洪澇災害是我國發生頻次高、危害范圍廣、破壞最嚴重的自然災害之一,主要發生在長江、淮河、黃河、珠江等7大江河流域的中下游平原地區。這些地區水資源時空分布很不均衡,汛期流量大;地勢低洼,河網密布,行洪通道不暢;受潮汐影響,洪水宣泄不暢;湖泊、水閘泵站等水利工程眾多,行洪邊界復雜;經濟相對發達、人口眾多、用地緊張,行洪空間不足;人類活動、自然變遷使區域水動力特征發生了變異,這些復雜的水動力因素使平原地區洪澇災害頻發,給防洪工程規劃設計帶來極大的困難;同時,經濟社會的高速發展和城市化進程的加快也給防洪工程規劃設計提出了更高的要求,而現有理論、技術與之不相適應,國外也沒有成套經驗可直接借鑒。因此,水動力問題已成為目前平原河流防洪工程規劃、設計和安全運行中的一個亟待解決的關鍵技術難題。從1991年開始,項目組結合國家自然科學基金和國家863項目等,對此進行了近20年研究。
成果融合平原河流水動力理論、人工智能理論、數值計算方法、現代流體測試技術等,建立了一整套適用于全流域、多要素耦合的平原河流防洪工程規劃設計水動力模擬理論、方法及技術手段,研制了數字流域系統應用開發軟件和防洪實體模型全流場瞬態模擬測控系統,實現了大型河網計算和整體、區域試驗的多層耦合模擬,突破了以往單一模擬手段的局限,為解決平原河流防洪安全的關鍵水動力問題提供了技術支撐;從水力學和河流泥沙工程學的基本原理出發,充實和完善了平原河流防洪工程水力設計理論,提出了河道行洪能力、洪水控制樞紐布置及建筑物等水力設計理論,為平原河流防洪工程優化設計開拓了新思路;針對防洪工程安全運行中工程防護的難題,創建了多種防洪安全新技術,主要有:擋潮閘閘下防淤技術、涉河工程附近床面沖刷防護技術、河流深水整治技術。
成果的先進性:
本成果針對復雜邊界、人類活動影響下的平原河流防洪安全水動力難題,綜合考慮了模擬預測、防洪工程優化設計和安全防護等多種因素,突破了原有的理論技術框架并使技術指標顯著提高;既為防洪工程規劃設計提供技術依據,又為工程安全運行提供技術保障。