过滤装置的优化组合是提高过滤器过滤性能和适用范围的主要手段。为考察旋流网式过滤器的组合过滤性能，将旋流过滤器与网式过滤器串联连接展开试验，采用清水处理和0.14g/L、0.19g/L、0.24 g/L 3种不同含沙率浑水处理，对其进行过滤性能对比分析，结果表明：旋流网式过滤器组合后具有良好的适应性，当流量在100～180m3/h范围时，局部水头损失曲线表现为明显的双拐点。当流量相同时，过滤性能受进水口含沙率影响显著，随着含沙率的增加，稳定运行时间缩减趋势加剧，含沙率0.24g/L与含沙率0.19g/L相比，稳定运行周期缩减约40%。文章可为过滤装置优化组合及大型过滤站水头损失和过滤性能变化规律相关研究提供一定的技术支持。

为了探索蓝莓高效灌溉方式，设计了常规滴灌、覆膜滴灌、覆盖秸秆滴灌3种灌溉处理试验，研究不同滴灌方式对温室蓝莓叶绿素荧光特性及生长的影响。结果表明，与常规滴灌相比，覆膜滴灌和覆盖秸秆滴灌均能提高植株叶片PSⅡ潜在光化学活性(Fv/F0)、光能捕获效率(Fv′/Fm′)和实际光化学效率(Yield)，且后者的效果更为显著，但不同滴灌方式对蓝莓叶片非光化学猝灭系数(NPQ)的影响较小；通过覆膜和覆盖秸秆处理，植株的根系活力明显升高，植株的根、茎与叶片的生物量也相应增加，并且覆膜和覆盖秸秆两个处理之间也存在较大的差异，后者对应的根和叶片的干重较前者分别高8.22%和16.97%。综合分析结果表明，覆盖秸秆滴灌更有利于改善蓝莓叶绿素荧光特性和促进蓝莓苗木的生长。

农业灌区是农业最主要的用水大户，其节水水平直接关系到整个农业节水目标的实现。本文选择河北省石津灌区为研究区域，根据灌区的实际情况，提出基于云模型和可变模糊聚类迭代模型的模糊综合评价法，有效地克服了隶属度确定的随机性和模糊性，同时权重确定也更加合理。利用该方法评估了灌区2002年~2011年的节水水平，评估结果表明，灌区节水水平逐年提高，由耗水型转变为过渡型，但灌区渠系水利用系数和灌溉水利用系数整体偏低，有待于进一步提高。研究成果可为大型灌区节水评价以及灌区的节水管理提供技术支持。

设施番茄是兰州高原夏菜主要栽培模式，其传统灌溉方式是垄作沟灌，灌水量大产量效益低。采用垄膜沟灌和膜下滴灌方式，可在减少灌水量的情况下，达到提高番茄产量、品质、水分生产效率、节水节肥及增产增效目的。试验采取新型膜下滴灌等高效节水技术，选用不同品种研究其不同节水模式与其产量和品质的相关性，为指导当地番茄生产提供科学理论依据。

结合地膜覆盖与麦秸覆盖的保墒、生态效应，将两者集成麦秸-塑膜复合系统，分析了不同覆盖方式下的玉米生育进程、产量、耗水量、提高土壤有机质的水平等方面的指标。研究结果表明：覆膜和麦秸塑膜复合覆盖生育期较麦秸覆盖和无覆盖处理提早10d，其耗水量相对较小，具有节水、减少无效蒸发的作用。与无覆盖处理相比，覆膜处理耗水量减少38.6mm，复合覆盖处理耗水量减少44.0mm~59.6mm；覆膜处理水分利用效率提高41.0%，复合覆盖处理水分利用效率提高20.8%~30.1%。与播种前相比复合覆盖土壤有机质含量提高8.62%~14.94%，对增加土壤有机质含量，提高麦草利用有积极作用，解决了秸秆覆盖技术在推广应用中常遇的“冷环境+低出苗+低产量”的问题。

以吉林省通榆灌溉试验站2016年度玉米膜下滴灌“3414”田间试验数据为依据，建立玉米施肥量（氮、磷、钾）与产量的多元肥料效应函数模型，求解施肥参数，分析各肥料效应函数模型的拟合程度、最高产量、最佳经济产量及产投比，筛选出N、P、K肥的最优肥料效应函数模型。研究结果表明：三种肥料对通榆灌溉试验重点站玉米产量的影响顺序为N > P2O5 > K2O，在一定范围内增施肥料有利于玉米增产；三元二次施肥效应函数模型拟合程度较好，回归显著，可利用一元及二元肥料效应函数模型作为辅助、补充手段进行玉米施肥方案优化；利用三元二次肥料效应函数模型获得最佳经济产量12016.74kg/ha，施N 164.74kg/ha、P2O5 68.73kg/ha、K2O 61.00kg/ha，投入肥料价值1465.10元，产投比8.86；本项研究成果可提高肥料的利用率，降低生产成本，有效指导当地农业生产。

探索南疆绿洲区土壤盐渍化产生机制，对盐碱地开发和改良具有重要意义。通过室内土柱模拟试验，开展了砂质壤土不同土壤容重（1.3、1.4、1.5g/cm3）和矿化度（0.5、1.5、3.2、8.1、21.2g/kg）组合的毛管水上升试验。结果表明，毛管水上升高度随时间的延长而增加，但增幅随时间的延长而减小；相同矿化度下，随土壤容重的增加毛管水上升高度减小；当土壤容重为1.3~1.4g/cm3时，1.5g/L的矿化度毛管水上升高度最大，当土壤容重增加到1.5g/cm3时，0.5g/L的矿化度毛管水上升高度最大。土壤容重为1.3g/cm3时毛管水上升高度随时间呈幂函数关系，土壤容重为1.5g/cm3时满足指数函数关系。相同矿化度下毛管水上升速率随土壤容重的增加而减小。毛管水湿润峰边缘盐分出现积累，积盐率累随矿化度和入渗时间的增加而增大。研究结果可为南疆绿洲盐渍化土壤改良提供参考。

研究干旱年际施肥方式对径流淋溶氮磷流失的影响。采用田间模拟法，分析不同施肥方式对北方玉米种植的径流、淋溶的氮磷浓度及流失负荷的影响。结果表明，与常规施肥方式相比，缓控释肥可以降低氮流失负荷 17．5%; 秸秆还田施肥方式可以降低氮磷流失负荷分别为 36%和 23．2%; 而机无机混施施肥方式则可明显降低氮流失 4．9%，但明显提高磷流失 53．3%。径流造成的氮磷流失是面源污染的主要方式。

为了改良盐渍化土壤，合理开发浅层咸水资源。以华北滨海盐渍化土壤及浅层地下水为研究对象，通过建立HYDRUS-MODFLOW耦合模型，利用水平井试验区实测土壤、气象、抽水试验数据等资料，探讨了水平井不同排水方式下地下水位的动态变化特征。结果发现，试验区地下水蒸发深度在2.5m左右；以降低潜水位至临界深度为控制标准，单条水平井可以控制土地面积约为100亩；并且控制范围随着年抽水量呈现同步增长；同时，连续型和间歇型排水均能有效降低地下水位，使得包气带水分通量总体向下运行，土壤盐碱化得到有效控制。

基于长江流域宜昌站以上集水区的气象站实测数据，采用等距离累积分布函数法（Equidistance Cumulative Distribution Function Method, EDCDFm），对国际耦合模式比较计划第5阶段（Phase Five of the Coupled Model Intercomparison Project 5，CMIP5）的两种排放情景下（RCP4.5，RCP8.5）8个气候模式模拟的降水和气温进行统计降尺度。在此基础上，采用平均绝对误差、相对偏差和相关系数评估EDCDFm模拟结果与历史阶段（1961-2005年）实测站点数据的模拟精度,并对长江上游流域降水和气温的变化进行趋势分析。结果表明EDCDFm降尺度的模拟结果与实测值的拟合程度高，月降水相关系数达到0.89以上，月平均气温的相关系数在0.98以上；两种排放情景下，长江上游未来时期（2010-2099年）的降水、气温均呈增加趋势，且气温显著性增加。

为定性了解参数 C_0、C_1、C_2对马斯京根模型模拟洪水流量的影响程度，引入Latin－Hypercube抽样算法，并结合OAT 方法，对马斯京根模型参数进行全局敏感性分析。论文改变了传统通过率定K、x值来计算C_0、C_1、C_2值的方式，直接对参数C_0、C_1、C_2进行全局敏感性分析，模型参数的敏感性分析分别以径流量和洪峰流量为评价目标。研究结果表明，对径流量：河道处于涨水阶段时，参数C_0较敏感，C_1、C_2一般敏感；河道处于落水阶段时，参数C_2较敏感，C_0、C_1一般敏感。对洪峰流量：参数C_0、C_1的敏感性相对前一时段的敏感性减弱，C_2的敏感性相对增加。改变某一组参数的扰动幅度（10%、20%、30%），参数C_0、C_1、C_2的敏感度随着扰动幅度的增大而增大。在敏感性分析的基础上,按敏感性顺序进行参数的率定，可提高69%的率定效率，减少模型参数率定的盲目性。

为理解观测信息对水文数据同化性能的作用，建立了基于分布式水文模型SWAT的集合卡尔曼滤波（EnKF）算法，通过虚拟实验讨论径流、土壤水、地下水位等观测的影响。研究结果表明：当以流域出口点的径流为唯一观测时，可以较为准确地估计径流和参数CN2，但对深层土壤水估计效果有限；浅层含水量观测可以用于估计暴雨径流，但模拟垂向水分运动时会产生偏差，不能改善整个径流过程估计；由于地下水位的变化可以在一定程度上反映土壤的垂向运动信息，补充地下水位观测可以提高土壤水的估计效果。因此，采用多源观测能更为精确地模拟径流和土壤水分状态，可以考虑使用成本低、易获取的地下水观测来反映深层土壤水的变化情况。

白龟山水库流域下垫面条件复杂，人类活动剧烈，洪水受上游昭平台水库影响，洪水预报难度大，采用常规的洪水预报模型无法满足水库防洪调度对洪水预报的精度要求。为了充分发挥水库在淮河流域防洪中的作用，实现水库洪水资源的最大化利用，需要高精度的水库入库洪水预报作支撑。本文采用国内外新一代流域洪水预报模型-流溪河模型开展了白龟山水库入库洪水预报研究。以高分辨率的DEM为依据，构建了白龟山水库入库洪水预报流溪河模型结构，并确定了初始模型参数，采用PSO优化算法，对模型参数进行了自动优选。对白龟山水库实测入库洪水过程进行了模拟，效果明显优于集总式NAM模型，可应用于白龟山水库入库洪水预报。

我国水资源时空分布不均，重点经济区存在超采地下水，城市和工业发展挤占农业或生态环境用水等问题。跨流域引调水工程通过区域间水资源优化配置，以改善缺水地区的生活、生产条件和生态环境，是保障经济社会可持续性发展的重要举措。本文结合滇中引水工程规划，从调水必要性、受水区范围确定、工程规模和工程总体布局等方面，对引调水工程规划方案的优选过程进行了探讨研究。

研究基于水权管理的水资源可持续承载力。通过总结众多研究成果，以水权管理为基础，根据水资源承载力、水资源优化配置和可持续发展 3 者间的内在联系，界定了水资源可持续承载力的概念，构建了水资源可持续承载力科学测算的 3 个子模型: ①基于水权理论的水资源配置模型; ②基于系统层析分析模糊优选理论的水资源配置方案优选模型; ③水资源可持续承载力计算模型。利用模型对甘肃省石羊河流域民勤县的水资源可持续承载力进行评价，结果显示: 2020 年最优水权配置方案下水资源支持民勤县人口、工业可持续发展的承载容量指标与已有成果相比分别增加2．02%和 10．94%，次优方案下分别增加 1．16%和 4．30%。测算模型具有可靠性与实用性，可用于模拟不同水权管理情景下水资源可持续承载力的测算和评价。

流域和河流属于复杂巨系统，通过水文－水动力耦合的方式可建立起 2 者之间的水力联系，同时弥补了模型各自的不足，提高了水文预报的精度。系统概述了水文－水动力耦合模型在国内外的应用情况，归纳总结了耦合模型的基本理论框架以及模型耦合与评估的一般方法，并从学科发展与应用角度提出了耦合模型的应用难点与发展趋势，以期为流域河流系统的精细化水文模拟与预报研究提供一定的借鉴和参考。

研究望虞河西岸控制工程与走马塘工程联合调度方案。随着走马塘拓浚延伸工程的建成运行，望虞河实施“引江济太”调度的边界条件已发生一定变化。在望虞河西岸控制工程与走马塘工程联合调度需求分析的基础上，以满足流域需求为前提，从改善区域需求出发，设计了望虞河西岸控制工程与走马塘工程联合调度方案，并利用太湖流域水量水质模型进行方案比选分析，优选出联合调度推荐方案，可为望虞河工程及区域工程调度优化提供参考

研究宿迁市黄河故道及以南地区水资源优化配置。基于对宿迁市黄河故道及以南地区的分析和概化，建立了宿迁市黄河故道及以南地区水资源优化配置数学模型，并运用改进型量子遗传算法对该地区不同保证率工况进行了分析计算。结果表明，该研究区域水资源经优化配置后，总缺水量和总弃水量明显减少，水资源利用率得到了显著提高。该方法易于操作，所得结果合理，具有较好的实用价值。

钱塘江河口是杭州最重要的供水水源，却存在着严重的低氧现象，威胁杭州的供水安全。基于Mike21的HD、AD、Ecolab模块，构建了钱塘江河口上游段潮流水质耦合模型，模型不仅可模拟河口的非恒定流、污染物输移特性，还可以模拟DO与BOD、NH3-N、NO3-N、叶绿素等物质的生化过程。借助构建的数学模型，定量研究了富阳造纸废水及下泄径流量对钱塘江河口低氧河段的水质影响，计算结果表明，减少富阳市造纸废水排放及增大径流量可降低低氧河段的BOD5浓度，显著提高DO浓度，据此提出了改善钱塘江河口低氧状况的建议。

以山东省某市新城区为例，运用暴雨管理模型（SWMM）对新城区雨水排放系统进行模拟。为有效解决城市内涝问题，更加贴近海绵城市理念，同时对连续降雨下城市的雨洪实现最大化下渗，在模拟城市雨水管道系统的基础上增加LID控制，并对管道断面进行优化改造。最终结果表明在重现期为P=1.5、3、10a的条件下的圆形、矩形、复合断面（倒凸性）的排水断面管道中，重现期较小时三种断面形式过流能力相近；重现期较大时，矩形管渠为优先选择对象。

用改进的基于标准差的模糊层次分析法确定河湖水系连通评价体系中指标和子系统的权重，用集对分析法构造评价样本与评价标准等级之间联系数分量，建立基于联系数的河湖水系连通评价模型(CN -AM)。CN-AM模型既可测度整体状态的高低程度，又可识别影响系统的重要指标和子系统。CN-AM在南渡江应用结果表明：①利用属性数学的置信度准则评判方法与联系数的均分原则评判方法进行互补，保障评价结果的可靠性。②未来5年南渡江水系连通性子系统等级为2.6976-2.6978，自然功能和社会功能子系统的等级为3.5978-3.7403和3.6158-3.6920，南渡江河湖水系连通系统的总体状况为3.4625-3.5687级，处于中和良之间；主要限制指标为河频率、水系连通度、年平均径流保证率、水体纳污能力、河流水质达标率、地表水农业供水百分比、水库调节能力指数和地表水城镇供水百分比。

分析塔里木河干流生态输水前生态系统退化过程中生态服务价值的变化，以及输水后生态恢复过程中生态服务价值的变化。[方法] 基于RS/GIS技术，利用 1990、2000、2010年3期Landsat TM/ETM遥感影像，分别提取土地利用/覆被类型信息，同时结合谢高地、Costanza等计算生态服务价值的方法。[结果] (1)塔里木河干流土地利用类型的生态系统服务价值从1990年到2000年减少了11.43×108元，减少了8.5%，以每年1.14×108元的速度下降，主要是由于天然林地、灌草地、湿地和内陆水体面积大幅减少，导致该区的自然资本的价值在不断损失。(2) 在塔里木河生态输水期间（2000-2010年），生态系统服务价值增加了12.57×108元，增加了10.21%，以每年1.26×108元的速度增加，主要是由于自2000年开始的生态输水工程引起内陆水体面积的增加所至。[结论] 生态输水前，塔河干流生态服务价值呈总体下降趋势；生态输水过程中，生态服务价值呈上升趋势。

利用杏子河流域数字高程DEM，采用流域地貌多重分形模型及其实现方法，对杏子河流域中的12个子流域地貌多重分形参数——奇异指数分布范围Δα及其与传统地貌量化参数关系进行了研究。结果表明:杏子河流域地貌奇异指数分布范围Δα从上游至下游呈明显递减趋势，反应地貌形态变化自上游向下游复杂性逐步减弱；地貌奇异指数分布范围Δα与地表粗糙度、平均坡度、平均地形起伏度呈正相关，其关系可用线型函数描述，与流域主沟比降表现出负相关，与相对高差和沟谷密度之间没表现出明显的相关关系。将传统地貌量化参数逐步引入多元回归方程，回归方程的决定系数呈现递增趋势，结果表明：与揭示地貌形态某方面特征的传统地貌量化参数相比，地貌奇异指数变化范围Δα对揭示流域地貌整体特征的量化更具有全面性、概括性和综合性。本研究对于有效地解决地貌学中的复杂性问题，掌握各种地貌现象的特征及规律具有非常重要的意义。

将感潮河段退水曲线视作上游洪水波退水与下游潮水波顶托两种独立过程双向运动的叠加，根据洪水波退水公式和调和分析方程建立感潮河段双向波退水曲线耦合模型。以姚江入江口段姚江大闸次洪退水过程为研究对象，对2008~2016年15场次洪水退水段进行了模拟。结果表明：各次洪退水段模拟的洪水波参数取值较稳定，说明退水规律较好；潮水波比重系数的大小与河道水位、降水以及天文大潮的出现有关；双向波退水曲线耦合模型能够较好地模拟姚江流域出口的退水过程。

受自然因素和人为因素的共同作用，区域水土流失分布呈现空间异质性。选择济源市作为研究范围，根据区域受人为活动干扰、发生水土流失的容易程度，划分水土流失易发区和水土流失易变区。在易发区和易变区划定的基础上，以异质性最小单元为样本，设定四种抽样方案，研究分析了通过抽样单元监测数据推算区域数据、区域数据推算县域尺度数据的精度和可行性。结果表明，通过抽样单元监测数据推算县域尺度水土流失数据的方法是可行的；基于易变区优化异质性最小单元抽样方案的各类精度、拟合精度均高于其他抽样方案，符合县域尺度水土流失监测的精度要求。

河道生态需水量是河流生态系统健康的重要保障。随着社会经济的发展，浑河生态系统的健康受到威胁。以受流域水资源开发利用影响较大的浑河中下游河段作为河道生态需水量研究的重点区域，采用月保证率法和鱼类生境法计算中下游河道不同等级的生态需水量，通过Tennant法验证了计算成果的合理性。最终确定了浑河中下游河道最小、适宜和理想等级生态需水量，并分析了浑河河道生态需水量的特征。

为探究有压管道中固结黏性泥沙起动试验的结果能否在明渠中推广，借鉴土力学研究成果建立黏性微团起动微观结构模式，对有压管流与明渠流中黏性微团进行受力分析，进而推导出两种情况下微团起动底部流速公式。对比公式得出二者在形式上相似，起动流速均与黏性微团相对干密度和水深压力项有关。通过抗冲性较差的黏性泥沙在明渠和压力管道中的同组对照试验对比，进一步得出二者差异较小，管道试验结果可以推广到一般明渠中。

堆石体遇水之后，水的润滑作用会导致颗粒之间的滑移和重新排列，水的软化作用则会导致颗粒破碎增加。在考虑颗粒破碎的连续-离散耦合分析方法(FDEM)中，引入代表水对于堆石体颗粒间摩擦系数和颗粒强度劣化作用的湿化模型，并按照室内单线法湿化试验的步骤进行了一系列数值试验。数值试验得到的湿化轴向应变与室内试验接近，表明水对于颗粒间摩擦系数和颗粒强度的劣化作用是产生湿化轴向应变的主要原因。堆石体颗粒间摩擦系数的降低是引起湿化轴向应变的主要原因，其次是颗粒强度的降低。湿化过程中的颗粒破碎分布呈现出局部集中的现象。湿化后颗粒之间的平均法向接触力略有增加而平均切向接触力则下降明显。

鉴于二维渗流计算无法从宏观实际表达实际渗流量和渗透特性，基于南丙河水库心墙坝地勘及水文资料，利用河海大学渗流实验室研发的三维渗流控制分析有限元计算程序，对大坝进行渗流分析计算。计算结果表明：（1）坝体心墙及两岸帷幕对水头的消杀作用明显，防渗效果较好；（2）正常蓄水位条件下，坝体、坝基及两岸绕坝渗漏量约62万m3/年，为水库正常库容的2.6%，为坝址处多年平均年径流量的0.85%，不影响水库正常蓄水。

丁坝是广泛使用的河道整治和维护建筑物。经前人研究成果可知，丁坝具有保护水生态多样化和改善河流栖息地的功能。丁坝周围水流具有较强的紊动特性，不同的丁坝布置形式对河流流态影响较大，进而影响河流栖息地的发展。本研究基于IFIM理论，将二维浅水模型与栖息地可用面积计算模型相结合，从水沙运动模拟出发，探讨不同丁坝布置形式对中小河流典型鱼类栖息地的影响作用。结果表明，采用对口单丁坝布置形式时流场对称性强、流态较好，可得到较优的栖息地可用面积（WUA）。研究成果可为河流水生态修复提供参考。

传统护岸块体结构简单，功能单一，多年来对生态环境产生了不利的影响。为了改善这一状况，在鱼类对孔隙的选择性试验的基础上，对生态护岸块体进行了重新设计，设计出了多孔型生态护岸块体。新型式的护岸块体具有很多比较大的孔隙，供鱼类穿梭和栖息；植生孔的增加为水生植物提供了生长环境；为了保证块体的稳定性，为护岸块体设计了嵌插结构，这也使护岸的连接更加多样，以便适应更多地形。通过多孔型生态护岸块体的稳定性分析，确定了3种满足稳定需求的块体设计尺寸。

锚注加固能通过注浆和锚杆联合作用，快速提高加固体的抗渗强度和承载力，被广泛用于隧道、矿山巷道的加固工程。理论分析了锚注技术用于山区水闸加固工程的可行性，并以湖南某大型山区水闸除险加固工程为例，采用COMSOL软件，对传统注浆加固和锚注加固后山区水闸渗流场、位移场进行了对比分析，结果表明锚注加固能较好地提高基础抗渗能力，最大渗透压力减小35%，最小渗透压力减小60%；锚注加固能较好的提高基础承载力，最大竖向位移减小55%，最小竖向位移减小45%。锚注加固山区水闸闸底板完全可行，且较大地节省了成本，提高了工效，可在山区水闸加固工程中推广应用。

为研究破碎岩体的渗流特性和非达西流的判别准则，利用Triaxial Cell三轴试验系统将三组饱和完整花岗岩进行破碎，获取破碎岩体，开展不同围压条件下高水力梯度的渗流试验。试验结果表明，采用Forchheimer方程拟合水力梯度▽P和渗流流量Q的实测数据点，相关系数趋近于1，渗流表现出显著的非线性；随着围压的增大，Forchheimer方程拟合系数A与B呈上升趋势，即岩样渗透性降低，渗流非线性增强，并且破碎花岗岩的非达西系数β随着固有渗透率k的减小近似呈幂函数关系增大。利用该幂函数关系式提出一类能直观判定达西流和非达西流的指标参数——水力梯度比ΦP和流量比ΦQ，指标参数的选择和临界值的确定取决于不同工程的目标需求。

地震是触发边坡失稳，滑动形成堰塞湖的重要因素，以云南鲁甸8·03地震引发红石岩滑坡为例，应用连续-离散耦合分析方法（FDEM），模拟三维滑坡体从变形破坏至堆积形成堰塞体的全过程。采用双轴压缩数值试验率定各岩土层的FDEM模拟参数，以对应实际岩土体物理力学参数。建立滑坡体和河谷的三维有限元模型，滑坡体部分采用较小的网格密度，并在实体有限单元之间插入无厚度界面单元模拟。随着滑坡体的失稳和滑动，失效界面单元不断增加，导致滑坡体由连续体向非连续体转换，并最终形成松散的堆积体。三维FDEM数值模拟表明地震引发边坡岩体内部损伤和变形累积，结构面贯通，滑坡体高速下滑并伴随破坏、解体，撞击对岸，堆积河道、不断密实，形成堰塞体。最终形成的堆积体形态与现场情况比较接近。

抗冲磨混凝土(Abrasion Resistant Concrete)的抗裂性在学术上研究得较少。研究认为针对高水头、高速挟砂水流，抗冲磨混凝土的抗裂性应作为主要耐久性指标。在设计抗冲磨混凝土的基础上，以脆性系数、干缩率两种指标，探讨了粉煤灰和硅粉对抗冲磨混凝土抗裂性能的影响。结果表明：在掺20%FA、20%FA+（5%、8%、10%）SF的水泥胶凝材料浆体中，脆性系数与干缩率较小，水化产物以水化硅酸钙(C-S-H)占主体，浆体结构致密，充分说明粉煤灰和硅粉可优化浆体结构，对提高抗冲磨混凝土的抗裂性有利。

针对现有一些混合励磁同步发电机气隙磁场调节范围小的问题，提出了一种具有宽范围调磁能力的混合励磁同步发电机，该发电机由4个永磁磁极和4个铁磁磁极组成。基于等效磁路法，分析了该混合励磁同步发电机气隙磁场调节原理。采用Maxwell软件对该发电机进行了仿真，得到了该发电机的空载特性、调节特性和线电压波形，并与实验结果进行了比较。当励磁电流从0增加到8A时，线电压增加了104.2%，表明了该混合励磁发电机调磁范围宽，验证了该方案的正确性，以及计算方法的准确性。

针对水电站机组组合优化运行问题的特殊性，建立了以耗水量最小为目标的机组组合优化模型，提出了一种改进的二进制和声搜索算法优化水电厂机组的开停机顺序，采用启发式修复策略处理旋转备用容量约束与最小开停机时间约束，并通过查询经济运行总表的方法进行不同时段机组间的负荷分配。以柘林水电厂某日的实际负荷过程为例进行计算，并与改进二进制粒子群（IBPSO）算法和传统的动态规划法（DP）进行对比，结果表明，该算法简单快速，优化效果好，实现了机组间负荷的最优分配，提高了水能利用率，具有较强的工程实用性。

预测径流式水电站发量。针对径流式水电站发电量变化的随机性及水力发电系统的复杂非线性，提出一种基于相空间重构小波神经网络的径流式水电站发电量预测模型，并借助具有全局搜索能力的改进粒子群优化算法对小波神经网络特征参数进行优化，提高模型的精度和泛化能力。结果表明: 相空间重构小波神经网络模型的预测平均相对误差约为 8．7%，相关系数达到 0．81，误差分析指标优于传统神经网络预测模型，在多步预测情形下模型的收敛性和稳定性得到较为明显增强，能够准确进行发电量预测。

在水库群短期优化调度的风险分析问题中既需要考虑径流预报误差、水流滞时的影响又需要处理大量的模拟计算，从风险管理的角度出发，构建了考虑径流预报误差、滞时的不确定性两类风险因子耦合作用的水库群短期优化调度风险分析模型，并引入并行求解技术，提高了模型的求解效率。以雅砻江流域两水电站的短期优化调度风险分析为例，对模型的有效性及并行求解的高效性进行了验证。本文所提方法操作简单且兼具实用性，对发电计划的制定及水库的运行管理方面有重要的指导意义

随着智能电网的发展，抽水蓄能电站也进入了建设投产的快速增长期。背靠背启动是多数抽水蓄能机组水泵方向启动的备用启动方式。首先简要分析了背靠背启动的原理，针对国内某400MW机组，介绍了背靠背启动的监控流程。然后，通过现场试验的方式，分析试验结果，给出了拖动机导叶开启规律和拖动机与被拖动机励磁电流选择的建议。最后，分析了现场试验过程中，几次背靠背启动失败案例的原因，给出了现场解决的方法。

水库短期优化调度关系到水库中长期调度计划能否顺利在厂间实现，是水电站实际运行中的重要一环，为保证短期优化调度制定的计划满足电网稳定运行的要求，本文在一般短期优化模型的基础上加入电网稳定性约束，以发电量最大为目标建立梯级水电站短期优化调度模型，采用逐步优化算法（POA）进行求解，寻求梯级水库系统在满足电网稳定运行基础上的最优运行方式。以雅砻江流域“锦官电源组”三级水库群为例，进行了考虑电网约束的梯级水电站短期优化调度，并与传统优化调度模型的调度结果进行对比分析。分析结果表明，本文调度结果满足电网稳定性要求，更有利于电网安全、稳定运行。

优化调度是实现梯级泵站系统节能降耗最有效的非工程措施之一，系统中的各类损失是影响优化调度结果的重要因素。相较于传统的仅考虑泵站抽水装置的损失，将渠道水力损失纳入优化调度的考量范围，以梯级泵站系统日运行费用最小为目标函数，构建考虑渠道水力损失的梯级泵站日优化调度模型，采用动态规划算法对模型进行求解。利用该模型对南水北调来水调入密云水库调蓄工程前6级泵站进行优化调度，结果表明：渠道水力损失对扬程优化分配的结果改变显著，所构建的模型能有效降低运行费用。

基于RNG k-ε湍流模型和改进的质量输运空化模型，数值模拟了离心泵内瞬态空化流动。数值计算得到的离心泵临界空化余量值与试验结果吻合较好，验证了数值模型和计算方法的准确性。在离心泵叶轮内叶片吸力面、流道中间及叶片压力面布置监测点，分析叶轮内压力脉动特性及瞬态空泡形态。结果表明：叶轮内压力脉动主频为叶轮转频及其谐频；在叶片吸力面，叶轮内压力脉动最大幅值在距进口4/5处最大，流道中间及叶片压力面，压力脉动最大幅值由进口至出口渐渐增大，在出口处最大。叶轮流道内空泡随时间经历发展，断裂，尾部溃灭的过程；空泡连续的大尺度再生和溃灭造成压力脉动幅值增大，附着型空泡导致压力脉动幅值减小。

水泵并联运行工况点的确定在泵站设计中占有极其重要的地位，关系着水泵选型的合理性和泵站运行的经济性，采用折引特性曲线法对某扬黄灌溉泵站不同型号水泵在相同水位下并联运行的工况进行分析，验证水泵选型和电机功率选择。

为提高管网二次加氯后消毒剂与水的混合均匀性，开发了基于螺旋流的药剂快速、低损的混合管件。通过建立混合管件的物理模型，采用Mixture多相流模型和Realizable k-ε湍流模型进行CFD数值计算，分析了混合管件的混合机理，对混合管件内导流叶不同参数下的混合效果和压力损失进行了对比研究。结果表明：水流在流经混合管件后能够改变流体的流线，使流体从一维运动变为三维运动，在管道横截面形成漩涡，促进混合效果。通过分析管道各个横截面的不均匀系数cov值可知，导流叶个数为3个时，混合效果最佳，压力损失约为157Pa；导流叶包角在20~30°内，提高包角角度能改善混合效果，但当包角度超过30°后，混合效果趋于稳定；导流叶高度在0.2~0.35倍管径时，导流叶高度越高，混合效果越好，但压力损失也随之增大。

解决农村饮水问题是一项重大的民生工程，饮水安全事关人民福祉。利用山东省2005年至2015年数据，将山东省分为三个区域从供水模式、取水水源和水源水质等角度分析农村集中供水的区域性特征，结果显示：鲁中南山丘区和胶东半岛低山丘陵区农村集中供水工程主要以单村供水模式为主，鲁西北、鲁西南黄泛平原区以联村供水模式模式为主；山东省农村集中供水工程大部分取用地下水水源，但实际取用的地下水与地表水水量相差不大；供水工程取水水源水质普遍良好，少数供水工程水源水质存在的问题主要是高氟、苦咸、铁锰超标等由地质环境引发的水质问题，且呈一定的区域分布。在此基础上识别了存在的问题并提出建议，以期为十三五农村饮水安全提升改造提供依据。