江春波

教授 博导

E-mail: jcb@tsinghua.edu.cn

电话号码:+86-10-62785566

通信地址:清华大学水利水电工程系

邮编: 100084


教育背景

1986.3-1989.11中国水利水电科学研究院 博士

1983.8-1986.2 清华大学水利水电工程系 硕士

1978.9-1983.7 清华大学水利水电工程系 学士


工作履历

2019.1-现在 清华大学水利水电工程系 教授

2002.11-现在 清华大学水利水电工程系 教授,水力学实验室主任

1998.5-2002.10 清华大学水利水电工程系 副教授,水力学实验室主任

1989.12-1998.4 日本中央大学和UNIC研究所从事博士后,访问学者工作


开设课程

1) 河川水力学 ,2020年开始
2) 水力学(2),2000年至2019年
3) 计算流体力学,2002年-至今

研究领域

洪涝模拟与预测、城市水力学、环境水力学、计算流体力学、水文学。


1) 水文与水动力耦合模型研究及其在洪涝预测中的应用 

在洪涝预测模型理论方面,建立了分布式水文汇流模块与积水区局部二维水动力模块直接动态双向耦合模型(DBCM,Dynamic Bidirectional Coupling Model),详细参见文献Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 21, 497–515和发明专利202011510574.5。DBCM在保证计算精度同时,具有良好的计算效率,属于一种新的处于研制阶段的模型。

目前国内外已有水文与水动力耦合模型可以分为4类:1)水文汇流模块与水动力模块串联耦合,计算效率较高,但水文与水动力的耦合机制存在不足,流量边界条件位置固定容易导致误差;2)水文汇流模块与一维水动力模块直接动态耦合,如Mike SHE与Mike11的耦合,计算效率较高,但一维水动力模块应用范围受限,同时水文与水动力模块的水量交换节点位置固定与河道水位雍高导致水量汇入点变化有偏差;3)在水文汇流模块与一维水动力模块直接动态耦合基础上( 如Mike Urban和 SWMM),增加一维水动力模块与局部二维水动力模块的动态双向耦合(相当Mike Urban模块与Mike Flood模块的联合应用), 属于水文汇流模块与局部二维水动力模块的间接耦合,实现了计算精度和计算效率的优化配置模型。但水文模块不能与二维水动力模块直接耦合,在模型的耦合机制上有待完善,因此影响计算精度4)水文产流模块与流域二维全动力模块的耦合模型,水文模块不计算汇流,汇流计算纳入二维水动力方程,为流域二维全动力洪涝模型。水文产流与流域全动力的耦合机制优于前3类,计算精度较高,但计算效率和数值格式稳定性需要改进。上述各类模型各有其优点,已经广泛使用。

DBCM 是本课题组提出的新的水文汇流模块与水动力模块耦合方式,通过耦合动边界将分布式水文汇流模块与一维河道水动力模块、局部积水区的二维水动力模块直接动态双向耦合。DBCM力图吸收上述已有4种水文与水动力耦合模型的优点,预期克服已有耦合模型不能实现水文汇流模块与二维水动力模块直接动态双向耦合的难点问题,为实现洪涝预测的计算精度与计算效率的优化配置奠定了基础。在全流域采用二维水动力网格的情况下,DBCM可以不用修改就能转换为流域二维全动力洪涝模型,可用于DBCM与全动力模型的精度与效率对比;但流域二维全动力洪涝模型不能转换为DBCM, 因为全动力洪涝模型没有单独的水文汇流模块,并且缺少DBCM的耦合动边界计算功能。DBCM还处于研发阶段,缺点将会逐步得到改善。


2)计算流体力学研究

   在计算流体力学方面,提出了新的计算公式-基于台劳展开的分步有限元方法,具有数值稳定性好,计算精度高的优点,研究具有理论原创性。流体力学有限元方法得到了国内外学者的好评。 


3) 环境水力学研究

  国家重点基础研究发展计划,973计划课题:黄淮海地区湿地水生态过程、水环境效应及生态安全调控,课题负责人。 研究期间:2006年10月~2011年9月。通过与水利部、中国长江三峡总公司合作,对三峡水库的水环境特性进行了长期研究,对三峡库区重要江段建库前后水位与水环境变化趋势进行模拟和预测,承担多个重大科研项目。并承担白鹤滩水电站、溪洛渡水电站及南水北调等多个重大科研项目的论证研究。


科研项目

承担国家自然科学基金及科技部项目

1)国家自然科学基金面上项目,51679121,城市洪水与障碍物耦合作用动力机制研究,2017/01-2020/12,主持。

2)国家自然科学基金委的国际合作交流项目,51511130073,城市特征对洪水演进影响的试验及数值模拟研究,2015/04-2017/03,主持。

3)国家自然科学基金面上项目,51279082、河道水流、植被与泥沙耦合作用机理与应用研究、2013/01-2016/12,主持。

4)国家自然科学基金面上项目,90610028,水电站运行对河床冲刷和河道水温的影响研究,2007/01-2009/12,主持。

5)国家自然科学基金重点项目,50539070,高水头、大流量泄洪洞和长距离引水隧道水力学关键技术问题研究,2006/1-2009/12,参加。

6)科技部基础研究(973)计划的课题,2006CB403304,湿地系统水环境效应动力机制与系统模拟,2006-2010年,主持。 

7)国家自然科学基金面上项目,50379022,三峡近坝区三维水流特性及其水环境容量研究,2004/01-2007/12,主持。


近年来承担或完成科技合作课题

1)清华大学科研合作课题,雅鲁藏布江大古、街需水电站隧洞泄流能力研究,2019/1-2020/10,中国电建公司华东院委托, 主持。

2)北京市平谷区委托可研项目,清华大学科研合同编号:20132001451,平谷区泃河河道整治规划, 2013/01-2016/06,主持 

3)新疆塔城市发改委委托项目, 清华大学科研合同,新疆塔城市喀浪古尔水库溃坝洪水对塔城市影响研究,2014/10-2015/12,主持。

4)成都勘探设计研究院,溪洛渡水电站泄洪消能安全研究,清华大学科研合作合同,2005-2007,主持。

5)华东水利勘探设计研究院,白鹤滩水电站泄洪消能安全研究,清华大学科研合作合同,2009-2011,主持。

6)三峡总公司,三峡蓄水初期近坝区水环境演变趋势研究,清华大学科研合作合同,2002-2004, 主持。


学术兼职

中国水力发电学会水工水力学专委会 副主任

奖励与荣誉

[1]国家科技进步二等奖,复杂水域动力特征和生境要素模拟与调控关键技术及应用,排名(5/10),2019-J-222-2-01-R05, 2019年12月

[2]四川省科技进步奖一等奖,高坝枢纽泄洪消能安全与智能巡检关键技术及应用,2020年,  排名(6/10),

[3]湖北自然科学2等奖, 水体中污染物混合输移的机理及模型研究, 排名(2/4),证书号:2007Z-035-2-016-007-R02,2007年12月

[4]教育部科学技术进步一等奖,大型水利枢纽近坝区域水动力特征及水环境要素变化规律研究与应用,排名(9/14),2011年01月;

[5]大禹科学技术奖一等奖,复杂过渡水域的动力机制和生境变化规律研究与应用,排名(8/15),2018年12月

[6] 教育部科技进步一等奖,南水北调中线工程电子渠道平台及应用”排名(12/17), 2008年1月

[7] 申报发明专利:一种水文水力学动态双向耦合的洪水预测方法,申请受理号:202011510574.5, 2020年11月


学术成果

出版教材:

[1] 计算流体力学,中国电力出版社,2007年8月,ISBN 978-7-5083-5876-543,江春波,张永良,丁则平 编著

[2] 工程流体力学(下册),清华大学出版社,2007年9月,ISBN 978-7-302-15631-4,李玉柱,江春波 编著

工程流体力学(下册),2014年10月 获得第一届高等学校水利类专业优秀教材优秀奖。


学术著作:

[1] 地表水环境影响评价数值模拟方法及应用,中国环境出版集团,2018年4月,ISBN  978-7-5111-3378-6, 陈凯麒, 江春波

[2]河北衡水湖国家级保护区可持续发展战略,中国林业出版社,2011年5月,ISBN 978-7-5083-5999-1,邓晓梅,江春波,王予红 编著


发表论文100多篇,SCI收录及国际学术期刊论文近50篇。近期主要论文:

[1] Chunbo Jiang, Qi Zhou, Wangyang Yu, et al. A dynamic bidirectional coupled surface flow model for flood inundation simulation[J]. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 21, 497–515, 2021 https://doi.org/10.5194/nhess-21-497-2021

[2] YU W, JIANG C, SHI Y, et al. Experimental study of the impact of the floating-vegetation island on mean and turbulence structure[J]. Journal of Hydrodynamics, 2019,31(5):922-930.

[3] Di Zhang, Chunbo Jiang, Liang Cheng , Dongfang Liang,A refined r-factor algorithm for TVD schemes on arbitrary unstructured meshes,Int. J. Numer. Meth. Fluids,International Journal for Numerical Method in Fluid,2016, Vol.80:105-139 SCI

[4] 于汪洋, 江春波, 刘健, 周琦,水文水力学模型及其在洪水风险分析中的应用[J]. 水力发电学报, 2019,38(08):87-97.

[5] 周琦, 江春波,陈正兵, 基于WPF的水槽控制及数据采集系统设计与实现. 实验技术与管理, 2018. 35(3): 第78-83页.

[6] Di Zhang; Chunbo Jiang; Chen Yang; Yan Yang,Assessment of different reconstruction techniques for implementing the NVSF schemes on unstructured meshes;International Journal for Numerical Methods in Fluids, 2014.1.30, 74(3): 189~221 ; SCIE

[7] Di Zhang; Chunbo Jiang; Dongfang Liang,A refined volume-of-fluid algorithm for capturing sharp fluid interfaces on arbitrary meshes, Journal of Computational Physics, 2014.6.30, 274(1): 709~736 ; SCIE

[8] Di Zhang; Chunbo Jiang; Liang Cheng; Dongfang Liang,A review on TVD schemes and a refined flux-limiter for steady-state calculations,Journal of Computational Physics, 2015.12, 302(1): 114~154 ; SCIE

[9] Chen Yang; Chunbo Jiang; Binliang Lin, Modelling Graded Sediment Transport and Bed Evolution in a Tidal Harbour, Journal of Coastal Research, 2013, 29(3): 736~744 ; SCIE

[10] Ying Shi; Chunbo Jiang; Zhengbing Chen; Yingkui Wang, Numerical simulation of flow pattern in meandering rivers,Journal of Hydraulic Engineering, 2013, 29(3): 1050~1057 ; EI

[11] Chen, Zhengbing; Jiang, Chunbo; Nepf, Heidi, Flow adjustment at the leading edge of a submerged aquatic canopy, Water Resources Research, 2013.9, 49(9): 5537~5551 ; SCIE

[12] 江春波,周琦,刘健,河道与水库水温模拟及预测模型概述,环境影响评价,2016, 2016,38(3):53-56

[13] 陈正兵,周琦,于汪洋,江春波,有限长淹没植被对水动力特性影响研究,水力发电学报, 2016, 35(8): 42-48

[14] 王英奎,廖仁强,江春波,高拱坝水垫塘消能机理及水力学参数研究进展,人民长江, 2015,46(8):40-43

[15] 陈正兵,江春波,张帝,史莹,圆形植被群的水流与阻力研究,四川大学学报 (工程科学版) , 2012,44 (Supp.2): 233-236

[16] Di Zhang、Chun Bo Jiang ,Environmental Assessment of Different Flood-Discharge Layout Plans in Baihetan Hydro-Power Project ,Advanced Materials Research, 955卷, pp 1698-1705, 2014/7