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    发布时间:2018-03-28

——水沙科学与水利水电工程国家重点实验室

 

 

      水沙科学与水利水电工程国家重点实验室依托清华大学,于2006年7月26日由科技部发文批准建设。实验室凝聚了清华大学水沙科学与水利水电工程研究领域的精华力量,是按照“开放、流动、联合、竞争”机制运行的实体化实验室。2008年5月,实验室在全国实验室评估中被评为优秀实验室;2008年6月26日,实验室通过科技部验收。
  
围绕国家需求展开科学研究

 

  在全球水资源短缺,水污染严重,洪水灾害频繁的背景下,不同尺度的水循环机理、流域水沙运动机理、水资源多目标利用与流域管理是当前国际研究的热点和主流。因此,实验室围绕长江、黄河等江河治理以及西部大开发、西电东送和南水北调三大战略工程建设,立足实验室自身的传统优势、瞄准国际学科前沿及大型水利枢纽的生态环境效应以及“高坝、大库、强震”下的枢纽布置与设计、“高性能、高稳定和高经济性”特大型水轮机组等我国当前重大需求展开研究工作。自成立至今,实验室共确立了5个研究方向:
  水文水资源科学与管理。针对我国水资源区域分布不均、需求不均的特点,实验室展开了区域水循环、生态与环境耦合机理,水资源复杂大系统动力学行为及适应性优化技术,水旱灾害形成机理及预报方法的研究工作。
  水沙科学与水环境。以流域水沙运动及其伴随的污染物、营养物传输过程为主线,实验室研究不同尺度上的水沙、污染物、营养物的产输动力学,河、湖(库)的水动力学、地貌、生态环境响应机制及灾变过程,以及枢纽设计、运用为基础的调控方法。
  岩土力学与工程。以大型枢纽工程建设和运用管理为主线,实验室对高坝坝基、高边坡和地下洞室群中结构和材料的非线性动力学行为和结构设计理论,岩土结构和材料的破坏过程,及结构安全性诊断和加固技术进行研究。
  高坝新型结构。实验室开展了复杂荷载作用下高坝结构和材料的静、动力特性,高坝短期、长期变形过程与安全性评价方法,高坝施工新技术、新材料和新型结构设计理论的研究工作。
  水力机械动力学与工程。以高效、稳定和经济的水轮机械为主线,实验室研究了水力机械内部流动机理,体型优化设计技术,机械系统的动力与安全控制技术。
  现在,实验室以张楚汉、雷志栋院士为代表的老一辈科学家,以王光谦教授为代表的优秀中青年学术带头人,以青年创新团队为主体的后备青年人才,组成了一支结构合理、创新力强、有凝聚力的研究队伍。实验室现有固定人员52名,包括院士2人、教授29人,国家杰出青年基金获得者7人、长江学者3人、国务院表彰的做出突出成绩的博士2人、国家级突出贡献的中青年专家1人、国家自然科学基金委创新研究群体1个。
  实验室利用平台资源优势和清华大学的政策支持,积极开展国内外研究合作和学术交流。自2006年成立以来,实验室每年批准的开放课题中约有20%~30%来自于海外,每年在研国际合作项目有10余项;每年邀请有2~3名海外知名学者来实验室开设课程;每年派遣1~2名青年学者赴国外访问进修。2007年,实验室还与国内3个水利工程类国家重点实验室共同建立了年度主任联席会议制度。
  
为国家水电工程提供技术支撑

 

  围绕流域水沙过程、流域管理、防洪减灾、水利工程建设、水资源优化配置和生态环境修复中的重大基础理论、关键技术研究开发,实验室通过资源整合、系统集成和应用示范,逐步建立了数字仿真、系统应用的基础平台和技术体系。以信息化带动科研手段的现代化,丰富教学手段,提升科研创新能力,来提高实验室学科在国际上的学术地位。目前,实验室具有水利工程一级学科博士学位授予权,在2003年教育部全国一级学科评估中,水利工程一级学科名列全国第一名;在2002年教育部全国二级学科评估中,实验室水力学与河流动力学、水工结构工程两个二级学科评估得分列全国同类学科的第一名。自2003年以来,实验室发表SCI论文数目199篇,EI论文66篇,ISTP论文20余篇;获得国家科学技术进步奖9项,省部级奖47项,个人荣誉奖及其他9项;承担国家级科研项目、课题189项,其中包括“973”计划项目1项、课题4项;“863”计划1项;国家自然科学基金项目81项;“十五”科技攻关项目7项;“十一五”科技支撑项目3项;各项发明专利17项;软件著作权9项。
  同时,实验室有4座实验大厅,9个实验分室,共计拥有实验用房14500平方米;属于实验室管理和使用的30万元以上的仪器设备20件,固定设备资产总值(原值)2096万元。实验室依托单位和主管部门近年来通过“百名人才引进计划”等渠道对实验室投入支持经费2800余万元。实验室还取得了一批高水平、有影响的重要成果,研制出一批有特色、有创新的科研设备,拥有“数字黄河”工程规划、全国水利信息化规划总体框架研究及部分专项应用系统规划、黄河水量调度管理系统、塔里木河流域水资源管理决策支持系统、数字都江堰工程、黄河数字流域模型、南水北调水力调配等;拥有曙光服务器、HP服务器和图形工作站,建立了可视化图像、语音系统,流场实时量测系统。
  秉承清华大学水利学科的优良传统,坚持应用基础研究和工程关键技术研究并重,实验室还在水文水资源科学与管理方向,提出了新的蒸发模型,成功解释了国际水文学界的蒸发悖论;在水沙科学与水环境方向,实验室建立了植被侵蚀动力学理论、流域水沙动力学模型系统,量化了黄河演变的滞后响应规律,解决了三门峡、三峡工程运用决策和南水北调工程设计中的多个关键技术问题;在岩土力学与工程方向,实验室提出了固体准脆性材料的多尺度—非线性—非平衡态热力学及高坝变形加固理论,成功解决了我国拱坝最高边坡的加固难题;在高坝新型结构方向,实验室发明了堆石混凝土筑坝技术,设计了碾压混凝土拱坝新结构以及智能混凝土新结构,并广泛用于工程实践;在水力机械动力学与工程方向,实验室自主设计出具有国际先进水平的南水北调工程新型混流泵、江厦潮汐试验电站水轮机组等。通过以上成果与数据表明,水沙科学与水利水电工程重点实验室已全部满足了新建国家重点实验室的4项基本条件。
  在后面的发展中,实验室将始终围绕国家战略目标,坚持“突出的应用基础创新”、“重大工程关键技术创新”、“自主产权的技术创新”和“重要的国际影响力”4个特色,为我国水资源利用、江河治理、水电开发和流域保护提供技术支撑,为我国培养更多优秀水利人才。

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