虞邦義，袁先江，蔣尚明，孫小冉

（安徽?。ㄋ炕春铀瘑T會(huì)）水利科學(xué)研究院 水利水資源安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 233088）

伴隨著 “一定要把淮河修好”的偉大歷史號(hào)召，安徽?。ㄋ炕春铀瘑T會(huì)）水利科學(xué)研究院應(yīng)運(yùn)而生，從1951年創(chuàng)建伊始的治淮委員會(huì)土工實(shí)驗(yàn)室，到新中國早期興建的6個(gè)綜合性水利科研院所之一的 “淮河水利科學(xué)研究所”，歷經(jīng)70載的不懈努力和艱苦創(chuàng)業(yè)，逐漸發(fā)展成為學(xué)科門類齊全的綜合性水利科研院所，有力支撐了治淮事業(yè)的推進(jìn)與安徽水利事業(yè)的發(fā)展。1998年成立水利水資源安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，搭建了支撐安徽水利科技進(jìn)步與水利行業(yè)發(fā)展的重要科研平臺(tái)，緊密圍繞安徽省和淮河流域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展新形勢(shì)下綜合治水的創(chuàng)新需求，瞄準(zhǔn)水利科技發(fā)展前沿，針對(duì)水資源開發(fā)利用與水環(huán)境保護(hù)、節(jié)水減排控污與農(nóng)田水利綜合治理、水土保持與水生態(tài)修復(fù)保護(hù)、防災(zāi)減災(zāi)及河湖治理與保護(hù)、水工結(jié)構(gòu)與材料性能、巖土力學(xué)與滲流基礎(chǔ)理論等方向，開展了基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和前瞻性研究。解決了淮河流域及安徽省面臨的一系列重大水科學(xué)問題，對(duì)安徽省水利事業(yè)發(fā)展和治淮工作的推進(jìn)起到了關(guān)鍵支撐與引領(lǐng)作用，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民安居樂業(yè)提供了重要保障。

1 巖土力學(xué)與滲流計(jì)算理論研究

1．1 土體性能指標(biāo)測(cè)定理論、方法與儀器研發(fā) 液性限度和塑性限度是黏性土的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，常用搓條法測(cè)定，該法耗時(shí)長，易因土樣運(yùn)轉(zhuǎn)或長期存放導(dǎo)致試驗(yàn)誤差。針對(duì)黏性土的物理力學(xué)性質(zhì)與圓錐入土深度有著密切的關(guān)系，聶守智［1-2］在分析圓錐沉入土體時(shí)的力學(xué)平衡條件的基礎(chǔ)上，提出了采用圓錐儀同時(shí)測(cè)定黏性土的液性限度和塑性限度的聯(lián)合測(cè)定法，揭示了土的抗剪強(qiáng)度與圓錐重量、入土深度及內(nèi)摩擦角的定量關(guān)系，繪制了圓錐入土深度與抗剪強(qiáng)度、內(nèi)摩擦角之間的關(guān)系曲線，為迅速、可靠的測(cè)定黏性土各項(xiàng)性能指標(biāo)參數(shù)奠定理論基礎(chǔ)，被列入《土工試驗(yàn)規(guī)程》沿用至今。

聶守智［1-2］假定試驗(yàn)時(shí)錐面涂油十分光滑，與土體接觸面上無黏結(jié)力和摩阻力，錐體和土體極限平衡之間的土重和錐重相比甚小，可忽略不計(jì)。在錐重P作用下，圓錐入土深度為hs時(shí)，有：

式中：cu為不排水抗剪強(qiáng)度，kg/cm2；P為圓錐重，kg；hs為慢放圓錐入土深度，mm；α為圓錐頂角，°；?為內(nèi)摩擦角，°；θ為軸對(duì)稱剖面線與水平線的夾角，°。

當(dāng)?＝0時(shí)

計(jì)算結(jié)果顯示當(dāng)α＝30°、θ＝55．5°時(shí)，式（2）的cu最大，把α＝30°和θ＝55．5°代入式（2），得

則無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為：

為了便于應(yīng)用，聶守智計(jì)算了式（1）中θ值，并繪制hs和cu、?的關(guān)系圖，見圖1。得知hs和cu值后即可查出?值。

圖1 圓錐入土深度h s和土的c u、?的關(guān)系［2］

振動(dòng)三軸儀是研究土體在雙向（軸向及水平方向）動(dòng)荷載作用下動(dòng)力特性的一種試驗(yàn)儀器。在國內(nèi)尚無同類型儀器的時(shí)候，為了更好地模擬土體的受力狀態(tài)，滿足對(duì)尾礦壩砂土進(jìn)行振動(dòng)液化試驗(yàn)的需要，聶守智等［3］研制了慣性力式雙向振動(dòng)三軸儀。通過雙向振動(dòng)臺(tái)及動(dòng)力設(shè)備對(duì)壓力室內(nèi)土體施加軸向荷載，動(dòng)態(tài)模擬土體的受力狀態(tài)，測(cè)定土體在雙向動(dòng)荷載作用下的動(dòng)態(tài)孔隙水壓力、應(yīng)力、應(yīng)變等指標(biāo)，填補(bǔ)了土工建筑物和地基在地震荷載下的振動(dòng)液化測(cè)量儀器的空白，是我國最先采用、目前仍廣泛應(yīng)用的土動(dòng)力特性測(cè)試儀器。

1．2 水工結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能 在大壩抗震性能研究中，大壩模態(tài)參數(shù)（自振頻率、振型及阻尼）反映了大壩結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，是人們關(guān)心的一類基本參數(shù)。大壩原型動(dòng)力試驗(yàn)是確定大壩模態(tài)參數(shù)和研究大壩動(dòng)力特性及抗震性能的重要手段，因?yàn)橹挥性徒Y(jié)構(gòu)才能準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)的工作特性、邊界條件以及各種介質(zhì)之間的相互作用。在原型動(dòng)力試驗(yàn)中，振動(dòng)激發(fā)方式可分為強(qiáng)迫振動(dòng)、自由振動(dòng)及脈動(dòng)三類。由于強(qiáng)迫振動(dòng)和自由振動(dòng)激發(fā)方式存在對(duì)穩(wěn)頻精度要求高、須借助大型起振設(shè)備、適用范圍有限等局限性，因此利用脈動(dòng)分析結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性得到了較大發(fā)展。在結(jié)構(gòu)原型試驗(yàn)中，采用脈沖激振技術(shù)，以不同形式的激勵(lì)函數(shù)作為輸入，以響應(yīng)作為輸出，并利用傳遞函數(shù)分析結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，可以較方便地得到結(jié)構(gòu)的多階頻率、振型及較為精確的模態(tài)阻尼系數(shù)。針對(duì)壩體原型動(dòng)力試驗(yàn)及模態(tài)識(shí)別的技術(shù)難題，1986年路觀平等［4-6］在借鑒航空航天技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合水工結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，首次利用自制的可以產(chǎn)生40 k N的三角脈沖荷載的小火箭作為激發(fā)手段，開展了壩體結(jié)構(gòu)原型動(dòng)力試驗(yàn)研究。

現(xiàn)場(chǎng)原型動(dòng)力試驗(yàn)的程序是：將反沖激振器設(shè)置在某一壩段并靠近壩的頂部，產(chǎn)生一個(gè)方向向著徑向下游的三角形脈沖；在壩體上設(shè)立若干個(gè)測(cè)站，接收輸出的位移響應(yīng)信號(hào)；把現(xiàn)場(chǎng)記錄的綜合反映結(jié)構(gòu)因素的動(dòng)態(tài)特性信息輸入信號(hào)分析器，求取傳遞函數(shù)，進(jìn)而識(shí)別壩體模態(tài)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析方法為：設(shè)激振力為f（t），系統(tǒng)上某點(diǎn)的位移響應(yīng)為x（t），用頻域表示并作Fourier變換：

式中：F（ω）、X（ω）分別為Fourier變換后的激振力和位移；ω、j分別為角頻率和虛數(shù)單位。

單點(diǎn)輸入時(shí)，位移頻響函數(shù)H（ω）定義為：

設(shè)激振力FP（ω）在P點(diǎn)激振，l點(diǎn)測(cè)振，則l點(diǎn)位移頻響函數(shù)：

式中：φli、φpi分別為第i階模態(tài)的振型向量；Mi、Ci和Ki分別為系統(tǒng)的質(zhì)量、阻尼和剛度矩陣。式（6）即為模態(tài)參數(shù)與頻響函數(shù)的關(guān)系式。當(dāng)試驗(yàn)測(cè)出足夠數(shù)量的頻響函數(shù)后便能計(jì)算出模態(tài)參數(shù)。

該項(xiàng)試驗(yàn)研究應(yīng)用了信號(hào)處理及模態(tài)識(shí)別技術(shù)，為大體積水工結(jié)構(gòu)提供了一種有效的模型識(shí)別方法，研究成果居國內(nèi)領(lǐng)先地位，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。在此基礎(chǔ)上，分別采用爆破、起振機(jī)和隨機(jī)脈動(dòng)等試驗(yàn)手段，先后對(duì)安徽省的響洪甸、佛子嶺等不同混凝土壩型的多座水庫進(jìn)行了動(dòng)力特性的試驗(yàn)研究與原型觀測(cè)，取得了豐富成果。

水工結(jié)構(gòu)中的另一個(gè)難題是如何消除大型水工金屬結(jié)構(gòu)中超厚焊接金屬構(gòu)件的殘余應(yīng)力。水工金屬結(jié)構(gòu)的焊接是不均勻的加熱和冷卻過程，構(gòu)件經(jīng)過焊接后，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的存在會(huì)極大影響構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性、剛度、強(qiáng)度、疲勞壽命和機(jī)械加工性能，甚至?xí)?dǎo)致裂紋和應(yīng)力腐蝕，因此需對(duì)構(gòu)件進(jìn)行消除應(yīng)力處理。振動(dòng)時(shí)效是利用構(gòu)件的共振給構(gòu)件施加交變應(yīng)力或變形，使構(gòu)件發(fā)生微觀或宏觀黏彈塑性變化，從而降低和均化構(gòu)件內(nèi)的殘余應(yīng)力，并使其尺寸精度達(dá)到穩(wěn)定。由于金屬結(jié)構(gòu)是由多條縱橫焊縫焊接而成，為了使焊縫區(qū)取得更好的時(shí)效效果，激振力所產(chǎn)生的正弦波應(yīng)沿著焊縫的方向進(jìn)行處理，采用多激振點(diǎn)、多頻率段、多激振力段進(jìn)行時(shí)效處理，并根據(jù)工件固有頻率和共振狀態(tài)，調(diào)整振動(dòng)時(shí)效工藝。針對(duì)支鉸鋼梁的具體結(jié)構(gòu)形式，采用四點(diǎn)支撐方式，各支撐點(diǎn)在距兩端長度2/9處進(jìn)行支撐。此外，在水工起重設(shè)備中，鋼絲繩作為起重、運(yùn)輸、提升及承載的重要構(gòu)件被大量應(yīng)用，由于使用環(huán)境一般較為復(fù)雜、惡劣，在使用過程中會(huì)產(chǎn)生斷絲、磨損等各種缺陷。

對(duì)此類水工金屬結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中，尚未規(guī)定如何對(duì)承力鋼絲繩內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)定。為解決大型水工焊接結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力消除及水工金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量探傷問題，姚亮等［7-8］開展了高壓閘門振動(dòng)故障診斷、弧形閘門支鉸鋼梁振動(dòng)時(shí)效消應(yīng)、水工設(shè)備內(nèi)部質(zhì)量探傷等方面的技術(shù)研究，成功解決了超厚鋼板箱型焊接構(gòu)件的振動(dòng)時(shí)效技術(shù)難題，并提出了一套完整的基于弱電磁法的水工設(shè)備鋼絲繩內(nèi)部質(zhì)量無損檢測(cè)與評(píng)價(jià)新方法。該方法通過對(duì)鋼絲繩進(jìn)行弱磁加載，根據(jù)各種缺陷的形態(tài)及其對(duì)磁力線的影響，提取和分析已施加磁載的鐵磁性材料上弱磁能勢(shì)分布差異信息，便能完成對(duì)鋼絲繩內(nèi)外部各種缺陷的定位、定性和定量識(shí)別。

1．3 水工滲流計(jì)算理論與滲流控制 針對(duì)長江、淮河兩岸以雙層或多層地基為主，堤基汛期受承壓水的頂托，易在堤后出現(xiàn)流土和管涌等險(xiǎn)情的難題，吳世余等［9-10］提出 “多層地基和減壓溝井的滲流計(jì)算理論”，通過本奈特假定分析多層滲流問題，分別采用保角交換法、折合距離法和等效完整窄溝法求解無限單層域中淺長溝、雙層域中長溝和多層域中長溝的解，根據(jù)單層域中長列完整井解的一般法則——正、反對(duì)稱流態(tài)解的疊加原理，求出單層域中淺井、半球面井和不完整井的理論解和多層域中單井、長列井、群井的解；論述了堤防、涵閘上下游多層地基中地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，計(jì)算地基在設(shè)置減壓井前后的水頭分布、流量和出逸坡降，為堤防、涵閘的穩(wěn)定分析、滲漏量計(jì)算和防滲方案比較提供資料，拓展了非均勻介質(zhì)的滲流計(jì)算理論。根據(jù)多年水文地質(zhì)參數(shù)，繪出各個(gè)時(shí)期的流態(tài)，分析和估計(jì)堤壩滲透穩(wěn)定的現(xiàn)狀，提出了滲流控制處理方案，應(yīng)用于蚌埠閘、同馬大堤、無為大堤、鳳凰頸樞紐等淮河與長江在安徽境內(nèi)的水利工程，為堤壩設(shè)計(jì)和管理提供重要的技術(shù)支撐。

對(duì)于概化的半無限雙層地基中的單口完整井情況，如圖2所示，x軸為河岸，下部砂層在河岸出露，水位為0，上部覆蓋層頂板的水位也為0，注水井為源點(diǎn)，注水量為Q，井水位為H。與源點(diǎn)對(duì)稱位置設(shè)置一匯點(diǎn)，出水量也為Q，以疊加法可得任一點(diǎn)ρ（x，y）的水位h為

圖2 河岸單口井示意圖［10］

式中：K0為第二類零階虛變?cè)瘮?shù)；A為層間值，K、K′、T和T′分別為砂層和覆蓋層的滲透系數(shù)和層厚；x為任一點(diǎn)ρ的橫坐標(biāo)；y為任一點(diǎn)ρ的縱坐標(biāo)；l1為源點(diǎn)和匯點(diǎn)到河岸的距離。

以h＝H，γ＝γ0代入式（7），得

1．4 基坑滲流穩(wěn)定計(jì)算理論與地基質(zhì)量評(píng)價(jià) 建筑物地基內(nèi)如果存在承壓水層，基坑降水常規(guī)計(jì)算方法是先求影響半徑，將該半徑對(duì)應(yīng)的圓周作為補(bǔ)給邊界，再進(jìn)行井群干擾計(jì)算，或者將基坑當(dāng)作一個(gè)等效半徑的大口井代入單井公式計(jì)算。當(dāng)建筑物在江河附近或者基坑長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于寬度等出現(xiàn)直線補(bǔ)給邊界情況下，該法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況嚴(yán)重不符。針對(duì)存在直線補(bǔ)給邊界的基坑承壓水分布難題，葛孝椿等［11-12］提出了直線補(bǔ)給邊界基坑降水滲流分析方法，通過鏡像反射迭代使其解能夠滿足邊界條件，分析了不考慮地基內(nèi)潛水與承壓水之間越流補(bǔ)給和考慮越流補(bǔ)給的計(jì)算方法，以直線補(bǔ)給邊界影響距離代替影響半徑，提出直線補(bǔ)給邊界影響距離的計(jì)算方法，并成功應(yīng)用于蚌埠閘擴(kuò)建等工程。

對(duì)于直線補(bǔ)給邊界有抽水井的情況，上游直線補(bǔ)給邊界水位為H上，下游直線補(bǔ)給（或被補(bǔ)給）邊界水位為H下，L為上、下游直線補(bǔ)給邊界間距。設(shè)有n孔井，其流量用Q1i表示。Q1i中下標(biāo)1表示實(shí)井（非鏡像井）流量，以便區(qū)別于鏡像井流量，下標(biāo)i表示井的序號(hào)，i＝1，2，3，…，n。圖3為設(shè)置無窮多組鏡像井的一部分。為了便于編寫計(jì)算程序，在圖3中取上游直線邊界為y軸，x軸過y軸上任意點(diǎn)，方向向右（指向下游）。將相鄰兩下游直線邊界（包括其鏡像）所包圍的區(qū)域用k值編號(hào)，k＝1，2，…，∞，k＝1為y軸兩側(cè)的區(qū)域；其余k為偶數(shù)時(shí)，在x正的區(qū)域，k為奇數(shù)時(shí)，在x負(fù)的區(qū)域；左右交替編號(hào)（見圖3，該圖略去了k≥7的區(qū)域）。對(duì)于x≤L的情況，每個(gè)k的區(qū)域又用上游直線邊界（或其鏡像）劃分兩個(gè)小區(qū)，以j＝0表示上游直線邊界（或其鏡像）右側(cè)小區(qū)，j＝1表示其左側(cè)小區(qū)。對(duì)于x＞L的情況則相反，詳見圖3。

圖3 鏡像反射示意圖［11］

（xi，yi）為i號(hào)實(shí)井坐標(biāo)。各個(gè)小區(qū)鏡像井的x坐標(biāo)可由k與j用下式表示：

式中：k為偶數(shù)時(shí)k′＝0；k為奇數(shù)時(shí)k′＝1。

依據(jù)k取1，2，3，…，NK來推導(dǎo)，以NK為偶數(shù)分析，設(shè)第I號(hào)井（實(shí)井）的井壁外側(cè)水位為h0I，則

式中：K為承壓水層滲透系數(shù)，cm/s；T為承壓水層厚度，m。i′＝i＋［j＋2（k-1）］n，i＝1，2…，n。

反拱底板是將單拱或連拱倒置于地基之上，建筑物的荷載主要由墩墻傳到拱腳，再通過拱與墩的共同作用傳入地基；最初的設(shè)計(jì)方法把地基反力當(dāng)作均勻分布，參照實(shí)際工程觀測(cè)結(jié)果假定邊上3孔的左右拱腳相對(duì)豎向變位值及邊上2～3個(gè)墩基的轉(zhuǎn)角值，首先按無鉸圓拱計(jì)算內(nèi)力，再對(duì)連拱用彎矩分配法分配使力矩平衡。該法的墩基與拱腳變位值計(jì)算結(jié)果變化大，甚至出現(xiàn)方向相反的情況。葛孝椿［13］分析了反拱內(nèi)力與變位、墩基與地基變位、地基反力、結(jié)構(gòu)與地基土層性質(zhì)、各種荷載作用、溫度變化等因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過力的平衡和墩與拱、墩拱與地基變形協(xié)調(diào)，求解反拱內(nèi)力及墩與拱的有關(guān)變位，提出一種反拱底板計(jì)算方法并編制了相應(yīng)的計(jì)算程序。該法在多座船閘上得到應(yīng)用，節(jié)省大量的材料，又避免了塢式底板的裂縫，獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 水文統(tǒng)計(jì)理論與水文實(shí)驗(yàn)

2．1 水文統(tǒng)計(jì)理論、方法與應(yīng)用 水文統(tǒng)計(jì)分析是水利規(guī)劃、設(shè)計(jì)和工程建設(shè)的基礎(chǔ)。新中國成立后，為了適應(yīng)水利事業(yè)發(fā)展的需要，我國水文統(tǒng)計(jì)分析工作發(fā)展迅速，金光炎［14］針對(duì)我國實(shí)際情況，在國內(nèi)最先對(duì)水文統(tǒng)計(jì)進(jìn)行了卓有成效的研究，1964年著 《水文統(tǒng)計(jì)原理與方法》，在水利規(guī)劃設(shè)計(jì)中首次推廣使用水文頻率計(jì)算的方法和圖表，奠定了我國水文統(tǒng)計(jì)理論、方法與應(yīng)用的基礎(chǔ)。《水文統(tǒng)計(jì)原理與方法》《水文統(tǒng)計(jì)計(jì)算》 《水文水資源隨機(jī)分析》 《工程數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析》［15-17］等學(xué)術(shù)著作，系統(tǒng)歸納總結(jié)了水文頻率線型選擇、參數(shù)估計(jì)和誤差分析等水文統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)理論和方法，在全國水利院校、水文部門以及水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)單位得到廣泛采用。

2．2 流域水文循環(huán)實(shí)驗(yàn)與四水轉(zhuǎn)化機(jī)理研究 建國初期，淮北平原地區(qū)內(nèi)澇極為嚴(yán)重，農(nóng)田除澇水文計(jì)算亟待開展，而淮北地區(qū)特定的降水與下墊面條件又無相似地區(qū)水文資料可以借鑒，為解決淮北坡水區(qū)除澇水文計(jì)算問題，治淮委員會(huì)于1953年設(shè)立了青溝徑流實(shí)驗(yàn)站（為五道溝水文實(shí)驗(yàn)站前身）。五道溝水文實(shí)驗(yàn)站自1953年建站以來，系統(tǒng)刊發(fā)了60多年安徽省淮北平原水文觀測(cè)實(shí)驗(yàn)資料年鑒，該資料系列之長，在國內(nèi)同類實(shí)驗(yàn)站中居首位。以五道溝實(shí)驗(yàn)站為平臺(tái)，在流域水文循環(huán)實(shí)驗(yàn)與四水轉(zhuǎn)化機(jī)理等方面取得了一系列突出成果。趙家良等［18］以徑流實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，提出的平原農(nóng)田排水模數(shù)、除澇水文計(jì)算方法、 “三溝兩田”工程排水模式等一系列成果，在淮北平原農(nóng)田灌溉排水工程設(shè)計(jì)、低產(chǎn)土改良和農(nóng)業(yè)除澇防旱中得到廣泛應(yīng)用；張朝新等［19］以多年潛水蒸發(fā)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)資料，總結(jié)提出了潛水蒸發(fā) “張朝新公式”，為我國當(dāng)時(shí)通用的四大潛水蒸發(fā)計(jì)算公式之一；王振龍等［20-21］利用地中蒸滲儀研究的農(nóng)作物需水規(guī)律和適宜地下水埋深等成果，對(duì)于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)灌溉和農(nóng)田節(jié)水管理作出了重要貢獻(xiàn)；王發(fā)信等［22］結(jié)合半濕潤半干旱且地下水埋藏較淺的平原區(qū)產(chǎn)匯流特性，基于蓄滿產(chǎn)流的基本原理研發(fā)了五道溝水文模型，被應(yīng)用于農(nóng)田除澇水文計(jì)算、產(chǎn)匯流分析、水資源評(píng)價(jià)等領(lǐng)域，推動(dòng)了我國平原區(qū)水文模型研究的發(fā)展。

3 河湖演變與綜合整治

3．1 河湖水沙輸配與河床演變 掌握淮河的水沙輸移特性，剖析河道演變機(jī)理，進(jìn)而對(duì)河床形態(tài)的變化進(jìn)行合理預(yù)測(cè)是治淮亟需解決的重大科技問題［23］。毛世民等［24］根據(jù)長系列水沙資料，分析了淮河流域來水來沙變化趨勢(shì)（圖4）、河湖演變、干流河道的水位流量關(guān)系及洪水的造床作用等基本規(guī)律，并認(rèn)識(shí)到淮河河床相對(duì)比較穩(wěn)定。隨著研究的深入，虞邦義等［25-30］通過輸沙平衡計(jì)算，得出干流河道的沖淤沿程分布規(guī)律為 “兩頭淤積，中間沖刷”，并揭示了來沙系數(shù)、洪水漲落及行蓄洪區(qū)使用等因素對(duì)河道沖淤的影響；通過斷面法和數(shù)字高程模型，得出來沙趨減和強(qiáng)人類活動(dòng)的影響下，干流沖刷加劇，洪澤湖淤積減弱，人工采砂引起局部下切使河湖的地貌格局發(fā)生劇烈變化（圖5）。倪晉等［23，31-37］分析了自然要素和人類活動(dòng)在不同時(shí)空尺度上對(duì)淮河演變的影響，實(shí)現(xiàn)了從現(xiàn)象描述到定量表達(dá)的過渡。綜合集成來水來沙、沖淤分布、造床流量、河相關(guān)系、挾沙能力等成果，出版專著 《淮河中游河道特性及整治研究》，對(duì)淮河的河性進(jìn)行了較為系統(tǒng)的總結(jié)，揭示了淮河的水沙輸移特性，剖析了河湖演變機(jī)理，預(yù)估了淮河床面形態(tài)的變化趨勢(shì)，為進(jìn)一步科學(xué)治淮奠定理論基石。

圖4 吳家渡站徑流量、輸沙量及含沙量逐年變化［32］

圖5 淮河干流王家壩至老子山河床縱剖面［38］

3．2 河道、樞紐實(shí)體模型與數(shù)學(xué)模型及綜合整治工程 實(shí)體模型和數(shù)學(xué)模型是解決水利工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行中關(guān)鍵問題的重要手段。早在1960年代，蔣玉璽等［39］利用梅山高速水流實(shí)驗(yàn)室，解決了樞紐布置和高壩泄洪消能的問題，探索了摻氣減蝕的方法和措施，為我國高速水流學(xué)科的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。陳先樸等［40］和虞邦義等［41］先后開展了淮河干流淮濱水文站至正陽關(guān)段、正陽關(guān)至渦河口段、蚌埠至方邱湖段等大型河工模型試驗(yàn)研究，以及蚌埠閘擴(kuò)建、臨淮崗洪水控制工程等大型控制樞紐模型試驗(yàn)。其中，淮河干流正陽關(guān)至渦河口段模型（平面比尺1∶300，垂直比尺1∶60）是迄今淮河最大的非恒定流河工模型，采用了先進(jìn)的量測(cè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了模型內(nèi)、外邊界的自動(dòng)控制和水力參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)。利用上述水工、河工模型優(yōu)化了大型水閘樞紐的整體布局，預(yù)測(cè)了河道疏浚、切灘、退堤等工程措施下洪水位及流場(chǎng)變化，提出了淮河干流治理的優(yōu)化方案，為治淮19項(xiàng)骨干工程、進(jìn)一步治淮38項(xiàng)工程提供了重要的決策依據(jù)。

在數(shù)學(xué)模型建立和應(yīng)用方面，構(gòu)建了淮河中游一、二維嵌套水流模型（圖6）、重點(diǎn)河段的二維水流模型及樞紐建筑物三維水流模型，并應(yīng)用于淮河干流整治及引江濟(jì)淮等工程實(shí)踐中，為治理方案的比選和優(yōu)化提供了重要的技術(shù)支持［42］。同時(shí)，針對(duì)淮河流域自身的特點(diǎn)，先后開發(fā)出能反映砂漿黑土裂隙滲漏的坡面水文模型、多閘壩流域的水量-水質(zhì)數(shù)學(xué)模型、弱沖積河流的泥沙數(shù)學(xué)模型等一系列數(shù)值計(jì)算程序，計(jì)算格式包括有限差分和有限體積法，還引入曲線坐標(biāo)變換和同位網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行邊界擬合。這些自主開發(fā)的模型廣泛應(yīng)用于淮河干流王臨段、蚌浮段、浮山以下段行洪區(qū)調(diào)整建設(shè)中，回答了疏浚是否回淤以及工程效果能否長效維持等熱點(diǎn)問題，有力地支撐了治淮重大工程的實(shí)施［30-31］。

圖6 淮河中游水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型概化圖

4 節(jié)水減排控污與農(nóng)田水利綜合治理

4．1 節(jié)水灌溉與旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防控 安徽省淮北平原區(qū)地處南北氣候過渡帶，受季風(fēng)及地形地貌影響顯著，降水時(shí)空分布極不均衡，旱澇災(zāi)害頻發(fā)。特別是影響面廣、影響程度重的干旱災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著區(qū)域糧食生產(chǎn)安全與社會(huì)穩(wěn)定。針對(duì)作物高效節(jié)水機(jī)制含混、作物干旱致災(zāi)機(jī)理不明、旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)傳遞模式不清等難題，以 “試驗(yàn)與模擬—響應(yīng)規(guī)律與致災(zāi)機(jī)理—技術(shù)研發(fā)與工程應(yīng)用”為主線，開展了作物高效用水與旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防控的機(jī)理揭示與技術(shù)研發(fā)研究。湯廣民等［43］構(gòu)建了安徽省及淮河流域主要農(nóng)作物的 “作物-水”模型，優(yōu)化確定了不同水文年型條件下的作物灌溉制度與灌溉定額，提出了對(duì)作物實(shí)施灌溉的 “增加供水區(qū)、限量供水區(qū)和禁止供水區(qū)”及其量化指標(biāo)；探尋了農(nóng)田土壤水分、耗水量和農(nóng)作物產(chǎn)量三者之間的定量關(guān)系，提出了面向精準(zhǔn)控制的作物高效節(jié)水灌溉技術(shù)與模式。王友貞等［44-45］提出了水稻覆膜旱作的土壤水分控制指標(biāo)與節(jié)水灌溉技術(shù)，水稻旱災(zāi)覆膜具有顯著的增溫、保墑與增產(chǎn)效益，能多年平均提高降雨利用率10%以上、節(jié)約灌溉水54%以上。曹秀清等［46-47］提出了面向致災(zāi)過程的淮河流域旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估技術(shù)體系，構(gòu)建了干旱期作物高效用水與節(jié)水灌溉實(shí)用技術(shù)，繪制滿足不同功能的旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)圖譜（見圖7），在安徽省及淮河流域的大溝控制蓄水工程及旱澇保收高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田等工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)中得到廣泛推廣應(yīng)用。

圖7 淮北平原旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)圖譜

4．2 控制排水與澇漬綜合治理 淮河地處南北氣候、高低緯度和海陸相三種過渡帶的交叉重疊地區(qū)，致洪暴雨天氣系統(tǒng)眾多且組合復(fù)雜，但由于淮河中游河道過流能力不足這一根本問題并沒有很好解決，而眾多支流均在中游匯入干流，導(dǎo)致干流洪水位持續(xù)偏高，中游 “關(guān)門淹”現(xiàn)象仍然突出，淮河中游澇漬災(zāi)害一直是制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和糧食生產(chǎn)安全的重要瓶頸。針對(duì)淮河中游洪澇關(guān)系不明、澇漬轉(zhuǎn)換機(jī)制不清、洪澇治理標(biāo)準(zhǔn)不協(xié)調(diào)等難題，開展了淮河中游洪澇關(guān)系與控制排水的基礎(chǔ)試驗(yàn)與技術(shù)研發(fā)研究。湯廣民等［48］提出了 “澇漬綜合控制指標(biāo)”“澇漬指標(biāo)閾值”和澇漬兼治連續(xù)控制的動(dòng)態(tài)排水指標(biāo)— “澇漬連續(xù)抑制天數(shù)指標(biāo)”—新概念及其數(shù)學(xué)模型和求解方法，彌補(bǔ)了以往因?qū)碀n分割研究只能采用除澇或降漬單項(xiàng)指標(biāo)指導(dǎo)農(nóng)田排水工程規(guī)劃建設(shè)，致使與生產(chǎn)實(shí)際嚴(yán)重脫節(jié)的缺陷；王友貞等［49］提出了流域洪澇關(guān)系及其轉(zhuǎn)換理論與方法，揭示了淮河中游洪澇轉(zhuǎn)換及其數(shù)量關(guān)系，創(chuàng)建了淮河中游各級(jí)排水體系排澇標(biāo)準(zhǔn)及其科學(xué)銜接技術(shù)，提出了淮河中游農(nóng)田排水三項(xiàng)指標(biāo)綜合運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)（見表1），集成提出了區(qū)域澇漬兼治農(nóng)田排水技術(shù)體系，在淮河流域特別是淮北地區(qū)的水利規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)和易澇漬農(nóng)田及洼地治理中得到廣泛應(yīng)用，其相關(guān)試驗(yàn)方法和參數(shù)被列入 《農(nóng)田排水試驗(yàn)規(guī)范》《農(nóng)田排水工程技術(shù)規(guī)范》等水利部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之中。

表1 淮河中游農(nóng)田排水三項(xiàng)指標(biāo)綜合運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)［48］

4．3 節(jié)水減排與污染負(fù)荷防控 江淮丘陵區(qū)界于長江淮河之間，國土面積4．4萬km2，耕地136．7萬hm2，占安徽全省的31．8%，四季分明、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件優(yōu)越，是我國九大商品糧生產(chǎn)基地之一。但該區(qū)水資源量僅占安徽全省的21．8%，畝均水量僅為全省的2/3，水資源稟賦不足、資源性缺水顯著，導(dǎo)致干旱災(zāi)害頻發(fā)，多年平均受旱面積35．1萬hm2、占耕地面積的25．7%。此外，江淮丘陵區(qū)位于巢湖上游，該區(qū)稻田面源污染負(fù)荷是導(dǎo)致巢湖富營養(yǎng)化的主因之一。針對(duì)江淮丘陵區(qū)水土資源不匹配、農(nóng)業(yè)灌溉水資源綜合利用效率低、農(nóng)業(yè)面源污染加劇等難題，開展了灌區(qū)水資源優(yōu)化配置、稻田水肥高效利用與面源污染防控等的基礎(chǔ)試驗(yàn)與技術(shù)研發(fā)研究。蔣尚明等［50］基于江淮丘陵區(qū)骨干水庫與小型塘壩聯(lián)合供水系統(tǒng)的水量供需仿真模擬，提出了小型塘壩和庫塘聯(lián)合灌區(qū)調(diào)控的農(nóng)業(yè)水資源高效利用技術(shù)體系與應(yīng)用模式，優(yōu)化確定不同水文年適宜的水稻種植比例（見表2），在優(yōu)化庫塘聯(lián)合灌區(qū)水資源調(diào)控模式下可多年平均節(jié)水37%，增產(chǎn)增收16%以上，干旱年可實(shí)現(xiàn)增收60%以上。明確了不同灌溉模式和施肥管理下稻田徑流和滲漏水氮磷含量、形態(tài)變化，結(jié)合水稻區(qū)節(jié)水灌溉技術(shù)與灌溉模式，王友貞等［51］建立了江淮丘陵區(qū)水稻節(jié)水減排技術(shù)體系，提出了江淮丘陵區(qū)稻田節(jié)水控污灌排技術(shù)與工程模式，穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)、節(jié)水控污效果顯著。

表2 大官塘水庫灌區(qū)優(yōu)化調(diào)控模式下不同水文年水稻種植比例與灌溉效益［49］

5 河湖監(jiān)測(cè)預(yù)警與水利工程聯(lián)合調(diào)度

5．1 水旱災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警預(yù)報(bào) 安徽省水系復(fù)雜、多流域特點(diǎn)突出，導(dǎo)致其歷年水旱災(zāi)害易發(fā)頻發(fā)。開展水旱災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警預(yù)報(bào)關(guān)鍵技術(shù)研究是十分必要的。從2009年開始，圍繞安徽省中小流域洪水風(fēng)險(xiǎn)因子辨識(shí)量化、暴雨洪水預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度、預(yù)警調(diào)度平臺(tái)實(shí)用性、群測(cè)群防體系建立等重要技術(shù)環(huán)節(jié)，開展了科技攻關(guān)，并取得重大突破，促進(jìn)了行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，為應(yīng)對(duì)多流域并發(fā)洪澇災(zāi)害提供技術(shù)支撐，有效減少了災(zāi)害造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

突破水利大數(shù)據(jù)共享技術(shù)瓶頸，建立了多級(jí)通用的全時(shí)空-多階段-遞進(jìn)式基層防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)水情水勢(shì)推演快速化、可視化，提高了水旱災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)會(huì)商效率［52］；針對(duì)山丘區(qū)中小學(xué)校研制了集預(yù)警信息發(fā)布、轉(zhuǎn)移路線提示、山洪防治宣傳等功能于一體的學(xué)校山洪預(yù)警專用裝置，解決了山洪災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)特殊群體預(yù)警信息發(fā)布 “最后一公里”問題［53］；建立了基于實(shí)時(shí)人員分布熱力圖的災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)不確定人群靶向預(yù)警新方法，通過空間匹配、河網(wǎng)拓?fù)渲亟?、特殊河網(wǎng)分析、智能修正等技術(shù)，劃分了全省3．1萬個(gè)網(wǎng)格單元，并將 “網(wǎng)格化”理論植入群測(cè)群防體系，構(gòu)建了安徽省高效快速、深度精細(xì)、往復(fù)循環(huán)的山洪防御網(wǎng)格化責(zé)任體系，提高了預(yù)警發(fā)布覆蓋面和人員轉(zhuǎn)移的可控性。目前安徽省基層防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)已成為全省洪澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的重要技術(shù)支撐平臺(tái)（圖8），覆蓋全省16個(gè)地市，104個(gè)縣區(qū)。

圖8 安徽省基層防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)運(yùn)行圖

5．2 河湖遙感監(jiān)測(cè)與地物精確提取 研究安徽省水利發(fā)展形勢(shì)背景下，積極探索水利改革發(fā)展新出路，著眼于提升河湖管理和治理效果的現(xiàn)代化監(jiān)管能力，開展水利工程信息化和智慧化建設(shè)研究，加強(qiáng)水利建設(shè)與管理的標(biāo)準(zhǔn)化研究，制定適應(yīng)水利改革發(fā)展趨勢(shì)的標(biāo)準(zhǔn)化管理標(biāo)準(zhǔn)。

圍繞湖泊水域監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)、湖泊水面變化及主客觀影響因素，針對(duì)湖泊水域特點(diǎn)及監(jiān)測(cè)難點(diǎn)，綜合利用多源遙感數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多源、多時(shí)相、長時(shí)序的湖泊水體要素智能提取，提高湖泊水體監(jiān)測(cè)水平及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量［54］，為強(qiáng)力推進(jìn)河湖管理的技術(shù)研究工作和水利信息化建設(shè)發(fā)展提供基礎(chǔ)信息和應(yīng)用方向。（1）利用MODIS衛(wèi)星，結(jié)合光譜儀實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，針對(duì)安徽省42個(gè)水面面積10 km2以上的湖泊進(jìn)行周期性變化監(jiān)測(cè)；（2）常態(tài)化監(jiān)測(cè)巢湖水華；（3）河湖“四亂”問題對(duì)比、分析；（4）河湖水量水位監(jiān)測(cè)。

針對(duì)涉水目標(biāo)地物提取的難點(diǎn)，形成復(fù)雜工況下多源遙感數(shù)據(jù)中涉水目標(biāo)地物提取的解決方案，攻克復(fù)雜工況下無人機(jī)遙感影像密集匹配、涉水線狀和面狀地物自動(dòng)提取、目標(biāo)輪廓實(shí)體化等關(guān)鍵技術(shù)，解決堤防、水庫、灌區(qū)等水利工程目標(biāo)地物快速與精確提取難題［55］，在長江安徽段河道堤防、響洪甸水庫等多個(gè)項(xiàng)目中得到成功應(yīng)用，加快 “互聯(lián)網(wǎng)＋水利”的建設(shè)步伐，增強(qiáng)水利管理現(xiàn)代化水平。

綜合安徽省遙感數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，供水?dāng)?shù)據(jù)等多項(xiàng)指標(biāo)，針對(duì)長江、淮河、巢湖、新安江等重要流域湖泊，運(yùn)用高分辨率衛(wèi)星圖像資料分析，對(duì)安徽省水情、旱情進(jìn)行研判，通過實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、宏觀的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為安徽省在防汛抗旱的決策中提供支撐和輔助。分別開展以下工作：（1）從2016年入梅以來，持續(xù)監(jiān)測(cè)發(fā)生了僅次于1954年大洪水的長江流域，針對(duì)全省34條超警戒水位河流，超歷史最高水位的3座大型水庫、5座中型水庫，利用不同分辨率光學(xué)、SAR衛(wèi)星進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)。（2）2020年入梅以來，針對(duì)出現(xiàn)的大范圍持續(xù)性強(qiáng)降水，尤其是安徽省內(nèi)的長江流域，通過衛(wèi)星、無人機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研等方式開展全省汛情監(jiān)測(cè)與災(zāi)情評(píng)估，并以SAR衛(wèi)星為主，光學(xué)衛(wèi)星為輔，對(duì)巢湖洪水演變進(jìn)行全過程監(jiān)測(cè)。

5．3 行蓄洪區(qū)調(diào)整與水利工程聯(lián)合調(diào)度 通過閘壩調(diào)度對(duì)洪水資源的時(shí)空分布重新分配，是減輕洪澇災(zāi)害，改善水環(huán)境的重要手段。圍繞淮河行蓄洪區(qū)和多閘壩的聯(lián)合調(diào)度開展了大量的研究。利用河道-湖泊-蓄滯洪區(qū)耦合水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)研究了變化條件下新老工程如何協(xié)調(diào)的問題，提出了保留行洪區(qū)聯(lián)合調(diào)度的預(yù)案［56-57］；利用以溶解氧為核心的水質(zhì)模型，提出了分區(qū)蓄水靜置、分時(shí)有序下泄的調(diào)控方案，成功處置2013年渦河突發(fā)氨氮污染事件（圖9）。近年來，將汛期防洪與非汛期防污相結(jié)合（圖10）［58］，并有機(jī)融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、百度地圖技術(shù)，構(gòu)建集信息管理和專業(yè)模型于一體的技術(shù)支撐平臺(tái)。該平臺(tái)淮河、沭河部分已在生態(tài)環(huán)境部淮河流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)督管理局實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化運(yùn)行，為水環(huán)境信息管理、生態(tài)流量的調(diào)度、水質(zhì)預(yù)警預(yù)測(cè)、突發(fā)性污染事件的應(yīng)急處置提供了數(shù)字化的技術(shù)支撐。

圖9 2013年渦河污染事件處置

圖10 汛期與非汛期各模塊的銜接關(guān)系

5．4 水資源取用水監(jiān)控系統(tǒng)與智能化監(jiān)管平臺(tái) 全面實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度，要依靠信息化手段對(duì)監(jiān)管措施進(jìn)行升級(jí)，實(shí)時(shí)掌握取水、用水和排水動(dòng)態(tài)。國內(nèi)目前有關(guān)于水資源監(jiān)測(cè)平臺(tái)方面研究，但僅實(shí)現(xiàn)取水量的監(jiān)測(cè)、查詢和單項(xiàng)業(yè)務(wù)管理，不具有水資源多業(yè)務(wù)協(xié)同管理等功能，不能滿足水資源多目標(biāo)有效監(jiān)管需求。實(shí)現(xiàn)水資源取用水有效監(jiān)管，需要重點(diǎn)解決以下技術(shù)難題：（1）對(duì)取水戶、取水口、排水口、水功能區(qū)、水源地等實(shí)行多對(duì)象多業(yè)務(wù)協(xié)同監(jiān)管和提供高效公眾服務(wù)；（2）不同取水方式條件下，用水量精確計(jì)量與監(jiān)測(cè)；（3）不同類型的計(jì)量設(shè)備和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容共享；（4）對(duì)點(diǎn)多面廣的取水監(jiān)測(cè)站實(shí)施長效管護(hù)。

圍繞水資源取用水監(jiān)管存在的技術(shù)難題，開展多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用。建立了集取水口與取水戶管理、取水許可審批、取水計(jì)劃申報(bào)、用水總量分配、用水效率分析、超限預(yù)警、水資源考核等于一體的監(jiān)管平臺(tái)（圖11），實(shí)現(xiàn)了省市縣跨區(qū)域跨平臺(tái)多業(yè)務(wù)協(xié)同管理；提出遠(yuǎn)程取水監(jiān)測(cè)設(shè)備故障分級(jí)診斷方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信息采集、傳輸、處理過程中故障的精確定位、智能診斷與處置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視分析，主動(dòng)巡查設(shè)備故障、分析故障原因和遠(yuǎn)程處置［59］；采用異構(gòu)平臺(tái)融合及軟件虛擬儀表方法，將協(xié)同監(jiān)管平臺(tái)與政務(wù)平臺(tái)無縫連接，率先實(shí)現(xiàn)取水計(jì)劃申報(bào)、取水許可審批、電子證照申辦線上一站式自助服務(wù)；提出 “物理隔斷、分時(shí)復(fù)用”方法，通過通信鏈路智能物理切換通斷方式，研制了儀表通信串口多路復(fù)用裝置，采用嵌入式及協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)，內(nèi)置百余種流量計(jì)協(xié)議和多目標(biāo)監(jiān)測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類計(jì)量設(shè)施數(shù)據(jù)精確采集，并可監(jiān)測(cè)設(shè)備供電、通訊及運(yùn)行狀態(tài)［60］。

圖11 水資源取用水協(xié)同監(jiān)管平臺(tái)研究及應(yīng)用技術(shù)路線圖

6 結(jié)論與展望

70年來，一代代水利科研工作者，把論文寫在江淮大地上，為淮河治理和安徽水利建設(shè)作出了巨大貢獻(xiàn)，新時(shí)期更應(yīng)不忘初心再出發(fā)，牢記使命勇?lián)?dāng)，攻堅(jiān)克難、努力破解江淮治水難題，為建設(shè)現(xiàn)代化五大發(fā)展美好安徽作出新的更大貢獻(xiàn)。

（1）淮河是新中國成立后全面系統(tǒng)治理的第一條大河，歷經(jīng)70載不懈努力，特別是治淮19項(xiàng)骨干工程建設(shè)完成后，淮河流域已基本形成了以水庫、河道堤防、行蓄洪區(qū)、分洪河道及河道洪水控制工程等為主體的防洪減災(zāi)體系。但在全面實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的新時(shí)期，淮河防洪減災(zāi)工作面臨新的壓力與挑戰(zhàn)。亟需統(tǒng)籌協(xié)調(diào) “排—蓄—灌”之間的聯(lián)系，揭示面上排澇與河道防洪之間的關(guān)系，探尋防洪標(biāo)準(zhǔn)和除澇標(biāo)準(zhǔn)的組合關(guān)系，分析工程布局中防洪措施和排澇措施的相互關(guān)系，提出各級(jí)排水系統(tǒng)排澇標(biāo)準(zhǔn)與防洪標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)銜接的洪澇治理標(biāo)準(zhǔn)體系；探尋淮河干流河道適宜的疏浚規(guī)模及長效性，在新形勢(shì)新條件下，系統(tǒng)深入研究淮河與洪澤湖的關(guān)系，回應(yīng)各方關(guān)切，為進(jìn)一步治淮提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

（2）巢湖是中國五大淡水湖之一，也是長江中下游重要的生態(tài)濕地，還是引江濟(jì)淮的調(diào)蓄場(chǎng)所和南北航運(yùn)的重要通道。由于洪水出路不暢、外源污染負(fù)荷重、自身環(huán)境容量小等因素，流域防洪、除澇、水環(huán)境、水生態(tài)問題交織并存，相互影響，呈現(xiàn)出綜合性、復(fù)雜性的特征。針對(duì)新時(shí)期巢湖治理存在的諸多技術(shù)難題，需要健全水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，全面掌握巢湖及入湖水系的水質(zhì)水量變化情況；以系統(tǒng)論為指導(dǎo)，構(gòu)建環(huán)湖 “水量-水質(zhì)-泥沙”多維嵌套綜合模擬平臺(tái)，闡明湖泊水動(dòng)力及泥沙運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，全面評(píng)估現(xiàn)狀環(huán)湖防洪工程的效果及整體協(xié)調(diào)性，研究通過水力控導(dǎo)促進(jìn)湖區(qū)水交換的工程措施，探索氮磷等營養(yǎng)鹽的時(shí)空變化及其對(duì)藍(lán)藻水華的影響。通過技術(shù)創(chuàng)新，提高巢湖治理、開發(fā)與保護(hù)的技術(shù)水平。

（3）水陽江、青弋江、漳河及滁河流域都是洪澇災(zāi)害頻繁區(qū)域，健全和完善三江流域及滁河流域的防洪減災(zāi)體系是安徽省長江流域治理的重要任務(wù)。針對(duì)2020年洪水防御過程中暴露出的短板和弱項(xiàng)，圍繞三江流域及滁河流域的水文水動(dòng)力耦合數(shù)學(xué)模型建立、防洪調(diào)度預(yù)案制定、洪澇一體化綜合治理等關(guān)鍵技術(shù)問題開展攻關(guān)，為治理措施的合理布局和調(diào)度決策提供科學(xué)依據(jù)。

致謝：感謝曹彭強(qiáng)、張景奎、倪晉、劉猛、劉超、姜發(fā)、王春林等同事為本文撰寫提供的支持和作出的貢獻(xiàn)。