蘭州交通大學土木工程學院水利工程的介紹 正文

省級重點學科—水利工程
 
一、學科簡介
蘭州交通大學水利工程學科源于1958年建校時的水力學教研室、給水排水教研室，在上世紀80年代成立了水利科學研究所，之后進行了一系列的水力學與河流動力學方面的研究和實踐。學校在原有的給水排水工程、鐵道工程、橋梁工程專業(yè)的基礎上，于2002年設置了水利水電工程本科專業(yè)，2003年獲得二級學科“水文與水資源”專業(yè)碩士學位授予權，2005年獲得二級學科“水利水電工程”專業(yè)碩士學位授予權，2011年獲得“水利工程”一級學科碩士學位授予權，2013年獲批甘肅省重點學科建設項目，水利工程學科現(xiàn)有水利水電工程本科專業(yè)，在水文學及水資源，水力學及河流動力學，水工結構工程、水利水電工程、港口、海岸及近海工程等專業(yè)招生碩士研究生，在土木工程專業(yè)開始招收輸水結構工程方向的博士研究生。我校水利工程學科以土木工程及環(huán)境科學與工程兩個一級博士學科為依托。教學科研人員不僅具有水利工程學科扎實的專業(yè)基礎，而且對土木工程領域比較熟悉，由此我校培養(yǎng)的水利工程領域的人才具水利與土木兩個學科知識與技能兼?zhèn)涞奶厣?br /> 蘭州交通大學水利工程學科是一個具有多年發(fā)展歷史的傳統(tǒng)學科，針對西部自然環(huán)境復雜的特殊條件，在諸多有特色的方向進行了大量的科研工作和技術攻關，其主要特點是針對甘肅和西部地區(qū)的水利工程基礎設施建設，研究水利、公路、機場、市政工程建設中的大體積混凝土結構、隧洞、大跨度渡槽、地下建筑結構的設計及施工技術；水能的利用、江河的合理開發(fā)利用與保護、水資源規(guī)劃管理及水環(huán)境、節(jié)水灌溉理論與技術及防災減災等的基礎理論研究。與在進行理論研究的同時，注重為區(qū)域經濟建設服務，確保資源的可持續(xù)利用、工程結構的安全與經濟。近年來，在所研究的方向領域獲得了一大批省部級獎勵。
本學科點可利用的資源豐富，具有較先進的實驗設備及辦學條件，與其相關的包括寒旱地區(qū)水資源綜合利用教育部工程研究中心、鐵道部重點實驗室 —環(huán)境工程測試中心、鐵道部重點實驗室 —結構試驗中心以及水利科學研究所、甘肅省重點實驗室—道路橋梁與地下工程重點實驗室、河流泥沙工程研究中心、滲控技術研究中心、水工試驗中心、寒旱地區(qū)水資源綜合利用教育部工程研發(fā)中心等。這些實驗室和實驗儀器為我們進行科研研究提供堅實的平臺保障。
水利工程是國民經濟和社會發(fā)展的重要基礎設施，水利事業(yè)具有明顯的社會公共事業(yè)的性質，是政府行使職能的重要領域。同時，水利學科是一個古老的學科。目前，隨著水利水電建設大規(guī)模的開展，我國已迎來新一輪水利建設高潮，成為世界水利水電建設的中心國家。結合國家重大需求，使本學科具有更為強勁的發(fā)展勢頭。甘肅省幅員遼闊，地形地質條件較為復雜，而經濟發(fā)展相對滯后。要在西部大開發(fā)中有所作為、有大的發(fā)展，就必須首先從水利工程基礎設施建設領域打開突破口。本學科將義不容辭地擔負起水利工程領域的科研、建設和人才培養(yǎng)的重任，為甘肅及西北地區(qū)的經濟發(fā)展和社會進步做出應有的貢獻。
二、學科方向
蘭州交通大學水利工程學科在五十多年的建設過程中，以土木工程及環(huán)境科學與工程兩個一級博士學科為依托，充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，提升科技內涵，開發(fā)原創(chuàng)性科研成果，以服務地方社會與經濟發(fā)展為宗旨，在寒區(qū)旱區(qū)水文學與水資源、水力學與河流動力學、水工模型試驗、水工結構、復雜地基與巖石高邊坡設計理論、水工建筑材料特性與新型材料的研制、水利水電工程、滲流分析與控制等方面進行了大量的研究，目前已形成了四個穩(wěn)定的研究方向：
1、水工結構設計理論與實踐
水工結構以各類水利水電建筑為研究對象，研究各類水利水電工程的設計、施工理論和方法的一個綜合性學科。
近年來，本學科結合國家、省級重點工程項目，著力發(fā)展大跨度渡槽的施工控制理論及實踐；復雜地質條件下隧洞結構的施工安全及施工控制研究；多年凍土區(qū)隧洞結構的力學及熱穩(wěn)定性理論及實驗研究；隧洞及地下結構的合理結構形式研究、隧洞及地下結構的動力特性、環(huán)境振動對地下結構的影響、寒區(qū)隧洞的穩(wěn)定及非線性分析、土質隧洞的施工監(jiān)控、地下結構的設計分析、巖土數(shù)值分析、大型渡槽的設計選型及靜力動力特性分析等方面的科學研究及技術研發(fā)。因此，結合工程實際，解決設計及施工中的關鍵技術，服務國家及地方經濟建設是本研究方向的主要特色。參與了“南水北調”、“引大入秦”、“引洮工程”、“九甸峽水利樞紐”等一系列國家重點工程。在這方面取得了有價值的研究成果：“大跨度連續(xù)梁橋施工控制過程中關鍵技術研究”，“高烈度區(qū)高層筒中筒結構彈塑性地震響應分析及抗震性能評估”獲2007甘肅省科技進步二等獎。“軟弱圍巖新型襯砌結構試驗研究”，“煤礦開采引起的地表變形計算分析與環(huán)境評估系統(tǒng)及其工程應用”，獲2006甘肅省科學技術進步三等獎。
承擔多項國家自然科學基金及省部級科技攻關項目以及各項橫向課題主要有：“纖維復合材料薄壁箱梁結構的計算理論研究”；“西部寒區(qū)隧洞工程的計算理論研究”,“凍土地區(qū)樁基的力學特性分析及其試驗研究”；“新型復合材料及其新技術在工程結構中的理論與應用研究”；“青藏線橋梁樁基應用試驗研究”；“昆侖山風火山隧洞襯砌隔熱保溫技術及工藝試驗研究,洞內外氣溫變化對圍巖凍融圈影響”；“青藏鐵路凍土區(qū)以橋代路段樁基礎及地溫場的穩(wěn)定性及其對凍土環(huán)境的影響研究”；“長江沉管隧洞的沉降特性及沉降允許值研究”、“南京地鐵交疊式隧洞動力行為分析計算”。
根據(jù)我國水資源的分布特點，跨流域調水已成為水利工程主要的內容形式，尤其在南水北調中、西線工程中，渡槽、隧洞是水工建筑物的重要組成部分，加強其結構設計理論和分析以及施工安全控制研究對于輸水結構的設計、施工及質量控制和西部大開發(fā)中水利可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略具有決定性指導意義。
2、水資源規(guī)劃管理及水環(huán)境
本學科方向的主要內容包括：水資源系統(tǒng)分析研究；水資源技術經濟研究；區(qū)域水環(huán)境與水資源管理；地區(qū)和流域開發(fā)對環(huán)境的影響；干旱區(qū)水資源緊缺研究與水資源保護、可持續(xù)發(fā)展等。上述研究內容對合理開發(fā)利用水資源，建立節(jié)水型社會，解決干旱區(qū)水資源緊缺研究與水資源保護、可持續(xù)發(fā)展等具有指導意義。
水資源系統(tǒng)分析研究方向：其特色是將現(xiàn)代水利科學、系統(tǒng)科學和計算機科學的新理論、新方法和新技術有機結合，重點研究區(qū)域和綜合利用水利工程系統(tǒng)水資源優(yōu)化配置的理論、模型、方法和應用。其特色是：將現(xiàn)代水利科學、系統(tǒng)科學和計算機科學的新理論、新方法和新技術有機結合，重點研究區(qū)域系統(tǒng)水資源優(yōu)化配置和綜合利用水利工程系統(tǒng)運行管理的理論、模型、方法和應用。本學科以區(qū)域水資源系統(tǒng)和綜合利用水利工程系統(tǒng)為對象，研究區(qū)域水資源的優(yōu)化配置和綜合利用水利工程系統(tǒng)運行管理問題。研究內容涉及水資源評價和需求預測、水資源工程系統(tǒng)規(guī)劃與管理、徑流預報與模擬、洪水預報和調度、綜合利用水庫興利優(yōu)化調度、區(qū)域（流域）水資源優(yōu)化配置、水資源系統(tǒng)風險分析、水利工程計算機綜合管理系統(tǒng)等。
水資源技術經濟研究方向：其特色是將現(xiàn)代水利科學、技術經濟科學和決策科學的新理論、新方法和新技術有機結合，研究不同水資源系統(tǒng)以最小的投入取得盡可能大的經濟-社會-環(huán)境效益的分析和評價理論、模型、方法和應用。研究內容涉及水資源工程的效益計算與預測、水資源規(guī)劃與管理方案的經濟評價和綜合評價、水資源開發(fā)利用工程方案優(yōu)選、水利水電工程優(yōu)化運行和管理、水資源系統(tǒng)風險分析等。
區(qū)域水環(huán)境與水資源管理方向：以可持續(xù)發(fā)展理論為指導，以水文模型、水環(huán)境模型、區(qū)域水資源優(yōu)化配置量化研究為基礎，研究流域水資源系統(tǒng)的科學規(guī)劃與管理；研究城市水資源承載能力及優(yōu)化配置；研究大型、跨流域或跨界（如省界、市界、縣界等）河流的水利工程規(guī)劃與論證。內容涉及：區(qū)域可持續(xù)水資源管理、城市水資源可持續(xù)利用、流域規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境規(guī)劃與管理、水環(huán)境模擬、灌區(qū)地面水與地下水聯(lián)合優(yōu)化調度、水庫優(yōu)化調度、小流域綜合治理、跨流域水資源系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃與管理等。
西部地區(qū)水資源問題已經成為該地區(qū)經濟發(fā)展的制約因素，要創(chuàng)建人與自然和諧發(fā)展需要做好大量的技術研究工作，石羊河流域水資源可持續(xù)發(fā)展，中、西部調水，引洮工程，城市調水等問題的研究，對解決寒區(qū)、旱區(qū)的缺水問題有重大的指導意義。先后承擔完成“黃河蘭州上游地區(qū)水土流失及泥沙預測模型試驗”、“河流斗槽預沉及排沙研究 ”、“甘肅省定西地區(qū)雨水集流及利用”、“桑園峽雍水與蘭州市抗洪”、“黃河蘭州段河道渠化寬度與泄洪關系的研究”縱橫項目20余項，自2005年以來，該學科方向發(fā)表論文50余篇。
3、河流工程及都市水力學、泥沙防治工程
河流工程及都市水力學、泥沙防治工程方向以河流動力學為基礎，研究泥沙起動和輸移的基本理論和方法、泥沙的沖刷和淤積對河流工程的影響，河床演變的特性，以及河流防洪、航運、水工建筑物的水力學特性等，以重點解決河流泥沙問題以及由此引起的泥沙災害問題為目標。既是理論研究，又結合水利水電工程、治河工程、港口工程、河岸開發(fā)、環(huán)境工作等開展大量的科學研究工作。該方向長期形成的研究內容為：
工程水力學方向:工程水力學面向水利水電建設，進行高壩水利樞紐水力學及平原水利樞紐水力學問題研究。主要研究水力學基礎理論、水工水力學、水力數(shù)值模擬與優(yōu)化分析，河網非恒定流。
河流及河流管理方向：主要研究河道河勢變化和泥沙運動規(guī)律，包括（1）大中型水利樞紐泥沙問題及防治措施研究；（2）河道整治與防洪技術；（3）挾沙水流運動基本規(guī)律研究；（4）河道治理新技術與河流模擬，采用物理模型研究河道水流泥沙運動得到水流泥沙輸移規(guī)律和河道演變特性，研究河道及湖泊防洪及航道整治的新技術。（5）鐵路、公路工程建設中，橋渡水力學及橋梁河道整治、隧道施工中地質災害防止技術。泥石流及滑坡災害預警研究以及泥石流、滑坡分布規(guī)律和防治方法研究等。
工程滲流與控制方向：工程滲流與控制主要研究地下水在不同介質中的運動規(guī)律和相互影響，在理論研究基礎上，大力開展應用技術研究。主要內容包括（1）裂隙巖體滲流應力耦合研究；（2）工程滲流控制與防治技術研究。
河工模型方面：長期從事河工模型實驗研究，包括河道整治、取水、沖刷與淤積、泥沙預沉以及水庫淤積、水庫調度方案的制定等方面的理論分析及模型設計。對泥沙定床、動床模型、以及全沙模型的設計，模型驗證，實驗方案的制定以及數(shù)據(jù)采集分析等方面在理論及實際操作方法上均有所創(chuàng)新，并已應用于實驗中?？蛇M行復雜河段河道二維水流流場的數(shù)值模擬。
目前主要學術帶頭人及學術骨干參加的項目有：水利部科技攻關專題所屬子專題—三峽庫區(qū)推移質輸移及淤積特性的研究；國家自然科學委員會與水利部聯(lián)合項目：江河泥沙災害形成機理及防治研究；西部交通建設科技項目“山區(qū)河流航道整治關鍵技術研究”項目—沙卵石淺灘推移質輸沙規(guī)律及模型試驗研究；國家自然科學基金項目：復式河槽水沙復雜行為研究，以及黃河中上游部分河段的河道整治、航道規(guī)劃、公路及鐵路路基沖刷及埋深試驗研究、取水口位置形式的選擇及泥沙預沉試驗研究、橋涵設計流量的復核、城市防洪洪水的制定與復核等。自2005年以來，在該學科方向領域發(fā)表論文40余篇，先后承擔縱橫向項目12項。該類項目的研究具有較高的學術地位和意義。本研究方向結合甘肅省水資源開發(fā)利用和水利水電建設開展工作，不僅針對性強，而且有特色，應用前景很好，將對甘肅水利水電事業(yè)的發(fā)展、西部大開發(fā)和經濟可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重要積極的作用。
4、水工建筑材料特性與新型材料的研制
近年來水利工程領域的技術創(chuàng)新除了在計算技術、設計理論方面有所體現(xiàn)外，更多體現(xiàn)在新材料、新工藝方面。這一技術對提高效率、降低成本和勞動強度、增強安全防護性能起到了重要作用。
自80年代就開始了本學科方向的研究工作。主要研究內容包括：低溫早強混凝土材料性能研究；新型緩粘結預應力混凝土技術與無粘結預應力技術研究；土工合成材料的工程應用；粉煤灰材料的應用研究；可降解復合材料研究、鋼結構疲勞裂紋及材料性能研究等。本研究方向的特色為：在不影響運營的條件下對水工結構進行加固補強；解決低溫條件下工程材料的使用耐久性和隧洞防排水性能；在基礎加固、隧洞病害整治中發(fā)揮重要作用。
5年來在這一方向完成的研究成果有國家自然科學基金項目“可降解復合材料的試驗研究”、“南疆鐵路橋梁抗震材料的試驗研究”、“公路隧洞射流通風與防火研究”等國家、省部級課題10余項。其中“寒旱地區(qū)混凝土開裂原因、防治技術試驗研究” 獲甘肅省科技進步一等獎，“緩凝砂漿在預應力混凝土中的應用研究”、“富硅礦物超細粉末在混凝土中的應用研究”、“隧洞射流通風技術研究”三項成果分獲甘肅省、鐵道部科技進步二等獎，“加筋土強度及加筋土結構穩(wěn)定性的研究”、“可降解復合材料”和“水泥高效助磨劑的研制“等3項成果獲甘肅省科技進步三等獎，“低溫早強耐腐蝕高性能混凝土應用技術”獲鐵道部二等獎。“緩粘結預應力筋混凝土構件”等三項成果獲國家發(fā)明專利。發(fā)表學術論文50多篇，出版《建筑材料》專著一部。
目前承擔的主要科研課題有：鐵道部科技攻關項目“青藏線昆侖山、風火山隧洞防水措施試驗研究”、“青藏鐵路昆侖山、風火山隧洞低溫早強耐久混凝土技術應用研究”、“青藏線低溫早強耐腐蝕高性能混凝土試驗研究” 和“青藏線沱沱河融區(qū)和多年凍土過渡段路基邊坡柔性防護試驗研究—土工格室護坡試驗研究”；國家自然科學基金項目“組織工程支架研制”和甘肅省自然科學基金“加筋土橋臺的設計方案研究”等多項國家、省部級重要項目。
這些項目的研究和實施必將對提高該方向的學術水平、加速科技成果的轉化產生積極影響。同時低溫早強混凝土材料的研究工作及其他材料在高原凍土地區(qū)的應用研究都將邁上一個新的臺階。
三、學術隊伍
水利學科團隊有教職工89人，其中教授15人、副教授29人占專任教師總數(shù)的 49.4%，講師32人，具有博士學位的16人，有碩士學位的78人，專任教師總數(shù)的87.6%，在讀博士學位的6人，有省部級專家4名，省部級突出中青年專家2名。師資隊伍的職稱、學歷、年齡結構合理，充分發(fā)揮學術帶頭人、教學科研骨干的傳幫帶作用，有利于學科的進一步發(fā)展。
四、人才培養(yǎng)
水利工程學科的人才培養(yǎng)目標是培養(yǎng)具有水利水電工程的勘測、規(guī)劃、設計、施工、科研和管理等方面的知識，能在水利、水電等部門從事勘測、規(guī)劃、設計、施工、科研和管理等方面工作的高級工程技術人才。
本我校的水利工程學科非常重視人才培養(yǎng)，以提高研究生培養(yǎng)質量為生命線，夯實基礎，創(chuàng)新發(fā)展，取得了顯著的成績。2002年設置了水利水電工程本科專業(yè)，2003年獲得二級學科“水文與水資源”專業(yè)碩士學位授予權，2005年獲得二級學科“水利水電工程”專業(yè)碩士學位授予權，2011年獲得“水利工程”一級學科碩士學位授予權。該學科本科生、研究生在校學生500多人，已培養(yǎng)碩士研究生80余名。
近年來，我們將科學研究和人才培養(yǎng)有機結合起來，讓研究生參與到真實的科研項目中來，增強工程實踐背景，提高解決實際問題的能力，培養(yǎng)從事科學研究的基本素養(yǎng)，切實提高研究生教育質量，目前在讀碩士研究生20人，有3人獲得本年度國家獎學金，本年度碩士研究生在各類期刊共發(fā)表學術論文15余篇，其中EI收錄2篇。培養(yǎng)的研究生就業(yè)于中國市政工程西北設計研究院有限公司、中鐵第一勘察設計院集團有限公司等部門，廣受社會歡迎。

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