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.docx
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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
奖励类别：
国家科学技术进步奖（直报）
项目名称：
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
主要完成人：
陈晓宏,闻平,刘丙军,吴永祥,王大刚,张新海,黄本胜,王高旭,黄锦荣,彭少明
主要完成单位：
中山大学，广东省水利厅，珠江水资源保护科学研究所，水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，广东省水利水电科学研究院,黄河勘测规划设计有限公司。
推荐单位：
中山大学
项目简介：
本研究基于全球气候变化规律，以我国降水丰沛而分布不均、用水强度高的南方湿润区为对象，解析该地区变化环境下水文水资源水环境特征变异性；攻克水量水质互馈耦合分配技术难关，创新了高强度用水与水污染背景下水量水质双控制的流域水资源分配模式；突破天然来水流域与分水受水区域范围不重合的初始水权分配理论障碍，创立了完全流域分水和不完全流域分水的两态分水模式。
四项新发现：
（1）发现了极端降水与温度关系的峰值结构在全球不同气候区的普遍存在性，极端降水随温度升高而增强但超越一定阈值后会减弱，极端降水峰值对应的温度会发生偏移，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。
（2）发现了我国华南地区与北方地区不同的水文气象规律，如北江、东江流域等多年间降雨量无趋势性变化，径流呈增加趋势，蒸发皿蒸发呈减少趋势，影响径流、蒸发变化的主驱动因子是土地利用/下垫面覆被的变化。
（3）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，珠江主要河口磨刀门水道咸潮入侵的朔望（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。
（4）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。
三套新理论：
（1）提出了湿润区变异环境下水资源需求势能理论。
提出了水资源需求驱动力的构成，识别了各驱动力与水资源需求变化的互馈博弈关系。
（2）创立了完全流域和不完全流域的初始水权分配概念，完全流域水权即传统水权，而不完全流域水权（使用权）需要通过水资源供需平衡界定。
（3）提出了湿润区流域可分配水量概念，创立了南方湿润区水量水质互馈双控的流域分水理论。
五套新模型技术：
（1）提出了一套较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技术。
（2）建立了基于自组织数据分组处理方法GMDH的流域需水量预测技术。
（3）研发了珠三角径流—咸潮响应模式与咸潮预报技术。
（4）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。
（5）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、水资源配置模拟仿真技术和基于递阶分析的水资源配置多目标优化技术。
五项分水调水方案：
（1）广东省东江流域水资源分配方案。
（2）广东省鉴江流域水资源分配方案。
（3）广东省北江流域水资源分配方案。
（4）广东省韩江流域水资源分配方案。
（5）珠江河口区咸潮调度方案。
研究完成了作为水利部在南方分水试点的"广东省东江流域水资源分配方案"。
广东省多个地市和东江、西江、北江、韩江四个流域管理局以及海南、长江流域应用，分水及总量控制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4000万人的供水得到保障，流域枯水期水量水质明显改善。
成果获得省部级一等奖5项，行业标准和地方标准5项，国家发明专利授权2项，软件著作权8项，发表论文393篇（其中SCI论文85篇），应用证明15份。
推广应用情况：
“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”成果《广东省东江流域水资源分配方案》，经广东省水利厅组织专家评审，并由省人民政府粤府办[2008]50号文印发各地各单位执行；成果《广东省鉴江流域水资源分配方案》，经广东省水利厅组织专家评审，并由省人民政府以粤府办〔2010〕10号文印发各地各单位执行。
水利厅据此自2009年起，逐年制定东江流域枯水期和汛期水量调度方案并组织实施流域水景调度工作；自2011年起，逐年制定广东省鉴江流域枯水期水量调度方案并组织实施鉴江流域水量调度工作。
该成果对确保东江、鉴江流域上下游、左右岸地区供水趋向公平，遏制浪费用水和无序取水状况，保障流域供水安全和水生态环境安全，促进东江、鉴江流域水资源可持续利用和经济社会可持续发展发挥了重要作用。
该分水方案己经作为广东省东江流、鉴江域水资源管理，尤其是落实最严格水资源管理制度“三条红线”控制的重要依据。
长江水利委员会长江科学院在开展长江流域的水量分配、调度等研究工作中，“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”对单位的科研水平起到了较大的提升作用；将其应用于长江流域，有效保障了长江流域沿岸居民生产生活安全和河道内生态环境安全。
广东省东江流域管理局和西江管理局是“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”成果的主要实施单位之一。
根据省政府审批颁布的《广东省东江流域水资源分配方案》（粤府办[2008]50号），东江管理局已经在2008-2009年冬春成功进行了第一次分水计划实施，确保了各控制断面的水量水质满足分水方案规定的指标。
目前管理局已建成东江水资源水量水质监控系统的建设，按照分水方案监控各控制断面最小流量和水质达标，根据来水情况制定枯水期月度分水计划，编制水量调度方案，实施东江流域三大水库联合调度，监督水资源保护，保障东江分水目标的实现和流域用水安全，实现东江分水管理和取水许可管理现代化。
广东省西江流域管理局根据省政府审批颁布的《广东省鉴江流域水资源分配方案》（粤府办〔2010〕10号），在省水利厅统一部署下，管理局组织有关部门，顺利开展完成了近几年广东省鉴江流域枯水期水量调度工作，有效保障了鉴江流域沿岸居民生产生活安全和河道内生态环境安全。
“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”也是广东省北江流域和韩江流域水量调度的关键技术依据，有效保障了北江、韩江流域沿岸居民生产生活安全和河道内生态环境安全、供水安全，对促进北江、韩江流域水资源的可持续利用和经济社会的可持续发展同样具有重要意义。
海南省水文水资源勘测局在“海南省最严格水资源管理”指标分配与考核等方面均有应用“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”中的分配技术，近年来的实际情况说明分配成果符合海南省用水规律、证明了其合理性。
为海南省最严格水资源管理提供了技术和理论支撑，对有效实现海南省最严格水资源管理“三条红线”控制目标，科学促进水资源可持续利用和经济社会可持续发展，具有重大经济效益和社会效益。
广州市水务局在审批广州市东部取水许可的过程中，有关广州市东部取水许可总量，增江、东江北干流主要断面流量和水质控制目标等方面，均采用项目成果《广东省东江流域水资源分配方案研究》，是广州市贯彻落实《取水许可和水资源费征收管理条例》、有效实施取水总量控制和定额管理的主要依据。
河源市、东莞市、茂名市水务局制定“水资源分配方案”，编制“节水型社会建设规划”，实施最严格水资源管理工作、配合流域管理局做好流域水量调度和汛期水量调度工作的过程中，有关水资源分配原则与依据，流域总可分配水量，市内入境断面流量和水质控制目标，市境内主要断面控制流量与水质控制目标，分别采用项目成果《广东省东江流域水资源分配方案研究》、《广东省鉴江流域水资源分配方案研究》，是各市“水资源分配方案”和“节水型社会建设规划编制”的主要依据。
武汉大学将项目关键技术应用于“汉江中下游地区水资源优化配置模型及应用研究”项目中，开展了南水北调中线工程通水后调水量与汉江中下游水量分配工作，为制定丹江口水库的调度规程制定直接提供了依据，有效的缓解南水北调中线工程对汉江中下游水量分配与水质影响矛盾。
在广东省水利电力勘测设计研究院制定“东江三大水库调度图”的过程中，有关三大水库调度目标、原则与依据；各行政区取水总量；主要断面控制流量与水质控制目标；三大水库出库控制流量等方面，均采用“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”成果，是东江三大水库调度图制作的根本依据，对成功完成东江三大水库调度图起关键作用。
另外，项目研究成果中有关水文分析计算、水质模拟、水资源配置理论与模型等技术，在广州奥格智能科技有限公司等单位相关课题研究中具有重大指导作用，极大提高了单位工作效率，也较大程度上提升了单位的科研能力与水平。
曾获科技奖励情况：
获奖项目名称
获奖时间
奖项名称
等级
授奖部门（单位）
证书编号
南方湿润区变化环境下水量水质双控制的水资源分配研究
2013/1/24
教育部科技进步奖
一等奖
教育部
2012-178
珠海市水务现代化系统规划研究
2006/5/1
广东省科学技术奖
三等奖
广东省人民政府
2005-资-3-007-D01
核电建设水安全保障及影响技术研究
2015/2/1
广东省科学技术奖
二等奖
广东省人民政府
B11-0-2-03-R01
西、北江下游及其三角洲网河河道设计洪潮水面线计算研究
2007/7/1
广东省科学技术奖
二等奖
广东省人民政府
B11-2-02-R02
珠江水质生物监测与评价技术
2016/10/1
大禹水利科学技术奖
二等奖
大禹水利科学技术奖奖励委员会
DYJ20160313-G02
南方湖库富营养化发生机制与生态修复调控技术
2016/10/1
大禹水利科学技术奖
二等奖
大禹水利科学技术奖奖励委员会
DYJ20160310-G03
水资源多维临界调控理论方法研究
2007/1/12
陕西省科技进步
一等奖
陕西省人民政府
05-1-026-R5
海平面上升对广东沿海经济发展的影响及对策研究
2003/5/1
广东省科学技术奖
二等奖
广东省人民政府
2002-资-2-002-R05
佛山市水环境保护修复与建设集成研究
2015/2/1
广东省科学技术奖
三等奖
广东省人民政府
B12-0-3-05-D03（5）
广西北部湾经济区水循环安全调控关键技术研究与应用
2014/1/2
广西科学技术奖
一等奖
广西壮族自治区人民政府
2013-J-1-003-01（7）
基于多主体合作和供应链的水资源现代调配理论、关键技术与应用
2009/11/30
高等学校科学研究优秀成果奖科技进步
一等奖
教育部
2009-170
珠江压咸补淡关键技术与实践
2012/10/1
大禹水利科学技术奖
一等奖
大禹水利科学技术奖奖励委员会
DYJ20120205-G13
珠江三角洲咸潮入侵及预测预报模型研究
2008/4/1
珠江水利委员会科学技术奖
一等奖
水利部珠江水利委员会
2007-01-05
主要知识产权证明目录：
序号
知识产权类别
知识产权具体名称
国家
（地区）
授权或申请号
授权日期
证书编号
权利人
发明人
1
计算机软件著作权
水文实时预报系统（RTHFS）V1.0
中国
2015SR088756
2015/5/23
软著登字第0975842号
中山大学
陈晓宏
2
计算机软件著作权
南方流域降雨径流中长期预测软件（LPRRSB）V1.0
中国
2015SR093032
2015/5/28
软著登字第0980118号
中山大学
陈晓宏
3
计算机软件著作权
区域经济社会需水预测软件（WDP）V1.0
中国
2015SR092679
2015/5/28
软著登字第0979765号
中山大学
陈晓宏
4
计算机软件著作权
梯级河流一维水动力模拟软件（HDMCR）V1.0
中国
2015SR094020
2015/5/29
软著登字第0981106号
中山大学
陈晓宏
5
计算机软件著作权
梯级河流一维水质模拟软件（WQMCR）V1.0
中国
2015SR092694
2015/5/29
软著登字第0979780号
中山大学
陈晓宏
6
计算机软件著作权
南方湿润地区高强度用水下的水资源优化配置系统（SWROD）V1.0
中国
2017SR039672
2017/2/13
软著登字第1624956号
中山大学
陈晓宏
7
计算机软件著作权
南方感潮河网区水流水质耦合模型系统（SWRNQ）V1.0
中国
2012SR108537
2012/11/13
软著登字第0476573号
中山大学
陈晓宏
8
计算机软件著作权
河流水库水质评价软件（WQARR）V1.0
中国
2015SR092869
2015/5/28
软著登字第0979955号
中山大学
陈晓宏
9
实用新型专利
一种已建电厂取水计量设施
中国
ZL201220448728.7
2013/3/20
2786931
广东省水利水电科学研究院
黄本胜；邱静；郭磊；洪昌红；邱颂曦；吉红香；刘中峰；王丽雯
10
实用新型专利
浅水湖湾污染物及蓝藻实时预报系统
中国
ZL201520382800.4
2015/10/7
第4664336号
水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
陈鸣、陈黎明、李褆来、陆卫鲜、王高旭、张铭、徐新敏、郁建桥、徐亮
11
其他
国家水资源监控能力建设项目标准《基础数据库表结构及标识符》
中国
SZY301-2013
2013/5/1
SZY301-2013
水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
吴永祥、雷四华、王高旭、魏俊彪、赵宏臻
12
其他
国家水资源监控能力建设项目标准《监测数据库表结构及标识符》
中国
SZY302-2013
2013/5/1
SZY302-2013
水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
吴永祥、雷四华、魏俊彪、王高旭、赵宏臻
13
其他
国家水资源监控能力建设项目标准《多媒体数据库表结构及标识符》
中国
SZY305-2013
2013/5/1
SZY305-2013
水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
吴永祥、雷四华、王高旭、魏俊彪、赵宏臻
14
其他
江河流域规划编制规程
中国
SL201-2015
2015/1/5
SL201-2015
水利部水利水电规划设计总院、淮河水利委员会、长江勘测规划设计研究院、黄河勘测规划设计有限公司
李原园、沈福新、石海峰、张友祥、仲志余、胡维忠、张会言、张新海、郦建强、候杰、史晓新、彭少明等
15
其他
广东省山区中小河流治理工程设计指南
中国
15570.284
2016/9/1
15570.284
广东省水利水电科学研究院、广东省山区五市中小河流治理工作领导小组办公室、广东省水利水电技术中心等
黄本胜、陈晓文、黄锦林等
主要完成人情况表：
1.姓名：
陈晓宏
排名:
1
技术职称:
教授
工作单位:
中山大学
完成单位：
中山大学
对本项目技术创造性贡献:
主持开展本课题研究，对《主要科技创新》栏中所列第1‐7条均做出了贡献。
提出了变化环境下湿润区水文水资源要素变异响应规律、变异尺度概念及其识别的基本方法；提出了流域水资源优化配置智能体模式和大系统递阶协调原理，提出了完全流域和不完全流域两类不同的水资源分配模式。
建立了一套变化环境下南方湿润区高强度用水条件下水量水质双控制分配的方法体系。
发表相关论著300余篇。
曾获科技奖励情况:
2013年，南方湿润区变化环境下水量水质双控制的水资源分配研究，
教育部科技进步奖一等奖2012-178，排名第一；2013年，广西北部湾经济区水循环安全调控关键技术研究与应用，广西壮族自治区科技进步奖一等奖2013-J-1-003-07；2015年，佛山市水环境保护修复与建设集成研究，广东省科技进步三等奖B12-0-3-05-R05。
2.姓名：
闻平
排名:
2
技术职称:
教授级高工
工作单位:
珠江水资源保护科学研究所
完成单位：
珠江水资源保护科学研究所
对本项目技术创造性贡献:
对《主要科技创新》栏中所列第4、5条均做出了贡献。
1基于珠海市及澳门枯水期供水水源现状运行模式（“偷淡”及水库调蓄）及供水安全，以联石湾水闸为代表，研究下游主要供水水闸逐日超标历时与上游思贤滘流量之间的统计关系，结合磨刀门咸潮运动规律，提出以思贤滘流量为表征的珠江最小压咸流量、最佳压咸时机及压咸历时技术方案。
2提出以万峰湖和长潭水库作为典型水库，研究开发改善水库水质的水库生态调度技术；提出压力源分析与生态调度研究框架，并设计如何将改善库区生态系统的技术方案纳入水库生态调度管理目标中。
曾获科技奖励情况:
珠江压咸补淡关键技术与实践，2012年大禹水利科学技术奖一等奖，
证书编号：
DYJ20120205-G13;珠江水质生物监测与评价技术，2016
年大禹水利科学技术奖二等奖，证书编号：
DYJ20160313-G02;南方
库富营养化发生机制与生态修复调控技术，大禹水利科学技术奖二等奖，证书编号：
DYJ20160310-G03。
3.姓名：
刘丙军
排名:
3
技术职称:
教授
工作单位:
中山大学
完成单位：
中山大学
对本项目技术创造性贡献:
对本项目《主要科技创新》栏中所列第6、7条做出了创造性贡献：
参与建立了南方湿润地区水资源优化配置理论、模型框架和求解算法和水量水质双控制的分配模型，在东江、鉴江、韩江流域具体实施。
曾获科技奖励情况:
南方湿润区变化环境下水量水质双控制的水资源分配研究，教育部科技进步一等奖2012-178，排名4。
4.姓名：
吴永祥
排名:
4
技术职称:
教授级高工
工作单位:
水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
完成单位：
水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
对本项目技术创造性贡献:
对本项目《主要科技创新》栏中所列第1、2条做出了贡献。
提出了汛期河口生态需水的概念及相关理论，在采用了纳潮回淤理论计算河口年均淤积量的基础上，采用了一维水沙数学模型模拟河口冲淤与场次洪水流量的响应关系，从而推求了保证河口冲淤动态平衡的洪水流量过程，可提高计算精度。
曾获科技奖励情况:
海河流域洪水资源安全利用关键技术及应用，国家科技进步二等奖2009-J-222-2-01-R08，2009；国家防汛抗旱指挥系统工程技术研究与应用，大禹水利科学技术特等奖DYJ20110212-G34，2011；基于多主体合作和供应链的水资源现代调配理论、关键技术与应用，（教育部）高等学校科学研究优秀成果奖科技进步一等奖2009-170，2009；海河流域洪水资源安全利用关键技术研究，大禹水利科学技术一等奖DYJ20080217-G08，2008。
5．姓名：
王大刚
排名:
5
技术职称:
副教授
工作单位:
中山大学
完成单位：
中山大学
对本项目技术创造性贡献:
对《主要科技创新》栏中所列第1条做出了贡献。
在全球变暖的背景下，极端降水事件频发，对人类生活造成极大影响。
研究了极端降水与温度关系的峰值结构及其未来变化，发现极端降水与温度关系的峰值结构在全球不同气候区是普遍存在的，即极端降水随温度升高而增强但超越一定阈值后会减弱。
然而，预估未来极端降水与温度关系的峰值结构变化，不能通过当今气候条件下的峰值结构做简单延展；极端降水与温度关系曲线中极端降水峰值对应的温度会发生偏移，且极端降水峰值随对应温度变率符合劳修斯‐克拉伯龙关系。
研究成果使我们能够更准确地理解全球变暖背景下的未来极端降水变化。
曾获科技奖励情况:
无
6．姓名：
张新海
排名:
6
技术职称:
教授级高工
工作单位:
黄河勘测规划设计有限公司
完成单位：
黄河勘测规划设计有限公司
对本项目技术创造性贡献:
对本项目《主要科技创新》栏中所列第6、7条做出了贡献。
参加了南方湿润区水量水质双控制的分水研究并在东江、鉴江、韩江流域上具体实施。
参加提出了将水量和水质同时作为分水要素进行公平分配的方案，进而参与提出了用水户在享受使用水资源获取效益时承担相应的水质维持和保护责任，参与提出了用水户必须承担的入河污染物总量控制指标和水质保护目标。
曾获科技奖励情况:
黄河流域水资源演变规律与二元演化模型，2005年大禹科技奖一等奖，DYJ20050203-G13；黄河流域水资源演变的多维临界调控模式，2006年大禹科技奖一等奖，DYJ20100409-G11；青海湖生态-环境演变与生态需水研究,2006年大禹科技奖一等奖，DYJ20100409-G11黄河流域水资源利用与保护关键技术研究，2012年河南省科技进步奖二等奖，2011-J-115-R03/10。
7．姓名：
黄本胜
排名:
7
技术职称:
教授级高工
工作单位:
广东省水利水电科学研究院
完成单位：
广东省水利水电科学研究院
对本项目技术创造性贡献:
对本项目《主要科技创新》栏中所列第7条做出了贡献。
项目主要完成人和"广东省鉴江流域水资源分配方案"项目技术负责人之一，提出了鉴江流域用水户必须承担的入河污染物总量控制指标和水质保护目标。
曾获科技奖励情况:
海平面上升对广东沿海经济发展的影响及对策研究，广东省科学技术二等奖2002-资-2-002-R05,2003；西、北江下游及其三角洲网河河道设计洪潮水面线计算研究，广东省科学技术二等奖B11-2-02-R02,2007；核电建设水安全保障及影响技术研究，广东省科学技术二等奖B11-0-2-03-R01,2015；南方湿润区变化环境下水量水质双控制的水资源分配研究,教育部科技进步一等奖2012-178，排名第6，2013。
8．姓名：
王高旭
排名:
8
技术职称:
高级工程师
工作单位:
水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
完成单位：
水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
对本项目技术创造性贡献:
对本项目《主要科技创新》栏中所列第1、2条做出了贡献。
引入了关键种理论进行河口及近海水生生态系统关键物种识别，采用了改进熵值法确定鱼类优先保护次序，然后通过河口一维水流、盐度模型建立了径流量与河口沿程盐度变化的关系，以关键种的产卵、育幼的适宜盐度范围为控制条件，由此推求了河口生物栖息地适宜盐度环境所需的生态流量。
曾获科技奖励情况:
松辽流域河流湿地生态安全关键技术，水利部，大禹水利科技进步奖
二等奖DYJ20130231-G05，2013。
9．姓名：
黄锦荣
排名:
9
技术职称:
工程师
工作单位:
广东省水利厅
完成单位：
广东省水利厅
对本项目技术创造性贡献:
对该项目《主要科技创新》栏中所列第2、7项创新做出了创造性贡献，协助项目立项、技术审查、报批的组织协调；协助方案设置及思路提出，参与关键技术措施和基本原则的研究确定；组织推进、落实项目实施应用及总结推广。
曾获科技奖励情况:
南方湿润区变化环境下水量水质双控制的水资源分配研究，教育部科技进步一等奖2012-178，排名15；广东省水利学会先进青年科技工作者，2011.1。
10.姓名：
彭少明
排名:
10
技术职称:
教授级高工
工作单位:
黄河勘测规划设计有限公司
完成单位：
黄河勘测规划设计有限公司
对本项目技术创造性贡献:
对本项目《主要科技创新》栏中所列第6、7条做出了贡献。
（1）参与提出流域水资源多目标的柔性、智能决策模式，参与开发水量分配模型，并开展了水平年的方案模拟计算，推荐了优化方案；
（2）参与创新水资源管理理念，提出用户参与的管理体制和机制建设的框架。
曾获科技奖励情况:
2006年《水资源多维临界调控
升级会员 