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1.项目背景： 引汉济渭工程作为国家水网的关键性骨干工程，直接服务国家水安全战略与区域协调发展大局，首次实现从秦岭底部穿越，紧密连接长江与黄河流域，每年为关中地区1400余万人供应15亿立方米水资源，是陕西省规模最大、技术难度最高的跨流域调水工程。该工程地处秦岭-黄河-长江三大流域交汇的战略要地，运行工况极端复杂，同时穿越中央水塔和多个国家级生态敏感区，是朱鹮等极度濒危物种的核心栖息地及重要生态屏障，其建设与运行对国家水资源配置和生态安全具有重大战略意义，也面临极度紧迫的水文-生态协同调控需求。 工程须应对“泵站-隧洞-明渠”跨流域调水工程复杂架构引发的水动力过程耦合，多尺度响应与联合调度不确定性难题；长距离、深埋、高地温(隧洞长度98km、最大埋深2012m、输水管路岩壁平均温度36℃)隧洞输水过程中的水质安全保障风险以及高落差(最大落差85m)水位带来的消落带水质污染风险；调水对水源区秦岭优势鱼类种群“三场一通道”(产卵场、索饵场、越冬场及洄游通道)关键生境的生态扰动，实现出水水质保障(Ⅱ类)和水生生物多样性的目标。传统理论方法已难以应对如此复杂系统的多过程互馈与协同调控需求。 为破解上述难题，项目围绕全过程水文-水生态耦合机制与协同调控开展系统研发，致力于揭示复杂调水系统的水动力-水质-生态互馈关系，突破生态调控关键技术瓶颈。相关成果不仅对保障国家水网工程的生态完整性具有重大意义，也为区域水资源可持续利用与生态文明建设提供了关键科技支撑。 2.技术内容： 面对引汉济渭工程这一穿越秦岭、连通长江与黄河的复杂调水系统，传统技术方法难以应对其泵站-隧洞联合调度、深埋隧洞高地温引发的水质演变、消落带污染释放以及调水过程对鱼类“三场一通道”生境干扰等多重交织性技术难题。该工程在系统复杂性和生态敏感性方面全球罕见，国内外无任何完整案例可供参考，甚至在所涉及的关键技术难点上也无一具备可提供直接借鉴的局部解决方案。因此必须通过自主创新，攻克复杂调水系统协同调控与生态保护的关键技术瓶颈。 项目依托国家重点研发计划课题、国家自然科学基金及多项企业委托课题，以黄金峡水利枢纽、三河口水利枢纽和秦岭输水隧洞等工程为实践载体，历经十余年持续攻关，遵循“理论突破-技术研发-平台构建-应用推广”的路径，成功构建了复杂调水工程协同调控技术体系。主要创新成果包括： (1)创立了复杂调水系统“水动力-水质-生态”多过程耦合理论。提出了基于“抽-调-蓄-输-配”全过程的水力架构体系，揭示了调度行为对水流结构和库站协同的影响机制；研发了融合非恒定流、泵站动态响应与多约束耦合的水力-热力学-生物化学联合作用的水质解析模型，攻克了“泵站-隧洞-明渠”系统水动力高精度快速模拟与实时调控技术。 (2)研发了水库消落带污染释放控制与生态修复协同调控技术。针对大型水库消落带内源污染释放与生态修复难以协同的治理瓶颈，构建了“水位-植被-水质”多过程耦合的生态调控模型；通过筛选耐淹性强、净化能力突出的适生植物种，提出了以污染阻控与生态功能恢复为导向的植物空间配置模式，并将朱鹮等珍稀物种的觅食水深、食物资源可获得性等生态需求融入调度目标，形成了以水质净化为导向的42种植物的16种空间配置组合模式。 (3)构建了优势鱼类“三场一通道”生境模拟与生态修复技术体系。采用基于个体模型方法，建立鱼对感知范围内外部环境要素(如水动力要素和水质要素)的变化做出反应的模型。首次实现了不同引调水工况对鱼类影响的量化评估，模型过鱼数量模拟精度达89.3%。通过优化运行工况，将鱼类进入鱼道的概率从小于2.1%，显著提升至草鱼17.6%、赤眼鳟32.1%。此外，自主开发的人工鱼巢有效促进了本地优势鱼类种群数量的增长。 3.成果产出： 项目整体技术达到国际先进水平，其中多过程耦合建模和生态精细化模拟方面处于国际领先地位。相关成果已成功应用于引汉济渭工程等国家重大水利项目，显著提升复杂调水系统的运行效率与生态安全保障能力，为中国水网工程的科学调度与绿色发展提供了关键技术支撑与示范范式，保障了关中1400万人饮水安全。 项目研究成果分别在陕西省引汉济渭工程建设有限公司、中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司、国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司、汉中焦岩水库建设开发有限公司、陕西汉江投资开发有限公司蜀河水力发电厂、青岛海洋工程勘察设计研究院有限公司、山东省水网运行调度中心、陕西省水产养殖公司、中国水利水电科学研究院等设计咨询单位、科研机构、施工单位等推广应用，累计取得经济效益近1亿元，发挥了巨大的社会、经济和生态环境效益。 4.应用情况： 该项目成果已在陕西省引汉济渭工程建设有限公司及中国电建集团西北勘测设计研究院、国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司、汉中焦岩水库建设开发有限公司、陕西汉江投资开发有限公司蜀河水力发电厂等单位推广应用，取得显著成效。成果应用主要体现在以下三个层面。 一是应用于汉江流域、黄河流域的水质及鱼类生态保护。“秦岭区域内优势鱼类种群栖息地“三场一通道”推演技术”已应用于黄金峡、黄河上游羊曲、班多等水电站环境影响评价、过鱼设施设计以及生态调度方案中。 二是应用于引汉济渭工程、黄河上游羊曲、班多水电站等大型水利工程。并推广至大渡河金川水电鱼类栖息地保护规划、新疆小石峡水电站过鱼设施等水生态修复中，以及引黄济青工程、胶东调水工程等。 三是成果推广应用至湿地修复及海洋潮间带生态修复领域。湿地污染控制与生态修复的可量化、可复制、可推广的技术体系应用于万宁月岛海岸保护、烟台市海洋生态保护修复项目、长岛群岛海藻场修复项目以及黄河三角洲等关键湿地生态修复项目中。 据不完全统计，项目成果产生经济价值(节约费用及产生直接经济价值)近1亿元。

一.课题来源与背景：项目来源：自列项目。背景：玉米杂交种子质量由纯度、芽率、净度等指标决定，其中种子品种的纯度最为重要，种子纯度低会导致作物减产，作物品种的增产潜力减弱。 为保证杂交玉米的纯度，最关键和最难控制的环节就是去雄。去雄作业的农艺技术要求非常严格，作业时间短(5-7天)，田间去雄不及时会造成母本自交率，成为影响和制约玉米种子纯度与产量的主要因素。 2021年全国杂交玉米制种272万亩，甘肃、新疆及新疆生产建设兵团制种面积分别为141.2万亩、36.9万亩和34万亩，甘肃省张掖市被认定为国家级杂交玉米种子生产基地。而且全国杂交玉米种子60%来自于甘肃省。甘肃省玉米育种基地基本在河西走廊。普遍为小地块，而且地块之间落差较大，不利于大型机械的使用。所以设计一种自走式轻量化的玉米去雄机，该机型前端为六行去雄机构，液压调节轮距。为了便于公路和田间行驶，在提升臂前端设计去雄轮支架，去雄轮支架前部安装三组去雄轮机构。去雄轮支架在液压油缸驱动下与提升臂行形成摩擦旋转。去雄轮支架旋转带动前端安装的去雄轮机构向外旋转，使提升臂前端安装的去雄轮机构宽度变小。从而使玉米去雄机在公路和田间行驶的通过性好。 二.技术原理及性能指标： 技术原理：液压油缸伸出端固定在提升臂前端的去雄轮支架上，去雄轮支架与提升臂支间有相对旋转运动。为了保证去雄轮支架与提升臂即固定又有相对旋转运动，在提升臂和去雄轮之间安装尼龙板，保证相对自如滑动，另外在提升臂上安装压力轴承，这样更能实现提升臂与去雄轮支架不但紧固连接还能转动，并使去雄轮支架始终水平，保证作业净度。旋转油缸伸出时，推动去雄轮支架上的旋转轴在提升臂上的压力轴承孔内旋转运动，提升臂前端的去雄轮支架由水平位置变为竖直位置，实现翻转，达到提升臂前端去雄机构与车身相近，便于公路和田间道路的行驶。 产品性能指标：1.旋转油缸行程：250mm；2.轴承：8208。 三.技术的创造性与先进性： 1.液压驱动旋转，结构简单紧凑。 2.油缸伸出端采用鱼眼接头，便于调节前端三组去雄机构水平，确保去雄净度。 3.翻转机构旋转轴端应用压力轴承，确保压紧下旋转自如。 4.油缸驱动去雄机构翻转，更利与轻量化小型去雄机田间道路的通过。 四.技术的成熟程度，适用范围和安全性： 技术成熟度：成熟机构创新性的应用。 适用范围：可应用于任何机构需要翻转的应用场景。 安全性：安全可靠。 五.应用情况及存在的问题：轻量化小型玉米去雄机上得到应用，机构紧凑，安装方便，便于调节。

河湖库内源污染已成为中国水环境治理面临的严峻挑战。长期积累的底泥在厌氧环境下持续释放氮、磷等营养盐，形成了隐蔽且持久的“内源污染”问题。研究表明，部分重污染湖泊内源污染贡献率高达60％以上，且释放过程具有长期性和隐蔽性，治理难度较大。底泥中富集的重金属和持久性有机污染物可通过食物链生物放大，对水生生态系统和人体健康构成严重威胁。夏季高温季节，内源污染集中释放常引发蓝藻水华暴发，造成饮用水源危机和生态灾害。此外，内源污染会显著抵消外源污染治理成效，大幅增加水环境治理成本。许多湖泊即使实施严格的排污控制，仍因内源污染问题难以实现水质根本改善。更严峻的是，内源污染导致的生态系统退化往往具有不可逆性，恢复周期长达数十年。针对上述问题，中国开展了大量清淤工程，但传统的清淤工程技术脱胎于底泥疏浚工程，工程实施手段粗放，在清淤深度和清淤范围确定上缺乏科学合理精准的计算，往往会导致清淤范围和深度扩大增加清淤工程量和工程投资、过分清淤导致原种质资源库和底栖生境受损等严重问题，虽在短期内能改善水体环境质量，但面临边际效益递减、维护成本高昂及生态恢复滞后等问题。在此背景下，生态清淤作为一种兼顾污染控制与生态修复的技术手段，日益受到各方关注。2017年以来，中国科学院生态环境研究中心研究团队在“白洋淀流域保护治理规划”“白洋淀生态环境基线调查与综合治理项目”“白洋淀环境治理与生态修复技术咨询服务项目”等的支持下开展了系统研究，在沉积物质量诊断技术领域取得了原始创新突破，并在白洋淀等典型水体治理中实现了成功应用。 1.主要研究成果与创新：点项目针对河湖库生态清淤的关键技术难题，从污染强度与生态毒性联合评估理论、沉积物内源污染释放机制、沉积物质量多维度诊断方法、清淤深度精准界定技术、生态清淤决策支持等方面进行深入探索，形成了从理论到应用的一系列研究成果。1.1污染强度与生态毒性联合评估理论建构。现有的沉积物质量诊断技术面临多重挑战：传统方法过度依赖污染物总量或单因子风险评价，忽视了污染物的生物有效性、释放活性与生态毒性，难以反映其对水生态系统的实质影响；在空间尺度上，现有方法如沉积学法、背景值法、拐点法等难以精准识别污染底泥的水平分布和垂向污染层厚度，无法实现精细化诊断；同时，缺乏统一、可操作性强的沉积物释放建模框架，导致诊断结果与水质改善目标之间缺乏明确量化联系；更为棘手的是，河湖库系统中生态敏感区域(如生物资源栖息地、种质资源保护区)的存在，使得清淤过程中污染去除与生态保护的平衡难以把握，形成“污染控制与生态冲突”的难题。因此，突破这些诊断技术瓶颈，建立新的全过程生态清淤诊断体系，已成为推动中国生态清淤科学化、精细化发展的关键。项目突破了传统单一污染物指标评价的局限，创新性地提出了“污染强度-生态毒性”联合评估理论。该理论将沉积物中的污染物视为一个复杂的混合物系统，不仅关注单个污染物的含量，更强调多污染物之间的协同效应及其对生态系统的综合影响。通过建立“污染负荷指数”与“生态毒性指数”的双维评价模型，实现了对底泥污染状况的全面客观评价，为清淤决策提供了更为科学的理论支撑。1.2沉积物内源污染释放机制解析。项目通过对全国典型河湖库系统中底泥污染物赋存特征与释放行为的长期观测，首次系统揭示了底泥中氮、磷、有机物及重金属等污染物“富集-转化-释放”的全过程机制。研究发现，底泥内源释放强度受多种因素协同调控，包括沉积物理化特性(如有机质含量、粒径分布)、水动力条件、生物扰动以及季节性变化等。特别是在温度升高、溶解氧降低及藻类大量繁殖的夏季，底泥释放通量可增加30％～50％，成为水质波动的主要驱动因素之一。这一研究为破解底泥污染与水质波动之间的关联机制提供了科学基础，也为后续精准诊断与清淤策略制定奠定了理论支撑。1.3沉积物质量多维度诊断方法创建。针对传统“依总量评价”的局限性，研究团队创新性地构建了“污染物含量-生物有效性-释放活性-生态毒性”四维一体的沉积物质量诊断体系。该体系不仅考察污染物的总量指标，更关注其实际生物可利用性与环境影响，使得评估结果更贴近水体生态系统的真实风险水平。在具体技术手段上，研究团队首创性地将扩散梯度薄膜技术(DGT)、微电极剖面技术与传统化学分析方法相结合，实现了沉积物污染物在微尺度上的原位测定；同时引入了多物种生物毒性测试(包括藻类生长抑制试验、水蚤急性毒性试验、底栖生物暴露试验等)，建立了底泥污染物与生物响应之间的量效关系，大幅提升了诊断结果的生态相关性。1.4清淤深度精准界定技术突破。如何确定“挖多深”是生态清淤工程设计中的核心难题。针对这一问题，研究团队基于孔隙水通量测定与水质阈值响应理论，提出了“释放通量-水质阈值”双指标清淤深度确定方法。该方法首先通过实验测定不同深度底泥的释放通量(W1)，再结合水体自净能力与水质目标要求，设定相应的释放通量阈值(W0)，当某一深度的底泥释放通量W1低于W0时，即确定为清淤的临界深度，实现了科学、定量的清淤深度界定。这一方法不仅解决了传统清淤深度确定“凭经验、看颜色”的随意性问题，更实现了清淤工程与水质改善目标之间的量化衔接，为精准施工提供了可操作的技术工具。该方法已获授权中国发明专利“沉积物生态清淤深度的确定方法”(ZL202110740460.8)。1.5生态清淤决策支持平台搭建。为促进技术成果的工程转化，研究团队开发了生态清淤评估诊断智能平台。该平台集成了底泥污染数据管理、空间分布可视化、释放模拟预测、清淤方案优化等功能模块，实现了“数据-诊断-方案-效果”的全流程数字化管理。平台采用基于地理信息系统(GIS)的三维可视化技术，直观展示底泥污染的空间分布特征与垂向变化趋势；同时，内置多种释放模型算法，能针对不同水体条件快速预测清淤后的水质改善效果，为工程决策提供科学依据。 2.推广应用情况：白洋淀作为雄安新区核心生态功能区，是全国典型的湖泊型湿地系统。由于历史排污与淀区闭塞等原因，底泥污染负荷长期积累，生态系统退化严重，水体水质改善任务艰巨，因此生态清淤成为恢复白洋淀生态功能的重要抓手。研究团队自2018年起参与白洋淀生态清淤工程技术支撑工作，系统完成了“污染识别-清淤范围划定-清淤深度确定-生态保护区划”等一系列关键技术研究，为工程实施提供了科学依据。具体而言，团队利用“污染强度+毒性效应”联合诊断模型，完成了淀区115km²范围的底泥生态风险分级，精准划定了优先清淤区域；基于孔隙水释放强度与水质要求，设定了不同功能区的W0阈值指标，科学判定了清淤深度；结合种质资源分布和水生植物生境保护需求，制定了差异化的清淤分区方案，有效避免了对生态系统的二次破坏。团队还参与制定了《白洋淀生态清淤实施方案》，并作为技术支撑单位服务白洋淀清淤试点工程、三期工程、四期拓展工程。项目实施后，相关区域底泥污染物释放强度下降30％以上，孔隙水毒性指标显著改善，清淤区水质稳定达地表水Ⅲ类标准。生态环境管理部门、雄安新区管理委员会与多家媒体对此给予高度评价。除白洋淀外，通过与央企合作，研究团队开发的沉积物质量诊断技术成功在太湖、巢湖、滇池、官厅水库、伊通河等国家重点湖泊河流，以及多个城市河道和水库的治理中得到应用，累计指导清淤工程面积超过200km²，清淤土方量约1500万m³。通过精准诊断技术的应用，上述工程平均节约清淤成本15％～20％，减少清淤土方量25％～30％，同时显著提升了水质改善效果，实现了经济效益与生态效益的双赢。特别是在生态敏感区域，分区精准清淤策略有效保护了水生植物群落和底栖生物多样性，为水生态系统的自然恢复提供了必要条件。 3.经济与社会效益：研究团队开发的技术成果直接促进了生态清淤工程的降本增效。以白洋淀清淤工程为例，通过精准诊断与分区施工，与传统方案相比节约工程投资近5000万元，清淤费用每立方米降低约18元，实现了显著的经济效益。该技术的应用显著提升了水环境治理的精准性和生态友好性，促进了水质持续稳定达标。以白洋淀为例，清淤区水质由原来的劣Ⅴ类提升至Ⅲ类，水体透明度提高50％以上，水生植物覆盖率提高20％，有效改善了区域生态环境质量，获得了当地居民和社会各界的广泛认可。沉积物质量诊断技术的创新与应用，标志着中国水环境治理从经验性向科学性、从粗放型向精细化的重要转变。中国科学院生态环境研究中心研究团队通过多年深入研究，构建了具有自主知识产权的沉积物质量诊断技术体系，为解决河湖库内源污染问题提供了科学有效的技术路径。在白洋淀等典型水体的成功应用，不仅验证了技术的有效性，也为全国其他水体生态清淤提供了可复制的经验。未来，随着技术的持续优化和广泛推广，沉积物质量诊断技术将在国家水生态环境保护战略中发挥更加重要的作用，为实现“水清岸绿、鱼翔浅底”的美好愿景贡献力量。

水电是国家能源体系中重要的清洁能源组成部分，水轮发电机组是电站的关键核心设备。机组大型化是优化电站枢纽布置、提升工程经济效益的必由之路。白鹤滩水电站首次将世界水电带入“百万单机时代”，是国家开发治理长江上游的重要项目，是西部大开发的国家级重大基础性工程。 项目难度远超三峡、溪洛渡、乌东德等大型水电机组，堪称水电“珠穆朗玛峰”，研发周期超过15年，针对大水头变幅、宽负荷运行、大容量全空冷、24kV绝缘等技术挑战，聚焦百万机组稳定性、水力设计、电磁设计、发电机冷却、绝缘技术、结构刚强度及测试方法等关键技术，得到国家重点研发计划、四川省科技厅和经信厅等项目持续支持，共投入8.3亿元，攻克了9大方向147个关键技术难题，取得一系列领先于世界的重大成果，建立了具有自主知识产权百万千瓦巨型水轮发电机组设计、制造、安装、质量管控等技术体系。主要创新如下： 1)创建了巨型水轮机宽负荷稳定运行水力开发技术。提出了新型仿生鱼头翼型和低流阻叶型设计模型和前倾反曲率叶片设计方法，研发了1000MW水轮机叶道涡抑制技术，最优效率96.73%，解决了巨型水轮机水力稳定性和高效性兼容技术难题。 2)发明了转子绕组内外分区冷却技术和定子高效冷却技术。首创了高效率、高可靠低损耗整体通风冷却系统，攻克了大容量全空冷发电机散热机理与热控难题，定/转子绕组温升45.9K/35.7K，发电机额定效率99.03%，实现了低风量下的温升控制与高效率最优平衡。 3)建立了24kV定子线圈绝缘和防晕技术体系。提出了高精度场路联合仿真的防晕结构优化方法，研发了定子线圈复合型绝缘和防晕结构，定子线圈和绕组防晕水平较国家标准提升50%和5%。攻克了水电行业最高电压等级绝缘技术难题。 4)构建了巨型水电机组关键部件高可靠性技术体系，开发了巨型机组关键部件数字化智能制造技术，形成了巨型水电机组系统化的精品控制技术体系，运行摆度小于50μm，引领水电机组进入“摆度个位数”时代。 授权发明专利35件，实用新型67件，制定国家标准16项，行业标准6项，专著2部，论文46篇；成果应用于白鹤滩、双江口、洛宁等电站，机组99台套，直接经济效益334亿元。 2021年6月白鹤滩首批机组准点投运。 白鹤滩水电站入选中国工程院《Engineering》2023全球十大工程成就：“中国空间站、百亿亿次超级计算机、白鹤滩水电站、……单机容量百万千瓦的水轮发电机组，引领水力发电进入单机百万千瓦新时代”。 中国工程院张宗亮院士、顾国彪院士等成果鉴定评价委员会认为：“项目成果达到国际领先水平。推动了巨型水轮发电机组设计制造技术的科技进步，实现了中国高端装备制造的重大突破，经济社会和生态环境效益显著，推广应用前景广阔。”自电站投产发电以来，已累计发电828亿度，减少二氧化碳排放9719万吨。

中航成飞民用飞机有限责任公司(以下简称成飞民机)，承担了C919／AG600等机型机头组件的研制及批生产工作。 机头属飞机一级气动外形区域，与机翼、机身等相比，机头部段外形更为复杂(驾驶舱等大曲率曲面结构)、精度要求更高(气动性能要求高)、活动部件更多(舱门、起落架等)，其几何尺寸、气动外形、交点孔等装配特征的精准高效检测直接决定机体结构质量。以C919机头为例，其需在10m×5m×5m的测量空间内完成几何尺寸、气动外形、交点孔等10余类特征共128项检测任务，装配精度要求最高达0.1mm，检测尺寸是精度要求的10万倍以上。 传统单一设备、人工布站与测量规划的数字化检测模式下，机头测量基准网构建、测量规划和结果分析高度依赖人工经验，导致大空间测量基准网构建及关键特征检测精度差、效率低，检测规划协同性差、数字化程度低，严重降低了机头结构检测稳定性、精准性和效率。尤其随着C919/AG600等机型批产要求的提速，迫切需要建立以高精度、高效率、高协同为特征的数字化检测技术体系。 成飞民机作为国内大飞机机头研发、制造基地，在四川省重大科技专项“航空大部件模块化交付”课题支持下，项目团队攻克了数字化协同测量基准网精准构建、数字化精密检测与质量评估方法等关键技术，建立了国产大飞机机头数字化协同检测技术体系。主要科技创新点如下： 1、提出了一种装配精度约束的自适应规划和活动部件基准快速精准匹配的基准网构建方法。构建了球坐标测量不确定度解析模型和基于混合参考系转换的不确定度优化模型，解决了6种异构设备来源数据坐标系精准转换的难题。在10m×5m×5m测量空间内，构建精度达0.05mm，不确定度评估效率提升数十倍。 2、发明了模型引导的数字化协同检测规划方法。构建融合了特征测量基准、点集、容差和设备等信息的三维轻量化模型。突破了基于测量任务相似性和章鱼算法的测量序列优化技术，开发了多系统数字化协同检测软硬件系统，将C919机头检测时间由10小时以上降低至6小时以内，机头大部件检测综合效率提升2倍。 3、发明了典型部件装配特征数字化精密检测技术与质量评估方法。开发了基于双线结构光的对缝测量软硬件系统，检测精度达0.02mm。研制了舱门、起落架等活动部件交点孔系检测专用系列装置，检测精度达0.01mm。发明了基于关键特征融合的蒙皮外形自动检测方法，检测效率提升2倍。 项目获发明专利17件、实用新型专利6件；编制团体标准2项；发表论文22篇；形成企业规范29项。该成果完善了中国大飞机制造数字化检测体系，已应用于C919、AG600等机型批生产，其中C919年交付由4架/年快速提升至35架/年。近三年直接经济效益4.12亿元，支撑公司总价值74亿元的航空大部件产品成功交付。并推广应用于西飞民机、通飞华南、成都爱乐达等多家企业，同时促成了3.8亿元的“中国商飞上飞院(成都)机头设计中心”在成飞民机建立，取得了显著的经济和社会效益。鉴定委员会认为：该项目成果达到国际先进水平。

该项目属航空先进制造领域。 机翼是飞机飞行最重要的承力部件，也是唯一的升力来源和主要的储油部件。以运-20、C919、AG600为代表的中国大飞机三剑客都呈现出大承载、远航程、长寿命的新特征，要求其机翼部件在尺寸倍增的同时，精度和性能(密封、强度)指标成倍提升。 然而，在三型大飞机的预研过程中，都出现了机翼扭曲、间隙超差等现象，直接导致机翼外形超差、油箱漏油、疲劳裂纹等致命问题，不能满足大尺寸机翼全新的精度和性能要求，已成为中国大型飞机研制的瓶颈。与此同时，欧美航空制造强国在同类型号(B787、A380)的研制中也受制于此。因此，大尺寸机翼的精准可靠制造，已成为全球航空制造领域亟待解决的共性关键问题。 通过多次问题复盘发现，随着机翼尺寸的增大，其对制造过程中的力、温度等物理量及其变化极为敏感，但原有以几何精度协调为核心的制造方法却无法表征与控制上述物理量及其变化，这是导致机翼扭曲、间隙超差等问题的关键。 针对上述问题，在国家科技支撑计划、重大型号研制专项等项目支持下，中航西安飞机工业集团股份有限公司联合西北工业大学、中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，历时十余年，以制造过程中几何-物理量实时测控为核心，攻克了大尺寸机翼精准可靠制造关键技术及装备，取得的主要技术创新如下： 1.构建了几何-物理融合的大尺寸机翼制造全流程工艺动态协调体系。 针对大尺寸机翼制造过程中受力-温度等物理量影响产生的尺寸超差、密封泄露等问题，构建了成形、加工、装配等制造全流程工艺参数作用下大尺寸机翼的几何量-物理量变迁模型，揭示了几何量与物理量协同变迁对精度、强度、密封等性能的作用规律；在此基础上，以几何-物理量变迁模型为桥梁，采集并分析不断变化的制造工况和现场环境，实时动态调节工艺参数，建立了大尺寸机翼制造全流程工艺动态协调体系，实现了制造过程由几何精度协调向几何-物理耦合的工艺动态协调的转变，为大尺寸机翼精准可靠制造奠定了工艺基础。 2.突破了应力-温度-误差耦合的机翼制造精度主动控制技术。 针对载荷、温度等物理量与制造误差在20m级机翼成型、加工、装配全过程中不断耦合，导致机翼气动外形超差等问题，探明了拉伸载荷作用下铝合金塑性流动特性机理及本构关系，攻克了双曲度变曲率机翼前缘蒙皮多角度渐进包覆拉伸技术，将机翼蒙皮贴胎度由1.0mm提升至0.5mm；揭示了超大尺寸机翼结构件加工过程温度-应力耦合规律，发明了温度变化-应力释放的变形补偿方法，加工轮廓精度由±0.25mm提升至±0.15mm；厘清了大尺寸机翼装配的力位耦合变形规律，突破了大尺寸壁板随位重组调姿定位技术，在机翼尺寸扩大一倍的情况下，Ⅰ区气动外形精度由±1.2mm提升至±1.0mm，实现了机翼制造精度由事后精加工向在线主动控制的转变。 3.突破了应力-误差在线测控的大尺寸机翼制造性能控制技术。 针对大尺寸机翼在制造过程中极易产生不均的应力场，导致结构损伤演变加剧，造成强度、密封性能下降等问题，探明了双曲度变曲率带筋薄壁结构成型过程的应力非线性变化规律，攻克了应力均衡的大尺寸复杂构件精准成型与强化技术；揭示了鱼刺状弧形结构全曲面装夹应力集中机理，发明了应力梯度装夹与均衡方法；揭示了胶螺混合连接干涉量、窝深等参数与接头强度、密封性间的映射关系，突破了多钉结构自动钻铆质量在线测控技术。将壁板强度提升10%以上，在中国航空制造领域首次实现了410MPa级许用应力的机翼壁板制造，外形贴合间隙由8mm提升至1mm，机翼整体油箱气密漏率由2×10^-5Pam³/s至1×10^-6Pam³/s，寸机翼结构的高性能制造。 4.自主构建了大尺寸机翼制造系列化装备。 围绕大尺寸机翼零/组件的成型、加工、装配三大核心制造环节，研发了面向机翼高性能成型/加工/装配工艺参数库6套；研制了精准成型模具15类3000余件，将20m级机翼蒙皮、长桁等零件贴胎精度提升到0.5mm；研制了精准加工工装10类500余件，将20m级零件制造外形精度提升至-0.2～+0.15mm；自主研发了包含机翼翼盒装配系统、活动翼面制孔装置、机翼对接系统等9类18台/套机翼自动精准可靠装配装备，装配一致性达100%、装配效率提升2倍。 项目成果授权中国发明专利31件，主持制订国军标1项、行业标准10项及企标19项，发表论文10篇，出版学术专著1部，获2024年陕西省航空学会科技进步奖特等奖。 项目成果近三年来在运-20、C919、AG600等中国军、民、通用领域三型大飞机机翼以及ARJ21、预警机等型号机翼装配现场持续工程应用，实现了国内同时期所有20m级以上的大尺寸机翼精准可靠研制与生产，并全部交付服役。同时还推广应用到空客A320、法航ATR42等国际转包型号任务，近三年经济效益达252.5亿元。唐长红、李应红、杨树兴等院士组成的鉴定委员会认为“该项目技术难度大、系统复杂、创新性强，具有完全自主知识产权，整体技术达到国际先进水平。”项目实现了大尺寸机翼精准可靠制造，经对比分析部分指标优于国外同类技术水平，推动了中国航空制造技术的跨越发展。

①课题来源与背景：《智能防雷机柜配电单元(PDU)的研发与应用》属于2020年第九批省级科技计划(技术创新引导计划)中小企业创新基金立项项目。雷电是自然大气中的超长距离强放电过程，能产生强烈的发光和发声现象，雷电因其强大的电流、炙热的高温、猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物效应而能在瞬间产生强大的破坏作用。进入21世纪，随着国家经济与社会发展，对雷电灾害的监测、预警和防御的科学技术提出了更高、更广泛的需求。在当今数字化转型的浪潮下，数据处理单元(DPU)作为一种新型的硬件加速器，正在逐渐成为数据中心和云计算领域的热门技术。PDU电源分配单元最早是为机柜式安装的电气设备提供电力分配而设计的产品，为了满足机房、数据中心IDC对供电系统的复杂性和高可靠性要求，对可能出现在UPS(不间断电源)和输出端的各种故障隐患提供最大限度的保护，使设备免遭由雷击或电子干扰产生的瞬态过电压的损害。时至今日，随着市场的发展，国内已经出现了上百家PDU制造厂商，PDU的分类也更加细化，相比于早期国外PDU的天价，如今国内PDU制造水平较高，也开始出现了许多细分类型，比如基础性、SNMP型、RS485 MODBUS型、物联网和云平台管理的PDU等，而且价格也相对更加经济实惠。然而，正是由于PDU生产厂商数量众多，鱼龙混杂，产品良莠不齐，因此，在选购PDU电源分配器时应当谨慎。 ②技术原理及性能指标：智能防雷机柜配电单元(PDU)中PDU主机通过内部RS-485总线串联多个从机模块，每个从机模块可以控制4路插座。通过级联RS-485总线实现多台PDU的级联功能，将其中一台PDU设置为主PDU后通过其百兆网口连接终端监控管理系统，实现仅用1个IP地址即可进行远程读取级联总线上所有PDU的电能数据和对所有PDU插座进行末端通断操作，通过此级联方案可以同时监控最多100个单独插座上的用电设备。并且可以实现单台设备的远程断电重启、所有设备的顺序通断电和定时开关机等功能，提升数据机房的管理效率。 ③技术的创造性与先进性：智能PDU属于数据中心中不可或缺的设备，具有电源防雷功能，具有过压过流保护作用，可智能切断PDU输出电源以保护机房设备的安全。根据实际需求结合公司对PDU的研发以基于ML302的OpenCPU和通讯模块作为主控平台，整合RS-485和电压电流采样等功能，设计了一款智能型PDU，实现了电流、电压和电能等参数的采集和远程管理控制未端配电的功能。项目的创新性：具有防雷功能，可从电源上保护接入的所有设备。具有远程实时控制功能，可随时随地通过手机远程控制智能PDU的输出，可有效的节约能源。具有计量功能，相当于在设备前端加入一块单相智能电能表，可随时采集所有设备的总电压、电流、功率、功率因数等实时数据，可记录总耗电量。 ④技术的成熟程度，适用范围和安全性：已经在各地数据中心机房投入使用，最终测试结果表明该方案实用、可靠，并且能显著地提高机房的电力分配运维效率。

近百年来，全球气候变暖对地球环境生态和人类社会产生重大影响，并在最近几十年来引起中国近海显著增温、海平面上升、强台风和极端高海温事件（海洋热浪）频发，造成了严重生态灾害，包括有害藻华频繁暴发、滨海湿地快速退缩、珊瑚礁严重退化、渔业资源锐减等，沿海地区社会经济可持续发展面临全球气候变暖的重大挑战。 自2016年以来，基于国家重大战略需求和国家重点研发计划等项目的支持，项目组聚焦于气候变化下中国近海变暖、生态灾害风险及适应等科学问题，依据“揭示机理→评估影响→提出对策”的链条式思路，研究了中国近海缓变（长期变暖）和突变（短期海洋热浪）的气候致灾因子演变特征及机制；评估了气候变化对中国近岸浮游植物、红树林和珊瑚礁及重要渔业资源的影响及风险；提出了“基于自然的解决方案”“自然恢复为主，人工干预为辅”等具有气候韧性的适应策略措施，取得的创新性成果在国内外得到广泛应用，为沿海地区应对气候变化提供了重要科学依据。 一、主要创新点： 1.揭示了气候变化下中国近海显著增温和海洋热浪的演变特征及重要机制。发现东亚季风系统和黑潮对中国近海显著变暖的重要影响机制以及热带大尺度海气相互作用与海洋热浪的遥相关机制，预估了未来中国近海尤其是渤海、黄海和东海的升温及海洋热浪的变化趋势。 2.诠释了海洋显著变暖对中国海岸带典型生境和重要渔业资源的影响及风险，包括物候变迁加剧浮游植物藻华，海平面上升威胁红树林，海洋热浪导致珊瑚礁严重白化，变暖引起重要经济种生理异常及栖息地退缩等重大生态灾害风险。 3.提出了中国海洋重要生物气候韧性的适应策略措施，包括： 1）形成了一套变革性的受损珊瑚礁原位有性繁殖修复技术体系； 2）发展了红树林适应气候变化的韧性策略措施； 3）研发了重要经济鱼种形态鉴别技术及适应气候与环境变化的活性物质。 二、成果及应用：项目共发表学术论文20篇（SCI二区及以上13篇），出版中文学术专著1部（科学出版社，入选2023年海洋优秀科技图书），参编英文专著1部，发明专利3项和软件著作权3项。基于项目成果产生的2篇科技专报被科技部《科技部专报信息》刊发并被中办、国办采用。部分研究成果为联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》和中国《第四次气候变化国家评估报告》引用，并支撑了中国向联合国气候变化框架公约提交的履约报告。项目的实施深化了中国区域海洋对全球变暖响应的科学认识，并为中国沿海地区应对气候变化和参与全球治理提供科学依据。

该技术运用物联网、移动互联、人工智能、遥感等技术，围绕水量安全、水质安全、设施安全、行为安全和标化管理等五大任务，提出了水源地供水安全综合指数，构建了高精度来水量预测、遥感水质反演、供水安全实时感知、违规行为智能识别与水源地保护应急处置等子场景，建立“天-空-水”立体化人机智能感知体系，供水安全风险评估模型体系，形成了水库型水源地供水安全风险智能识别与管控技术。 主要性能指标： 1.通过应用AI视频后端识别和云计算技术，自动识别水库水源地钓鱼、垃圾漂浮物、人员闯入，准确率达到95%以上，并持续优化提升； 2.利用WRF和中国气象局GRAPES网格化气象预报数据同化，结合水文-水动力模型，实现来水量、水位、库容等提前5日预测。 适用范围：适用于中小型水库型饮用水水源地供水水量、水质、蓝藻、漂浮物垃圾、违规钓鱼等安全风险识别与管控。

随着城市现代化的发展，长距离、复杂地质施工成为未来盾构隧道的发展趋势。作为盾构切削地层的关键设备部件，刀具寿命低下、服役性能不佳将严重影响复杂地质条件下盾构施工效率，增大施工风险和成本。因此，研发长寿命刀具及配套技术是新质生产力、盾构装备国产化、平安品质工程的需要。刀具寿命低下的主要原因有三个层面：材料层面，合金韧性与耐磨性不佳；设备层面，刀具结构地层适应性差，服役状态难判断；应用层面，刀群空间布局不合理且换刀配套设备落后。因此，亟需从这三个层面进行系统突破。 1.技术成果及创新点：该项目聚焦材料、刀具产品和施工应用三个层面技术问题，联合运用材性理论研究、材料和产品设计及工程适应性应用等科学方法进行了系统创新。开展了碳化钨硬质合金全致密化理论及工业化技术体系、高服役性能刀具结构及自检测刀具设备、基于磨损预测的刀具分层布置适配改良策略及长距离连续掘进技术三方面的研究，形成新型刀具材料、耐磨及自检测刀具设备、刀群合理布置和更换技术三大关键技术，实现高服役性能的刀具材料、产品及配套设备的工业化生产和转化应用，提升盾构施工效率、经济性与安全性。研究成果达到国际领先水平，获得授权国家发明专利26件(ZL202111084389.9、ZL201910771411.3等)、实用新型专利13件(ZL202223250708.1、ZL201620192910.9等)，登记软件著作权2项，编制标准3部、省部级工法2部，发表论文39篇。1.1构建了“双晶-多助剂”碳化钨硬质合金全致密化理论及工业化技术体系。针对盾构刀具采用的硬质合金致密化难度大、粉体均分散与烧结控制困难、硬度与韧性难以同时提升的问题，从原理、配方、粉体混合方法、烧结技术到后处理开展了系统研究。构建了“双晶-多助剂”碳化钨硬质合金全致密化理论及工业化技术体系。揭示了细晶-粗晶碳化钨、金属-稀土助剂共添加促进晶粒均匀分布、均质生长、孔隙闭合、晶界钉扎的硬质合金致密化机制，开发了“双晶-多助剂”合金配方、前驱粉末均分散制备方法、致密化基材烧结技术及高通量抛磨后处理工艺。最终，突破传统粗晶硬质合金致密化难的问题，实现硬度与韧性协同增强的刀具材料工业化生产。1.2研发了耐磨-强韧性刀具及生产工艺，开发了服役状态自检测刀具及虚拟成像辅助设备在解决了合金材料问题的基础上，如何把这种材料用到盾构刀具上，充分发挥合金材料的优越性能，显得尤为重要；尽管合金材料硬度、强度、韧性较以往有较大提升，然而磨损问题仍无法避免，如何准确地判断刀具服役状态是需要攻克的重要问题。因此，针对刀具易断裂不耐磨、刀具服役状态难判断问题，从新型刀具研发与加工技术、基于传感的全过程服役状态自检测刀具、可视化刀具磨损定量检测设备三个方面开展研究。发明了耐磨硬质合金镶齿滚刀、鱼尾刀、齿刀等刀具及生产工艺；研发了基于磨损、压力、旋转、温度多源传感的全过程服役状态自检测刀具；发明了钻孔电视-近景摄影测量联合的可视化刀具磨损定量监测辅助设备，实现了面向复杂地质长距离掘进的长寿命盾构刀具产品的升级迭代。1.3提出了基于磨损预测的刀群磨损量分布模型、刀具分层布置准则及长距离连续掘进技术。刀具磨损量跟群刀组合方式尤其是刀高差有关，但针对群刀组合磨损规律方面的研究较少，群刀组合磨损规律不清、刀具分层布置准则缺乏。此外，长距离掘进配套技术落后，的常压换刀装置不具备闸门更换功能，随着更换次数多，闸门一旦失效，面临的风险高且处理难度大。基于此，开展了群刀组合磨损规律的神经网络预测模型、刀具高服役性能分层布置、分离式专用内刀筒相关的研究。构建了考虑刀具类型、刀具空间布局的BP神经网络刀群磨损量分布模型；提出了复杂地质盾构长距离掘进刀具长寿命分层布置方法；研发了刀盘密封闸门常压更换技术及配套专用设备，为复杂地质条件下盾构机高效、连续掘进提供强有力保障。 2.成果情况及社会经济效益：该项目成果在南京纬三路过江通道、南京和燕路过江通道、北京东六环改造工程、珠海兴业快线工程等10余个大盾构工程项目中实现了推广应用。该项目研究成果节约直接成本累计达2.1亿元，间接经济效益达7.6亿元。社会效益主要体现在3个方面。一是解决了长期以来盾构刀具不耐磨、易断裂难题，提升使用寿命，节约经济成本；提升刀具综合服役性能，保障盾构掘进连续性，提高施工效率；同时降低换刀风险，提升安全性。二是从刀具合金材料、设备产品到应用技术，实现了全产业链迭代升级，有助于推动行业进步。三是自主开发高性能刀具及上下游技术，提升中国盾构技术的地位和影响力，增强国际竞争力。