与防洪重点实验室”2004年3月通过水利部组织的评审以来,作为本实验室重要依托条件的“长江防洪模型利用世界银行贷款项目”建设进展顺利,2005年12月26日防洪模型正式投入运行。同时,实验室围绕国家治水、水资源和水电能源发展战略目标,面向经济建设的重大需求,承担了国家“973”、国家自然科学基金、科技部社会公益研究专项、水利部现代水利科技创新计划等基金项目的研究工作,开展了三峡水库淤积、三峡水库下游江湖冲淤演变、长江口综合整治和鄱阳湖口控制工程等项研究,取得了许多创新性成果。
  长江防洪模型是世界银行贷款项目(包括实体模型和数学模型)2000年8月世界银行立项,国家计委2001年11月批准项目的可行性研究报告,2003年5月批准项目的初步设计报告。现已完成60000m2试验大厅建设、荆江实体模型制作、模型量测控制系统和数字仿真系统及基地服务设施建设。其中实体模型模拟范围包括长江中游的荆江河段、洞庭湖及三口洪道(松滋河、虎渡河、藕池河),模型平面比尺1:400,垂直比尺1:100。荆江干流模型于2005年12月26日投入运用并开展模型验证试验,2006年7月完成了上荆江模型验证试验。洞庭湖及荆江四口分流道模型制作于2006年7月完成,并具备试验条件。模型吸收和总结了国内外河工模型控制与量测技术及运行经验,其控制系统和量测仪器设备采用计算机、电子及机电领域的最新技术,使测试技术提高到一个新的水平。
  数字仿真系统于2006年7月建成,系统利用虚拟现实开发技术、计算机技术和航空摄影测量结果,将防洪模型基地、实体模型试验成果、数学模型计算成果、原型河道以及有关信息,进行交互式可视化显示。采用大幅面、高清晰度同步显示,实时生成二、三维图像,为观众创造身临其境的虚拟现实环境。


2.实验室的发展目标
  实验室经过5年的建设,力争达到以下总体目标。
  (1)以稳定河势和水沙资源综合利用为目标,开发研制适合于复杂边界条件和水沙条件的水沙数学模型及河床演变预测方法,建立流域水资源和水环境、水生态模拟系统,提出河道、河口、湖泊整治方向及整治工程措施和水沙资源综合利用配置方案,为江湖治理提供科学依据。
  (2)以防洪减灾为中心,开发研制适用于包括河网在内的复杂边界条件的洪水演进数学模型,并开展相关问题研究,提出防洪减灾措施,在防洪调度技术及防洪工程关键技术方面力争取得创新性成果,为国家制订防洪减灾政策提供依据。
  (3)以防洪为中心,揭示三峡工程建成后水沙条件改变对长江中下游江湖冲淤演变的作用过程和机理,预测河道演变和江湖关系变化趋势,提出减免对防洪不利影响的对策措施,为长江流域综合规划和洞庭湖综合治理规划修订、岸线利用和河道采砂等规划的制定、防洪体系调整建设及防洪决策提供科学依据。
  (4)申报建设长江口综合治理研究泥沙实体模型和城陵矶至武汉河段防洪问题研究泥沙实体模型;申报组建“水利部水土保持生态工程技术研究中心长江流域分中心”和“水利部水资源研究中心长江分中心”;

长江防洪模型

建立并完善河流健康生态指标监测系统,筹建长江流域基础地理信息中心;研究并建立长江流域整体数字模型系统,为治理开发长江服务。
  (5)通过人才引进和培养,造就一支结构合理、优势显著的高水平、高素质科学研究群体。
  (6)继续进行实验室科研条件建设,使实验室仪器设备和试验和分析手段达到国际水平。
  (7)实行开放式管理,初步建立“开放、流动、竞争、协作”的管理与运行机制。
  (8)通过承担国家自然科学基金、科技部社会公益专项研究基金、水利部科技创新基金、国际合作、三峡工程、南水北调工程及长江中下游河道治理开发等重大问题研究及人才队伍的建设和科研条件建设,将实验室建设成为名副其实的江湖治理与防洪应用基础研究及科技创新和聚集与培养优秀人才、开展学术交流的基地,并争创国家重点实验室。

3.实验室的研究工作规划
  江湖稳定和防洪安全是国民经济建设和社会可持续发展的重要保证。本实验室面向社会经济发展对江湖治理和防洪安全的国家需求,针对我国大江、大河、大湖治理,防洪减灾及三峡、南水北调等大型水利水电工程建设中的关键科学技术问题,以应用基础研究为主体,从自然条件变化和人类活动对江湖演变与防洪、水沙资源综合利用的影响研究出发,注重多学科交叉融合和高新技术的研究与开发,致力于江湖演变规律、江湖整治方向和整治工程技术、江湖防洪规划、洪涝灾害形成机理与减灾方法、水利水电工程泥沙处理技术、泥沙环境问题、水沙资源综合利用等方面的研究,维护健康河流、促进人水和谐,为长江流域综合规划和洞庭湖综合治理规划修订、岸线利用和河道采砂等规划的制定、防洪体系调整建设及防洪决策,为加速我国江湖治理、洪涝灾害防治和重大水利水电工程建设,满足经济建设与社会发展的需求,实现社会经济可持续发展,提供理论与技术支持。


长江防洪模型控制与量测系统

4.实验室的科研条件建设计划
  根据水利部重点实验室管理办法和实际需要,在保持现有规模相对稳定的基础上,不断引进和开发先进仪器设备,深化实验室的整合与集成,使实验室的科研条件达到国家一流实验室水平。
  (1) 深入进行本实验室所属实验大厅的内部整合与集成,不断以信息化等高新技术和先进仪器设备改善现有实验手段,使各实验大厅既成为开展相关方向研究的一流场所,又成为国内外开展合作研究的公用平台。
  (2) 申报建设长江口综合治理研究泥沙实体模型和城陵矶至武汉河段防洪问题研究泥沙实体模型;申报组建“水利部水土保持生态工程技术研究中心长江流域分中心”和“水利部水资源研究中心长江分中心”;筹建长江流域基础地理信息中心;开展长江流域整体数字模型系统的研究与建立。
  (3) 加强实体模型模拟与数学模型模拟两种研究手段的融合,并使之在江湖演变与治理、防洪调度、大型水利水电工程影响研究等方面逐步得到应用。

5.人才队伍建设规划
  (1)通过国家自然科学基金、科技部社会公益专项研究基金、水利部科技创新基金以及以长江防洪模型为主要手段的三峡工程建成后长江中下游防洪形势及对策研究,南水北调、溪洛渡、向家坝、亭子口、长江中下游河道和湖泊治理等重大水利水电工程问题研究,培养和造就一批高水平、高素质的优秀人才,使实验室形成一批以学术带头人为核心的充满活力的科技创新群体。
  (2) 逐步更新改造现有仪器设备,改善实验条件,为国内外江湖治理及防洪研究领域优秀科技人才提供先进的实验研究平台;建立人才与合作研究基金,为国内外优秀科技人员营造良好的学术氛围和环境,吸引一批国内外知名学者来实验室工作和交流,使本实验室成为凝聚优秀人才从事科学研究的基地。
  (3) 通过人才的引进、培养、竞争和流动,使实验室固定研究人员控制在60人以内,其中固定人员和流动人员分别占60%和40%,固定人员中有博士学位的研究人员占40%以上。


三维数字仿真演播厅

  6.实验室运行管理
  实验室为国家公益型水利科研基地。主要根据国家科技发展指导方针,围绕国家大江、大河、大湖治理战略和学科发展前沿,面向直接影响国民经济、社会发展的江湖治理及防洪关键问题,应用基础研究与大型水利水电工程应用研究相结合。
  与长江科学院有关管理制度接口,在《水利部重点实验室建设与管理暂行办法》整体框架下,制定实验室管理办法,实验室实行开放式管理。建立“开放、流动、竞争、协作”的运行机制,

促进学科交叉、学术交流和国内外合作的研究模式,使实验室逐步成为江湖治理与防洪应用基础研究和聚集、培养优秀人才、开展学术交流的科研基地。

  (1)制定实验室管理办法:包括实验室人员管理、行政管理、绩效考核、学术活动、学术交流与合作、课题管理、仪器设备管理、奖惩、学术委员会工作机制、成果质量控制等。
  (2)建立实验室学术委员会:负责对实验室建设目标、任务的总体规划和发展计划、建设内容、科研方向、重大学术活动、年度工作、人才培养计划和开放性研究课题与成果质量等涉及实验室建设水平的重大问题进行指导、咨询与控制。
  (3)实行实验室主任负责制:试行依托单位领导下的实验室主任负责制,具体负责实验室的科学研究、人才培养及实验室日常管理等工作。
  (4)设立实验室研究基金:逐步增加资助强度,吸引国内外优秀人才来实验室从事合作研究。
  (5)设立国内外学术交流专项基金:鼓励与国内外开展学术交流与合作研究,不定期邀请国内外知名学者来实验室进行合作研究、短期访问和学术交流。派遣优秀研究人员特别是优秀中青年科研人员出国从事合作研究或学术交流。
  (6)加强实验室科研和运行管理:建立实验室研究项目与研究成果的检查、评估、监督与奖惩制度,确保本实验室研究成果的先进性、创新性与实用性。
  (7)加强实验室科研设备的配备与管理:建立大型仪器设备专管共用制度、使用登记制度和损坏赔偿制度等。 


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