开拓创新，引领水利事业新发展

水沙科学与水利水电工程国家重点实验室（以下简称“实验室”）经科技部批准于2006年7月筹建，首任实验室主任为王光谦院士。2008年、2013年、2018年，实验室连续三次评估获“优秀”。

紧盯前沿 服务国家

实验室依托清华大学建设，立足国家需求、紧盯国际前沿，秉承清华“顶天、立地、树人”的优良传统，突出“综合、交叉、互补”的学科优势，倡导“工程科学、工程技术、工程实践”三位一体的科研理念，重视“智库、科学、技术”3个层次的原始创新，在水沙科学与水利水电工程领域发挥科技引领、支撑和示范作用，致力于成为国际水利科学与工程研究的著名机构、我国水利科学探索和技术创新的智力高地和优秀水利人才培养的重要基地。

实验室的根本任务包括：（1）探索工程科学。当前水利学科研究已达到前所未有的广度和深度，并且新的复杂科学问题不断涌现，实验室立足于学科前沿，努力开拓创新，推动和引领学科发展。（2）创新工程技术。实验室重视系列化的成套技术研发，发明和发展具有我国自主知识产权的新材料、新工艺和实用工程技术及产品。（3）培养杰出人才。实验室着重于杰出人才培养，着力于研究团队建设，着眼于科学精神传承，成为支撑我国水利水电事业可持续发展的重要人才基地。（4）服务国家重大需求。水利是国民经济的命脉，实验室把服务事关国计民生的重大需求作为主要任务，积极为国家水利战略规划和水利事业发展提供重要决策依据和技术支撑。

针对水利学科发展的工程科学领域和国家重大需求的工程技术领域，实验室确立5个主要研究方向。

（1）水文水资源科学。此方向包括区域水文过程与水生态环境的耦合机理及模拟方法;水资源系统的协调及适应性优化理论及技术;水旱灾害形成机理及预报方法;流域水资源系统理论及动力学模型;现代遥感与大数据技术。

（2）水沙科学与水环境。此方向包括流域水沙过程的动力学与调控机制;河、湖（库）污染物输移机理;河流过程、形态和功能的自然演化及与人类活动的相互作用;集约利用河流资源、实现河流工程可持续的理论、技术与措施。

（3）岩土力学与工程。此方向包括高坝坝基、高边坡非线性破坏机理与设计理论;土动力学与土工抗震工程;岩土材料多尺度本构关系及岩土体多相多场耦合机制;岩土材料力学特性测试系统研发;环境岩土及地下资源开发。

（4）枢纽工程与智能管理。此方向包括复杂荷载作用下坝体材料工程特性和性能修复技术;高坝地基系统静动力分析;枢纽工程长期性能与模拟技术;新坝型与新型水工结构;枢纽工程智能化设计、施工、运维技术。

（5）水动力学与水力机械。此方向包括水动力学与空化机理、多相流理论;水力机械动力特性及可靠性分析;水力机械系统动态学、内部流动机理与控制。

秉承传统 坚持特色

实验室秉承清华大学水利学科的优良传统，始终坚持基础理论研究和关键工程技术创新并重的特色，近年来在天空河流理论与工程研究、环境生态水沙动力学理论与技术、土体与结构一体化抗震设计理论研究与实践、特高拱坝智能梯度控裂技术、复杂工况下水力机械不稳定性分析及其抑制研究方面，取得了一批高水平、有影响的重要成果。

天空河流理论与工程研究。王光谦院士于2014年提出“天河”猜想——大氣水汽通量场中存在着通量相对较高的水汽输送网络结构，形成全球及区域水汽输送的主干通道，称为“天河”。经过数年努力，研究团队提出了“天河”和“白水”概念，建立了“天河”动力学方程、“白水”降水转化分析方法，研发了空中水资源开发利用的关键技术和装备，推动了国际大科学计划的立项实施，引领国际天河研究，产生了广泛的国内外影响。

环境生态水沙动力学理论与技术。此代表性成果在水—沙—河床、污染物、生物膜、底栖动物等多尺度相互作用理论和模拟技术体系方面取得系列原创突破。其中，水—沙—床同步量测平台，破解了泥沙运动基础认识的系列难题;生态环境泥沙基础理论，解决了污染物在水—沙—床面分配定量化的难题;泥沙颗粒—生物膜—底栖动物—河床动力作用机制，解决了青藏高原地形急变带河流生态评价难题。

土体与结构一体化抗震设计理论研究与实践。土工抗震是结构抗震不可或缺的重要组成部分，以往不考虑土体与结构协同工作的抗震设计，轻视了土体的抗震能力，造成很大浪费和安全风险。此成果将土工抗震的研究对象从以往的只针对“土体”提升到更注重“土体与结构系统”，对带有普遍性和基础性的关键工程科学难题展开了长期深入研究，创建了以“土体与结构一体化设计”为核心的土工抗震理论与技术体系。基于此成果的抗震设计实践，实验室主持研编了国家标准《地下结构抗震设计标准》，是国内外第一部专门针对各种主要地下结构的抗震设计规范。

特高拱坝智能梯度控裂技术。特高拱坝基础复杂、水推力巨大、应力水平高、安全稳定要求极高，一旦开裂就对其长期运行安全造成隐患，其防裂控裂技术一直是世界难题。实验室围绕施工中的坝块防裂、横缝适时张开两个核心技术问题，突破了拱坝混凝土控裂技术瓶颈，取得了系列原创成果，并获得2015年度国家科技进步奖二等奖。相关成果在我国溪洛渡、白鹤滩、乌东德等特高拱坝工程中得到应用，推广应用前景广阔。

复杂工况下水力机械不稳定性分析及其抑制研究。其中，针对空化、漩涡流动不稳定性机理的研究揭示了空化体积二阶导数为低频空化水压脉动激增的根源，探明了水轮机在不同空化数下螺旋涡带的形态演变过程及其诱发压力脉动特征;率先捕捉到多个前缘凸起翼型吸力面上的复杂非周期性流场特征，为复杂工况下水力机械性能和稳定性的优化提供了重要的理论基础和技术指导。

这些成果为水利学科发展、工程建设与江河治理、水资源合理利用与生态环境保护作出了重要贡献，为开创云水资源新学科方向作出了宝贵探索。