申请者主要致力于水利水电工程中的水流精细模拟、水库生态调度、工程施工仿真、决策支持系统等领域的研究。他建立了系统的水利水电工程中紊流数值模拟理论,为解决水利水电工程中的高坝泄洪消能、水环境等水动力学问题提供了现代化手段,取得了重要的基础研究成果。近五年来,他主持国家自然基金、国家科技支撑及重大工程科研项目20余项,获国家和省部级科技进步奖励10余项,其中以第一完成人获得国家和省部级奖励5项(国家二等奖1项、省部级特等奖1项、一等奖1项、二等奖2项),申请专利5项,出版专著3部,在国内外核心刊物发表论文109篇(被SCI、EI收录62篇),2004年获第八届中国青年科技奖。项目拟以大型水电工程为依托,进行生态调度水动力学模型的研究和开发,建立改善水库水质、抑制库区支流"水华"和中华鲟与"四大家鱼"等长江重要水生生物产卵生态水力学条件需求的生态调度的理论、方法和关键技术。
hydraulic engineering;eco-regulation;hydraulics;water environment;
本项目的研究以三峡库区支流水华、重要水生生物繁殖及长江中游江湖关系等国内外高度关注的生态环境问题为背景,通过生态动力学模型开发、模型实验和原型观测等手段,建立大型水利水电工程生态调度的理论、方法和关键技术,在以下三个方面取得了重要成果(1)河道型水库富营养化及水华调控及模拟研究针对水利工程影响下的河道型水库富营养化及水华问题,建立了以监测评估、数值模拟及工程调控为重点的系统,提出适宜于河道型水库的水环境监测与评估技术,建立水利工程影响下的流域水文水质监控系统和方法;提出了水利工程影响下水库营养状态的智能判别系统、适用于水库库湾的水流垂向紊动测量装置、基于水动力约束原理的水污染生物预警等监测方法和装置;研发了大型水库多维、多场耦合富营养化模拟系统;提出了利用内波改善河道型水库支流库湾水温层化的方法和抑制水华暴发的调控方法。(2)重要水生生物繁殖需求的生态水力学机制和模型研究针对水利水电工程运行对重要水生生物的胁迫问题,构建了重要水生生物产卵栖息地评价指标与水库调控模型;建立了基于物联网的长江特有鱼类产卵栖息地监测方法及系统,揭示了大型水库运行方式、下泄流量、水温、溶解气体饱和度、水体紊动对重要水生生物栖息及繁殖的影响;提出评价河道水环境对中华鲟产卵栖息适合程度的中华鲟产卵场适合度模型;揭示了中华鲟对于产卵场位置变化与关键生态要素改变的适应性关系;提出了适合四大家鱼和中华鲟繁殖需求的水库生态调度方法。(3)水利工程对江湖关系环境生态效应的调控方法针对水利工程影响下通江湖泊江湖关系演变及生态环境问题,建立了改善长江中游通江湖泊江湖关系的水库群联合运行调度系统及方法;研发了长江中游江湖耦合水动力模型;提出了能够表征江湖关系健康的评价指标体系,提出了表征江湖关系的江湖关系适合度调控目标,构建了有利于改善江湖关系的重大水利工程优化调度模型平台;开展有利于改善通江湖泊江湖关系的长江中游重大水库群联合优化调度,创造性地提出了江湖两利的长江中游重大水库群联控联调的准则和方法。