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云南农业大学水利工程一级学科简介

2022-05-20  阅读:4318 

0815 云南农业大学水利工程一级学科简介

 

一级学科(中文)名称: 水利工程

        (英文)名称: Hydraulic Engineering

 

一.     学科概况

水利工程是国家基础设施和基础产业的支柱性学科,在深入研究自然界中水的时空分布及演化规律基础上,通过实施工程及非工程措施,实现水资源的充分保护和合理利用,促进人与自然和谐相处,保障社会可持续健康发展。

水利工程学科历史悠久。水为生命之源、生态之基、生产之要,自古以来,人类即与水为邻,与水相伴,人类文明发展史与水紧密相关,与水利工程密切相关。人类已有几千年用水治水经验,在欧洲文艺复兴和工业革命以来,在系统的理论研究和大规模的工程实践的基础上,水利工程已形成一套相对完整的学科体系。在新的历史时期,人类社会发展面临人口、资源和环境的巨大挑战,水作为基础性的自然资源和战略性的经济资源以及生态环境的控制性要素,在国民经济和国家安全中的重要战略地位日益突出。

水利工程学科历久弥新。伴随社会科学和其它自然科学技术的发展,以智慧水利为引领的水利信息感知、水利数字孪生、水利工程BIM技术、水利人工智能技术、环境功能材料、物联网水利装备、智能建造与安全运维、水利智能调度、水工智能监控等一大批有关用水治水的新思维、新概念、新理论、新方法、新技术、新工艺、新材料以及新的管理实践相继涌现,正不断丰富完善水利工程学科的理论与实践体系。

水利工程学科的发展经历了从工程水利、资源水利、民生水利到生态水利的转变,防御洪涝灾害、保障生活生产用水、治理水土流失和水环境污染等,是水利学科目前面临的关系国计民生的重要任务。给洪水以出路、洪水资源化,开源节流、建设节水型社会、实现水资源的高效利用,控污治污、发展绿色经济、充分依靠大自然的自我修复能力等等将对水资源的开发、利用和保护以及水利工程的规划、设计、建设、管理理念产生深远的影响,水利工程学科需要从理论上、技术上进行不断创新。

二.     学科内涵

水利工程学科研究水的运动规律及与建筑物的相互作用。在太阳能的驱动下,地球上的水(包括江河湖海中的地表水、土壤和岩石中的地下水,以及空中的大气水)形成复杂的时空分布和演化规律。为适应人类社会发展和改善生态环境,需要在流域或区域等不同空间尺度上,开发利用和保护水资源,改造水的时空可利用性,以达到兴利避害的目的。水利工程学科在深入分析水循环规律的基础上,研究各种工程和非工程措施,诸如闸坝堤防、河渠管道、水库湖泊、水电站、水泵站、港口码头航道等的规划、设计、施工、安全防护、运行管理,实现水资源的有效保护和高效利用。水利工程学科具有理论科学和技术科学的双重特性。

水利工程学科以数学、力学、物理学、地理学、系统科学、管理学、经济学、环境学和生态学等作为其理论基础,并辅以计算机技术、信息技术和测控技术等必要的知识基础。专业知识要求具备水工建筑学、水力学与河流动力学、岩土力学、水文学、水资源规划学、自然地理学、气象学、海洋学、地质学、河口海岸动力学、建筑材料学等。

本学科的主要研究方法是基础理论研究(包括界面过程的物质输移理论,强度、损伤和老化等的结构理论,系统集成和决策响应理论等),原型观测或现场检测(遥感、遥测、实地测量等)、统计分析、物理模型试验、计算机数学模拟等。研究工作遵循从实践中抽象概括上升到理论又回到实践经受包括工程实证实践检验的认知过程。

三.     学科范围

水利学院水利工程一级学科目前包含4个主要研究方向,即水文学及水资源、水利水电工程(水工结构工程)、智慧水利和环境岩土工程。

水文学及水资源主要研究地球上水的形成、分布和运动规律,以及水旱灾害防治、水资源开发利用、水生态环境改善与保护和水资源管理的基本理论与技术,并与现代量测技术、信息技术和通讯技术结没合,为社会经济可持续发展的重要决策提供科学依据。其主要研究方向包括:水循环基础理论与现代模拟、水文气象耦合机理、气候变化及人类活动对水文水资源影响、水文不确定性理论及方法、水灾害形成机理及模拟预测、水灾害监控、评估和应急技术、水资源演变规律和综合评价、水资源合理配置与可持续利用、水资源系统优化规划与调度、水环境演变与生态保护、水信息基础理论与方法、数字流域理论与方法等。

水利水电工程(水工结构工程)主要研究水利水电工程规划设计、项目评价、施工管理以及与之相联系的环境问题的理论与技术;水工建筑物及其地质基础,研究控制水的方式和结构、水工建筑材料、施工工艺技术和施工组织。其主要研究方向包括:水利水电系统规划与优化调度,水电站、抽水蓄能电站、潮汐电站和泵站水力学,水电站及泵站结构,抽水蓄能及新能源开发技术,节水灌溉技术、灌区规划和水利经济与管理等,水利工程评价方法与评价指标体系,大型水利枢纽的联合调度模式,水利水电建设经济分析与环境影响评估;水利水电建设项目施工管理、水利工程安全防护与运营管理及流域现代化综合管理;水工建筑物及地基的分析理论、安全监控与现代试验技术,现代优化设计理论与方法,高边坡及地下工程,水工混凝土结构及新材料研究等。

智慧水利是水利工程与人工智能、信息科学技术相结合的新兴交叉学科研究方向,主要研究方向包括:多源水利信息的实时采集与融合技术,基于物联网的水利信息传输、存储技术及分析方法、水系统建模方法与虚拟仿真,水利行业软件开发标准,BIM水利工程技术、水工智能建造、水工智能监控、数字孪生流域、数字水利虚拟仿真、智慧水资源管理与调配、智慧水务与城乡供水安全、市政管网智慧管理、数据驱动城市洪涝灾害及流域防洪、智慧城市内涝建设与应急管理、绿色智能水土工程装备与技术;智慧农业灌溉与水安全、绿色智慧农田与碳减排、水土耦合数字模型与资源高效利用、AI数字植物工厂与智能装备;智慧河湖安全健康工程、水生态水质智慧监测与评价、智慧水生态环境演变与健康、水环境监测智能装备与技术、遥感应用与数字水环境、遥感与水生态环境保护修复工程生态修复智能功能材料制备、数据驱动生物材料研发与技术等。

环境岩土工程主要研究多种环境下岩土工程全寿命周期内的生态化、低碳化和可持续发展问题,探索岩土工程与自然和谐共生的新途径,作为跨学科的交叉学科方向,其主要研究方向包括:不同环境周期下水土系统生态调控机理及环境安全响应;生态修复工程建设与环境互馈机理及调控措施;多场耦合特殊岩土体工程特性及工程改良技术;复杂动力条件下地质灾害致灾机理及综合防控技术;复杂环境条件下岩土工程防灾与减灾;环境功能材料对特殊土工程性质改良机理及应用;智能岩土、环保节能减排与岩土工程信息化等。

四.    培养目标

硕士学位:具有本学科坚实的理论基础以及系统的专门知识,了解本学科的现状和发展趋势,掌握理论分析、数值计算和实验基本技能。较为熟练掌握一门外国语,能阅读本学科的外文资料。具有严谨求实的科学作风和学术道德。具有从事科学研究、工程设计、工程管理或相关技术工作的能力,成为推动水利水电建设和智慧水利快速发展的高级人才。

五.    相关学科

        数学、力学、土木工程、农业工程、环境科学与工程、管理科学与工程、能源与动力工程、安全科学与工程、地质资源与地质工程、计算机科学与工程、人工智能。