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。 7 大型水利水电工程可视化仿真 8 重大水利水电工程施工实时控制 9 重大泄流结构耦合动力安全理论及工程应用 10 城市热环境与建筑节能 11 建筑光环境与城市照明 12 低碳城乡规划与绿色建筑设计含沙量的概率密度分布函数；利用模糊模式交叉迭代模型和遗传算法对

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。

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

流域模型 GWLF 平台介绍：通用流域污染负荷模型（简称 GWLF 模型）是 1987 年由美国康奈尔大学提出的一种半分布式、半经验式 流域模型算法，主要用于在中尺度流域(几百～万 km2 左右)模拟水文 及污染物负荷通量，可以提供逐月的模拟结果并对关键断面（如国家、 省级考核断面，跨区域（跨行政区）分界断面，生态补偿断面）污染 源构成进行来源解析。其所需数据类型及数据量与我国的水环境、水 资源管理部门所能提供的数据类型相匹配，保证了该模型在我国流域 管理中的适用性和可达性，为流域尺度或区域尺度（一般市级行政区 域大小为几百～万 km2）水环境及水资源规划、决策与管理提供可靠 支持。该模型为美国 TMDL 计划实施推荐流域模型之一。利用该模 型所得结论可以进一步加工分析并结合 GIS 等空间分析软件，得出时 图 1：南开大学国家环境保护 城市空气颗粒物污染防治重点实验 室“颗粒物来源解析及污染防治技 术研究与应用”城市分布图空差异分析结果，为区域或城市水环境管理急需的决策提供支持与建 议。

流域模型 GWLF 平台介绍：通用流域污染负荷模型（简称 GWLF模型）是 1987 年由美国康奈尔大学提出的一种半分布式、半经验式流域模型算法，主要用于在中尺度流域(几百～万 km2 左右)模拟水文及污染物负荷通量，可以提供逐月的模拟结果并对关键断面（如国家、省级考核断面，跨区域（跨行政区）分界断面，生态补偿断面）污染源构成进行来源解析。其所需数据类型及数据量与我国的水环境、水资源管理部门所能提供的数据类型相匹配，保证了该模型在我国流域管理中的适用性和可达性，为流域尺度或区域尺度（一般市级行政区域大小为几百～万 km2）水环境及水资源规划、决策与管理提供可靠支持。该模型为美国 TMDL 计划实施推荐流域模型之一。利用该模型所得结论可以进一步加工分析并结合 GIS 等空间分析软件，得出时空差异分析结果，为区域或城市水环境管理急需的决策提供支持与建议。

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，

主要包括高效污水处理厂成套技术、 流域面源污染生物拦截系统、河道淤泥修复及稳定化药剂、延时曝气装置、 人工水草、人工鱼礁等核心产品或技术，“环境修复技术研究中心”团队项目 首批入驻重庆大学产业技术研究院项目。技术团队围绕黑臭水体治理、流域 环境与水生生境修复等方向，通过环境修复设备研发、新材料及修复新技术 的创新融合，实现技术研发、技术服务、技术应用的协同创新。通过研发环 境修复新技术与新产品，通过项目技术应用及推广已形成一整套污染场地治 理修复技术，项目可培育出完整的产业链，并最终有望形成国内具有竞争优 势的技术产业集群。

小试阶段/n该技术通过精细化水环境管理，构建了具有动力学机理、引入高性能计算技术的“空-地-水”一体化水环境模型体系，能快速精准模拟流域未来水环境变化趋势,评估污染源与水质的响应关系，核算水体环境容量，预测水体内突发事故的演进过程；针对智慧环保和环境大数据的国家战略需求，研发了环境大数据下多源异构数据融合、集成、挖掘、共享技术，建立了以流域水环境风险评估与预警智能云平台为主体的成套水环境风险评估与预警的技术体系，平台