中国水科院2016年十大科技成果（中）
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4洪水风险图编制技术体系
我国洪水频发，影响范围广，损失严重。加强洪水风险管理工作具有十分紧迫的现实需求。洪水风险图是反映洪水风险程度空间分布的地图，是洪水风险管理的主要信息支撑，在世界范围内广泛使用。洪水风险图编制技术体系集通用化洪水分析、洪水影响与损失评估、避洪转移分析、洪水风险图绘制及洪水风险图管理与应用于一体，可高效、准确、方便地绘制、管理洪水风险图，并提供相关应用服务。
（1）构建首个通用平台
通用技术平台分布图
“通用技术平台”由洪水分析软件（IFMS/Urban）、损失评估软件、洪水风险图绘制系统和洪水风险图管理与应用系统构成，具有完全自主知识产权，总体上达到国际同类技术先进水平，具备与国际商业软件竞争的实力。
（2）融合五个计算引擎
洪水分析软件平台
洪水分析软件平台能够模拟一维、二维、管网水流运动以及各水流间的相互交互作用。融合五个功能强大的计算引擎：大型平原河网计算引擎、山区河网计算引擎、非结构网格下的二维Roe格式计算引擎、SWMM管网计算引擎、1D-2D-管网耦合计算引擎。该软件平台能够处理一切常见的一、二维浅水运动以及城市管网水流运动。
（3）解决六项关键技术
本项技术体系研究解决了六大关键技术，分别为：为适应陡峭山区洪水模拟采用的洪水激波捕捉技术，为处理计算区域内小沟道采用的二维网格边河道化耦合技术，为提高洪水计算效率采用的多核并行加速技术，为提高工作效率采用的计算展示制图同步技术，为提高洪水影响评价效率采用的图形高效叠加运算技术，为提高制图效率采用的模型驱动制图技术。
六大关键技术示意图
（4）得到广泛实际应用
成果研发的洪水分析系列软件、损失评估软件、洪水风险图绘制系统和洪水风险图管理与应用系统已纳入国家防办发布的《重点地区洪水风险图编制项目软件名录》，免费下发全国水利系统和洪水风险图编制单位使用。超过20个洪水风险图编制单位采用研制的“洪水分析软件”进行洪水分析工作；全国风险图编制项目（627个编制单元、覆盖面积约50万平方公里）的洪水影响评价和风险图绘制均采用了“损失评估软件”和“风险图绘制系统”；国家防办以及31个省（区、市）利用 “洪水风险图管理与应用系统”开展洪水风险图成果的集成、管理与业务应用。
5山洪灾害防治技术体系
我国山洪灾害每年死亡人数约占洪涝灾害死亡总人数的2/3，新世纪以来上升到80%左右。山洪灾害点多面广，如何有效防治面临众多技术难题。本项成果研究了小流域暴雨洪水计算产汇流理论方法、山洪灾害监测预警理论方法和群测群防体系等，为全国山洪灾害防治提供了理论和技术支撑。
（1）建立全国山丘区53万个小流域基本属性数据库
首次系统划分并提取了全国山丘区53万个小流域及基本属性数据，全面分析了山丘区小流域地形地貌、土地利用、土壤植被等下垫面特征和产汇流特性，填补了国内空白。
全国小流域划分及基本信息统计表
（2）建立小流域暴雨洪水产汇流计算方法
发展了适用于短历时、强降雨条件下的山丘区小流域暴雨洪水时空变源混合产流计算理论方法及基于标准化单位线的小流域暴雨洪水汇流计算方法，大大提高了小流域暴雨洪水模拟精度，丰富完善了小流域暴雨洪水计算理论体系。
时空变源混合产流模型原理及其应用效果
小流域标准化单位线提取原理及其应用效果
（3）研发降雨产品和土壤含水量动态模拟产品
研发了全国多源遥感数据与地面测站数据融合的降雨产品和土壤含水量动态模拟产品。研发高时空分辨率的降水融合模型，提供了全国0.25度的小时降水融合产品；建立了基于一维Richards方程的全国土壤水动态模拟模型，提供了全国0.1°×0.1°的30cm深土壤厚度的逐日土壤含水量产品。
（4）建立专群结合的山洪灾害监测预警体系
建立以自动监测预警系统和基层监测预警系统相互结合、相互补充的监测预警理论方法。建立了全国山洪灾害动态预警理论方法，研发了国家山洪模拟与预警信息服务平台，搭建了200个模型集群，500个模型群，3000个分布式水文模型，为省市县防汛部门及社会公众提供了山洪监测预警服务。
国家山洪模拟与预警信息服务平台
建立的山洪灾害防治技术体系及监测预警方法已在全国29个省305个地市2058个县近700万平方公里山丘区进行应用，成为我国防汛抗旱指挥系统的有利补充，累计发布转移预警短信4275多万条，启动预警广播23.7万次。2016年，协助防办与中国气象局联合内部发布山洪灾害气象预报135期、中央台播出35次，为减轻人民生命财产损失提供有力的科技支撑。成果还逐步推广应用到环保、交通、国土等部门，保障了社会经济和谐发展。
6农村饮水安全高氟水处理吸附材料及设备
我国高氟水问题涉及27个省、市和自治区，长期饮用高氟水会导致氟斑牙、氟骨症等氟中毒疾病，除氟是农村供水亟需解决的重点问题。而我国现有吸附除氟技术存在吸附容量低、水质适应性差、再生频繁等问题，实际应用效果不佳，截至目前仍无公认理想的除氟技术，饮用水除氟是世界性难题，亟需研发新型高效除氟吸附材料及设备。本项成果研究解决了三项关键技术问题，为解决我国高氟水问题提供了解决方案。
（1）研发吸附性能优异的颗粒态镁、铝系列三元复合吸附剂
研发的颗粒态Mg-Fe-Ce（GMFC）和Fe-Al-Ce（GFAC）复合金属氧化物吸附剂在pH=7.0时最大吸附容量（Qmax）分别为90mg/g和51mg/g，为活性氧化铝等国内外同类产品吸附量的3-12倍，远优于国内外同类产品及文献报道相关材料。
GMFC、GFAC与国内外常用除氟吸附剂吸附容量比较表
颗粒态多元复合吸附除氟材料工业制备及其吸附性能
（2）研发分别适宜规模化供水、家庭终端用的吸附除氟设备
以研制的镁、铝系列三元复合吸附剂为核心，结合农村供水工程典型规模，研发了分别适宜规模化供水、家庭终端用的吸附除氟设备，解决了现有除氟工程实际运行效果差、操作繁杂等问题。家用吸附除氟设备具有工艺简单、运行管理简便等特点，吸附剂可实现1年之内不需再生，且人均花费不足使用桶装水的1/10，价格优势非常显著。研发的高产水率家庭终端用反渗透膜法除氟设备，无需加药和再生操作、适宜原水水质范围宽。
除氟工艺流程及设备
（3）研发了农村饮用水除氟技术应用模式
基于对不同区域高氟地下水的关键水化学特征分析，综合考虑各种除氟技术特点，首次系统提出适用集中供水的低盐高氟水吸附法、高盐高氟水膜法，适用家庭终端的吸附法和膜法4种农村饮用水除氟技术模式。
成果形成的2种新型除氟吸附颗粒材料、3套除氟设备、4种除氟技术模式，在北京、河北、山东、安徽4个省58处工程中应用，出水水质均符合《生活饮用水卫生标准》，减少了因氟致病的治疗费用，保障了项目区农村居民饮水安全，为解决我国不同地区农村高氟水问题提供了有力技术支撑。
