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水文与水资源工程系

李昌文

2023年03月31日 08:36 李昌文 点击:[]

导师姓名

李昌文

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博士

校聘教授

联系方式

E-mail:764984847@qq.com,Tel-18163358219

导师类别

硕士生导师

主要研究方向

防洪减灾、城市排涝、数字孪生流域、巨型水工程群联合智能调度、国家水网、流域综合治理、生态水利、国际合作交流

个人简介

李昌文,2015年获得华中科技大学水利水电工程博士学位,20152022年在水利部长江水利委员会长江勘测规划设计研究院(现长江设计集团有限公司)先后任工程师和高级工程师,20227月作为高层次人才(拔尖人才)引进至三峡大学担任校聘教授,现为三峡大学水文与水资源工程系主任,“强基计划”科研团队“数字孪生流域与洪涝安全智慧调控”负责人、中国电信应急产业研究院首席科学家、水利水电快报编委。

长期从事防洪减灾领域的科学研究、顶层设计、流域区域规划、工程勘察设计、防洪咨询评估、防洪排涝体系智能调度、国际合作等工作。面向变化环境下极端洪水综合应对国家重大科技需求和国际前沿领域,以江--河关系变化与极端洪涝灾害驱动响应机理识别 - 防洪体系智能调度与风险精细调控 - 行蓄洪空间布局与风险管控为主线,从问题诊断、技术研发、策略研究、集成示范四个层次入手,开展了人类活动与全球气候持续变化下热带亚热带区域山区性河流与平原河网洪涝安全调控的系统研究和工程实践,对新时期防洪减灾面临的挑战和未来的江河湖治理思路有着深刻理解和独到见解,积累了丰富的研究经验。

目前主要研究方向并有望取得突破性成果领域:天空地水一体化智能感知与数字化映射、水文学-水动力学-工程调度全耦合水科学数据驱动模型研发、洪涝灾害全过程演变数字化评估与风险智能区划、多阻断大流域非一致性水文实时预报预警、电网设备风险智能预警、巨型水工程群智能调度与风险精细调控、城市群内涝智慧防治与智能水网调度水库减淤排沙全阶段调度与泥沙冲淤态势动态监测互馈模式、山水林田湖草系统治理与流域综合治理知识图谱、防洪规划数字沙盘研发


主持国家自然科学基金青年基金、国家重点研发计划子课题、水利部重大科技课题、湖北省自然科学基金一般面上项目、教育部产学合作协作育人项目、流域水安全保障湖北省重点实验室开放创新基金重点项目、水利部泥沙科学与北方河流治理重点实验室开放研究基金、国网吉林省电力有限公司揭榜挂帅项目等大批科研项目参与承担国家重点研发计划项目、中国-东盟海上合作基金、水利部重大科技项目、水利部公益性行业科研专项、水利前期项目、湖北省重点研发计划项目、应急管理部防汛抗旱司委托项目、中国工程院咨询研究项目、长江三峡集团有限公司科研项目、中国国土勘测规划院外协项目、湖北省水利厅委托项目、长江设计集团自主研发项目、安徽省水利水电勘测设计院委托项目、武汉市水务科学研究院委托项目等科研项目,具有协调、组织多家单位开展国家大型科技攻关项目的经验,具备较强的学科前瞻能力和解决重大技术难题的能力

1、以长江与洞庭湖江湖关系、长江与鄱阳湖江湖关系、湄公河与洞里萨湖河湖关系等为典型,开展了变化环境下世界上著名和复杂江--河关系变化与水文情势驱动响应机理识别研究,解决了江--河关系演变规律的认知问题,从海---陆四个维度解析了湄公河与洞里萨湖河灌湖湖补河河漫滩湖漫滩河顶湖湖顶河等水情互馈过程,定量揭示了河湖相转换特性,理清了河湖交互规律的宏微观格局,定量评估了径流、潮汐、风浪遭遇组合对河湖水量交换的影响量,阐明了河湖水情-水动力条件-水通量交互-湖区水文节律的驱动机制和耦合协变响应规律,创建了江-河-湖水量交换关系内涵变化量与水文情势全过程驱动响应关系的定量图谱。研究成果整体处于国际先进水平,对指导长江与两湖综合治理、湄公河和洞里萨湖洪旱灾害应对、提高水文预报精度、确保河湖健康具有重要的科学理论意义和实践应用价值,获长江水利委员会科技奖二等奖、长江设计院自然科学奖二等奖。

2、研发的防洪应急避险技术,实现了应急避险全过程(风险人群精准识别、快速预警、实时跟踪、避险转移与动态安置)、全要素的实时精准调度与智慧管理,被湖北技术交易所鉴定为整体处于国际领先水平,“基于人群属性的应急避险智慧解决方案”纳入《水利部智慧水利优秀应用案例和典型解决方案推荐目录》《水利先进实用技术重点推广指导目录》,获得水利先进实用技术推广证书,能为各流域受洪水威胁的防洪保护区、蓄滞洪区、洲滩民垸、山洪防治区、病险水库及堰塞湖等提供人员转移避险调度,具有重大的科技意义和工程应用推广价值,获得湖北省勘察设计行业科学技术奖一等奖、长江设计院科技进步奖一等奖。

3、作为项目联系人和子课题负责人,参与研发了变化环境下流域超标准洪水综合应对关键技术,揭示了流域超标准洪水发生发展机制,动态审视了环境变化引起的超标准洪水灾害多维风险,阐明了变化环境下流域超标准洪水演变规律,解析了洪水风险传递规律与工程调控能力的强耦合关联机制,提出了基于洪水特性、工程防洪能力、灾损情况及灾后恢复能力的超标准洪水等级划分方法,提出了基于剩余防洪能力与潜在灾害风险的防洪工程体系超标准分级运用方式,形成了流域防洪态势驱动的洪水智能调度及效益与风险互馈调控技术,提出了超标准洪水分级综合应对措施体系,形成了流域超标准洪水全过程应对成套解决方案及应急管理、风险管理保障体系建设方案,参研成果纳入科技部2020年五项重大科技创新、十五项重点成果,经院士和专家评价认定达到国际领先水平获得湖北省科技进步奖二等奖、长江设计集团科技进步奖一等奖。


主持长江水利委员会水文局委托项目、长江勘测规划设计研究有限责任公司委托项目、克州新隆能源开发有限公司委托项目、澜湄水资源合作中心委托项目、桂林市临桂区人民政府委托项目、武汉经济技术开发区(汉南区)水务和湖泊局委托项目等横向项目。针对山丘区、平原水网地区、河口感潮河段等不同区域的雨、水、工、险和灾情特点,结合系列工程实践,总结了流域综合治理规划、水安全保障规划、防洪排涝提升工程规划、水系连通工程规划、航道建设设规划、水资源配置工程规划、水库溃坝(堰)洪水分析、蓄滞洪区运用预案编制、应急管理能力提升、生态保护和绿色发展方案、长江大保护重大项目战略咨询、水利绿色高质量发展战略规划、山水林田湖草生态保护修复工程规划、数字孪生工程建设规划、河网水动力学模型开发等解决方案

1、作为技术骨干,参与编制了成渝双城经济圈水安全保障规划、柬埔寨国家水资源综合规划纲要编制、长江流域防洪标准复核和防洪体系布局研究、滁河流域综合治理规划、湖北省黄石市“十四五”水安全保障规划、桂林市城市水利综合规划、桂林市城市水系连通工程规划、黄山市歙县城市防洪规划、重庆市綦江区城区防洪规划、重庆市潼南区涪琼两江连通工程规划方案、汤溪河流域综合规划、梅江河流域综合规划、唐河干流(社旗—省界)航道建设规划等治江规划。针对中小河流的洪灾成因及防洪特点,创新性提出了无资料、多碍洪构筑物的山区性河流洪水过程模拟方法,提出了“V”型或“U”型河道开辟分洪隧洞作为第二通道退滩还水增加行洪宽度、防洪空间管控等新型防洪措施,作为防洪专业主设人承担的“桂林市城市水利综合规划”荣获广西优秀水利水电工程勘察设计奖一等奖。

2、主持或参与承担了数字孪生桂林新区相思江防洪排涝提升工程、永宁水库溃坝洪水分析、巴基斯坦KAROT水电站溃坝(堰)洪水分析、长江干流九江至南京段一维模型开发、长江流域应急管理能力提升专项计划、缅甸伊洛瓦底江流域防洪咨询、欧阳海数字灌区信息化建设规划方案研究、西凉湖与杜家台蓄滞洪区运用预案编制、长江流域发展科普宣传画册、荆州市生态保护和绿色发展总体方案、宜昌长江大保护重大项目战略咨询研究、古蔺县水利绿色高质量发展战略规划等咨询服务工作,其中伊洛瓦底江流域防洪咨询报告得到了缅甸总统高度赞誉。研究制定了蓄滞洪区运用预案编制方法并被武汉市水务局推广至西凉湖、杜家台、东西湖、武湖、涨渡湖、白潭湖等蓄滞洪区,为积极应对长江2020年流域性洪水提供了技术支撑。考虑洪潮组合,创新提出了采用大通站设计洪水推算南京站设计潮位过程的计算方法,考虑不同洪水大小对长江下游洲滩淹没影响提出了不同模拟处理方法,建立了长江干流长程一维水动力学数学模型,研究成果在和县、枞阳和芜湖江堤防洪保护区洪水风险图编制中得到应用。

3、参与承担了以安徽省新安江流域防洪治理(分洪)工程可行性研究、遂宁市涪江右岸水资源配置工程可行性研究、重庆市藻渡水库工程可行性研究、重庆市云阳县向阳水库工程可行性研究等为代表的国家重大水利工程勘察设计。通过系列重大工程项目的历练,积累了深厚的洪水防御经验,提升了流域洪涝安全调控技术水平,为流域复杂水工程高效精准应对大洪水、筑牢防洪工程体系提供了强有力技术支撑。相关成果在工程实践中得到应用,产生了显著的社会经济效益。


在《Water Resources Management》《Applied Ecology and Environmental Research》《Acta Oceanologica Sinica》《水利学报》《湖泊科学》等国内外期刊和国际会议上公开发表学术论文30余篇。申请国家发明专利20余项、软件著作权3项;主编普通高等教育“十二五”规划教材《大学生社会实践教程》,正在主编专著《湄公河与洞里萨湖水量交换关系与水文情势驱动响应关系定量图谱》,作为撰稿、组稿和统稿人参编国家出版基金项目、国家“十三五”重点图书、中宣部主题出版物《缚龙捉鳖:长江防洪减灾70年》,参与编写包括国家出版基金、湖北省学术著作出版基金资助在内的《基于人群属性动态反馈驱动的应急避险技术》《变化环境下流域超标准洪水综合应对关键技术》《长江流域超标准洪水调度与风险调控关键技术》《洪水风险管理:大型洪泛区河流及城市河流防洪治理创新方法》《从防洪安全到空间管理:荷兰和美国防洪治理中的专家政府互动》《长江治理与保护报告2021》《三峡水库运用后江湖关系变化及其影响研究》《三峡工程史料选编(防洪卷)》《新水沙条件下江湖关系与水文情势驱动响应关系量化研究》《澜湄水势与水安》等著作;参与编写ICOLD手册《Flood Risk Assessment》、水利行业标准《防洪规划编制规程》(SL669-2014)英译本、中国水利学会团体标准《流域超标准洪水防御预案编制导则》、中国工程咨询协会团体标准《水工程防洪调度减灾效益评估导则》、中国测绘学会团体标准《船载激光测量技术规程》《数字孪生水利工程空间地理信息数据技术规程》、长江水利委员会技术指南《委管水库防汛手册编制指南》等技术标准。


代表项目

1、塔日勒嘎水库泥沙冲淤及发电综合运行调度方案研究

研发库区泥沙、过机泥沙淤积监测平台,诊断电站淤积、排沙特性及调度特征,解决泥沙冲淤实时精准评估难题;构建塔日勒嘎水电站一维、二维、三维非恒定流不平衡输沙水流泥沙数学模型,研究消落期库尾减淤调度方案、汛期沙峰排沙调度方案、汛期“蓄清排浑”动态使用的泥沙调度方案、蓄水期减淤调度方案以及各方案组合下对电站发电的影响,解决水库发电和排沙的矛盾,形成塔日勒嘎水库泥沙冲淤及发电综合运行调度导则,明确泥沙调度时机和调度方式;研发针对不同水流状态的泥沙活性剂,有望打破泥沙调度传统模式,发展新质生产力。


2、电网设备洪水风险智能预警技术研究

深度融合高分辨率卫星遥感影像和高精度无人机倾斜摄影数据,实现大范围下垫面和电网设备高程数据的快速提取;建立流域水文-水动力学数学模型,实现洪水物理机制模拟和数学推理的深度耦合,研究洪水发生规律;构建吉林电网典型涉洪区域大尺度洪水风险评估模型,实现电网设备洪水风险分布区域划分,指导电网设备建设、运维。开展基于空间信息网格的电网设备洪涝灾害定量评估,建立电网设备洪灾风险空间模型;研究电网设备洪水风险区划图谱智能创建技术,实现对电力设备遭受洪水风险态势感知与快速交互推演。利用高分辨率、多时相影像遥感卫星时空大数据与全天时洪灾应急监测技术,获取洪涝灾害空间特征分布信息及洪水动态变化,开展电网设备灾害事件实时预警;研究电网运行与洪水风险决策业务深度融合技术,开发电网设备洪水风险智能预警软件,选取典型地区试点应用。


3、数字孪生桂林新区相思江防洪排涝提升工程

以基础设施建设、功能区建设和配套设施建设为主要内容,充分运用物联网、大数据、云计算、人工智能、数字孪生等新一代信息技术,围绕相思江流域水利数据底座、防洪调度推演模型层和知识层、智慧应用等三个层次建设数字孪生相思江,实现数字化场景、智慧化模拟、精准化决策,建成具有预报、预警、预演、预案功能的防洪排涝体系,赋能流域防洪排涝等核心水利业务,提升流域治理决策与管理的科学化、精准化、高效化能力和水平。(1)建设相思江流域物联感知监测系统与水利数据底座,汇聚相思江流域全要素信息,展现流域全貌和水工程运行状态,驱动相思江水工程调度管理决策;(2)建设相思江流域水工程调度推演模型层和知识层,实现数字孪生相思江智慧化模拟,并汇聚人工智能、大数据等新技术基础服务能力,以及数字孪生相思江特有的场景服务、数据服务、仿真服务等能力,为上层应用提供技术赋能与统一开发服务支撑;(3)建设基于数字孪生相思江一张图的防洪、排涝智慧应用服务,实现预报、预警、预演、预案“四预”全过程。


4、湖北省蓄滞洪区数字孪生应急避险平台关键技术研究

围绕新时期湖北省蓄滞洪区有序避洪的科技需求,突破洪水风险快速建模与动态研判、风险人群精准识别与快速预警、避洪资源实时优化与智能调度等关键技术瓶颈,研发数字孪生应急避险平台,实现淹没影响算得准、影响人群安置快、避险平台能推广的目标。


5、变化环境下流域特大洪涝灾害协同应对策略研究

遵循“机理剖析->关键技术->集成示范”全链条一体化研究思路,通过理论推导、数值模拟、案例分析、场景推演、数据挖掘等方法,揭示新形势下气候变化、水工程建设运行、城镇化集聚对流域特大洪水的影响机制,构建变化环境作用下的洪水响应关系;研究工程调度下的流域特大洪水风险传递规律、致灾机理及演化趋势,构建不同孕灾环境下洪灾响应关系;提出流域特大洪涝灾害风险调控、规避与分担策略,形成洪水演进、致灾与应对技术体系,为国家协同应对流域特大洪水提供解决方案。


6、宁水库溃坝洪水分析专题

构建永宁水库大坝溃坝分析模型,包括溃坝洪水模型、下游堰坝群联溃模型和洪水演进模型;拟定永宁水库大坝溃坝的计算方案和条件,进行溃坝洪水分析计算;依据永宁水库溃坝洪水计算结果以及坝下游情况,可视化评估溃坝洪水灾害影响,描绘坝下洪水淹没范围图;提出相应的防洪应急预案和应对措施。

 

通讯地址:湖北省宜昌市大学路8号三峡大学水利与环境学院水科学与工程楼H1-1001

 

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