[01402052]城市群影响下水系结构与连通演变对洪涝与水环境影响研究及应用

本项目以长三角为典型,在多项国家级科研项目支持下,历经多年攻关,系统揭示了城市群影响下水系演变及其对洪涝与水环境过程的影响机理,研发了一套针对城市化下洪涝与水环境问题的集动态监测、模拟、预测和风险调控为一体的系统平台,在保障区域洪涝安全和促进社会经济可持续发展中得到了成功应用。主要特色成果有： 1)揭示了城市群影响下水系结构与连通演变及其对洪涝与水环境过程的影响机制,突破了城市化水文效应辨识难题。从河网数量、平面形态、结构特征三个方面揭示了城市化下河流水系演变规律;从结构连通、功能连通、水文连通三个方面剖析了平原河网垂向、横向、纵向连通的多维度特征。将多尺度野外观测对比试验与数值模拟相结合,定量剖析不同水系特征区域洪涝与水环境演变规律及其对水系结构和连通的响应机制。 2)首创了自然与人为因素复杂交织的城市群水网地区水系结构与连通定量评估技术。紧扣城市群水系形态结构与复杂程度等特征,构建了多方位综合评价水系结构的指标体系;兼顾水利工程与水文水资源、生态环境要素适配性,建立了一套适用于平原河网区水利工程调控下的水网连通动态评价技术方法,全面定量揭示了近现代以来土地利用变化和人为调控影响下水系结构及连通变化的新特征。 3)提出了系统评估城市化下河流健康—阈值效应—水系复育效果的理论体系。从河流自然生态、社会经济、景观环境功能出发,全方位评价城市群水网河流健康状况,探明了城市群水系与洪涝、水环境的相互作用,明确了保障长三角各水系单元区域防洪及水环境改善的水系结构与连通指标合理阈值范围,利用综合评价方法评估水系复育对防洪与水环境改善的效果,促进了河流健康与城市功能的恢复。 4)研发了具有自主知识产权的复杂河网区城市化及水系变化下洪涝与水环境的动态监测—精准模拟—灾害预测—风险调控的系统平台。提出了考虑不同城市化程度与水系结构单元的洪涝与水环境分布式精细化模拟技术,研发了以城市—区域—流域多目标协同的集动态监测、精准模拟、灾害预测与风险调控为一体的平台系统,构建了强化外排-适当调蓄-有序流动-风险共担的防洪治涝多目标协同调控模式,破解了复杂河网区“城郊洪涝风险协调”的技术难题。 项目成果在理论与技术方面较为系统先进,经济社会效益显著。已在国内外水文水资源领域重要期刊发表相关论文117篇,被引1318次,5篇代表性成果被引141次（他引117次）,较好推动了学科发展;同时获得专利4项,软件著作权6项。成果已用于上海市、江苏省、浙江湖州市、安徽省等地区大型水库与圩垸防汛调度中,通过增加供水与发电等产生直接经济效益达1.28亿元,减少洪涝及水环境污染等损失产生社会效益达5亿元。水系结构与连通评估技术已被江苏省水利厅、苏州市水务局、无锡与常州市水利局以及各大水利设计院应用于水系保护规划、河网水系修复、水环境提升、以及重要河流工程建设（如南京城东干河工程）之中,并已推广至淮河流域等区域,应用前景广阔。