水安全与水科学协同创新中心
2022年9月
长江三角洲（简称长三角）是“一带一路”与长江经济带的重要交汇地带，是我国经济发展最活跃、开放程度最高、创新能力最强的区域之一，经济发达、人口稠密、城镇化率高，地势低平、河网密布（约2.5km/km2）、水利工程众多（超万座）。受城市化进程加快、气候变化、长江径流变化等不确定因素影响下，长三角地区洪涝、水资源供给、水生态环境等方面的问题十分突出。洪涝灾害一直是心腹大患，洪水出路不足，防洪能力仍偏低，长三角地区多个仍未摆脱“城市看海”洪涝威胁；水资源配置不到位，水利设施网络未健全，水资源精准调配能力不足，水质性缺水问题突出；水生态环境形势严峻，区域河网水动力弱、连通差、入河污染负荷强，水环境治理长效保障难，近年来太湖总磷呈波动上升趋势，蓝藻暴发面积大，且有向下游河网蔓延的趋势，进一步影响水源地供水安全。
针对上述高度复杂的水安全保障问题，国内外尚缺乏可供借鉴的理论、技术与实践经验，为此，水安全与水科学协同创新中心围绕长三角地区防洪、水资源供给、水生态环境三大安全目标，从理论方法、技术体系、平台装备和示范应用层面开展了系统性攻关，形成了长三角地区水资源安全保障系统性技术解决方案，为长三角山丘区、平原区、湖泊、河口海岸带、海岛不同空间区域的水安全问题解决提供了理论、技术、平台、装备，在长三角水安全保障理论技术方面取得重大突破。
（1）提出了长三角地区洪涝风险可控、水资源调配均衡、水环境容量提升的水安全协同调控理论。揭示了变化环境下山丘区与高城镇化地区水循环演变机理及洪涝风险影响机制；提出了多层面-多对象-多目标的水资源调度协同调控理论；建立了平原河网和浅水湖泊水动力与水生态环境响应机制。
基于山坡结构信息的水文模拟 协同准则的多目标调度优化框架
（2）创建了长三角地区多尺度分级模拟、江河湖库联合调度、水工程智能调控的水安全保障技术体系。提出了大型浅水湖泊风生流相似率，发明了断面式风生系统，创建了太湖全湖区大比尺物理模型；攻克了浅水湖泊三维非均匀非定常风流耦合模拟、平原河网多尺度分级智能模拟和河口海岸风-浪-潮作用下防洪安全预警预报技术；突破了高脱硼反渗透膜制备和多转子能量回收的海水淡化技术，创建了多目标复杂江河湖库水资源协同联合调度技术；构建了平原河网水动力智能调控的城市水品质提升成套技术。形成了长三角一体化水安全保障技术体系。
大型浅水湖泊与河网分级智能模拟平台
河口海岸风浪潮预报预警业务化系统
（3）研发了自主知识产权商品化的水循环模拟平台和节能一体化反渗透海岛型海水淡化装备。制定了异构模型接口与耦合嵌套技术标准，集成了水文、水动力、水质等机理模型，实现了长三角山丘区-平原河网-湖泊-河口海岸水循环过程模拟；研发了中空超滤膜组件、反渗透海水膜元件、转子式能量回收装置，实现了核心部件全国产化。
节能一体式反渗透海水淡化成套装备
水循环模拟平台
本成果创新了长三角地区水循环演变、平原河网和浅水湖泊水动力与水环境响应机制及复杂江河湖多尺度水资源协同3个理论，攻克了大型浅水湖泊模拟、异构模型数据同化、多尺度分级智能模拟、联合调度模型融合等10项关键技术，自主研发了水循环模拟平台和一体化海岛海水淡化成套装备，提出了长三角水安全保障系统性解决方案，为长三角山丘区、平原区、湖泊、河口海岸带、海岛不同空间区域的水安全问题解决提供了理论、技术、平台、装备。成果获2021年度大禹水利科学技术奖特等奖，由水安全与水科学协同创新中心共建单位河海大学、南京水利科学研究院共同完成，中心专家李云正高为成果第一完成人。
成果获2021年度大禹特等奖
成果已在长三角地区成功建成了复杂江河湖水资源联合调度、城市防洪与水环境提升及海岛水资源供水安全保障等7个示范区，实现了枯水季节供水保障率提高10%、河网水体流动性提高10%以上，形成15亿m3以上水资源当量效益，产生直接经济效益超36亿元，社会、经济与生态环境间接效益数百亿元。成果已推广至长三角上海（嘉定、临港）、南京、无锡、徐州、宁波、绍兴、湖州、嵊泗以及珠三角的广州（南沙）、佛山、中山、东莞等地区，显著提升了当地水安全保障能力和区域综合竞争力，有力推动了我国水安全保障领域的相关学科发展。成果入选国家“十三五”科技创新成就展。
成果亮相国家“十三五”科技创新成就展
国家重大战略和高质量发展为流域水安全提出了更高的要求，水安全保障任重道远。中心必将以国家战略需求为导向，以国际科学前沿发展为目标，进一步深化理论和技术研究，为保障国家水安全发挥出更重要的贡献。
（文/水安全与水科学协同创新中心，李云 图/水安全与水科学协同创新中心，李云 审核/刘平雷）