推荐单位河海大学项目简介-河海大学科技处

项目名称：变化环境下流域水资源大系统全过程实时调控关键技术及应用

推荐单位：河海大学

项目简介：

气候变化、社会经济发展及水资源开发利用等外界胁迫已严重影响流域水文情势演变，

面对流域内愈发激烈的多利益主体间的竞争以及水库运行条件的变化，如何实现流域水资源

大系统全过程实时调控是流域水资源适应性利用和统筹调配的重大需求。项目组历经17年

系统研究，依托国家水资源监控能力建设项目等，结合各大流域实时调度的现实需求，研究

变化环境下流域水资源大系统全过程多目标实时调控技术，取得如下突破性进展：

1、研发了气候变化下区域水文气象双向耦合技术，揭示区域水文气象反馈机理。系统

基于我国范围实际产流物理过程及不同时间尺度陆气耦合特征，建立具有区域特色、考虑空

间变异性的水文模型，并研发该水文模型与气象模型的双向耦合技术；提出一种影响区域降

水的水汽输送路径的定量诊断方法，为极端水文气象事件的诊断及预报提供了理论依据；设

计改进了分布式水文模型。

2、发展创立了变化环境下多维联合径流预报技术。提出一种非线性偏态分布的基于全

河任意点的径流时间位移二维矩阵模拟方法，通过评估选择最佳方法进行多维联合预报，完

成全河径流预报；提出了干流控制站“年-月-旬-日”多时间尺度的滚动预测技术，充分考

虑水流传播时间并实时校正，实现了长与短期预报的嵌套，对区域防洪、水旱灾害预防起到

了预警作用。

3、提出了自然社会外界胁迫下的流域用水需求耦合响应分析技术。建立流域需求对变

化环境（气候变化、农业种植结构调整、产业结构变化、电力结构变化、生态建设需水）的

耦合响应模型及不同需水预测技术；针对黄河水量调度中出现的水量不平衡问题，建立大数

据驱动下的不平衡水量对变化环境的耦合响应技术。解决了变化环境下流域用水需求的量化

难题。

4、提出变化环境下水库群多尺度嵌套式全过程联合实时调度模式。研究流域水资源及水文情势演变特征，确立了考虑径流不确定性的水库群多目标多时间尺度协调优化调度模型及大系统分解协调技术。提出了适宜的满足最严格水资源管理的水资源大系统全过程闭环控制技术，解决了大流域、多节点、多需求、实时传递的分布式联合调度及水资源全过程动态适应性调控的难题，提升了系统调度对未来气候变化及极端水文事件的应急能力。 5、研发了基于云平台的流域水资源调度决策系统。搭建大规模并行计算体系，通过流域已有的水利信息化系统、调度模型和软硬件资源进行跨平台耦合连接技术，综合运用基于网络的GIS技术、模式识别及遥感技术，研发了具有自主产权的基于云平台的黄河流域水资源调度决策支持系统，为流域水资源实时调控提供了平台支撑。

成果已在黄河流域及塔里木河等流域得到应用，社会效益显著，在干旱防治、减灾及灌

溉等方面带来间接经济效益约22.47亿。授权发明专利及其他共19项，发表学术论文200

余篇（其中SCI 66篇，EI 64篇），论文引用率高，在水资源大系统研究领域有引领作用，

出版学术论著5本，均作为研究生教材，在水利科技行业得到广泛应用。项目开发将在南方

各大流域陆续推广。

主要完成单位及创新推广贡献：

河海大学：河海大学作为项目的主要理论分析和技术的研发单位，与水利部黄河水利委员会

具有科研生产、研究生科研基地培养等长期合作研究关系，共同完成了“国家水资源监控能

力建设项目黄河流域信息平台水资源调配决策支持系统开发”、“黄河水量调度方案编制子系

统开发”、“黄河流域年度水资源调度方案编制与实施”等项目。在项目研究期间提供了优质

的工作条件，先后投入硕士和博士生百余名。主要贡献为：（1）总体负责；（1）气候变化下

区域水文气象双向耦合技术，改进了分布式水资源模拟技术，并建立了全流域分布式水文模

型；（2）变化环境下多维联合径流预报技术；（3）自然社会外界胁迫下的流域用水需求耦合

响应分析技术；（3）变化环境下水库群多尺度嵌套式全过程联合实时调度模式；（4）研发了

基于云平台的流域水资源调度决策系统；（5）成果的完善和应用推广。

水利部黄河水利委员会：水利部黄河水利委员会作为项目的主要参与单位，与河海大学具有

科研生产、研究生科研基地培养等长期合作研究关系，共同完成了“国家水资源监控能力建

设项目黄河流域信息平台水资源调配决策支持系统开发”、“黄河水量调度方案编制子系统开

发”、“黄河流域年度水资源调度方案编制与实施”等项目。在项目的研究期间提供了优质的

工作条件、有力的经验指导和技术支持。主要贡献为：（1）项目组织实施；（2）黄河流域实

时调度的应用需求分析；（3）“黄河水量调度方案编制系统”和“黄河流域水资源调配决策

支持系统”的综合集成研究和运行维护；（4）成果的完善和应用推广。

推广应用情况： 应用单位名称 应用技术 应用的起止时间 水利部黄河水利委员会 “黄河流域水资源调配决策支持系统”、水库群大系统分解协调技术、实时调度长中短嵌套优化技2012年7月~至今 术、电力结构变化调度响应技术、流域分水逐时段修正自适应闭环控制技术、河道水流运动时延模拟技术、河段槽蓄水量大数据模拟技术、服务器虚拟化集群和大规模并行计算技术、基于跨平台耦合连接技术的水利大数据资源化、结合人工智能技术的综合决策支持系统集成技术等

水利部黄河水利委员会 水资源管理与调度局 “黄河水量调度方案编制系统”、水库群大系统分解协调技术、实时调度长中短嵌套优化技术、流域分水逐时段修正自适应闭环控制技术、河道水流运动时延模拟技术、河段槽蓄水量大数据模拟技术、服务器虚拟化集群和大规模并行计算技术、基于跨平台耦合连接技术的水利大数据资源化等 2012年11月~至今

黄河流域水资源保护局 生态建设需水预测技术等 2012年7月~至今

黄河水利委员会 信息中心 黄河流域水资源调配决策支持系统数据库、服务器虚拟化集群和大规模并行计算技术、基于跨平台耦合连接技术的水利大数据资源化、结合人工智能技术的综合决策支持系统集成技术等 2013年4月~至今

宁夏回族自治区 水利调度中心 气候变化下作物需水预测技术、种植结构变化下作物需水预测技术、产业结构变化下需水预测技术等 2012年7月~至今

内蒙古自治区 水利厅 气候变化下作物需水预测技术、种植结构变化下作物需水预测技术、产业结构变化下需水预测技术等 2012年7月~至今

内蒙古巴彦淖尔市 水务局 气候变化下作物需水预测技术、种植结构变化下作物需水预测技术、产业结构变化下需水预测技术等 2012年1月~至今

河南省水利厅 气候变化下作物需水预测技术、种植结构变化下作物需水预测技术、产业结构变化下需水预测技术等 2012年7月~至今

河南黄河河务局 气候变化下作物需水预测技术、种植结构变化下作物需水预测技术、产业结构变化下需水预测技术等 2012年7月~至今

山东黄河河务局 气候变化下作物需水预测技术、种植结构变化下作物需水预测技术、产业结构变化下需水预测技术等 2012年7月~至今

新疆维吾尔自治区塔里木河流域干流管理局 水库群大系统分解协调技术、水资源优化调配技术、河道水流运动时延模拟技术等 2012年7月~至今

曾获科技奖励情况：无主要知识产权证明目录： 知识产权类别 知识产权具体名称 国家 （地区） 授权号 授权日期 证书编号 权利人 发明人 发明专利有效状态

授权发明专利 一种水情信息的分布式稀疏优化检测方法 中国 ZL201310471138.5 2016-08-17 2176533 河海大学 朱立琴；高成；张鹏 专利权有效

授权发明专利 基于低影响开发的城市雨水利用规模确定方法 中国 ZL201310263090.9 2016-06-08 2101020 河海大学 高成；朱立琴 专利权有效

授权发明专利 基于排涝与保水的集成式绿化带系统及排涝与保水方法 中国 ZL201410385423.X 2014-08-06 1968119 河海大学 薛联青；迟艺侠；王思琪；暴瑞玲；汪朱华；何新林；汤骅；杨广 专利权有效

授权发明专利 基于多尺度谱聚类及决策级融合的SAR图像溢油检测方法 中国 ZL201310162878.0 2016-01-06 1910371 河海大学 朱立琴；高成 专利权有效

申请发明专利 一种基于全河的月径流时间位移二维矩阵的模拟方法 中国 ZL201710580219.7 河海大学 王文卓；董增川；贾一飞；钟敦宇；张永杰 专利权有效

申请发明专利 丘陵绵延式景观带滞蓄滤排导系统 中国 ZL201510973458.X 河海大学 薛联青；迟艺侠；刘远洪；金花；吴云标 专利权有效

申请发明专利 一种基于大系统理中国 ZL201810331067.1 河海大学 董增川；周涛；黄专利权有效 论时间、空间分解协调技术的水库调度方法 志鸿；高晓琦；林梦然；陈新颖

授权实用新型专利 景观带滞蓄滤排导系统 中国 ZL201521080057.3 2017-01-04 5829608 河海大学 薛联青；迟艺侠；刘远洪；金花；吴云标 专利权有效

计算机软件著作权 流域来水预测管理系统V1.0 中国 2016SR042332 2016-03-02 00975469 河海大学 董增川；罗赟；王天宇；许波刘；罗晓丽；徐伟 专利权有效

计算机软件著作权 区域水资源量实时预测系统 中国 2014SR169995 2014-11-06 00574901 河海大学 董增川；谈娟娟；陈序；冯胜男；周洁 专利权有效

计算机软件著作权 流域水需求分析系统V1.0 中国 2016SR040964 2016-03-01 00974683 河海大学 董增川；张翔宇；卞佳琪；韩锐；洪娴；王文卓 专利权有效

计算机软件著作权 区域需水量预测系统 中国 2015SR068616 2015-04-24 00696203 河海大学 董增川；冯胜男；周洁；张政尧；朱振业；管西柯 专利权有效

计算机软件著作权 流域水资源实时调度会商系统V1.0 中国 2016SR042265 2016-03-02 00975456 河海大学 董增川；韩锐；卞佳琪；张翔宇；耿芳；付晓花 专利权有效

计算机软件著作权 流域用水计划编制系统V1.0 中国 2016SR042329 2016-03-02 00975468 河海大学 董增川；许波刘；王天宇；罗赟；熊莎；钟敦宇 专利权有效

计算机软件著作权 洞庭湖蓄洪垸分蓄洪模拟软件 中国 2014SR216900 2013-12-31 0886129 河海大学 薛联青 专利权有效