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水资源领域十三五重点项目技术预测

作者:admin 日期:2015/5/27 10:04:51

    1、循环水高浓缩倍率处理技术

开发适用于高碱度、高硬度水质的水处理化学品、配方集成技术;开发适用于高浓缩倍率运行,适应高浊度及长停留时间的水处理化学品及配方技术;开发在高悬浮物条件下实现超低排污的水处理技术;开发适用于高电解质浓度循环水的点蚀抑制剂、杀菌剂的化学品配方技术;循环水高浓缩倍率处理全过程自动监控技术。

 

    2、废污水深度处理与再生回用风险评估技术

再生水利用是缓解我国水资源短缺和水环境污染问题的重要出路之一,目前我国污水再生利用尚处于初级和引导阶段,急需加强再生水利用的政策激励与风险控制体系研究;污水再生处理过程中风险因子(病原微生物、微量有毒有害化学污染物、氮磷等)识别、转化与高效控制研究;再生水输配储存过程中水质劣化机理与控制技术研究;再生水利用的风险产生机制、生态环境累积效应及高效控制研究。

 

    3、城市输水管网漏损监测与控制技术

我国城市输水管网漏损率平均高达16.23%,造成大量水资源的浪费。漏损监测与控制技术能及时发现漏损点,减少漏损量,国际上技术发展已由传统的听音法,噪声记录法等被动检测方法,向主动控制法以及系统应对方向发展。主动控制法通过控制压力和流量达到控制输水管网漏损的目的,输水管网系统应对技术是利用现代化的信息管理理念从压力控制、快速修复、管网管材更新、主动漏损控制等四方面综合应对。我国应加快输水管网主动控制和系统应对技术研究,为达到我国输水管网漏损率12%的控制目标,实现城市高效节水作好技术支持。

 

    4、跨流域调水工程全要素影响评价与优化决策技术

开展跨流域水资源配置及统一调度研究,分析跨流域调水工程输水系统风险,建立跨流域调水工程安全高效运行模式与应急处置机制。分析南水北调中、东线调水过程中复杂水动力学特征,研究渠道复杂水动力学过程与工程运行控制之间的关系,提出长距离跨区调水水量分配与闸门、泵站群联合调度控制方案;分析调水工程水质沿程变化,研发长距离跨区调水水质保障技术,形成水质安全保障的风险决策方案。

 

    5、智能水网工程技术

发展水循环及其伴生过程模拟与仿真理论、模型,开发超大泛流域水资源合理配置系统平台,探索和发展人工输配水网络建设理论与形成方法,提出河湖水系连通总体规划布局。研究智能化监测、控制体系规划理论与布局方法,促进形成完备的智能化监控体系。开展以水资源管理制度、管理模式建设和水资源优化配置及科学调度实践为主要内容的水管理网体系构建研究,强化水资源科学配置和优化调度技术在水资源管理中的应用,增强决策指令形成环节的科学性和系统性。

 

     6、生态环境友好的新型建设技术研究

在坝工上,开展混凝土大坝智能温控技术、大坝碾压质量智能控制技术、胶凝砂砾石与堆石混凝土新型筑坝技术、高掺石粉掺合料大体积混凝土等环境友好、安全可靠,且具有较大经济效益的新型筑坝技术研究,研制配套的关键技术设备,形成成套技术和标准体系,推动我国面广量大的中小型水资源配置工程建设技术的升级换代。加快开展内消能、底流消能、阶梯式消能、非碰撞消能等生态环境友好型泄洪消能的基础研究和关键技术研发,并研发泄洪冲刷、雾化及过饱和气体对生态环境影响的评估技术,为我国水能资源开发与生态环境协调发展提供技术支撑和储备

 

    7、水库大坝应急管理关键技术

研究重大水利工程安全隐患和工程事故因果关系分析。研究水库大坝破坏机制研究。研究水库大坝强震监测方法和强震健康诊断理论研究。开展基于简单信息的水库大坝破坏模式、溃决流量研究,建立根据现场快速检测数据的溃口流量过程分析方法,研究溃坝灾害范围及损失预评估方法,探索淹没损失的快速估量技术体系,提高溃坝后果评估的准确性、可靠性。开展水库险情快速抢护技术研究,建立现场快速恢复大坝挡水功能或控制溃口规模,减小溃决流量的抢险和应急技术,为工程应急管理提供科学依据。程强震安全监测与健康诊断技术。

 

    8、流域中下游低落差河段防洪及河口防灾工程技术研究

我国一些流域中下游河段落差小,人口集中,一方面,河道对上游来水泄洪能力不足,洪涝灾害严重,另一方面,河口地区易受风暴潮袭击。较为典型的是淮河中下游及珠江口。宜开展河道取直、疏浚对降低水位效果研究,研究河湖关系、干支流关系研究和蓄滞洪区优化调度等研究,为淮河中游根治可行性和规划提供技术支撑。开发包括近远海环流在内的珠江口极端天气条件下三维灾害预报技术与评价体系,形成灾害预警预案关键技术与灾后水利工程设施快速修复技术对我国东南沿海河口地区具有巨大的经济效益与社会效益,事关生命、饮水、生态和粮食安全。

 

    9、海水淡化膜材料及其组件制备技术

促进海水淡化新型膜材料技术发展,重视纳米材料半透膜和仿生膜的开发和研制。发展反渗透膜元件的设计理论,优化元件的结构和系统运行效果,构建新型的海水淡化反渗透膜元件技术平台。研究反渗透膜元件原水隔网和中心管道等配套关键材料,突破挤出、拉伸和抗菌等关键技术,提升我国海水淡化配套生产能力。推广正渗透膜技术,促进膜材料技术发展,寻求高效的汲取液体系和汲取液再浓缩途径,开展中试研究并加快应用。

 

    10、水生态补偿政策与标准制定技术

解析水生态补偿与其他生态补偿类型的关系,明确水生态补偿适用范围,建立水生态补偿主客体的辨识与分类方法;研究水生态补偿主客体权利与义务界定方法,提出水生态补偿的途径与方式,研究建立流域生态保护共建共享及评估考核机制的实施路径;构建流域生态补偿与污染赔偿标准定量化核算的技术与方法体系;分析我国现阶段水生态补偿所存在的立法障碍,从国家和地方层面提出水生态补偿的相关政策框架。

 

    11、干旱风险评估与预警预报技术

 我国干旱灾害呈现发生频率增加、受旱范围扩大、影响领域扩展、灾害损失加重的趋势。为了有效应对干旱灾害对社会经济的影响,干旱风险研究正在朝着过程机理化、监测系统化和评价实时动态化的方向发展。相比之下,我国干旱应对技术在干旱监测及预警预报技术方面存在较大差距,且由于我国气候地理独特,无法借鉴先进技术直接应用。因此,迫切需要通过自主创新、引进消化吸收再创新等模式,提升区域干旱和土壤墒情预警预报能力,创新干旱风险评价、规避技术,构建成套干旱风险评估技术,为我国经济社会发展和生态文明建设中的重大问题提供技术准备。

 

    12、地下水资源保护与受损系统修复技术

我国北方地表径流衰减趋势明显,地下水依赖程度增加,过度开发导致的地下水超采以及污染导致的地下水质量隐患问题加剧,需从流域水循环系统整体层面上实施调控,而目前相关理论和技术方法尚在积极探索和尝试过程中。应重点发展流域尺度地下水监控体系设计技术与标准、基于流域水循环模拟的地下水资源动态评价与调控技术、流域非点源地下水污染评价与调控技术等,为严控地下水超采和污染,实现地下水资源可持续性发展作技术准备。

 

    13、大坝安全智慧管理关键技术

大坝安全关系国计民生,目前我国9万多座水库管理水平参差不齐,亟待提高。探索大数据、云计算新技术与传统大坝安全评价方法的融合方式,建立规程规范”+“专家知识”+“大数据的大坝结构安全智慧云评价方法,构建大坝安全智慧管理基础理论,形成大坝安全分析与评价的标准化和快速化软件平台,建立创新的对水利信息化数据采集模式和信息化服务模式,实现对水库大坝安全的智慧分析与评价,为保障我国水库大坝的安全建设和运营提供科学支撑。

 

    14、变化环境下水资源量--质综合评价与管理技术

变化环境下流域水循环和水资源状况发生了深刻的改变,从而对水资源管理产生了显著的影响。根据国家水安全战略需求,水量、效率和水质越来越成为水资源开发利用的核心约束。目前,国际上已经对水资源综合评价开展了研究,但还不足以支撑我国经济社会发展。因此,迫切需要研究气候变化和人类活动影响下流域水资源演变趋势与机理,从量、效、质三个方面开展水资源评价与管理技术研究,并强调资源承载力与监测等外延技术研究,为今后国家水安全在红线管理方面的宏观调控作技术准备。

 

    15、水资源-能源-粮食联动关系分析与安全调控技术

解析煤炭、火电等不同能源类型及小麦、玉米、水稻等主要粮食作物生产的需水特征及其对水资源系统的影响;分析我国重要能源基地和主要粮食产区的水资源分布情况、开发利用现状和基本特点,建立我国能源、土地分布与水资源禀赋的适配性评估体系;研究重要能源基地、主要粮食产区在不同发展水平、生产规模下的需水量及水资源供需态势;研发水资源-能源-粮食协调发展规划技术,提出供需双向协调保障能源、粮食产业发展的应对策略。

 

   16、复杂条件下跨流域调水工程高效安全建设和运行关键技术

十三五阶段,南水北调东、中线工程将由建设转向运行管理;在南水北调东、中线工程之外,我国还将兴建一批跨流域调水工程,以改善水资源时空分配格局,为经济社会发展提供可靠的水资源保障。与国外相比,我国的跨流域调水工程涉及距离长、流量大、调控闸门多、允许水位变幅小、冰期输水等问题,且跨越段地质条件复杂、洞室埋深大、天气条件恶劣,涉及穿黄、膨胀土、岩爆等技术难题。建设面临着围岩失稳、渠坡失稳、渗漏等技术难题;运行管理难度大,调控不当易出现供水滞后或弃水问题,甚至导致堤防漫溢或损毁事故。为保证渠道安全可靠建设和运行,亟需开展衬砌结构稳定性和防排水体系设计方法、防冻胀、防渗漏一体化结构设计方法,以及调水工程长期变形机制、现场检测方法和安全监控理论研究,提出调水工程健康诊断理论,引入自动控制、水力控制实时模拟、优化调度等技术,以形成调水工程高校安全运行关键技术体系,为调水工程安全、高效输水,降低运行成本提供支撑。

 

     17、河流生态流量核定与水利工程生态调度技术

考虑河道环境自净、生态景观、水生物生存及水沙调控需求的河流生态环境流量综合计算方法研究, 面向生态-社会-经济多目标要求的水利工程生态调度技术,多沙河流水沙与污染物和生物相互作用过程与生态调度技术,考虑下游生态的水利工程生态调度模式研究,流域梯级水库群生态调度技术,跨区域生态调度协调与生态补偿机制研究。

 

    18、复杂水工构筑物及超高坝全生命周期真实性态智能监控和安全防护机理研究

未来一段时间,我国将在更加复杂地质和施工条件下建设一批高坝大库。为堵住施工中人为监控的漏洞,保证工程质量,全面把握工程构筑物建设、运行期间及强震等复杂运行条件下的材料真实性态及其演变,保证工程安全可靠运行,需要开展复杂水工构筑物及超高坝全生命周期真实性态智能监控和安全防护机理研究。研究高坝建设过程施工信息动态感知技术和新型快速施工质量无损检测方法,提出基于实时检测和监测资料的大坝施工质量和工作性态智能评价方法和动态设计理论,研究基于智能监控的动态反馈施工关键技术,研发大坝建设智能监控系统,建立起可用于大坝建设施工质量和工作性态智能监控的成套技术和设备。开展水工建筑物(包括大坝、溢洪道,以及闸门、进出水口排架、引泄水设施等)及超高坝建筑材料全生命周期真实工作性态的影响因素、材料性能全生命周期的演化机理和预测方法、结构性态全生命周期的演变规律和模拟方法、强震等极端条件下结构瞬态性能评价方法、结构基于性能的设计理论、结构效能评价理论、结构基于数字监控的动态设计方法等方面研究,为工程安全可靠运行提供技术支撑。

 

    19、水资源环境生态经济一体化核算技术

针对协调水资源、水生态、水环境、经济社会发展关系,以水在社会系统和自然系统中数量转化关系的物理机制、质量演变过程的化学机制和水资源优化配置的经济机制为切入点和基础,开展涉水资产存量核算,水分驱动的涉水资产流量核算,水资源环境生态经济核算,国家、流域及区域的试点试算,若干应用制度政策体系设计等方面研究。

 

    20、流域水循环及其伴生过程的综合模拟与调控技术

气候变化和人类活动影响下非稳态水循环系统模拟与调控研究,社会水循环及城市水循环演化机理与模拟调控技术,流域重要水生与湿生生态与陆面水循环过程演变的耦合、互动与适应机制,流域水循环及伴生的氮-碳循环多过程耦合机制与综合模拟技术,流域水循环演化对水环境的作用与影响机制,流域水环境与水生态系统的作用与反馈机制,流域水量水质联合模拟与调控、变化环境下多层次水资源综合调控模式研究。

 

    21、综合节水关键技术

综合节水是党中央确立的水资源优先战略,目前我国水资源利用效率与世界先进水平相比还有较大差距,亟需通过优化结构、强化管理、建设工程、改进技术、提升意识等措施,切实提高水资源利用效率,降低水分无效和低效损耗,控制用水需求的过快增长。亟需在社会水循环及其演变机理、过程与规律认知的基础上,重点突破和推广一批针对高用水行业、易损耗环节、难控制领域的节水及淡水替代新技术、新工艺和新设备,研发社会水循环通量监测设施,创新节水管理机制,促进水资源供需平衡。包括:(1)综合节水基础理论研究;(2)农牧业高效灌溉;(3)工业节水减排技术与工艺;(4)城镇公共与生活生态节水技术;(5)非传统水源开发利用技术。

 

    22、复杂水资源系统配置与调度关键技术

社会经济发展、生态环境保护与水资源调配的关系越来越密切,各类用户的利益关系越来越复杂,日趋完善水利工程建设为配置调度的优化提供了手段,研究复杂水资源的配置调度具有很大的实际意义。迫切需要提高最严格水资源管理和生态文明建设要求下的水资源配置调度技术水平,开展水利工程生态调度研究、复杂水资源系统优化配置集成模型开发,优化决策技术与实际经验的结合提高可行性、调度方案与实际管理手段的结合等方面研究工作。包括:(1)变化环境下水循环及其伴生过程演变与次生效应;(2)多水源多目标精细化集合配置技术与应用;(3)跨流域调水工程建设和运行关键技术;(4)复杂水资源系统智能化调度技术;(5)水循环信息立体感控与智能水网综合调控服务平台。

 

    23、河湖治理与重大水工程建设关键技术

 随着经济社会的快速发展和生态文明建设的深入推进,对河湖治理和水工程支撑保障能力提出了更高要求,目前我国水利设施薄弱仍为明显掣肘。习总书记提出:土流失治理正处在一个十分重要的节点上,进则全胜,不进则退;国务院近期部署了加快建设172项节水供水重大水利工程的工作目标。目前,我国河流动力学与河床演变学科处于国际先进之列,但河湖生态治理技术、多学科交叉的河湖模拟技术和全流域综合管理技术等方面较世界先进水平仍有一定差距。亟需开展长江黄金水道航运能力提升建设关键技术研究,提升长江黄金水道航运能力,促进长江经济带发展。我国水利水电开发程度低,开发技术处于国际先进行列。主要包括:(1)流域水土流失综合治理及效应评价技术;(2)强烈人类干预下河湖演变模拟与治理技术;(3)流域水沙调控与工程配置技术;(4)胶结颗粒料新坝型关键技术研究;(5)高坝工程全生命周期性能演化机理与智能监控技术;(6)生态环境友好的水利工程泄洪消能技术;(7)长江黄金水道航运能力提升建设关键技术。

 

    24、长江黄金水道航运能力提升建设关键技术

开展长江黄金水道航运能力提升建设关键技术研究,提升长江黄金水道航运能力,促进长江经济带发展。研发水运工程复杂动力过程原型观测和模拟技术,突破航道水沙运动、河床演变、码头地基外部荷载相互作用等复杂动力过程及作用机理。研究航道系统整治技术、三峡枢纽新通道、枢纽通航扩能,促进形成完备的高等级航道航运系统。开展港口码头设计和安全控制技术研究,提高港口功能合理布局,促进港口现代化。构建长江航运大数据模型,开展航运承载力研究,解决长江航运发展的重大战略性技术问题及应用,为长江航运重大工程项目决策提供科学和系统的支撑。 1)港口航道复杂动力过程原型观测及模拟技术 2)高等级航道系统整治及智能化关键技术 3)三峡枢纽新通道建设及枢纽通航扩能改造关键技术 4)港口码头全寿命周期设计理论及安全控制关键技术 5)长江航运承载力评估技术

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