水力学应用方向

　　在水利新观念、新技术的推动下，水力学研究发生了许多重大的方向性变化。水力学的最大进展是扩大了研究领域，同时在传统的研究领域中取得了很大的进步。


一、工程水力学


　　在原型观测技术方面有了较大的进步，表现在观测设备、信息采集、图像传送、卫星定位（GPS）等新技术的应用。新建的大型水利工程都进行了系统的原型观测，在泄流过程中泄水建筑物的振动、水压力变化、下游冲刷、雾化等方面取得了宝贵的资料。在高速水流、下游消能防冲等方面取得的成果受到国际水力学界的关注，其代表性的研究成果如结合溪洛渡、小湾水电工程设计开展的300米级高坝大流量泄洪消能研究，为解决工程设计中的关键技术问题、进一步推动高坝水力学理论研究和开发西部水电能源建设积累了重要经验。


二、计算水力学


　　计算水力学在我国的发展基本与国际同步，已广泛应用于洪水模拟与洪水风险图管理中，并与3S技术紧密结合，在开展大区域范围内的洪水预报、制定防洪决策支持系统方面的研究和应用取得了重大进展。结合引黄入晋调水工程开展的长距离输水的明渠和管道水力控制计算理论的研究取得了突破性的进展。


三、环境水力学


　　环境水力学科在研究内容、研究范围、研究技术和研究成果应用等几方面取得重大进展和突破。集中表现在以下几个方面：


　　1．对象多元化。由传统的单一介质污染物质向多介质复合型污染问题拓展，由无生命组分进入有生命组分，由过去着重考虑人类经济活动对水环境影响的单向问题向综合考虑水环境与社会经济相互关系的双向问题转化。为此，一系列新的与环境水力学相关学科如生态水力学、水信息学等正在形成，一些新的环境内涵如水环境承载能力评价体系、多介质复合型污染物相互作用机理、“三水（天水、地表水和地下水）”转化关系等等正在讨论与研究之中。


　　2．研究尺度扩大化。由单一的局部水域水环境问题向流域尺度的环境水力学问题拓展，研究建立大系统多组分的水环境数学模型系统。如针对水环境影响因素十分复杂的太湖河网水系，考虑河湖互动关系和藻类生长的大系统生态动力学模型正在开发与应用之中；根据河口地区复杂的水环境特征，考虑水流、泥沙、污染物和咸潮共同作用，将河网和海湾作为整体水域的大系统水环境数学模型也在逐级开发与应用之中。


　　3．研究技术先进化。随着计算机和遥感等先进技术的不断发展，环境水力学科采用“3S”高新技术和Internet网络技术，实现水环境系统大量信息的高效管理、大尺度复杂水环境系统运动特性的动态仿真模拟演示、水环境决策过程的科学合理。不同尺度不同层面的水环境信息管理系统、水环境数学模型系统和水环境决策支持系统以直接面对用户的方式进行开发、应用，不断完善。


　　4．研究成果实用化。密切结合水环境实际管理需要，研究不同水域水环境容量计算方法和污染物总量控制定量化管理指标；针对三峡水库等大中型建设项目，研究环境影响评价的新方法和水污染控制新对策，自然水体水污染治理和生态修复的新技术，等等；从实际水环境问题出发研究解决关键技术难题。


四、城市水力学


　　城市水力学是最近十分活跃的研究领域，包括城市河湖水系的水力学计算、城市雨水调蓄系统的水力学计算、城市洪涝灾害的数值模拟及灾害风险管理、城市河湖环境模拟及管理等，涉及传统的水力学、水环境、生态、景观以及经济等学科，目前在国内才刚起步，虽然在理论研究和应用实践方面还需要进行深入的探索和研究，但它的发展将与国家城市的建设步伐紧密结合，具有非常强的生命力。


五、冰水力学


　　在水动力计算的同时，加入热量平衡方程，用来研究在不同温度、流动等环境条件下江湖河海中冰的形成过程，采取相应措施，防止和减轻冰害所造成的损失。试验室模型冰的研究不仅从冰的物理力学特性方面开展理论研究，更重要的是为在试验室开展冰对水工、海工建筑物造成破坏的机理及预测预报研究提供技术支撑。目前模型冰的研究成果已开始用于试验室课题研究。