围绕水资源供给的科技需求,协同中国水利水电科学研究院开展库群联合调度、水资源优化配置、区域水资源风险评估等技术研究,创新性成果有:(1)水库群调度及多目标决策。根据变化环境下流域水文特性,基于天然水循环和人工侧支水循环耦合影响的流域二元水循环原理,揭示了“自然-人工”二元驱动力作用下的流域水循环演变机理,建立了变化环境下流域水库群实时防洪-兴利联合调度模型,发展了大系统模型智能型分解协调算法,提出了水库与库群防洪调度决策系统的可变模糊优选决策理论、模型与方法,对比常规调度,消减洪峰流量20%以上,新增发电量7%。(2)气候变化下区域水资源影响与风险评估技术。研发了以大尺度水循环模拟模型为核心的气候变化对水资源及洪旱影响评估技术,评估了过去50年气候变化对水资源量、干旱、洪水的影响;研发了气候变化下水资源量、需水、洪水和干旱预测方法,建立了气候变化下水资源综合风险评估模型,形成了气候变化对水资源“影响评估-归因识别-演变预测-风险评估”技术体系,评估了未来30年水资源风险并提出了应对建议。(3)区域虚拟水核算理论、方法及应用。分析了虚拟水核算基础参数-区域蒸散量、干燥度指数等的时空演变规律及影响因素;开展了虚拟水核算方法改进与转化运移特征评估,为区域产业结构调整提供依据;将虚拟水理论拓展应用到区域水资源可持续利用评价、水安全评价、虚拟水与产业系统协同度评估等领域,为区域适水发展提供参考依据。(4)区域水资源优化配置理论与方法。结合区域经济发展水平,从经济结构和发展规模分析入手,通过水资源投入产出分析,提出基于宏观经济和供需动态平衡的水资源优化配置理论。遵循人口、资源、环境和经济协调发展的战略原则,坚持以水定城、以水定地、以水定人、以水定产,把水资源作为最大的刚性约束,考虑人工侧支水循环和天然水循环及两者间的相互作用,构建基于经济效益和生态效益的水资源优化配置模型。
研究成果已成功地应用于黄河、淮河、海河、辽河、松花江等流域的水资源优化配置与风险评估,并在80余座水库进行水文分析、水位动态控制、调度运用和水资源评价,累计产生防洪效益100亿元以上,取得了显著的社会和环境效益。成果获国家科技进步一等奖1项、省部级奖6项,授权国家专利36项,出版学术著作18部,发表论文100余篇,其中SCI收录50篇。