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以水为脉 数智引领——第19届水科学发展论坛我院姜光辉教授课题组学术交流侧记

2026年4月17日至19日,以“数智水网与水安全调控”为主题的第19届水科学发展论坛在南宁召开。论坛紧扣水文模拟与数智赋能、流域水资源调控管理、流域水生态环境保护、数智水网与智慧运河四大核心议题,构建了从基础理论到工程实践、从技术方法到治理范式的完整学术对话框架。来自全国水利科学领域的权威专家与青年学者齐聚一堂,共同探讨气候变化与人类活动双重驱动下水全问题的新特征与新路径。

永利集团3044党委副书记、校长肖建庄开幕式致辞

中国水利水电科学研究院赵勇正高级工程师、四川大学安瑞冬教授、河海大学杨肖丽教授、合肥工业大学金菊良教授、平陆运河集团闫强正高级工程师等,分别围绕国家水网建设运行、山区河流生态修复、干旱演变规律、人工智能水利应用以及平陆运河数智化技术展开专题报告。这些报告不仅在宏观层面回应了国家水网战略与区域协调发展的重大需求,也在方法论层面凸显出“数据驱动-机理约束—系统调控”的新范式,为理解变化环境下西部水安全问题提供了多尺度、多维度的分析工具。

专家入座

在论坛海报交流环节,我院姜光辉教授课题组以五张专题海报,系统呈现了面向西部陆海新通道水安全的系列研究成果。研究内容覆盖矿山污染溯源、岩溶内涝损失评估、大石山区小微型水利智慧调度、跨境河流水质预测以及碳酸盐岩文物劣化机理等方向,形成了从灾害、水资源到生态与文化遗产的多维研究图谱。海报现场讨论气氛热烈,不同学科背景的专家围绕模型构建、数据来源与应用场景展开深入对话,将大会报告中的宏观议题与微观实证研究紧密勾连,持续碰撞出具有延展性的学术思路。

课题组成员与专家激烈讨论


岩溶内涝损失评估

水利工程专硕梁谋同学展示的“岩溶内涝灾害损失估算及模型构建——以广西靖西市为例”,在传统洪涝损失评估框架基础上实现了重要拓展。研究不仅利用Sentinel-1 SAR与Sentinel-2光学影像提取最大淹没范围,还结合高精度DEM反演网格水深,使灾害刻画从“是否受淹”提升至“受淹程度”的连续表达。在此基础上,通过引入对数正态分布拟合本地化深度—破坏函数(DDF)与停滞时间模型,将基础水文信息转化为可量化的经济影响指标。更具创新性的是,研究进一步纳入边境口岸停运、物流链中断等间接损失,使灾害评估由“物理损失”拓展至“系统性经济风险”。

这一多维评估框架,与赵勇正高级工程师在报告中提出的“水网韧性与风险协同管控”理念形成了直接呼应。在交流中,与会专家指出,在水文资料稀缺的岩溶边境区域,通过遥感反演与资产空间化方法实现10m网格尺度的快速评估,不仅显著提升了灾损估算效率,也为流域尺度的应急调度与资源配置提供了量化依据。这意味着防汛决策正在从“工程防御主导”逐步迈向“工程—经济—系统风险综合权衡”的新阶段。

梁谋同学与专家讨论


大石山区小微型水利智慧调度

干旱缺水问题则从另一侧面揭示了西部区域水安全的脆弱性。张非凡同学的研究“基于RF-MPC耦合模型的大石山区智慧水柜调度”,聚焦广西凤山县典型村屯供水困境,从“预测—决策—执行”三个层面构建了一体化调度框架。随机森林模型用于刻画日尺度需水变化,改进型蒙特卡洛方法用于表达降雨与用水不确定性,而模型预测控制(MPC)则实现多水柜之间的动态优化调度。

张非凡同学与专家讨论

这一耦合机制的关键价值,在于将传统经验式调度转化为可计算、可优化的决策过程。在95%保证率极端枯水年条件下实现100%供水保障,并显著提升供水效率,表明该方法在极端气候情景下具有较强鲁棒性。参会学者普遍认为,该研究将金菊良教授所总结的人工智能水利方法,从理论层面成功下沉至农村供水实践场景,是“数智水网”在微观尺度上的典型落地案例,也为水资源刚性约束背景下分散式供水系统提供了可复制的技术路径。

矿山污染溯源

在水生态环境议题中,矿山污染溯源与跨境水质预测体现出“过程识别”与“数据驱动”两类研究范式的互补性。杨镇豪同学通过人工示踪试验,明确识别出电解锰渣库污染物沿岩溶通道向泉点迁移的具体路径,有效破解了岩溶地下水系统中“路径隐蔽、过程复杂”的长期难题。该方法通过直接证据建立水力联系,为污染治理提供了明确靶点。

杨镇豪同学与专家交流


跨境河流水质预测

与此相对,王晋芮同学针对中越跨境红河流域水质问题,构建多模型对比框架,利用XGBoost等机器学习方法实现高精度预测,并通过特征重要性分析揭示关键驱动因子。这类方法在缺乏完整机理认知的情况下,通过数据挖掘实现有效预警,与闫强正高级工程师提出的“工程数字孪生与实时感知体系”形成潜在耦合路径。专家在讨论中指出,未来跨境水安全管理,或将依赖“机理模型+数据模型”的融合体系,以实现更高精度与更强适应性的联合调控。

王晋芮同学与专家交流


碳酸盐岩文物劣化机理

陈天宁同学关于碳酸盐岩文物劣化的研究,将水科学研究的边界进一步拓展至自然文化遗产保护领域。研究从微生物作用出发,解析文物表面结构与成分演化过程,揭示水—生物—岩石之间的复杂耦合机制。在论坛以工程与资源为主导的讨论语境中,这一研究提供了重要的人文补充。与会学者指出,流域水安全的内涵不应局限于防洪抗旱与水质保障,还应涵盖地质遗迹与文化遗产的长期稳定性,这一视角有助于推动水科学从“资源管理”向“综合环境治理”转型。

陈天宁同学与专家交流

总体来看,五张海报从不同尺度与维度共同构建起一个完整的研究体系:从灾害损失量化到供水调度优化,从污染路径识别到水质智能预测,再到文物劣化机理解析,均指向同一核心命题——即复杂水文条件下水安全的系统认知与智能调控。

通过与全国同行的深入交流,课题组进一步凝练出关键共识:在气候变化与区域发展叠加影响下,西部陆海新通道的水安全问题正呈现出多风险耦合、多尺度交织的新特征,传统以单一灾种或单一目标为导向的管理模式已难以适应现实需求。未来路径需要以水文模拟与数智赋能为基础,以流域综合调控为核心,以生态环境保护为约束,以数智水网与智慧运河建设为引领,构建多维协同的系统治理框架。

会后课题组成员合影留念

这种贯穿“机理认知—模型构建—算法开发—工程应用—人文关怀”的全链条研究布局,不仅体现了永利集团3044水利学科面向国家战略需求的研究深度,也彰显出区域高校在复杂环境问题中的综合创新能力。随着跨学科交叉与区域协同的不断深化,这一研究体系有望在更大尺度上支撑西部水安全保障与高质量发展。


图文丨姜光辉课题组

编辑丨张烜

一审一校丨姜光辉

二审二校丨张科富

三审三校丨马少坤

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