主要完成人：唐洪武、肖  洋、李丹勋、夏云峰、唐立模、陈  红、陈  诚
            闫  静、袁赛瑜、李志伟、刘全帅
完成单位：河海大学
项目及成果简介：模型试验是揭示水沙运动规律和解决水利工程规划、设计和运行中重大科学技术问题的主要手段之一，而水沙运动测控技术是保障模型试验数据可靠性、准确性的关键。多年来，团队陆续主持了南水北调、杭州湾大桥、港珠澳大桥等重大项目论证，兴建了一批平原河流大型物理模型。但这些平原河流水流往复、流动复杂，流速变幅大，精度灵敏度要求高；泥沙颗粒细、河床冲淤变化频繁；工程众多、河流边界多，物理模型试验中水沙运动测控难度很大。传统的水沙模拟测控技术在水沙测量和系统集成等方面，均难以满足平原河流研究与工程规划论证的需求。因此，研发平原河流水沙运动模拟测控成套技术，成为平原河流综合治理中一个亟待解决的关键技术难题。项目组历经20余年，在国家自然科学基金、国家重大科研仪器专项、国家自然科学基金委仪器专项、江苏省优势学科平台建设项目等课题的支持下，开展产、学、研、用协同攻关，在平原河流水沙测控和系统集成等方面取得了突破性进展，形成主要创新成果如下：
1、针对平原河网潮流模型大范围流场与工程局部流场同步测量需求，研发了“场诊断-点测量”流速测量技术，实现了大尺度全流场、局部精细场和垂线关键点流速流向的同步测量；发明了摄像机阵列法流场测量技术，大幅度提升了常规PIV采样频率和分析精度，将常规PIV采样频率从15Hz提高至200Hz以上，实现了涉河建筑物附近强紊动水流结构的高频测量；针对平原河流物理模型多台常规水位仪标定累积误差大、受表面张力影响测量误差大的难题，发明了红外光水位仪，实现了水位仪的自动标定、水位实时测量和无线传输。为平原河流模型实验提供了全套的流速场和水位场的测量技术。
2、针对平原河流模型实验中含沙量变幅大、真实床面跟踪与建筑物附近地形变化测量困难的问题，发明了融合光学散射和透射同步信号的激光测沙仪，含沙量的测量范围扩展到0-70kg/m³；发明了光电反射式地形测量仪，实现推移质运动层干扰下真实床面的自动识别；发明了桥墩附近河床动态超声测量方法，实现了涉水建筑物附近地形动态变化过程的捕捉。为平原河流模型实验提供了精确可靠的含沙量和河床冲淤量的测量技术。
3、针对平原河流大型物理模型范围大、边界复杂、测控参量多的高精度测控需求，提出了自设计、自实验、自处理为一体的实验新模式，创建了包括手机、远程服务器、现场电脑等多终端智能化测控系统，实现了数据的自校验、复杂边界的精确控制、多参量的标准化无线交互。显著提高了模型试验的标准化自动化程度、水沙测控精度和数十倍的工作效率，大大缩短了工程研究周期。
    本项目共申请了专利26项，其中授权发明专利11项，授权实用新型专利12项。获软件著作权3项。主办了第15、16届全国水利量测技术综合学术研讨会。部分技术被列入水利部《水利先进实 用技术重点推广指导目录》；培养了硕博士10余名，发表论文30余篇，其中发表的17篇学术论文被引用高达228次。主持编写两部行业标准《模型水沙试验仪器数据交互通用规约》和《光学含沙量仪标定规范》。
    成果已应用到水文水资源与水利工程科学国家重点实验室、浙江河口研究院等20余家科研院所承担的平原河流模型试验中，保障了相关课题顺利开展，为工程规划论证提供了最优化技术方案，课题直接研究经费超亿元，研究成果为工程投资节省数亿元，效益显著。部分技术已由南京水利水文自动化研究所、宁波弘泰水利信息科技有限公司、北京尚水信息技术股份有限公司、南京昊控软件技术有限公司转换为产品，销售收入2000余万元，培训相关技术人员近1000名。