中国水利水电科学研究院实验室规划.docx

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中国水利水电科学研究院实验室规划

中国水利水电科学研究院

实验室总体规划

（框架草稿）

（“十一五”及2020年）

中国水利水电科学研究院

2006年12月

目录

1.实验室建设简况2

1.1实验室主要情况2

1.2存在问题3

2.实验室发展规划的指导思想、基本原则和规划目标3

2.1目的意义3

2.2指导思想4

2.3基本原则4

2.4规划目标4

3.规划建设内容6

3.1实验基地建设规划6

3.2规划建设主要内容10

3.3专业实验室建设主要内容11

4.投资规模22

5.1统一组织、科学规划22

5.2整合资源，发挥学科综合优势，开展创新性技术研究24

5.3确保资金的持续投入24

5.4建立完善的运行管理机制25

5.5加强研究人才队伍的培养25

5.6加强实验室质量管理体系建设26

5.7实验室科学化管理和实验室高级管理人才的培养26

“十一五”及2020年

实验室总体规划编制大纲

（2006年12月）

1.实验室建设简况

1.1实验室主要情况

我院总占地面积27万平方米，各类专业和综合实验室32座，面积3万平方米。

现拥有重要仪器设备120台套，其中20世纪建设的高精度水力机械模型通用试验台、大型减压箱、大型电液伺服式三向六自由度宽频域模拟地震台、450g-t土工离心试验机和刚性岩石试验机以及大型高压三轴试验机等，为开展重大科技难题提供了先进的研究手段。

此外正在逐步建设的大兴试验研究基地已初具规模。

近年来，我院在水利部的大力支持下，加大了实验室建设的力度，正在建设“水利部水沙科学与江河重点实验室”和“水利部水工程安全重点实验室”，配套了相应设备，总投资约为8000万元。

在科技部和水利部的支持下，成立了国家节水灌溉工程中心、水利部防汛抗旱减灾研究中心、水利部水资源与水环境工程中心、水利部水土保持与生态研究中心。

根据中国水科院的发展需求，在开展水利部重点实验室建设的同时，院里自行投资在大兴新建设完成了一座水工实验厅和水力机械实验厅，并已投入使用一年多，取得了很好的社会效益和经济效益。

目前正在建设一座冷却水实验厅。

为进一步拓宽我院科研实验条件和科技企业发展的空间，在大兴试验基地发展建设已具规模的情况下，又计划建设延庆八达岭实验基地，目前正在进行该基地的综合规划工作。

1.2存在问题

●实验设施和试验技术滞后于生产实践和学科发展需求

●软科学研究缺乏实验技术支撑

●数字信息平台发展水平满足不了科研发展的需要

●良性运营机制尚未完全建立，综合团队优势尚未得到充分发挥

2.实验室发展规划的指导思想、基本原则和规划目标

2.1目的意义

根据国家、行业需求和我院2020年努力建成世界一流水利水电科学研究院的总体发展目标，在我院已建有两个部级重点实验室的基础上，进一步明确“十一五”期间及2020年我院实验室发展的指导思想与基本原则，确定发展目标和重点任务，提出促进实验室发展的政策措施。

按照“调整结构、理顺关系、突出创新、注重效益、规范管理、争创一流”的基本思路，结合学科建设规划，系统地作好我院“十一五”期间及2020年实验室发展规划，创建国际一流的水利水电基础实验平台，为中国水科院整体发展提供基础条件保障。

2.2指导思想

以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，全面贯彻落实科学发展观，紧紧围绕我院“瞄准一个目标、抓住二个重点、提高三种能力、建成四大基地、搞好五个建设、达到六个一流”的总体发展思路，迅速提升我院的科技创新能力、提升我院参与国际竞争的能力，提高我院的研究实力，为创建世界一流的水利水电科学研究院奠定坚实的基础。

2.3基本原则

（1）自主创新、重点跨越。

（2）引领未来、支撑发展。

（3）平台共享、机制保证。

（4）全面规划、分步实施。

2.4规划目标

（1）总体目标：

到2020年经过近15年的艰苦奋斗，我院将努力建成世界一流的科研设施、条件和环境，根据“整合、共享、完善、提高”的原则、对我院科技基础条件进行优化与整合，实现有效的资源配置与共享，建立促进资源共享的政策法规体系、共享模式，打破重复分散、相互封闭的格局，为水利水电行业服务、为全社会服务。

①建成五个国际一流的实验室（基地），其中50％以上的实验设备技术水平达到国内领先水平或国际先进水平。

②组建一个国家实验室、建成一个国家级重点实验室、四个部级重点实验室，其实验设备技术水平分别有70％和50%以上达到国内领先或国际先进水平。

③建成适应科技创新和科技发展需要的科技基础条件支撑体系及以共享机制为核心的管理体系。

培养一批具有世界前沿水平的实验室仪器、设备高级管理人才队伍，学历结构达到博士20％、硕士30％、大学本科50％。

④建成在信息网络技术支撑下的科技条件共享平台，包括研究实验基地、大型科学设施和仪器装备、科学数据与信息资源。

（2）阶段目标：

2006-2010年

①建成两个国际一流的实验室，其中30％以上的实验设备技术水平达到国际先进或国内领先水平。

②新建一个国家重点实验室、一个部重点实验室、其实验设备技术水平分别有50％和30%以上达到国际先进或国内领先水平。

③初步建成适应科技创新和科技发展需要的科技基础条件支撑体系及以共享机制为核心的管理体系。

一支技术精、管理水平高的实验室仪器、设备应用分析管理复合型人才队伍已具雏形，学历结构博士：

达到10％、硕士20％、大学本科70％。

④初步建成2个在信息网络技术支撑下的科技条件共享平台。

3.规划建设内容

3.1实验基地建设规划

中国水科院实验室建设将以基地建设为基础的实验室建设。

根据我院现有格局和条件，实验基地将包括（见图1）：

（1）南院实验基地，

（2）北院实验基地，（3）大兴实验基地，（4）八达岭实验基地，（5）内蒙草原实验基地，（6）野外实验基地。

3.1.1南院实验基地

南院实验基地将以高精度实验室、科学计算数字仿真及公共数据平台建设为主。

1）高精细室内实验室

高精度实验室将包括水环境监测实验室、水生态实验室、水力学南院实验室、自动化及大坝安全技术实验室等。

2）科学计算数字仿真及公共数据平台

科学计算数字仿真及公共数据平台将以水资源和遥感中心数字流域实验室、防洪减灾数字化实验室、结构数值分析与可视化仿真实验室、水力学数值仿真实验室、河流泥沙数值仿真实验室等为基础，搭建中国水科院科学计算数字仿真平台。

公共数据平台将以我院科研计划及成果、财务、资产、办公自动化、人事、图书、资料档案等为基础，建立我院公共数据平台，为科研和管理提供基础服务平台和公共信息平台。

科学计算数字仿真及公共数据平台规划见专项规划（网络中心正在编写）。

3.1.2北院实验基地

在“十一五”期间，北院试验基地将以水利部水工程建设与安全重点实验室建设为主（其中的结构材料所（企）暂保留在南院）。

从实验室长远发展需要，该实验室将结合几个大型设备机械装置的寿命（目前已运行15-20年）、动力系统技术的更新和数据采集技术的进步，将迁到院外实验基地。

3.1.3大兴实验基地

大兴近期将建成以水利水电工程中的水力学、河口泥沙与河口环境、农田水利以及水力机械试验研究为主的实验基地。

目前正在组织申报的水利部农业高效用水重点实验室、农村饮水安全实验室都将建在大兴实验基地。

该实验基地将在“十一五”期间基本完成有关实验室的建设，并完成基础设施的配套建设。

未来还将发展建设水工材料、岩土工程、大型岩石力学实验室及工程结构抗震实验室。

3.1.4延庆八达岭实验基地

延庆八达岭实验基地的建设将以水资源与生态水文实验室、水生态实验室、防洪减灾物理模型实验室、科技产业、人才培训中心建设为主。

科技产业包括水利水电工程自动化产品生产生产基地，发展其它新兴科技产业的生产和加工条件。

“十一五”期间将完成该实验基地的规划设计，完成部分实验室及培训中心的建设。

2020年完成基地的实验室及配套设施的建设。

3.1.5草原实验基地

草原实验基地以开展发展牧业研究为主的试验室，以内蒙牧科所现有条件为主发展成为具有高新技术制成的现代化草原牧业研究基地。

3.1.6野外实验基地

野外实验基地包括有野外水循环定位观测实验站、蓄滞洪区综合管理实验基地、山洪管理实验基地等，结合试验研究内容，选择合适的野外条件。

我院目前参与的若干大型水利水电工程的安全监测项目，也将列入野外实验基地的规划建设内容。

图1中国水利水电科学研究院实验基地分布

3.2规划建设主要内容

中国水科院实验室总体规划将分为“十一五”和2020年两个阶段。

“十一五”目标：

完成水利部水沙科学与江河治理重点实验室建设，达到国际一流实验室水平；完建水利部水工程建设与安全重点实验室建设（整合结构数值分析与可视化仿真实验室），达到国际一流实验室水平；新组建水利部水利部农牧业高效用水及农牧业高效用水及农村饮用水安全重点实验室；新组建一个水利部重点实验室；以学科发展为基础，建立专业数字仿真平台；完成大兴实验基地的建设和配套公共基础设施；完成延庆实验基地的规划和建设项目的初步设计；完善实验室管理体制、建立以所（中心）为基础的良性运行机制，探讨并试点实验室对院内、院外开放机制

2020年目标：

新组建一个水电与新能源国家工程实验室；新组建一个国家实验室；建设院级数字信息系统平台和数字仿真系统平台；完成延庆实验基地的实验室条件建设和配套设施建设；建立院级统一管理的试验室运行机制，培养一批高级试验室管理人员，建立和完善部级和国家级实验室实行对国内外开放运行机制。

3.3专业实验室建设主要内容

3.3.1水资源与生态水文实验室

水资源与生态水文实验室将包括：

延庆八达岭水资源综合实验基地，野外水循环定位观测实验站。

（1）延庆八达岭水资源综合实验基地：

①生态耗水温室模拟实验室、②山丘坡地水土流失机理模拟实验室、③平原区产流模拟实验场、④二元水量平衡模拟实验场、⑤地下水开发利用模拟实验场、⑥城市雨水储留渗透模拟实验场、⑦草地SPAC系统水量能量观测实验场、⑧林地SPAC系统水量能量观测实验场、⑨人工湿地观测实验场、⑩动力与气控设备管理室、⑾数据采集处理中心及水资源综合实验室（土壤理化、物质迁移及植物生态物理实验）等。

（2）野外水循环定位观测实验站：

①陕西延安多尺度水循环观测实验流域，②河北省保定地区冉庄水资源实验站，③陕西省淳化县人工植被生态系统实验站升级改造。

草地SPAC系统水量能量观测实验场、林地SPAC系统水量能量观测实验场、人工湿地观测实验场、水资源综合实验室（土壤理化、物质迁移及植物生态物理实验）的建设，将与草原基地、水环境监测、水生态和高效农业用水实验室的建设相结合。

数据采集处理中心将纳入院科技数据共享平台建设项目中。

2006-2008年建设投资2820万元，建筑面积1670m2。

2009-2013年投资5068.7万元。

3.3.2防洪减灾实验室

防洪减灾实验室建设内容包括：

防洪减灾物理模型实验室和原型实验基地。

（1）防洪减灾物理模型实验室：

①堤防工程局部模型，②防洪抢险产品开发模拟实验厅，③堤坝溃决模型，④城市防洪减灾系统模型，⑤风暴潮与海啸洪水模型。

（2）原型实验基地建设：

①蓄滞洪区综合管理实验基地（蓄滞洪区湿地建设实践，滞洪区人水和谐产业发展与安全建设结合的实践），②洪水资源化试验，③山洪管理实验基地（山洪基本实验室，山洪观测设施，山洪的预警设施，山洪预报技术，山洪灾害防治的工程措施与非工程，抢险避难道路与场地建设）

防洪减灾物理模型实验室规划总经费5568万元，其中设备投资经费2803万元；土建规模9750m2，土建经费2765万元。

蓄滞洪区与山洪管理实验室估算投资总费用5680万元。

防洪抗旱减灾实验室总建设经费预算为：

11248万元。

3.3.3水利部农业高效用水重点实验室、农村饮水安全实验室

水利部农业高效用水重点实验室、农村饮水安全实验室将包括三个实验室，即

（1）水利部农业高效用水重点实验室，

（2）国家农业灌排设备质量监督检验中心，（3）农村饮水安全实验室。

（1）水利部农业高效用水重点实验室将建设：

①建设非称重式作物需水量测坑和环境可控节水灌溉试验温室等设施，购置大尺度作物耗水闪烁仪等设备；②建设渠道量水试验设施，购置现场测试装置；③购置作物根系现场测试系统、植物叶水势测定系统、土壤空气和温度测定系统、光合作用测定系统、叶绿素荧光测定系统等设备；④购置自动定氮仪、土壤水分测试系统、分光光度计等设备。

“十一五”期间，计划投资850万元，其中主要设备投资750万元，土建投资100万元。

（2）建设和完善国家农业灌排设备质量监督检验中心，“十一五”期间，计划设备投资520万元。

（3）农村饮水安全实验室将建设：

①适合农村特点的饮用水处理关键技术与装置研发，主要包括高氟水、高砷水、苦咸水和微污染水处理关键技术及设备；②饮用水安全消毒技术及药剂试验研究与设备开发；③集中供水工程水质自动监测技术及管网二次污染防治技术试验研究；④农村生活排水处理及再利用关键技术开发。

实验室建设将以大兴实验基地为基础，进行必要的土建建设和设备配套投资。

有关常规水质检测、饮用水源保护与水污染防治等方面的技术及设备开发，建议由我院水环境所（水利部水质中心）所属实验室承担建设内容包括建设实验室用房450m2，“十一五”期间，计划投资350万元，其中土建投资100万元、试验装置与设备投资250万元。

3.3.4水环境与水生态实验室

水环境与水生态实验室将包括水环境监测实验室和水生态实验室。

（1）水环境监测实验室的建设将包括：

①优化和完善水质监测需要的仪器建设，②有毒有机污染物监测仪器建设，③生物监测相关仪器建，④应急监测系统建设，⑤超痕量、高精度有机分析仪器建设，⑥科学研究类分析仪器建设，⑦水质监测信息化管理技术。

（2）水生态实验室将建设：

①水生态系统的胁迫因子响应机制及修复技术研究平台；②河流形态、水力学特征的变化对鱼类栖息地影响研究平台；③数据处理、成果存储和展示设施。

2006-2010年投资2825万元，2010-2020年投资2428万元。

3.3.5水利部水工程建设与安全重点实验室

2005年水利部国科司批准了“水利部水工程建设与安全重点实验室坝工材料动、静力试验系统初步设计报告”及“水利部水工程建设与安全重点实验室离心机动力模拟试验系统初步设计报告”，投入配套设备购置费3348.0万元。

在“十一五”至2020年间，其实验室还将建设：

岩土工程：

①研制1500T静、动三轴材料试验机，②DSD型电磁式动三轴仪升级改造，③S3D中型液压振动三轴仪升级改造，④高压三轴仪（WF10080）升级改造，⑤土体与结构接触面的静动力学特性试验机研制，⑥动力旁压仪研制，⑦大型蠕变仪升级改造，⑧多功能土工三轴试验设备的引进，⑨土工复合材料和固化土试验设备的购置和研制，⑩现场大型贯入试验仪引进和配套，大型离心试验机配套设备升级改造（机械手（施工模拟试验设备），波浪模拟装置，爆破模拟装置，量测系统设备，模型试验附属设备），岩土工程试验场的建设，现场工程检测车的引进与装配

结构抗震：

①购置多通道高性能的动态数据采集分析系统，②建置大坝混凝土三轴材料试验机，③购置高速数字图象记录分析系统，④购置小型万能试验机等配套小型设备，⑤购置大坝现场激振设备起振机，⑥建置1×1m2小型振动台，⑦建立中国水工建筑物强震反应台网，⑧建立二级强震监测管理中心，⑨大坝地震安全流动监测设备的建设

水工材料：

①测试设备的技术升级改造和完善及扩充，②拟海水环境混凝土耐久性实验系统，③建立起混凝土抗裂性评价系统，④老混凝土的微观测试和健康诊断试验系统，⑤实验室数据网络系统及安全监控系统，⑥检测测试平台的扩建与改造，⑦水工程安全评估工作站，⑧室内修补加固仿真模型实验室，⑨河流生境模拟试验平台。

2006-2010年投资3348万元，建筑面积1500m2。

2010-2020年投资1.74亿元，建筑面积22700m2。

3.3.6水利部水沙科学与江河治理重点实验室

水沙科学与江河治理开发实验室建设将包括：

水力学及泥沙实验室，重点实验室（建设投资2799万元），水力学实验设备及测试系统（投资2240万元）。

目前正在建设河口环境实验室，规划建设低温河冰洞力学物理仿真实验室、潮汐泥沙实验室及水土保持实验室。

（1）水力学实验设备及测试系统建设内容：

①水力控制仿真实验室、②高速水流及流激振动实验室、③河流及枢纽多功能水力学实验室、④数值仿真模拟实验室。

已新建实验厅一座（6900m2），并投入使用。

（2）在“十一五”期间将完成建设河口环境实验室（建筑面积8800m2），包括：

①清水水库、浑水水库和盐水各1座，供水系统2套，②河口（潮汐、泥沙）试验池1座，③工业节水节能实验设备系统，④参数标定试验室设备系统，⑤基础研究试验室，⑥百米风洞水槽1座，⑦太阳能供热辅助电加热设备系统。

（3）低温河冰动力学物理仿真试验室，包括①可变坡度环型水槽1座及倒虹吸管，②供水系统，③制冰成套设备及组合式冷库系统设备，④服务器及SCADA（自动检测监控）系统设备等。

（4）潮汐泥沙试验厅，包括：

①宽60-80m，长80-100m的模型试验厅，②河工模型潮汐发生，③控制及测量系统和分布式计算机监控河工模型试验参数自动测量及可视化系统。

该实验室建设在延庆康庄基地。

（5）水土保持实验室将建设：

①水土保持试验厅（规划试验厅长80m，宽30m，高25m），②人工降雨侵蚀产沙试验的测控系统，③泥石流汇流试验水槽的测控系统，④水土流失遥感监测系统，⑤水土流失预报模型及软件系统，⑥水土流失野外量测系统，⑦水土保持生态修复技术及设备。

“十一五”期间将基本完成河口环境实验室、低温河冰动力学物理仿真试验室、潮汐泥沙试验厅、水土保持实验室的建设。

重点实验室已落实投资5040万元，另还需新增投资11591万元，其中土建投资7970万元，设备投资3621万元。

3.3.7水力机械实验室

水力机械实验室已获水利部投资建设高精度水力机械实验设备及测试系统投资2100万元。

2006～2010年建立流体机械CFD、强度和振动问题数值模拟系统，部分设备更新、完成管理软硬件建设及增加新能源相应设备软硬件的建设，水力机械研究水平达到国际领先；在风能方面，建立陆上与近海风资源关系模拟系统，开发具有自主知识产权的风资源评估分析软件，建立风力发电机组负荷测试和功率测试平台，建立风电场监控和运营管理系统；建成水利部重点实验室。

投资1000万元。

2010～2020年完成水科院水力机械实验室设备完善工作，风力发电试验研究达到国际先进水平，完成国际领先水平、国际公认、开放与资源共享的国家级实验室的建设目标。

投资760万元。

3.3.8水利水电自动化实验室

水利水电自动化实验室在“十一五”期间将建设：

（1）自动测控系统与技术包括：

①巨型机组、特大型电站计算机监控系统的新技术、新结构、新功能，②机组运行状态趋势分析系统，③大型梯级水电站及流域水电站群集中控制的高级应用软件，④水电站生产管理等管理信息系统，⑤风电机组控制关键技术研究。

（2）水情测报与水库调度技术包括：

①开发水情测报系统新的硬件平台，②水调自动化系统平台软件，③GIS技术的在水情测报与水库调度领域的开发应用，④开发完善高级应用软件、梯级流域高级应用软件，⑤研究城市防洪预警系统。

（3）水轮机辅机控制技术包括：

①20-70万千瓦的机组数字式的调速装置，②冲击机组调速器、水泵/水轮机调速器、小水电的纯电动调速器等，火电、风电的调速器，③PLC/PCC/IPC等新型控制器在水轮机调速器中的应用，④液压数字逻辑插装技术的应用，⑤高速数字阀与逻辑控制阀的多层次组合与优化设计技术，⑥现代稳定控制技术与现代液压技术在调速器中的应用，⑦调速器专用自动化元件等。

（4）工程安全监测技术包括：

①大型水电工程、引水调水工程以及其它工程领域研究工程安全监测自动化系统及远程监控系统，②监测自动化系统成套设备及配套采集与在线数据整编处理软件，③大坝安全信息管理软件。

（5）水利水电工程安全检测技术包括：

①先进的检测仪器、数据处理技术和检测方法，②水工建筑物安全评估检测、桩基检测，污水渗漏、海水入浸等环境领域的检测应用；③地质雷达、反射地震负视速度法、TSP、TRT等技术在深埋长隧洞超前预报中应用研究，④高水平的超前预报方法、产品和分析软件。

总投资2973万元，建筑面积5000m2。

3.3.9大坝安全技术实验室

建设内容包括：

①DTSS光纤监测系统，②监测自动化模拟系统，③安全监测信息管理网络平台。

投资340万元，建筑面积200m2。

3.3.10水资源数字流域实验室

“数字流域实验室”包括数据采集、数据传输、数据存储及处理、数学模拟和决策支持等五个环节。

中国水平衡要素遥感信息接收处理站建设：

①卫星信号接收子系统，②遥感信息处理子系统，③地面校验观测系统。

（2）基于GIS技术的数字流域基础数据库，（3）数字流域虚拟现实系统:

①空间分析与模拟仿真基本算法,②二维GIS显示系统研究,③电子沙盘系统研究,④三维视景系统研究，（4）分布式流域二元水资源与水环境数学模拟系统，（5）数字流域应用系统:

①防汛减灾,②水资源与水环境综合管理,③水土保持,④水利工程运行与管理。

投资5376万元。

3.3.11防洪抗旱数字化实验室

防洪抗旱数字化实验室将建设：

①防洪抗旱减灾的模拟仿真，②先进信息技术的应用，信息服务系统的规范化，③建设先进水旱灾害信息综合数据库，④防洪抗旱减灾软件系统检验与测试，⑤防洪抗旱减灾技术交流与培训。

该实验室的建设估计投资3050万元。

3.3.12遥感中心数字流域实验室

遥感中心数字流域实验室建设内容将包括：

①水利时空信息获取与处理技术，②数字流域核心技术，③实用模型系统开发，④水利业务决策，⑤支持应用系统开发，⑥数字流域框架与支撑体系。

投资800万元，建筑面积200m2。

3.3.9结构可视化数字仿真实验室

结构可视化数字仿真实验室拟在数值计算试验室的基础上建设数值分析与可视化数字仿真实验室。

建设内容将包括：

①信息化、可视化水工结构分析系统、施工管理系统、远程管理决策支持系统；②以GPS系统和其它先进通讯为远程监控的技术支撑，建立病险库、坝实时监控网络系统；③建立结合基本设计资料和大坝渗流、应力、安全状况的实时监测信息的分析处理和结构正反分析系统。

投资340万元，建筑面积300m2。

图2中国水利水电科学研究院实验室结构框图

4.投资规模

中国水利水电科学研究院实验室及科研平台建设总投资：

全院实验室建设总投资为6.925亿元，其中水利部重点实验室投资1.08亿元已落实；十一五期间投资2.475亿元，建设试验室面积6.95万m2；2010-2020年建投资3.368亿元，建设实验室面积500m2。

科研平台建设投资1.013亿元，十一五期间投资9931万元。

合计全院实验室及科研平台建设总投资7.94亿元。

中国水利水电科学研究院实验室及科研平台建设投资总表

水利部重点实验室投资（万元）

十一五期间（万元）

2010-2020年（万元）

合计（万元）

基建（m2）

实验室

10808.00

24753.15

33684.70

69245.85

69470

科研平台

0.00

9931.00

200.00

10131.03

500

总计

10808.00

34684.15

33884.70

79376.88

69970

5．保障条件

5.1统一组织、科学规