伴随全球气候持续增暖，长江流域生态环境和水资源极易受到影响，对该地区的未来降水变化趋势进行分析研究，可为长江流域水资源管理和生态保护提供理论依据。基于偏差校正后的第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）13个全球气候模式输出的降水数据以及观测降水数据，评估了1995-2014年气候模式在长江流域的降水模拟能力，并且对4个SSP情景（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5）下长江流域2021-2040年（近期）、2041-2070年（中期）以及2071-2100年（末期）的降水时空变化趋势进行分析。结果表明：①偏差校正后的模式数据在时空尺度上能很好地模拟出长江流域降水的特点，与观测值较为接近；②未来情景下长江流域年降水量随着辐射强迫水平的上升，增加趋势越大。相对于历史时期（1995-2014年），各情景下流域年降水在近期的增长都比较平缓，在末期降水增幅最大。季节降水总体表现为冬季变化率最大，春夏季降水增幅较平缓，秋季除了SSP3-7.0情景下前期的降水变化率为负值，其他情景和时段下都以较低的变化率缓慢增长。③空间上，年降水变化率较大的区域集中在降水相对较少的长江源区和中上游地区；春季降水变化率高值中心在源头区和中上游北部地区，而在流域的南部地区降水变化率较低；夏季和秋季的降水增量偏低，在中上游北部地区近期和中期降水量都较历史时期的有所下降；在冬季，全流域的降水都有增加，表现为长江流域北部地区降水变化率最大，南部地区变化率偏小。

水库作为重要的防洪工程措施之一，在保证国民经济持续增长、维持社会稳定及缓解水资源供需矛盾等方面发挥了重要的作用，科学合理的水库防洪调度更能有效地促进其作用的发挥。针对目前水库防洪调度中存在的对历史洪水调度数据信息利用不足的问题，提出了采用随机森林（RF）回归算法制定水库防洪调度方案的新方法。首先，对历史洪水数据进行优化调度生成洪水优化调度数据集，由RF回归算法确定影响水库泄流量的主要影响因素；然后，将训练样本洪水过程逐时段的主要影响因素和泄流量输入RF回归算法生成泄流量回归树；最后，由回归树拟定验证样本洪水过程的泄流量。山东省田庄水库的实例论证了本方法的可操作性和合理性。

农业绿色水资源利用效率的提升对于缓解水资源供需矛盾、改善区域水环境质量以及保障农业可持续发展具有重要意义。基于方向距离函数，构建了包含面源污染非期望产出的农业绿色水资源利用效率评价模型，并对2003-2018年我国大陆地区31个省份效率结果的时空特征和驱动贡献进行测算；在此基础上，使用固定效应模型实证检验了我国农业绿色水资源利用效率的影响因素。研究发现：①研究期内，我国农业绿色水资源利用效率经历了波动下降、快速上升和上升收敛3个阶段，且大部分省份效率水平有所上升，省际差异不断缩小。②技术进步是导致农业绿色水资源利用效率变化的主要贡献来源，而技术效率提升对效率变化的驱动贡献较小。③水资源供给压力、农田水利建设水平与农业绿色水资源利用效率具有显著正相关关系，而水资源需求水平、政府管控力度以及耗水作物在农业生产体系中比重的增加则会抑制效率水平提升。研究认为，应从同步扩大技术进步和技术效率贡献以及协调使用市场机制和政府调控手段两个方面实现农业绿色水资源高效利用。

科学准确的需水量预测结果可以为城市水资源供需平衡决策提供合理依据。针对城市需水涉及因素多、历史数据样本量少、需水量具有波动性和不确定性的特点，提出了基于GA-BP神经网络与正态区间估计的组合预测模型，模型使用主成分分析法、灰色关联分析法筛选影响因子，加入遗传算法优化BP神经网络，构建GA-BP神经网络，最后引入正态区间估计，输出需水量区间预测值，利用此模型对邯郸市2019年总需水量进行模拟预测，结果表明：单一使用GA-BP神经网络的点预测结果相对误差在-6.2%~5.13%之间；基于GA-BP神经网络和正态区间估计的组合预测模型的区间预测结果相对误差在-1.01%~0.004%之间，可见基于GA-BP神经网络与正态区间估计的组合预测模型更稳定、更准确，更接近邯郸市实际需水状况，该组合模型可作为邯郸市需水量预测的一种方法。

明确热浪特征及其对植被的影响对于工农业的发展和生态环境的维护至关重要。基于中国712个气象站点的日平均气温资料和归一化植被指数（NDVI）数据，以超热因子为指标定义热浪事件，并选择热浪次数、最长持续时间、频次和强度4个指数分析1961-2017年中国地区8个子区域热浪事件的时空变化特征，最后采用Spearman秩相关分析法探究热浪事件对植被的影响。结果表明，4个热浪指数呈显著增加的趋势，且在20世纪90年代和21世纪初发生突变。热浪次数、最长持续时间、频次在中国青藏、西部和东部地区的多年均值和变化趋势较大，热浪强度的多年均值和变化趋势均呈现出北高南低的空间变化特征。热浪事件对植被的生长情况具有显著的影响，在东南沿海、内蒙古东部和新疆东部地区热浪事件对植被生长具有抑制作用，而在中国西部、青藏和西南地区热浪事件对植被生长的促进作用较明显。

中国大气同化数据集（CMADS）是基于多种气象场数据和气象站实测数据，耦合得到的支持中国区域范围内SWAT模型驱动的数据集。长江源区位于青藏高原中心地带，自然环境恶劣，水文气象站点分布较少。以长江源区4个气象站数据和CMADS数据分别作为驱动数据，验证CMADS数据在长江源区的适用性。研究发现：SWAT模型在长江源区具有一定适用性，率定期和验证期纳什效率系数分别为0.682和0.615。CMADS数据在长江源区适用性较差，模拟径流的纳什效率系数只有0.447。在长江源区CMADS降水数据相比实测降水数据质量较差，而气温数据质量较高。

从义乌市实际情况出发，确定68个系统变量，结合水文、社会、经济、生态系统四者之间的交互关系，充分考虑再生水的回用，构建系统动力学模型。通过设置48种未来经济-社会-环境耦合需水情景，对区域2020-2050年的需水量进行预测。在此基础上，增加3种再生水回用组合情景，对得到的144种供需情景进行3轮方案比选，选出两个方案集。其中一个方案集包括最有利于水安全保障和区域生态环境可持续发展的6种组合情景，另一个方案集包括极端缺水情况适用的6种组合情景。这些组合情景可为中长期水资源规划和决策提供可选方案集，模型可动态反映未来社会经济发展对义乌市用水特点的影响，综合考虑了生活、工业、农业和生态部门的用水需求，为水资源高效开发利用和优化配置提供科学依据。

三峡水库的反推入库流量存在严重的“锯齿”问题，影响了实际的水库实时调度相关工作，利用数据平滑算法可有效对其误差进行后处理。通过对比各平滑算法分别选取五点三次平滑算法及离散小波阈值消噪算法进行研究，并与实际工作中常用的三点平滑算法进行对比，通过构建水文要素指标和平滑度指标评价平滑效果。结果表明：在综合适用条件最好的Db小波与Sym小波中，Db7小波阈值消噪的平滑效果优于其他小波；相比于三点平滑法和五点三次平滑法，Db7小波阈值消噪法能较全的保留原序列的洪峰、洪量和峰现时间，并消除了原入库流量更多的锯齿。研究表明，利用离散小波阈值消噪法对三峡水库的反推入库流量的噪声平滑可具有推广价值。

对城市水安全进行评价有利于寻找制约城市发展的短板因素。本文引入信息可替代性指标筛选方法对指标体系进行精炼，将24个指标精简为10个指标，并采用常权对筛选前后指标体系进行校核，基于变权思想对常权权重进行修正，并以西安市为例对该模型进行验证。结果表明：西安市城市水安全级别逐年上升，最后稳定在II级，短板因素为人均水资源量、地下水回灌量、工业比重、有效灌溉面积，指标筛选前后水安全级别一致，信息可替代性指标筛选方法在简化指标体系后，能在较大程度上保留原指标体系信息量，变权法能够更加真实的反映各指标在不同状态时所发挥的作用，相对于常权法，变权法得到的城市水安全评价级别显示出更大的差异性，该模型表现较好。

为探究黄河流域水资源演变特征，运用信息熵、CEEMDAN、Copula理论对黄河流域1960-2017年的降水时空演变规律进行了相关研究。结果表明：①过去50年间，黄河流域降水整体呈现出一种下降趋势，但源区降水在缓慢增加；②2002年以后，黄河流域降水时空信息熵减小，降水复杂性减弱；③CEEMDAN分解结果表明对黄河流域降水的观测和研究应主要集中在2~4年的短周期上，RES余量则反映了降水序列整体下降但近几年逐渐恢复的趋势；④通过 Gumbel-Copula函数发现不同阶段黄河流域年、汛期降水联合分布以丰枯同频为主，且突变后同步概率增加。本研究从时间和空间维度对黄河流域不同阶段降水规律进行了研究，有助于进一步认识和把握黄河流域水循环特征，进而为黄河流域生态保护和高质量发展提供支撑。

研究区域水资源承载力是实现区域可持续发展的重要保障。以京津冀地区为研究对象，选取16个评价指标，从系统的角度将指标分为社会-经济-生态-水资源4个子系统；然后根据最小信息熵原理将熵权法、CRITIC法和变异系数法确定的权重进行耦合，构建目标函数通过遗传算法找到最优的组合权重并计算综合得分；在此基础上，通过BP神经网络训练模型并预测未来京津冀水资源承载力趋势。结果表明，京津冀地区水资源承载力一开始处于低水平但有上升趋势、中期抖动下降处于低水平、近年呈上升趋势，通过预测京津冀地区水资源承载力将处于高水平并达到稳态。

水资源安全是社会经济安全与可持续发展的基础和前提，在水资源问题日益紧迫的形势下已经成为社会各界关注的热点。梳理目前常用的水资源安全评价指标，建立水资源安全评价基本指标库。结合水资源安全的内涵，设置供水保障、水资源开发、水资源调配和水资源利用4个准则层，选取共11项指标，构建了水资源安全综合评价指标体系。根据临沂市2013-2018年自然、经济、社会和水资源状况等相关数据及统计资料，利用层次分析法对临沂市水资源安全进行了综合评价研究。结果表明临沂市水资源安全水平整体上处于良好状态，但在水资源开发和水资源调配方面存在一定的水资源安全保障需求。

以三峡水库为例，采用轻量梯度提升树（LGB）对1965-2016年逐月流量过程开展了中长期预测研究，并在其基础上结合水文不确定性处理器（HUP）对预测结果的不确定性进行了定量分析，得到以下结论：①各精度指标结果表明，与GBDT模型相比，LGB模型在率定期及验证期均具有更高的精度，能较好地应用于三峡水库中长期径流预测中；②基于HUP模型提取的倾向值预报（Q50值）精度显著高于LGB模型结果，尤其对于汛期径流的提升效果更为显著；③90%不确定性区间在率定期及验证期均能以较窄带宽覆盖多数实测点据，且相对偏移程度较小，说明不确定性分析结果是合理可靠的。

为揭示黄河上游水沙演变规律及其驱动因素，根据黄河上游3个代表水文站长时间序列资料，均值差异 T 法、双累积曲线分析法、小波分析法等方法对其多年水沙变化的特征进行了分析研究。结果表明，黄河上游三个代表站1960-2019年径流量和输沙量均呈现出下降趋势；黄河上游唐乃亥、兰州和头道拐站三站年径流量突变年份分别为1989年1985年和1985年，年输沙量突变年份分别为1989、1999和1985年；运用小波分析得出径流量存在9~16 a为主周期的变化，输沙量存在11~16 a为主周期的变化的规律；黄河上游三站的输沙量的累积减沙量大约为1.07亿、11亿、16.39 亿t，减沙量沿程上升；径流泥沙演变规律受降水和人类活动等因素的影响，而人类活动对水沙变异起重要作用。

以景观湖泊、生态湿地等为主要代表的缓慢水体在城市建设中的重要性日益突出，如何增大水体交换区域，减缓水质恶化趋势，是我们面临的重要问题。基于粒子图像测速技术（PIV），研究了缓慢水体中双阻隔结构（岛屿）间距比、引水流量、形状对二维流场分布、水体置换率、流场平均速度的影响规律。试验结果表明，引水流量是缓慢水体流场强度变化的主控因素，水动力交换效率和水流的平均速度随引水流量的增大而增大；阻隔结构可明显改善流动范围，增加水体流动性。研究发现三棱柱和圆柱联合扰动下的水槽水体流动性最强，水体置换率最高，Q=6.8 L/min，G/D=6时达到最大置换率72.89%。试验结果将对优化景观湖泊内岛屿的布设有一定的借鉴。

以微囊藻为优势藻的R水库原水及柱孢藻为优势藻的J水库原水为研究对象，分别进行预氧化混凝试验。采用二氧化氯与次氯酸钠作为预氧化剂，按照0∶1、1∶1及2∶1的质量浓度比搭配硫酸铝混凝剂，分析预氧化混凝对藻类及有机物的去除效果，建立合适的预氧化加药策略。结果表明，3种组合均可以提升混凝除藻效果。对于R水库原水，不建议使用二氧化氯及次氯酸钠进行预氧化；J水库原水使用二氧化氯搭配次氯酸钠比单独使用次氯酸钠去除藻类及有机物效果好。

为分析水文地质参数的不确定性对地下水数值模拟模型输出结果的影响，针对假想算例进行研究。首先建立地下水数值模拟模型。运用灵敏度分析法筛选出对模拟模型输出结果影响较大的参数作为随机变量，为减少反复调用模拟模型产生的计算负荷，分别采用克里格法和BP神经网络方法建立模拟模型的替代模型并比较二者的精度，并选择精度较高的BP神经网络替代模型进行蒙特卡罗模拟。其中，采用BP神经网络方法建立替代模型时，使用三分法算法快速地确定了使替代模型误差最小的隐含层节点数。最后，对随机模拟的结果进行统计分析与区间估计，评价了地下水污染风险。结果表明：在置信水平为90%时，三口观测井浓度的置信区间分别为367.48~415.67、205.12~230.33、118.85~132.82 mg/L。结合风险评估，计算出研究区内一号/二号/三号观测井地下水遭受污染的风险分别为0.66、0.60、0.58，籍此为地下水污染防治提供科学依据。

水利工程建设对河流地貌、水生态环境系统及水文特征的影响引起了人们的广泛关注。以淮河流域支流史灌河上2座水库，梅山水库和鲇鱼山水库为研究区域，在2020年12月分别对水库水体、水库下游蒋家集断面、淮河干流上下游断面王家坝和润河集断面进行采样，分析其水化学离子、电导率和氢氧同位素含量及时空变化特征，探讨水库修建对于流域水循环的影响。研究结果表明，受到筑坝拦截和纬度效应的影响，水体两种同位素组成沿河流流向上变化趋势一致，总体偏正。梅山水库和鲇鱼山水库水体的同位素时程变化比较平稳，上游王家坝站时程变化比较平稳，支流和干流上受水库影响的2个断面同位素时程变化波动较大。蒸发作用由于水库的拦截影响较一般河流更强，导致水库和河水氢氧同位素组成偏离当地大气降水线。受水库下泄水影响，下游蒋家集和润河集Cl^-和电导率的值有所下降，其中，离水库较近的蒋家集受到的影响更大。

青藏高原是我国重要生态屏障。近年来，青藏高原大面积的退耕或开垦等土地利用变化，势必会减弱或诱发土壤侵蚀。为揭示青藏高原不同土地利用变化模式对土壤侵蚀的影响，以青藏高原农耕区为例，基于CSLE模型，解析了农耕区2015年土壤侵蚀状态，首次提出了土壤侵蚀强度变化综合指数与减蚀贡献度的概念及计算公式，量化了耕地变化对土壤侵蚀造成的影响，分析了不同耕地变化模式对土壤减蚀的贡献。结果表明：①2015年青藏高原农耕区的平均土壤侵蚀模数为 \mathrm{195.61} \text{?} \mathrm{t} / ( \mathrm{h} {\mathrm{m}}^{\mathrm{2}} ? \mathrm{a} )，潜在土壤流失量达446.51 亿t/a；②退耕还林、退耕还草和未利用地转耕地的土壤侵蚀强度变化综合指数分别为 - \mathrm{378.24}、 - \mathrm{118.54}和 - \mathrm{5.44} \text{?} \mathrm{t} / ( \mathrm{h} {\mathrm{m}}^{\mathrm{2}} ? \mathrm{a} )，减蚀作用依次降低；草地、林地开垦为耕地和耕地退化为未利用地的土壤侵蚀强度变化综合指数分别为 \mathrm{16.53}、 \mathrm{32.34}和 \mathrm{200.61} \text{?} \mathrm{t} / ( \mathrm{h} {\mathrm{m}}^{\mathrm{2}} ? \mathrm{a} )，增蚀作用依次增大；③2000-2015年间的土地利用变化使得青藏高原农耕区的土壤侵蚀强度减少245.54 \text{?} \mathrm{t} / ( \mathrm{h} {\mathrm{m}}^{\mathrm{2}} ? \mathrm{a} )，较土地利用不变情景下降55.66%。在土壤侵蚀强度变化综合指数和面积的双重影响下，不同土地利用变化对农耕区土壤减蚀量的贡献排序为：退耕还草>退耕还林>未利用地转耕地>林地转耕地>耕地转未利用地>草地转耕地，为青藏高原农耕区水土资源可持续开发利用和生态环境保护提供了参考。

水华的暴发是浮游植物在适宜的水文、气象及营养盐条件下大量增殖并聚集的过程，深入探索水华暴发与相应环境因子关系可为水华风险预警提供依据。以福建省龙岩市棉花滩水库连续两年的水文、气象和水质水生态监测数据为基础，分析该水库浮游植物群落演替规律，并建立了LSTM人工神经网络模型开展水华风险预警。结果表明：棉花滩浮游植物样品中共发现6门63属，主要优势藻种为小环藻、针杆藻、小球藻、衣藻；当以日均气温、水温、风向、入库流量作为输入变量时，监测方式最为简便且输出结果最优，预测值与实测值拟合度为0.76，水华高风险时段，相对误差在0.02~0.73范围内，且模型稳定性较好。该模型有望用于棉花滩水库水华预警，为优化当地水资源管理提供手段。

为探明镉和硅及其相互作用对NH4⁺在土壤中吸附过程的影响规律及机理，研究设置两个镉添加水平（2.5， 5 mg/kg），3个硅添加水平（0， 100， 200 kg SiO₂/hm²）及对照组，共7组处理，分别记为CK、Cd_2.5、Cd₅、Cd_2.5S₁、Cd_2.5S₂、Cd₅S₁、Cd₅S₂，测量各处理土壤对NH₄ ⁺的等温吸附曲线，并采用线性模型、Freundlich模型以及Langmuir模型等五种模型对实验结果进行模拟。结果表明：由于土壤中Cd²⁺与NH₄ ⁺的竞争吸附，镉含量越高，土壤对NH₄ ⁺的吸附能力越差，重金属污染增加了面源污染的风险；硅添加能显著提升含镉土壤对NH₄ ⁺吸附，吸附量和吸附率具体表现为Cd₅＜Cd_2.5＜CK＜Cd₅S₁＜Cd₅S₂＜Cd_2.5S₁＜Cd_2.5S₂；6种模型均能对实验结果进行拟合，其中Langmuir模型的拟合效果最好，R ²在0.948 6～0.996 3之间，说明Langmuir方程能够更好地描述施硅对含镉土壤中NH₄ ⁺吸附过程的影响。在含镉土壤中施加硅肥，可有效提高土壤对NH₄ ⁺的吸附能力，减少氮肥流失，有利于重金属污染及面源污染的协同治理。

长江河势急剧变化区抛石护岸工程量巨大且动态特性突出，研究工程实施后河段水流条件的变化对评价工程实施效果以及分析河势变化影响具有重要意义。基于Delft3D软件建立河段三维水流数学模型研究了抛石护岸工程实施对附近河段水位、流速及分流比等的影响。结果表明：工程实施后，水位变幅总体在0.01 m以内，落憩时刻水位变化幅度略高于涨憩时刻水位变幅，河道内水流受径流作用，呈现较为规律的水位变化情势；工程实施后，不论是涨急时刻还是落急时刻，流速变化主要集中于抛石工程区域，流速最大变幅在0.3 m/s左右，主要呈现抛石区流速减少深槽流速增大的规律；工程的实施阻碍了浏海沙水道的过流，使得其分流比有所减小，如皋中汊和如皋左汊分流比增大，涨潮流所受工程影响大于落潮时刻。所得成果可为长江河道治理及规划提供参考依据。

综合考虑影响高原城市水源地的经济、社会、资源、环境、生态等因素，构建基于驱动力-压力-状态-影响-响应-管理（DPSIRM）模型的水源地脆弱性评价指标体系，采用熵值法对各指标赋权重值，运用集对分析与障碍度模型对昆明市云龙水库水源地2014-2019年水资源脆弱性进行评价研究。结果表明：2014年云龙水库水源地脆弱性呈强脆弱状态，2015-2019年均呈现中等脆弱状态，其属于中等脆弱等级的置信度值逐年上升，水资源脆弱性逐渐降低，表明已实施的水资源管理政策取得成效；从评价模型各子系统障碍诊断结果看，2014-2015年压力、状态、影响子系统障碍度占主导作用，2016-2018年影响与响应子系统占主导作用，2019年压力与影响子系统占据主导作用，并且影响子系统障碍度影响更大。建议应从系统论维度推进水资源安全的良性发展，加强水源地水资源水质管控，加大对水资源的综合开发治理。

参考作物腾发量ET₀ 是作物需水量计算的关键因子，是水循环研究的重要因素。研究气候变化背景下参考作物腾发量长期变化规律，阐明其主要成因，可为应对气候变化对农业产生的影响和区域水资源规划管理提供基础。采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算了淀西平原1955-2018年逐日ET ₀，分析了ET ₀及其构成项辐射项ET_rad 和空气动力学项ET_aero 的长期变化规律，利用Mann-Kendall方法分析了ET ₀及其主要驱动因素平均温度、湿度、日照和风速的变化趋势，并利用偏相关分析获得ET₀ 和主要驱动因素之间的关系。结果显示：淀西平原多年平均ET₀ 为1 070.5 mm，ET₀ 下降趋势明显，倾向率为-19.5 mm/10 a。多年平均ET_rad 和ET_aero 占ET ₀的百分比分别为61.2%和38.8%。从4月至10月以辐射项为主，辐射项占参考作物腾发量的53.0%~80.2%，其他时段空气动力学项占的比例大些。淀西平原平均温度呈显著上升趋势，温度倾向率为0.23 ℃/10 a；日照时数、平均风速和相对湿度倾向率分别为-138.85 h/10 a、-0.09 m/s/10 a和 -0.58%/10 a。从偏相关分析来看，参考作物腾发量与平均温度、日照时数、平均风速呈显著正相关，相关系数分别为0.909、0.608和0.534，与相对湿度呈显著负相关，相关系数为-0.371。淀西平原参考作物腾发量呈显著下降趋势，主要因为日照时数和风速的显著下降所致。

蜗壳断面面积变化规律对离心泵的水力性能有重要影响。采用CFD数值模拟的方法研究了5种蜗壳断面面积变化对泵性能的影响规律。研究结果表明N型模型水力性能最好，U型模型水力性能最差，两者的扬程和效率分别相差5.01%和9.47%；适当减缓后2个断面的面积变化速度，可以有效减小隔舌处和扩散段的低速区。随着流量的增大，蜗壳面积变化规律对压力脉动峰峰值的影响逐渐减小； U型、倒S型、线性模型的压力脉动主频均出现在叶频处， N型和S型模型的压力脉动主频在设计工况时出现在叶频处，在偏工况时出现在低于轴频处，且N型和S型模型总体压力脉动较小。在偏工况时，各模型主频处压力脉动幅值上升，且受蜗壳面积变化影响较大。整体而言，拥有良好水力性能的蜗壳应符合螺旋段尾部面积增长较慢、螺旋段前半段面积适当增大的规律。

良好的水肥调控模式有利于土壤与作物之间进行营养元素的交换，是水稻高产的重要因素之一。为探究间歇灌溉模式施用缓释肥对稻田土壤肥力、根干重及产量的影响规律。于2019年5-9月在湖北省灌溉试验中心站开展了水稻种植测坑试验，采集淹灌（W1）、间歇灌溉（W2）和传统肥（N1）、缓释肥（N2）交互作用下黄熟期植株样株高、叶绿素SPAD值、分蘖数及稻田土样，分析土壤氮磷含量及黄熟期产量、根干重。间歇灌溉上层（0~20 cm）、下层（20~40 cm）土壤全氮含量较淹灌高2.2%~78.63%，上层土壤全磷含量较淹灌高64.27%~162.86%，下层土壤全磷含量较淹灌低30.80%~43.52%。缓释肥上、下层土壤全氮含量较传统肥低5.06%~79.95%，上、下层土壤全磷含量较传统肥低5.08%~73.92%；下层土壤全氮含量在不同肥料类型条件下差异性显著，而上层土壤全磷含量受肥料类型影响极显著。缓释肥条件可以显著提升根干重；间歇灌溉缓释肥（W2N2）处理产量最高，达10 505 kg/hm²，比最低的对照处理淹灌传统肥（W1N1）高8.53%。间歇灌溉较淹灌可以维持促进土壤上、下层全氮含量，对上层土壤全磷含量有维持和促进作用，而对于下层土壤维持作用不如淹灌；缓释肥可以促进水稻根系干物质积累，提高水稻对土壤氮、磷的吸收利用率，对有效穗数形成产生积极的影响，进而提高水稻产量。间歇灌溉和缓释肥耦合互作可以提高产量。

以黄土塬区王东沟小流域塬面为研究对象，结合野外样品采集和室内外化验分析，探究不同土地利用方式下土壤水分、土壤水氢氧稳定同位素对次降雨事件的时空响应变化规律，为黄土塬区农业生产格局优化、生态修复提供科技支撑。结果表明：①在次降雨事件（降雨量47.6 mm）发生前及发生后7天，荒草地、苹果地和玉米地在0~3 m范围内土壤平均含水量分别为16.13%±1.23%、16.01%±1.38%、16.53%±1.43%。土壤水分对本次降雨事件响应的最大深度由大到小依次是玉米地、苹果地和荒草地，前二者存在响应滞后现象。采用有序聚类分析将土壤水分纵向变化层次划分为土壤水分活跃带、弱活跃带、相对稳定带，荒草地各层次深度范围分别为0~0.2、0.2~0.4和0.4~3 m，苹果地和玉米地均为0 ~ 0.2、0.2~0.6和0.6~3 m。②0~3 m土层蓄水能力由大到小依次是荒草地、玉米地和苹果地；③本次降雨事件下，雨水δ²H、δ¹⁸O分别为-81.30‰、-11.12‰；降雨后土壤表层的入渗能力大小依次为苹果地>玉米地>荒草地。0~3 m土层范围内土壤水氢氧稳定同位素随深度变化均表现出“多峰”的变化趋势，3种土地利用方式下雨水入渗均呈现“活塞流”和“优先流”交替进行的过程。

基于CFX软件，运用N-S方程和RNG k-ε湍流模型，对某泵站正向进水前池流态进行数值模拟，分析无整流措施下前池的流动特性，研究增设“V”形导流墩的位置、长度、分叉角度等因素对前池流态和机组进口轴向速度分布均匀度的影响。计算结果表明：无整流措施时，泵站前池面层流态较好，底层两侧存在大区域回流；“V”形导流墩具有良好的分流扩散作用，但单个“V”形导流墩方案难以使每台机组进口的轴向速度分布均匀度均得到提升，设置两个相同的“V”形导流墩常导致1号机组前的水流发生偏斜，导致其进水流态差，设置两个不同的“V”形导流墩更有利于前池不良流态的消除。当导流墩A、导流墩B分别距进水池进口15D、20D，距2号机组中心线7.5D、5D，长度均为3D，分叉角度分别为15°、30°时，对前池两侧的回流区具有较好的改善作用，使1、2、3号机组进口的轴向速度分布均匀度分别提高17.8%、2.7%、9.8%。

为了降低半开式低比转速离心泵的轴向力，采用数值分析方法对半开式离心泵轴向力的影响因素进行正交试验。选取叶顶间隙和平衡孔直径作为试验因素，每个因素取5个水平，对其进行正交方案设计。采用SST k-ω湍流方程对半开式离心泵轴向力进行数值计算，根据计算结果与原模型的试验结果进行对比，发现其扬程和效率变化在5%以内，因此该数值模拟方法具有可行性。基于L₂₅（5 ²）正交表，设计了25组试验方案，通过25组试验方案的数值模拟结果分析以得到最优方案。结果表明，通过减小叶顶间隙大小和开设平衡孔，后腔压力显著增加，离心泵轴向力大幅度降低，最大降幅达到了440.59 N，占原模型总轴向力的45.6%。与此同时对泵性能的影响并不大，效率仅降低了3.76%，扬程仅降低了0.3%。

近年来，随着《用水总量统计方案》（试行）和《用水统计调查制度》的陆续印发，我国农业用水量统计调查工作日益规范，统计方法的科学性和合理性进一步提高，统计调查对象的范围持续扩大，填报平台也不断完善。但由于《制度》尚处于初期试行阶段，在实施过程中还存在许多问题，需要在下一步工作中进一步深化研究。

缩尺效应对堆石料应力变形及剪胀特性有显著的影响，当前对其缩尺规律已有诸多认识，但缩尺机理仍不清晰。为进一步揭示堆石料缩尺效应产生机理，基于可破碎离散元法，通过开展不同尺寸试样的数值三轴剪切试验，探讨堆石料力学变形缩尺规律，并从宏、细观层面深入分析试样剪胀特性的缩尺规律，揭示其产生的细观机理。研究表明：试样尺寸越大，抗剪强度越低，剪缩性越强，且试验围压越高，这一现象越显著；采用相似级配法缩尺得到的不同尺寸试样初始承力结构相似，但尺寸越大的试样其承力结构越稀疏；试样尺寸越大，各粒径组有效配位数分布的降低程度减弱，且围压越大时越明显；各粒径组有效配位数分布的演化与试样颗粒破碎率成正相关，试样颗粒破碎率越大，各粒径组有效配位数分布上抬越多；不同尺寸试样间各粒径组有效配位数分布差演化的差异是试样剪胀特性缩尺规律产生的细观机理之一。

为探索硗碛水电站发电与生态效益的矛盾关系，按照不同时间尺度的生态流量下泄方式，建立硗碛水电站年发电量与平均生态流量最大为目标的水库多目标优化调度模型。该模型以MATLAB的platEMO开源工具箱为基础平台，分别运行了基于年尺度与月尺度流量过程的Tennant法生成的生态放水模式，分析了两种模式下发电效益。结果发现：当生态流量为20%~30%多年平均流量的情况下，生态流量与年发电量的两种目标的Pareto最优面呈近似线性趋势；与实际生态流量相同的下泄情况下，得到最优发电量8.36 亿kWh，较当年实际发电量增加0.21 亿kWh；基于年尺度的生态放水模式较基于月尺度流量过程生态放水的模式更具有发电效益。

为更合理地分析平面闸门主梁挠度可靠度，解决由于闸门作用水头统计资料不足而无法得到准确的闸门静水压力概率分布的问题，可对有限的闸门作用水头数据进行区间分析，从而将其均值与标准差用区间量表示，即得到闸门静水压力的区间化参数。以丹江口水库中某一平面潜孔闸门为例，分别计算了采用区间化参数以及传统参数时的闸门主梁挠度可靠度结果。可知，采用区间化参数所得的结果包含了采用传统参数的闸门主梁挠度可靠度指标，并能给出闸门主梁挠度可靠度指标真实值落在所得区间范围的可信度。闸门静水压力统计参数区间化能够很好地解决闸门作用水头统计资料不足的问题。

较多高坝的泄水底孔采用深水短洞有压进水口型式，选用偏心铰弧门及相应的突扩突跌衔接布置，突扩跌坎体型突变，水流条件复杂，其水力特性是影响底孔安全运行的重要因素。本文结合Souapiti水电站泄流底孔单体模型试验，对短洞有压进口底孔突扩突跌水力学特性及对策进行了较全面研究。得出了底孔流量系数在0.88~0.9范围内、突扩跌坎射流冲击底板处水流脉动最强，最大脉动压力最大可以达到水流冲击力的1.4倍，该体型底孔跌坎尺寸由1 m增加至1.2 m，通气孔面积增大25%后，泄水道水流掺气浓度明显增大，最小掺气浓度大于规范规定的3%等结论，该成果可对类似工程的掺气减蚀以及设计施工有一定的参考意义。

综合考虑灌溉、防洪、生态、发电目标建立梯级水电站群多目标联合优化调度模型，以发电效益最大为优化目标，将农业灌溉、生态流量、防洪目标转化为硬性约束条件，采用改进的差分进化算法求解模型。引入灌溉用水计划倍比系数，通过多情景模拟，分析灌溉、发电目标之间的竞争关系和置换率，揭示多目标之间的效益置换机理和水电站群联合优化调度增益机制。结果表明：①梯级发电量和发电效益较实际调度分别增加4.32%和4.30%；②梯级总发电量和灌溉供水量之间存在明显的竞争关系，两者的置换率为0.084 5 kWh/m³；③随着灌溉用水计划倍比系数的减小，通过调整联合优化调度策略，利用上下游电站之间水量、水头的置换实现了梯级整体效益的最大化。

驮英水库溢洪道右侧边坡出露的J₁b^1-4-2砂岩岩层在褶皱处风化较深，岩体破碎，层间泥化夹层发育。由于不良地质条件的影响，边坡施工期的稳定性问题突出。本文根据溢洪道开挖揭露的工程地质条件，分析边坡现有变形及支护状况，并利用FLAC3D软件对已施工开挖支护方案进行稳定性评价，再提出两种加强支护方案进行计算比选，为边坡加强支护实践提供设计依据。由数值模拟结果可知，破碎砂岩层J₁b^1-4-2对溢洪道右侧边坡位移场有一定影响，桩号溢0+067 m~溢0+129 m段变形较大，已施工开挖支护方案支护下边坡Y方向最大位移达到17.437 mm。相比于锚索加强支护方案，用锚索加锚筋桩方案支护后边坡Y方向最大位移值与较大变形区域范围明显缩小，支护效果更理想，推荐采用锚索加锚筋桩加强支护方案进行边坡加固。

随着大规模风能、太阳能等新能源电能的接入，其随机性和间歇性对电网调度及实时平衡带来了巨大压力。抽水蓄能电站对保证电网安全稳定运行、提高供电质量将发挥更加重要的作用。开展设备检修是保障抽水蓄能机组健康运行的必要措施，在此背景下，探索了一种融合虚拟现实、智能决策、电站多元信息的数字化检修技术，基于此开发抽水蓄能电站机组检修数字化管理系统，详细介绍系统架构与检修策划、检修实施、检修管控三项关键技术，结合工程实际开发该系统检修全景、检修策划、检修实施、检修评估四大功能模块，实现了检修知识库构建、精细化建模、作业推演、标准化作业、进度管控、资源预测等功能。实际应用表明，系统可以有效指导机组检修，提升检修作业质效，节约成本，促进我国抽水蓄能电站机组检修智能化发展。