补强水利大脑厚植河湖管理催生水利重大创新.pdf

通过建立融和不同时间尺度、不同空间尺度的全因子、全循环、 全耦合模型，可同时考虑气象条件、地表径流、地下潜流与储存， 以及陆地系统、河流、湖泊、湿地与地下水之间的关系，实现对全 区域降雨产汇流过程、地表水流动及其水质因子输移过程、地下水 流动及其水质因子输移过程的联动模拟。 与现有通用的单方面模拟技术相比，可以更准确地模拟、揭示 全区域的水流、水质踪迹，是区域内洪水预报与防洪预案分析、水 资源的优化配置及其水量水质联合调度、地表水与地下水水环境的 提升、修复及预警等最优质的研究工具。 在国家科技重大专项 “水体污染控制与治理” （水专项）项目 《妫水河世园会及冬奥会水质保障与流域生态修复技术与示范》中 的应用： 通过精确模拟妫水河干流及主要支流 （三里河、古城河、蔡家 河等），精确模拟外调水水源 （白河堡水库）、再生水水源 （城西 再生水水厂）和地下水水源 （蔡家河周边地下水）等工程性措施目 标，准确揭示了妫水河流域水上、水下地形耦合、地表水、地下水 过程耦合的全流域水动力过程、主要水质模拟因子的水力输运及各 级衰减过程。针对世园会、冬奥会不同时期的控制指标，研究设计 了不同工况条件下 （不同水源的水量、持续时间、所占比例）水质 水量联合配置方案，最大限度地满足了 “优先使用再生水、充分利 用地表水，合理利用外调水及尽量不用地下水”的水质水量联合配 置准则。 长江口经过近百年整治，尤其是近30年来深水航道的开发和 2008年国务院 《长江口综合整治规划》的实施，河口内的咸潮与泥 沙问题已得到有效控制，但还未达到 《长江口综合整治规划》中提 出的在2020年消除北支咸潮及其倒灌南支的目标， 《规划》中在北 支入海口设闸的根治方案，争议巨大，难以实施。 本案例通过对卫星图片中相关水力信息的有效提取并应用全耦 合模型进行综合模拟，阐明了长江口北支咸潮倒灌南支的机理与历 史成因，提出并综合论证了与长江口现已开发的重大工程、现状河 势深度融合的，根治北支咸潮及其倒灌南支的 “崇明岛鱼嘴”分流 工程措施 （工程简图及模拟分析的典型成果如附图所示），攻克了 长江口长达逾 40 年未能解决的关键技术难题。 徐六泾 宝钢水库 陈行水库 青草沙水库 盐度入侵模拟 盐度入侵模拟 (设 “崇明岛鱼嘴”分流） (现状，北支束窄） 珠三角、长三角的核心水域伶仃洋和杭州湾都是开敞式喇叭形 河口，泥沙、咸潮、风暴潮是其最为突出、最为典型的水资源、水 环境、水灾害问题。伶仃洋是珠三角严重咸潮灾害的重要发源地； 杭州湾在喇叭形河口的强潮动力作用下，形成天然蓄沙池，成为浙 江、福建沿海泥沙的主要来源。 本案例通过对卫星图片中相关水力信息的有效提取并应用全耦 合模型进行综合模拟，从调控喇叭形河口海陆相水动力的消长机制 着手，提出消减海相作用力、围湾治咸的伶仃洋咸潮灾害重大创新 性的根治措施，取代至今一直沿用的大规模调用、耗费巨量的上游 淡水资源来进行“压咸补淡” 、治标不治本的咸潮防御措施，确保淡 水安全；提出对杭州湾进行围湾固沙的重大创新性的治沙理念及规 划方案，进而全局性治愈长江口-杭州湾-浙江、福建沿海近岸泥沙问 题，还回近岸碧海。 上述基于根治伶仃洋、杭州湾河口咸潮与泥沙灾害的重大创新 性整治策略，同时衍生出巨大的水土资源开发潜力，可规划为两个 重要河口区寸土寸金的相关核心城市如香港、澳门、上海等的战略 疏解区 （类似于雄安新区之于北京），深度融入当前粤港澳大湾区、 杭州湾区经济社会发展的总体战略规划，呈现出科学再造大湾区的 宏大发展远景。