工程水文研究所
简介
工程水文研究所是由工程水文与水文气象研究所(成立于2010年)变更而来,是以原刘光文教授带领的水文计算教研组和周恩济教授带领的水文气象教研组为基础组建。现有教职工15人(含2名博士后),其中教授4人,博士生导师5名,副教授/副研究员8名,享受国务院政府特殊津贴1名,国家级人才计划入选者1名,江苏省教学名师2名,江苏省优秀教育工作者1名,宝钢教育基金会优秀教师3名,严恺教育奖一等奖1名。
研究所以“水文不确定性理论及应用”和“应用气象学”2大研究方向为支撑,围绕国家流域防洪规划、涉水工程防洪安全、国家水网运行管理、流域数字孪生建设等重要江河战略,紧密结合行业产业发展需求,融合领域前沿研究成果、国家重大需求及学科未来发展趋势,深度强化“水文+气象”学科交叉,形成了以“变化环境下工程水文设计理论与方法”、“水文不确定性分析及降低控制”、“中长期气象/气候及水文预测评估”、“洪涝灾害动态监测及风险评估”为核心的研究团队,深化产学研合作融合,为学科建设及行业发展培养了众多高素质科研人才及高水平技术人才,更好地服务了国家及行业发展需求。
教育教学
研究所承担“水文统计”“水文分析与计算”“工程水文及水利计算”“随机水文学”“水文随机分析”“洪旱灾害风险分析”“气象学”“气候学”“中长期水文预报”“水文气象与气候学”“水文水资源风险分析”等本硕博课程的教学。主编了3部国家规划教材、1部省精品教材、1部省十四五规划教材、3部省精品立项教材、5部国家规范核心教材、4部高等学校水利学科专业规范核心课程教材、2部基于认证要求的高等学校水利学科专业规范核心课程教材、3部高等学校水利学科专业规范核心课程数字教材、2部新形态数字教材;建成“水资源与现代水利”国家一流课程1门、“水文统计”“工程水文学”国家精品课程2门、“水文统计”“工程水文学”等国家精品资源共享课/开放课程7门、省级精品(优秀)课程8门。1项教研成果入选全国虚拟教研室教研方法优秀典型。获得国家级教学成果二等奖2项,省级教育教学成果特等奖2项、一等奖1项、二等奖2项,全国高校水利类专业优秀教材奖6项,省优秀研究生课程1门,高等学校水利类专业教学成果特等奖2项、一等奖1项。已培养博士、硕士和留学生300余名。
科学研究
研究所主要研究方向包括:工程水文设计理论与方法、水文不确定性分析及降低控制、数值天气预报、中长期气象/气候及水文预测预估、气候变化分析与模拟、洪涝灾害动态监测及风险评估等。在工程水文分析计算、水文不确定性分析及概率预报、中长期水文预报等方面处于国内领先、国际先进水平。
主持国家自然科学基金重点项目1项、国家重点研发计划课题3项、国家科技重大专项专题1项、国家自然科学基金面上和青年项目18项,以及其他多项水利科技项目。获国家科技进步奖4项,大禹水利科学技术特等奖1项、一等奖及其他省部级奖10多项,出版专著8部,发表高质量学术论文280余篇,其中SCI/EI收录100余篇。主持开发的洪水概率预报及中长期水文预报系统在全国多个流域、水库、电厂等部门推广应用。
典型成果
一、创建水文频率计算及风险分析理论与技术
自1952年河海大学“水文系”创立之始,刘光文教授奠定了我国水文频率分析计算系统性教学与研究的基础,其后,丛树铮教授开创了我国水文统计试验和随机模拟的先河,朱元甡教授率先开展了我国水文风险分析的基础理论与应用研究,在华家鹏、黄振平、陈元芳、梁忠民、李国芳等历代后继学者的持续努力下,进一步发展和完善了水文频率分析计算及风险分析的理论与方法体系,形成了极具特色的学科研究方向。近些年来,对变化环境下工程水文计算、洪水概率预报、洪旱灾害风险评估与管理等学科热点问题不断探索,获得了一批突出的研究成果。
基于上述研究,共获得国家科技进步奖二等奖3项,大禹水利科学技术特等奖、一等奖及其它省部级奖10余项,发表学术论文300余篇,其中SCI/EI收录60余篇。
l 首次提出“双权函数”法的参数估计理论与方法
l 首次提出基于统计试验的水文统计参数估计精度的评估理论与方法
l 首次提出流域系统实时洪水风险分析的理论与方法
l 首次提出复杂时空结构的大江大河洪水过程随机模拟模型与方法
l 首次提出基于“等可靠度”思想的非一致条件下水文频率分析方法
l 将水电工程PMP/PMF估算拓展至核电工程的PMP/PMF估算
二、发展和完善中长期水文集成预报及可靠度评估新方法
针对中长期水文预报精度随预见期增长快速衰减的难题,创建了中长期径流“模型预报+误差校正+综合集成+可靠度评估”四步集成预报新范式,提升预报精度和稳定性。
l 当前瓶颈:理论进展缓慢、预报精度偏低,无法满足实际需求
l 我们突破:揭示了我国区域性降水与径流中长期变化的驱动机理,创建了新技术方法体系,在中长期预报精度瓶颈上形成突破
三、研发改进水文气象模型双向耦合模拟的新技术
针对陆面特征量分布复杂、水文参数模拟精度低的难题,提出了特征量次网格非均匀性表示的新方法,构造了表征水文效应的植被冠层模型,重建了降水产流模型,提升了水文气象模型双向耦合的中长期水文预报精度。
l 当前瓶颈:耦合模型地表过程刻画简单、模型水文预报精度低
l 我们突破:揭示了我国主要陆面特征空间变异性的水文效应,解释了水文气象互馈机理,创建了双向耦合模拟新技术新方法,在水文气象模型耦合预报精度瓶颈上形成突破
四、创建洪水概率预报新技术
提出了水文学视角的实时洪水概率预报新方向,创建了集概率预报方法、预报不确定性降低控制技术和评价指标于一体的洪水预报理论架构,推动了我国洪水概率预报理论和技术的进步。
l 传统:确定性定值预报;趋势:概率预报
l 当前瓶颈:现行方法主要从气象部门继承而来,无法满足水文作业预报的要求
l 我们突破:提出新的理论公式,解决了洪水概率预报实用性技术难题