一、研究室简介
水力控制研究室是一个综合创新型研究室。主要围绕国家水安全保障科技需求，重点解决江河库湖、引调水工程（水网）等水工程建设与运行、水灾防治与风险管理、水循环多过程调控等领域的水力学问题。主要研究方向包括：
（1）引调水工程水力控制理论与技术
（2）河渠冰情监测预报与水灾害防治
（3）泄水建筑物泄洪安全及风险防控
（4）取排水系统环境适应性提升技术
研究室现有人员13人，其中教高5人，高工3人，海外留学归国人员2人。研究室研发的多个关键技术和解决方案已在黑龙江、黄河、松花江、南水北调中线工程、山西引黄工程、吉林“大水网”工程、引绰济辽工程、国核压水堆示范工程、海南昌江核电、辽宁徐大堡核电、福建漳州核电、青海公伯峡水库、广东清远抽水蓄能电站等大江大河和国家重点工程中得到应用，成效显著。
二、研究领域与业务范围
l 引调水工程（水网）
（1）引调水工程全过程水力学计算和调度控制方案优化；
（2）泵站/电站过渡过程计算、防护和模型试验；
（3）防洪计算与河道整治；
（4）管渠糙率、流量、压力等水力学参数检定(CMA)和泄漏检测；
（5）数字孪生和智慧运行信息化水力模型开发；
（6）水工程相关管护规程及政策研究。
l 冰情监测预报与水灾害
（1）河冰水力学理论与冰凌灾害防治技术开发；
（2）冰情预测预报；
（3）冰凌全过程一、二维模拟计算（含水冰沙）；
（4）冰水情多参数一体化监测装备开发和定制；
（5）大范围冰厚水深测量和冰川测厚；
（6）防凌爆破方案制定；
（7）冰湖溃决试验和模拟。
l 泄水建筑物泄洪消能
（1）泄洪消能模型试验；
（2）新型旋流消能工；
（3）梯级库群水力模拟和泄洪安全。
l 取排水系统环境适应性提升
（1）滨海城市雨洪调控排放试验和技术开发；
（2）火核电厂取排水系统水力性能优化试验和模拟；
（3）火核电厂取排水系统冷源致灾物模型试验和防控技术开发；
（4）泵房波浪消减模型试验和计算软件开发；
（5）虹吸井自动设计软件开发。
三、业绩成果
（一） 国家级和省部级奖励12项
1. 2016年国家科学技术进步奖二等奖：长距离输水工程水力控制理论与关键技术，主要获奖人：刘之平，练继建，杨开林，谢向荣，黄跃飞，汪易森，陈文学，王长德，马超，郭新蕾；
2. 2021年水力发电科学技术奖一等奖：河渠冰情监测预报与冰凌灾害防治关键技术装备，主要获奖人：郭新蕾，刘之平，王涛，付辉，郜国明，严登华，脱友才，李志军，刘吉峰，潘佳佳，王军，杨开林，彭旭明，李甲振，崔海涛；
3. 2014年水力发电科学技术奖一等奖：南水北调中线工程冰期输水数值模拟及冰害防治技术研究，主要获奖人：刘之平，吴一红，陈文学，杨开林等；
4. 2010年度大禹水利科学技术一等奖：现代调水工程水力控制理论及关键技术研究，主要获奖人：杨开林，吴换营，汪易森，陈乃祥，王涛，郭新蕾，郭永鑫等；
5. 2007年度教育部科学技术进步奖一等奖：南水北调中线工程电子渠道平台及应用，主要获奖人：王光谦，杨开林等；
6. 2022年度大禹水利科学技术二等奖：城市复杂供水管网实时水力模拟与精准调控关键技术，主要获奖人：郑飞飞，郭新蕾，朱志伟等；
7. 2020年度中国电力科学技术奖二等奖：电站排泄水工程环境友好型的调控理论、关键技术及应用，主要获奖人：杨中华、槐文信、郭新蕾、宫平、曾利、胡晗、夏庆福等；
8. 2015年度大禹水利科学技术二等奖：大型输水工程参数辨识及安全调控关键技术，主要获奖人：杨开林，汪易森，王军，石维新，郭新蕾，王涛，郭永鑫，付辉等；
9. 2009年度大禹水利科学技术二等奖：竖井旋流新型消能工理论与应用，主要获奖人：董兴林，杨开林，韩昆，陈文学，王涛，郭永鑫，付辉，崔巍，郭新蕾等；
10. 2007年度大禹水利科学技术二等奖：黄河宁蒙河段冰情预报研究及系统开发，主要获奖人：杨开林，霍世青，饶素秋，王涛，郭永鑫等；
11. 2012年度水力发电科学技术三等奖：水电工程自调节起旋墩泄洪防蚀消能新技术研究，主要获奖人：董兴林，杨开林，郭新蕾，郭永鑫，王涛等；
12. 2012年度大禹水利科学技术三等奖：滨海城市雨洪调控排放关键技术研究，参加人：杨开林，郭新蕾，王涛，郭永鑫，付辉等。
（二） 研发设备和软件6项
1. 冰水情一体化监测成套装备：包括冰水情一体式、飞航式、固定式、手持式等多种型号，可解决大范围冰厚水深同步连续测量和冰塞冰坝应急探测难题，已应用到黄河、黑龙江、额河、青海湖、万家寨水库等江河湖库冰厚水深的量测中；
2. 高效节能水锤泵：利用0.5~10.0m落差的微水能资源，可将水输送至40倍落差的高度，输水效率最高可达75%，已应用于比利时布鲁塞尔、北京凉水河和云南剑川等多地；
3. 渠网和泵站过渡过程计算软件：可对重力流、泵流输水系统正常调节、事故状态的水位、压力、流量变化进行数值仿真，计算成果已应用于引汉济渭、引江济淮、引绰济辽等多个重点工程；
4. 调水工程非恒定流模拟软件：可针对多渠池复杂调水工程的非恒定流过程和优化调度方案开展模拟计算，计算成果已应用于南水北调中线工程、引松供水工程、引黄工程等；
5. 河渠水冰沙耦合模拟软件（RICES1D和RICES2D）：可实现一维和二维水冰沙耦合作用过程的模拟，计算参数包括水温、流冰、锚冰、岸冰、冰塞和冰坝等，已应用于黄河、吉林“大水网”工程、山西原水直供工程、新疆调水工程等；
6. 河渠冰情预报和决策支持系统：以GIS为平台，可实现冰水情数据采集、实时预报、会商和决策一体化，已应用于黑龙江、黄河上游河段。
（三） 代表性发明专利
研究室已授权的国际、国内发明专利77项，代表性发明专利如下：
1. 一种基于探地雷达检测管道泄漏的自动辨识方法和系统，授权号：ZL 202010738206.X；
2. 一种防水锤的差压流道空气阀和防水锤方法，授权号：ZL 202010799708.3；
3. 一种可控瞬变流泄漏检测系统的设计方法，授权号：ZL 201910457001.1；
4. 一种管网故障水力监测实验系统及其实现故障辨识的方法，授权号：ZL 201710589806.2；
5. 一种管道水力摩阻的快速评价方法，授权号：ZL 201710072656.8；
6. Device and method for laboratory ice jam and ice dam radar
measurement tests，授权号：US 10969374 B2；
7. 一种缺乏资料区河渠冬季冰情发展过程的模拟方法，授权号：ZL 202010775932.9；
8. 一种基于河冰动力学的水冰沙耦合数值模拟方法，授权号：ZL 202010668080.3；
9. 一种冰盖下爆破预防冰坝的方法，授权号：ZL 201911187479.3；
10. 一种冰水耦合综合仿真平台和方法，授权号：ZL 201210257498.0；
11. 一种基于流态辨识的弧形闸门过流计算方法，授权号：ZL 201810075589.X；
12. 一种特级坝增设非常泄洪设施的判据及量值确定方法，授权号：ZL 201710523177.3；
13. 一种城市内涝排除系统的设计分析方法，授权号：ZL 201711406912.9；
14. 一种组合式超泄消能溢洪单元和方法，授权号：ZL 201510047462.3；
15. 一种旋流环形堰防蚀、消能的泄洪方法及装置，授权号：ZL 200910089562.7；
16. 一种琴键堰流式分级消能消泡虹吸井和方法，授权号：ZL 201610840783.3；
17. 一种堰流前导流式分级消能消泡虹吸井和方法，授权号：ZL 201610840782.9；
18. 一种组合式消泡虹吸井和方法，授权号：ZL 201410415247.X；
19. 一种复合琴键溢流堰式虹吸井和方法，授权号：ZL 201510047382.8；
20. 一种排水系统入海口墩栅涡流室复合消能方法，授权号：ZL 200710163315.8。
（四） 代表性项目
l 引调水工程（水网）
1. 国家重点研发计划项目：南水北调中线冬季输水能力提升关键技术研究与示范，批准号：2022YFC3202500；
2. 国家重点研发计划专题：高寒区长距离供水工程能力提升与安全保障技术，批准号：2017YFC0405103；
3. 国家重点研发计划专题：基于瞬变流的漏损检测理论与定位技术研究，批准号：2016YFC0400603；
4. 国家重点研发计划专题：管道健康快速诊断无损雷达设备及优化维护决策支持系统研发，批准号：2016YFC0400605；
5. 国家重点研发计划专题：长距离压力输水系统水力多过程耦合模拟与仿真，批准号：2016YFC0401808；
6. 国家自然科学基金：高效节能水锤泵阀门耦合及流道减阻机理研究，批准号：51609265；
7. 国家自然科学基金：长距离输水工程倒虹吸冰水动力学特性及冰期安全输水研究，批准号：51209233；
8. 国家自然科学基金：长输管涵系统故障参数耦合特性及全频域辨识，批准号：51109230；
9. 国家自然科学基金：基于水力瞬变频域法的调水工程管道系统泄漏检测方法研究，批准号：50679085；
10. 国家自然科学基金：水电站长输水道管流汽泡动力特性研究，批准号：59479008；
11. 国家自然科学基金：热力管网瞬变泄漏检测理论的研究，批准号：59006482；
12. 国家社会公益专项：南水北调中线工程水力控制计算机数字三维实时仿真系统的开发，批准号：126301041003；
13. 南水北调工程建设委员会专家委员会重点专项基金：南水北调中线工程水力学参数系统辨识关键技术研究；
14. 引江济淮（河南段）各输水系统过渡过程研究分析；
15. 内蒙古引绰济辽二期工程水力过渡过程计算；
16. 陕西省引汉济渭二期工程输水系统水力过渡过程计算分析。
l 冰情监测预报与水灾害
1. 国家自然科学基金联合基金重点项目：黄河冰凌生消动力学演变机理及冰塞冰坝链生效应研究，批准号：U2243221；
2. 国家自然科学基金联合基金重点项目：黄河凌情形势影响下的干流梯级骨干水库调控机制研究，批准号：U2243239；
3. 国家重点研发计划课题：多时空多要素凌情快速采集与动态监测技术，批准号：2018YFC1508402；
4. 国家重点研发计划专题：高寒高海拔水文要素在线监测技术与装备研发，批准号：2017YFC0405704；
5. “十一五”国家科技支撑计划课题专题：南水北调中线工程冰期输水数值模拟及冰害防治技术研究，批准号：2006BAB04A12；
6. 第二次青藏高原科考综合科学考察研究子专题：冰雪融水监测与风险应对，批准号：2019QZKK020706；
7. 国家自然科学基金：水-冰-沙耦合作用机制下河冰运动与岸滩侵蚀研究，批准号：52009144；
8. 国家自然科学基金：开河冰坝演变机理和智能预报研究，批准号：51979291；
9. 国家自然科学基金：复式断面河道冰水耦合机理及准二维冰情过程模拟，批准号：51679263；
10. 国家自然科学基金：基于模糊理论的冰情预报及冰凌灾害风险分析，批准号：51179209；
11. 国家自然科学基金：基于人工神经网络的冰情预报和模拟，批准号：50609031；
12. 国家自然科学基金：“河冰、海冰的形成机理，危害及其防护”专题——河道冰塞、冰坝的形成机理的研究，批准号：59739170；
13. 国家公益性行业科研专项：黑龙江冰情预报及灾害防治研究，批准号：201501025；
14. 国家公益性行业科研专项：北方河流冰凌灾害风险分析，批准号：201301032；
15. 水利重大政策研究和制度建设专项：南水北调冰期输水灾害应对机制研究，批准号：1261130111052；
16. 水利重大政策研究和制度建设专项：西南地区解决工程学缺水的输水工程冰冻预防政策研究，批准号：1261230111050；
17. 水利重大政策研究和制度建设专项：西南典型地区提高抗旱应急能力对策研究，批准号：水政策研究1302；
18. 吉林省“大水网”骨干工程总干线上段入二龙山水库冬季安全输水专题研究；
山西省万家寨引黄入晋工程联接段清徐原水直供工程西干渠冬季输水模拟研究。
l 泄水建筑物泄洪消能
1. 国家重点研发计划专题：环境友好型旋流竖井内消能工关键技术研究，批准号：2016YFC0401706；
2. 国家自然科学基金：闸孔出流的流态演变机理和流量校准，批准号：52179082；
3. 国家自然科学基金：环形堰竖井泄洪洞自调流掺气与旋流增压机理研究，批准号：51679262；
4. 973课题专题：泄水建筑物破坏机理与风险防控方法，批准号：2013CB036405-2；
5. 香港Kam Tin Main Drainage
Channel Physical Modelling Study；
6. 香港Physical Modelling of
Drainage Intakes at Pokfulam Road；
7. 安徽桐城抽水蓄能电站工程下水库泄洪洞及泄放洞水工模型试验；
8. 广东清远抽水蓄能电站上、下水库竖井泄洪洞试验研究；
9. 公伯峡水电站右岸旋流泄洪洞优化实验研究；
10. 吉林“大水网”闸门竖井水流控制及消能水工模型试验。
l 取排水系统环境适应性提升
1. 环境友好型虹吸井排水流场优化研究；
2. 国核压水堆示范工程虹吸井水力性能试验；
3. 徐大堡核电厂3、4号机组虹吸井水力模型试验；
4. 辽宁徐大堡核电厂一期工程虹吸井水力模型试验；
5. 滨海核电厂泵房波浪传播特性研究；
6. 福建漳州核电厂1、2号机组联合泵房消浪模型试验；
7. 海南昌江核电厂3、4号机组和小堆示范工程联合泵房前池水力性能优化模型试验；
8. 海南昌江多用途模块式小型堆科技示范工程联合泵房流道物理模型试验；
9. 重要厂用水滤网水力模型试验研究；
10. 印尼东加PLTU Kaltim-Teluk
Balikpapan（2×110MW）火电项目循环水取水系统水力特性物理模型试验。
（五） 论文
研究室在Journal of Hydraulic Engineering、Journal of Hydraulic Research、Journal of Hydrology、Cold Regions Science and Technology、水利学报、力学学报、水科学进展等国内外权威期刊上发表论文200余篇，大部分被SCI/EI收录，代表性论文如下：
1. Xinlei Guo*, Kailin Yang, Hui
Fu, et al. Ice processes modeling during reverse transfer of open canals: a
case study. Journal of Hydro-environment Research, 2017, 17: 56-67.
2. Zhiping Liu, Xinlei Guo*, Qingfu
Xia, et al. Experimental and numerical investigation of flow in a newly developed
vortex drop shaft spillway. Journal of Hydraulic Engineering, 2017, 144(5): 04018014.
3. Hui Fu, Zhiping Liu, Xinlei
Guo*, et al. Double frequency radar system for measurement of ice thickness and
water depth in rivers and canals: development, verification and application.
Cold Regions Science and Technology, 2018, 154: 85-94.
4. Hui Fu, Xinlei Guo*, Tao Wang,
et al. Dielectric constant of ice in natural rivers, Journal of Hydrology,
2022, 615: 128700.
5. Xinlei Guo, Tao Wang*, Hui Fu,
et al. Ice jam forecasting during river breakup based on neural network theory.
Journal of Cold Regions Engineering, 2018, 32(3): 04018010.
6. Tao Wang, Kailin Yang, Yongxin
Guo, et al. Application of Artificial Neural Networks to Forecasting Ice Conditions
of the Yellow River in the Inner Mongolia Reach，Journal of Hydrologic Engineering, ASCE, 2008, 13(9): 811-816.
7. Yongxin Guo, Xinlei Guo, Yisen
Wang, et al. Flow condition identification and discharge calibration for
submerged radial gates. Journal of Hydraulic Research, 2021, 59(4): 683-690.
8. Jiajia Pan*, Hung Tao Shen,
Martin Jasek. Anchor ice effects on river hydraulics. Cold Regions Science and
Technology, 2020, 174: 103062.
9. Jiazhen Li, Kailin Yang,
Xinlei Guo*, et al. Mathematical model of hydraulic ram pump system.
Proceedings of the Institution of Mechanical Engineering Part A: Journal of
Power and Energy, 2022, 236(6): 1097–1108.
10. Yuzhuang Chen, Monireh
Faramarzi, Thian Yew Gan, et al. Evaluation and uncertainty assessment of
weather data and model calibration on daily streamflow simulation in a
large-scale regulated and snow-dominated river basin. Journal of Hydrology,
2023, 617: 129103.
11. Wei Huang, Kailin Yang, Jimin
Ma, Xinlei Guo*. A new setting criterion of tailrace surge chambers for
pumped-storage power plants. Renewable Energy, 2018, 116: 194-201.
12. Xinlei Guo*, Tao Wang, Kailin
Yang, et al. Estimation of equivalent sand–grain roughness for coated water
supply pipes. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, ASCE, 2020,
11(1): 04019054.
13. Hui Fu, Xinlei Guo*, Peng Wu,
et al. River-ice blasting and explosive usage optimization for ice-flooding
mitigation: a case study. Cold Regions Science and Technology, 2020, 177:
103103.
14. Hui Fu, Ping Ji, Qingfu Xia, Xinlei
Guo. A siphon well model for hydraulic performance optimization and bubble
elimination. Nuclear Engineering and Design, 2017, 311: 43-49.
15. Jiajia Pan*, Zhiguo He, Wurong
Shih, et al. Numerical modeling of scour and deposition around permeable
cylindrical structures. International Journal of Sediment Research, 2020,
35(3): 278-286.
16. Xinlei Guo, Yongxin Guo*, Tao Wang,
et al. Study and application of discharge calibration for submerged radial gates.
Flow Measurement and Instrumentation, 2021, 78: 101912.
17. 杨开林. 河渠恒定非均匀流准二维模型[J]. 水利学报, 2015, 46(01):
1-8.
18. 郭新蕾, 王涛, 付辉, 潘佳佳, 路锦枝, 郭永鑫, 李甲振. 河渠冰水力学研究进展和趋势[J]. 力学学报, 2021, 53(03):
655-671.
19. 郭新蕾, 郑飞飞, 马朝猛, 柴端伍, 付辉, 崔海涛. 输水管道泄漏的探地雷达检测原理和现象机理分析[J]. 水利学报, 2021, 52(07):
781-792.
20. 郭新蕾, 周兴波, 夏庆福, 付辉, 李邵军. 梯级水库群控制梯级极端工况泄洪安全分析[J]. 水利学报, 2017, 48(10):
1157-1166..
21. 郭新蕾, 夏庆福, 付辉, 杨开林, 李邵军. 新型旋流环形堰竖井泄洪洞数值模拟和特性分析[J]. 水利学报, 2016, 47(06):
733-741, 751.
22. 王涛, 余弘婧, 郭新蕾, 刘吉峰, 陈玉壮, 佘云童. 黄河内蒙古河段典型凌情过程模拟[J].水利学报,2021,52(05):535-545.
23. 王涛, 刘之平, 郭新蕾, 付辉, 刘文斌. 基于神经网络理论的开河期冰坝预报研究[J]. 水利学报, 2017, 48(11)
:1355-1362.
24. 付辉, 牛华寺, 毛雨佳, 杨若冰, 郭新蕾, 施春蓉. 超窄联合泵房前池水力性能优化：实例研究[J]. 水利学报, 2020, 51(07):
788-795, 804.
25. 付辉, 郭新蕾, 杨开林, 郭永鑫, 王涛. 南水北调中线工程典型倒虹吸进口上游垂向流速分布[J]. 水科学进展, 2017, 28(06):
922-929.
26. 郭永鑫, 杨开林, 郭新蕾, 付辉. 大型管道输水系统充水过程滞留气泡对输水能力的影响[J]. 水利学报, 2013, 44(03):
262-267.
27. 郭永鑫, 郭新蕾, 杨鹏志, 付辉, 王涛. 管道水力摩阻系数的敏感性分析[J]. 水利学报, 2019, 50(08):
1021-1028.
28. 李甲振, 郭新蕾, 殷峻暹, 苏岩, 党康宁, 王竞敏. 配水枢纽水力控制的仿真研究[J]. 水利学报, 2022,
53(11):1328-1335.
29. 潘佳佳, Hung Tao Shen, 郭新蕾, 王涛. 河流水冰沙耦合模型研究Ⅰ: 原理和方法[J]. 水利学报, 2021, 52(06): 700-711.
30. 潘佳佳, Hung Tao Shen, 郭新蕾. 河流水冰沙耦合模型研究Ⅱ: 验证与应用[J]. 水利学报, 2021, 52(07): 841-849, 861.
四、室主任简介
研究室主任：王涛，1975年生，河南南阳人，博士，教授级高级工程师。主要从事河渠冰情预报、冰水动力学、水灾害防治、引调水工程水力控制和泄排水建筑物风险防控等领域研究。主持或完成国家自然基金（青年、面上和重大）、国家科技支撑项目课题（十一五）、国家重点研发计划课题和专题（十三五、第二次青藏高原综合科考研究）、水利部公益性行业科研专项、国际合作项目等国家和省部级课题40余项。获得省部级奖励10余次，其中大禹水利科学技术奖一等奖1项、二奖3项，水力发电科学技术奖一等奖1项，大坝工程学会科技进步奖特等奖1项。获得发明专利近80项，出版专著4部，译著1部，发表SCI/EI论文100余篇。现任中国水力学会水力学专委会冰工程学组副主任、北京市水影响评估中心项目评审专家、南水北调集团项目评审专家、国家基金委项目评审专家、国内外多家行业顶级期刊评审专家。
研究室副主任：付辉，正高级工程师，主要研究领域：水力学、河冰工程、电站取排水工程。作为负责人主持国家自然科学基金2项，“十四五”国家重点研发计划课题1项，“十三五”国家重点研发计划专题2项，中国水利水电科学研究院科研专项3项，冰期河流防凌减灾、新设备开发、重大电站取排水工程水力性能优化等科研项目20余项；参加了“十一五”国家科技支撑、国家大型水电站、调水工程等水力学研究项目30余项。撰写科研报告40余部，撰写学术论文60余篇，其中第一作者30余篇，主要成果发表在《Journal of Hydrology》、《Cold Regions Science and Technology》、《Nuclear
Engineering and Design》、《Journal of Hydrodynamics》、《水利学报》、《水科学进展》等期刊；获授权中国发明专利40余项，美国发明专利1项；出版专著3部；5项技术和产品入选水利部先进技术推广目录。获中国水力发电工程学会水力发电科学技术一等奖1项；中国水利学会大禹水利科技进步一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项；中国水利水电科学研究院科技进步特等奖1项，一等奖5项；中国水利水电科学研究院青年学术交流一等奖1项，三等奖2项；个人入选中国水科院三型人才。
