[01378891]面向流域生态文明的水生态环境安全监控系统和方法

本项目属资源环境与生态安全领域。 生态文明建设正全面融入我国经济社会建设的各方面和全过程。水生态环境安全是生态文明和民生福祉的基本保障,但在全球变化与高强度人类活动影响下,我国正面临水资源约束趋紧、水环境污染严重、水生态系统退化的严峻形势。我国已建成多座世界级大型水利水电工程,如三峡、溪洛渡、向家坝等。这些大型水利工程群特有的分布格局,对闸坝缓流、生物栖息地、通江湖泊等敏感水域产生诸多深远影响,流域生境演变的复合性与不确定性不断加剧。但长期以来,我国水利开发以面向防洪、发电、航运等功能为主,在流域水生态环境安全保障方面尚缺乏系统方法和关键技术储备。面对生态文明建设的新要求,在大规模水利建设的新局面下,如何保障流域水生态环境安全,维护河湖基本功能和健康,正面临巨大挑战。 本项目面向国家重大需求,项目组在973计划、教育部“长江学者和创新团队发展计划”、国家杰出青年科学基金等支持下,经过十多年的技术攻关,建立了面向流域生态文明的水生态环境安全监控系统和方法,为流域尺度的水生态文明建设提供了系统解决方案。主要技术发明如下： （1）针对高强度人类活动影响下大尺度流域水生态环境安全监测的技术瓶颈,发明了水利工程影响下基于物联网的流域水文水质监控系统及方法,通过有机结合物联网及现代水质监测新技术,实现监测层、信息管理层、数据分析与决策支持层的无缝耦合,在固动结合监测、实时远程监控、分布式信息传输、多源数据融合、智能化信息管理等方面取得了多项重大技术创新;创建了多目标、分层、分系统监测体系,研发了协同水环境实时监测、营养状态智能判别、重要水生生物栖息地监测、江湖交汇水系优化监测的成套技术,解决了水利工程影响下多类复杂敏感水域、多种生态环境效应难以跨区域、全方位、同步高分辨率监测的难题。 （2）针对大尺度流域水生态环境安全保障的大规模水库群联合调控技术瓶颈,将生态因素融入常规调度,科学考虑水位变幅、水体垂向紊动、水环境要素、生态需水变化等因素,创建了面向生态环境修复和生境重构的水利工程群多目标智能调控系统与方法,发明了抑制水库富营养化与水华、适合重要水生生物自然繁殖、改善通江湖泊江湖关系的重大水库群联调联控技术,解决了国内外本领域共性技术难题,技术实施后明显减轻了重大水利工程对敏感水域水生态环境的影响,库区水华强度和频次显著下降,重要鱼类产卵量明显增加,通江湖泊生态环境有效改善。 本项目取得了具有自主知识产权的原创成果,已授权发明专利46项,实用新型专利4项,申请PCT国际专利4项,软件著作权7项;相关技术受到国内外同行的广泛关注与高度评价,被纳入4部国家和行业规范、3项国家级规划。鉴定委员会认为：研究成果总体上达到国际先进水平。已成功应用于长江中游、金沙江下游、黄河、海河、太湖、清江、塔里木河等流域,以及南水北调、三峡、向家坝、溪洛渡等20多项重大水利工程中,经济效益、社会效益及生态效益显著。