成果的背景及主要用途： 天津大学结合三门峡水利枢纽管理局委托“三门峡枢纽多模目标优化调度研究”项目和教育部骨干教师基金“粘性泥沙的力学模型和人工智能模拟复合模拟研究”项目开展了多沙河流水库水沙电的多目标优化调度的研究工作。采用科学的理论方法和先进的技术手段，创新地研究调度管理系统中涉及的水文预测、泥沙冲淤的智能快速模拟、高含沙洪水的“揭河底”现象的特征机理、多目标优化调度、实时短期调度、调水调沙等问题，以便使水库优化调度管理系统更科学化、智能化、系统化。本研究项目的进行与研究结果，有利于协调解决目前防洪、供水、泥沙淤积与蓄水发电等多目标的优化调度的问题，确保在改善多沙河流水库库区、下游水库及其河道的泥沙淤积情况的同时增加发电量，提高社会效益和经济效益，在全国用电紧张、更加注重社会效益和生态效益保护的今天，本项目的研究有重大的现实意义和实用价值。 技术原理与工艺流程简介： 本项目主要利用混沌神经网络模型对黄河中下游中长期径流和含沙量进行了预测，并利用模式识别的方法随机模拟了洪水过程中的流量过程线和含沙量过程线；对影响潼关高程和水库泥沙淤积量的相关因子进行优选，并利用其训练神经网络；将 BP 人工神经网络模型运用到径流量的预测，水库泥沙淤积、潼关高程中去，进行计算和预测；建立随机微分方程模型，确定水库断面水库进行多目标优化调度。在完成上述专业模型系统的设计开发基础上，将利用多目标系统决策分析理论，通过从下到上逐级控制，并协调各子系统的运行关系，使各子系统既能实现各自目标，又能满足彼此的制约关系，从而实现整个枢纽的综合最优调度。 技术水平及专利与获奖情况： 该项成果达到国际先进水平。应用前景分析及效益预测：水库多目标优化调度的效益极为明显，往往是在不增加水利枢纽运行和管理成本基础上实现的效益，在水资源日益短期的形势下，其重要性也日益突出。本项目所研究的多沙河流以水、沙、电多目标优化调度系统，可为解决防洪、供水、发电与减淤的矛盾提供新的技术手段和理论方法，可以应用到黄河等多沙河流的各个水利枢纽的优化调度运行中，能实现水库枢纽经济效益、社会效益和生态效益的综合优化及和谐统一。还可以应用到含沙量较小（但又必须涉及泥沙问题）的河流上的各个水库枢纽上，如三峡水库等，应用范围极为广泛，具有广阔的应用前景。 应用领域：水利水电工程运行管理。 合作方式及条件：技术服务。

针对不合理施用肥料及集约化生产等导致的土壤生物退化，土壤生态系统调控能力下降，植物土传病害加剧等问题，开展了农用功能微生物的筛选及其在农业废弃物肥料化、土壤微生态修复调理、植物抑病促生等方面的研究。研究获得200多株对10余种主要农作物土传病原靶标菌有较强防病促生优良微生物菌株，开发出生防放线菌菌株3株、真菌1株、细菌2株。在此基础上集成功能微生物高密度培养技术、土壤微生态系统的快速修复技术和微生物干预植物减害、生态友好技术。开发了放线菌高活性菌粉、放线菌有机肥和放线菌液体肥料等产品，并建立了相应生产线。该成果既能实现土壤生物退化及连作障碍的微生物修复，又能实现生产减肥减药、产品提质增效；该成果实施后预期年生产菌剂固态6000吨，每吨售价20000元；液态5000吨，每吨售价15000元。

依托国家重大专项-水专项中的“伊通河河道生态修复技术研究与工程示范”子课题完成了本专利。该成果的主要内容是是将河岸植被缓冲带系统、多功能塘系统和河道滩地上的微地形改造系统有机耦合在一起，通过系统间水力联系实现对两岸面源污染的截留与上游河道污染物的净化，改善河流生态系统结构，强化其水质净化的功能，并增加系统的经济收益。主要技术指标：因受周围耕地限制，河岸植被缓冲带的宽度控制在20-40 m 间，主要对其内的植被配置进行了优化。多功能塘系统中水力停留时间约为20 d，塘中以2:2:3:2的比例放养是鲢鱼、鳙鱼、鲤鱼、鲫鱼，并设置面积为500 m2的植物浮床；塘出水利用60m2的芦苇人工湿地及高20 cm的溢流堰净化处理后排入伊通河。利用粒径200-400 mm的砾石构成的溢流堰将滩地泡沼与伊通河进行水利连通。上述系统相互作用耦合在一起形成一个耦合系统，此耦合系统的形成有助于提高对两岸面源污染截留和对上游河道污染物的净化效能，改善整体环境质量，增加生境多样性的同时，提高农民的经济收入水平，有效地缓解了经济社会发展与环境保护间的矛盾问题，并提供了一种资源可持续利用的发展模式。

本成果将人工鱼礁用于江河水域的研究属首次，研究也是基于对江河流 域鱼类的体型特征及生活规律的深入调查，设计的人工礁体结构设计新颖，设 计的鱼礁体的孔洞大小、高度、体积、重量及其功能专用于江河流域水域；从材 质上来说，本发明采用新型改性材料制作，随着使用年限的延长，人工鱼礁表面 释放到水中的铁离子（铁和氮、磷、硅一样是限制浮游植物生长的重要因素）可 以有效地改善小江水域营养盐的结构。该鱼礁对于我国江河流域今后开发和利 用这种材料的鱼礁具有一定的参考价值。该人工鱼礁用于江河流域生态环境的改 善，作用主要体现在鱼礁体对鱼类的诱集效果以反附着底栖生物，从而达到鱼类 增殖、生物多样性保护、改善水质环境的目的，具有明显的环境效益，应用及其 产业化前景良好。

1.痛点问题 我国水体重金属污染给区域环境造成了一定危害，也给人体健康和生态安全带来了潜在威胁。目前，我国制定区域污废水重金属排放总量控制目标的方法采用目标总量管理模式，忽略了水体水质和底泥质量的约束性；如果考虑上述约束，又缺乏相应的技术手段支撑。特别地，能够预测含重金属污水进入河流后对水质和底质质量的影响，以及根据生态系统保护和修复目标确定污染减排控制要求等定量分析工具的缺失，制约了水污染控制与管理的精细化和精准化发展。为解决重金属容量总量管理和污染控制缺乏决策工具的问题，开发了河流重金属迁移转化的一维分相模型，以支持河流重金属污染过程模拟与相应容量总量定量计算。 2.解决方案 由于河流中重金属的演化规律非常复杂，影响因素众多，因此目前国内外对于河流中重金属数值模拟的研究尚不完善。考虑到基于化学反应动力学机理的模型构建复杂且不易与管理工作结合，而基于化学热力学平衡机理的模型存在过度简化从而不满足控制需求等问题，本项目采用迁移转化动力学机理予以建模。特别地，针对重金属在受纳河流中存在溶解态、悬浮颗粒态和底泥沉淀态的赋存特征，本项目突破已有经验模型、整体模型的局限，采用了分相模型的形式。 所开发的模型软件可用于定量刻画河流中重金属动态迁移转化规律。该模型系统具有分相特征，将河流体系划分为水相和底泥相，同时考虑推流迁移、纵向弥散、沉降作用、再悬浮作用，以及重金属在水相和底泥相之间的吸附解析作用等核心机理。采用一阶隐式欧拉算法实现模型的正向数值求解和预测，用于量化一维河流水相和底泥相中重金属在时间和空间上的迁移转化过程。 针对在流域/区域尺度上开展河流重金属污染管控的需求，本项目在构建重金属模拟模型的基础上，进一步开发了基于蒙特卡洛模拟的逆向算法，可用于估算同时满足水质和泥质要求的污染源最大排放量。当针对河流保护对象给定水质和泥质双重保护目标时，本项目开发的软件可作为在水相和底泥相浓度限值约束下控制排污口重金属总量的计算工具。 合作需求 （1）寻求在水污染监测与环境管理系统研发、生产、销售及运营服务的企业开展技术研发合作； （2）寻求在生态环境、水利、市政等政府部门或事业单位及受环保部门重点监管的污染源企业的环境监测与管理相关应用场景对接资源。

针对长期以来我国河流“顺直化”、闸坝“阻断化”、边坡“硬质化”等工程措施对河流水资源、水环境和水生态产生的不利影响，以水利与生态等多功能复合的河流综合治理为理念，以水安全和生态系统良性循环为目标，进行河流水质强化净化、滨水带和河床基质构建、生态边坡保护、纵横形态恢复等技术研发，形成完整的河流治理与水质改善的技术体系，在技术的创造性、新颖性、实用性和功能综合性等方面取得突破，并在工程中广泛应用和取得显著效果，实现了我国河流由传统单功能治理向现代多功能生态治理的突破，为水资源可持续利用和水环境与水生态

莲藕、慈姑设施栽培可实现一年两茬栽培，可与春早熟、秋延后设施蔬菜栽培轮作换茬，同时高减轻因长期连作造成的设施土壤盐渍化、病虫害重发等连作障碍问题，实现减肥、减药条件下的优质高效生产。市场前景：设施蔬菜栽培的土壤盐渍化、病虫害重发等连作障碍问题普遍发生，而且逐年加重，水旱轮作是目前最为有效的减轻设施连作障碍的实用技术。

智能无障碍居家环境控制系统是为重残患者及老年人等行动不便的特殊人群设计一套智能居家无障碍环境控制系统，本系统可以通过语音、触摸等方式对家电设备的控制，包括开关电灯、风扇、门锁、报警器以及对电视机换台等多种功能。此外，本系统还设有支持触摸控制的主控制屏，并且集成语音控制模块，用户可以通过说话（语音）训练属于自己的一套控制命令，训练完成后便可以通过语音控制家电设备。智能无障碍居家环境控制系统适合在康复机构、医院康复科及普通家庭中使用，帮助重残患者老年人等人群控制家电设备，提高和改善他们的生活质量。

本发明涉及一种通过种植香根草来加固因风浪或船行波冲蚀形成的河流、湖泊(包括水库)岸边陡坎的 生态水利工程技术。在波浪冲蚀陡坎的顶部，距离陡坎边缘 60~150cm(取决于土质和波浪要素)，按 照 20cm×15cm(行距×丛距)，每穴种植 4~6 根草苗，沿岸构建宽度 60cm 的香根草种植带，利用香根草发达强劲的根系凝聚原本松散的土体，形成强劲的根土复合体岸壁，抵御波浪和陆地降雨径流对岸土 的侵蚀。采取本发明提供的护岸方案，

1 成果简介我国山区河流众多，许多河流的河床侵蚀下切，并以溯源冲刷方式传播到上游沟谷，引起沟坡增大，岸坡失稳和整个流域的土壤侵蚀，在汛期暴雨作用下，常常引发崩塌、滑坡和泥石流等自然灾害。阶梯深潭系统是山区河流中常见的一种河流地貌形态，由一段陡坡和一段缓坡相间组成，在纵剖面上呈阶梯状。天然阶梯深潭系统是在水流冲刷过程中自然形成的，是一种增加河床阻力、消减水流能量、抑制河床侵蚀下切的健康河床结构，这种结构在自然界具有较大的稳定性。然而，自然发育阶梯-深潭系统往往需要经过较长的时间，在具备一定条件的山区河流，模仿天然阶梯深潭系统建造人工阶梯深潭系统，也可以取得控制河流下切、避免或减少地质灾害的效果。自 2006 年开始，清华大学先后在云南、四川、甘肃等省，开展了人工阶梯深潭系统在山区河流治理方面的野外试验研究。研究成果显示，人工阶梯深潭系统不仅能够有效地控制河流（沟谷）下切、改善河流生态环境，对于泥石流灾害也具有明显的防治作用。目前，对于阶梯深潭系统发育程度（河床结构强度）的研究正在进一步量化；同时研制了一批专用的测量工具，如用于测量河床结构的“ 河床结构测量排” 、用于阶梯深潭系统流速场测量的“ 湍流脉动流速仪” 等；阶梯深潭系统的消能减灾机理研究正在不断深入。通过对阶梯深潭系统生物栖息地多样性的定量研究，采用大型无脊椎底栖动物对山区河流的生态多样性进行评价，为山区河流生态评价量化指标体系的建立奠定了基础。  治理前                                              治理后生态条件改善，河床稳定 图 1 吊嘎河人工阶梯深潭治理前后  修建前沟道内碎石散乱                            修建后沙石沉积水沙分离，控制了泥石流发生 图 2 建造人工阶梯-深潭系统前后的文家沟  汛期前                                                  汛期后阶梯深潭系统泥沙淤埋 图 3 拦山沟人工阶梯-深潭系统治理汛期前后2 应用说明实例 1：云南东川市吊嘎河（小江流域支流）人工阶梯深潭方法试验。近年来吊嘎河的河床下切迅速，同时带来了一系列的地质灾害与生态环境问题。 2006 年，课题组在吊嘎河设立了试验站，开展了人工阶梯深潭方法试验研究。试验结果表明，试验段水面面积有所增大，河床底质、水深和流速多样性也得到提升，河床侵蚀下切得到有效控制，维持了较为稳定的河床环境。人工阶梯和深潭段的河床底质、流速和水深环境交替出现，在空间层次上塑造了富于变化和多样性的水生动物栖息环境。对大型底栖无脊椎动物的采样及评价结果显示，人工阶梯深潭布置后，随着水生栖息地多样性增加，单位面积底栖动物密度、物种丰度及生物群落多样性指数均呈上升趋势，水生生态得到改善。吊嘎河的试验成果，还为 2009年以来采用人工阶梯深潭方法治理泥石流奠定了基础。 实例 2：四川省绵竹市清平乡文家沟滑坡堆积体泥石流治理方法试验。文家沟滑坡是汶川地震造成的第二大滑坡，滑坡堆积体总量达 8160 万方，文家沟内堆积体厚度达 20-180 米。2008 年暴雨在滑坡体上形成深达 50 米的 V 型冲沟，并引发了多次泥石流灾害。暴雨使沟床不断下切，两岸坡度变陡而坍塌，碎屑物进入水流就形成泥石流。 2009 年，课题组在文家沟滑坡体上的冲沟内建造了 33 级人工阶梯深潭对泥石流进行治理，取得了良好的效果。所建造的人工阶梯深潭试验工程虽然十分简易、单薄，但是工程造成的巨大阻力消减了水流能量，使沙石沉积、水沙分离，成功地控制了沟床下切，对于控制泥石流发挥了重要作用，避免了泥石流灾害的发生。 实例 3：甘肃省礼县拦山沟泥石流治理。长江上游白龙江、西汉水等流域是典型的干旱河谷，其特点是高原上深切宽阔河谷，河谷比周围高原明显干旱。区域内植被覆盖度低，由于长期干旱和风化，流域内积累了大量的土石碎屑，遭遇突发暴雨时可能发生滑坡和特大泥石流，对城镇和村庄造成极大威胁。甘肃武都地区礼县的拦山沟是西汉水的支流，由于沟谷深切，侵蚀极为强烈，泥石流常常发生，据调查沟口泥石流堆积泥沙约 170 万吨。 2009 年 6月课题组在拦山沟开展了泥石流治理试验，建造了 17 级人工阶梯深潭试验工程。试验结果表明，沟道在人工阶梯深潭系统的保护下不再下切，维持了沟岸的稳定，且阶梯深潭系统消散水流能量，使得泥石流不能起动，当年 6、 7、 8 月降雨 196.8 mm，其中最大日降雨量达31.9 mm， 拦山沟仅有不足 100 吨泥沙物质进入西汉水，达到了控制泥石流的目标。3 效益分析阶梯深潭系统发育较好的山溪常常伴随着良好的河流生态环境和优美的溪流景观，因此仿照天然的人工阶梯深潭系统常用于河流的生态修复与景观塑造，用于山溪森林公园建设可带来额外的休闲旅游经济收益。4 合作方式技术转让或合作开发，商谈。5 所属行业领域能源环境。