城乡结合带是流域复杂多样污染物的主要源汇区。科学识别该类区域的污染物入河湖特征，并根据河湖水功能区划等环境保护目标要求，优化区域城乡发展规模与种养结构，对河湖保护和综合治理具有重要意义。以四湖流域中下区这一典型城乡结合带为研究对象，采用改进输出系数法与浓度法，分别计算2008-2018年各市县的非点源与点源污染物入河量，得到污染物入河时空分布规律与特征，探明洪湖市农业种养是主要贡献源区之一。通过建立区间模糊多目标规划模型，对低、高两种节水控污水平下2030年种养结构及城乡规模进行了优化。结果表明：①2008-2018年研究区TP、COD入河量呈增高趋势，分别增加3.86%、11.11%，而NH₃-N减少14.91%，TN减少0.4%，各类污染物入河总量最大值来源由监利市转移至洪湖市，研究区污染主控来源由城市污染逐渐转为农村污染，应加强农村面源污染的治理；②2030年研究区优化后节水减排效果显著，在高节水控污水平下荆州区域和潜江区域的万元GDP用水量比2018年最多下降42.2%和61.7%，TN、TP、COD、NH₃-N比2018年最多分别削减47.9%、50.5%、56.2%、57.3%；③2030年研究区内水田种植应转变为旱作或虾稻种养模式，畜禽养殖量缩减20.9%，水产养殖量增加8.9%，农村人口缩减48.5%~49.4%，城镇人口增加76.2%~77.7%，工业增加值提高183.4%~183.9%。研究结果为洪湖水环境治理和四湖流域污染物入河总量控制提供了科学依据。

构建跨流域调水生态补偿机制是调整流域上下游利益关系、促进可持续发展的有效手段之一，公众意愿是建立跨流域调水生态补偿机制的重要基础。通过理论探索、实地调研和模型分析，以南水北调东线受水区济南市为例，开展跨流域调水生态补偿的支付意愿（WTP）及激励机制的分析研究。结果表明：①通过参数法和非参数法综合测算得受水区公众WTP值为187.77 元/（人·a），可以此作为生态补偿标准的下限值；②基于贝叶斯网络模型的敏感性分析，居民是否愿意支付与学历、住房面积有显著的相关关系；居民支付金额与南水北调东线工程重要性认知、家庭人均月收入有显著的相关关系。此外，两者影响因素的重要性排序不完全相同，在制定相关政策时应综合考虑这两个方面的影响因素；③基于公众异质性，采用SWOT矩阵分析法从内部公众背景、外部环境政策等角度提出跨流域调水受水区生态补偿的激励机制。本研究旨在为构建跨流域调水工程生态补偿机制提供参考，为社会资本参与水利建设管理提出对策建议。

密集的人类活动导致了土地利用类型的显著变化，进而会对流域的景观和生态环境健康产生影响。利用2000年、2010年和2020年三期土地利用数据，对汾河流域的土地利用、景观格局指数和生态系统服务价值的变化进行了建模和计算，并基于压力-状态-响应（PSR）模型从县域尺度对汾河流域进行了生态系统的健康评价。结果表明：20年来，汾河流域的建设用地急剧增加，增加了3.64%，而耕地面积大幅减小，减小了4.51%，耕地减少主要转移到建设用地、林地和草地，建设用地增加主要来自耕地和草地。流域内的建设用地和耕地的PD均增加了约23%，表明这两种土地类型近20年景观破碎化程度加剧。流域整体景观水平的SHDI呈上升趋势，而斑块密度PD和景观形状指数LSI先增大后下降，这反映了土地的使用程度有所提高，人类活动影响加剧，流域内景观存在碎片化的趋势。流域的生态系统健康状态在不同时空均存在一定的差异，2000-2020年生态健康状态较好的地区呈增加趋势，但随着城镇化的发展，太原市周边和汾河下游地区等人口聚集区域的生态健康压力仍然较大。研究结果可以为该流域的环境保护和生态管理提供理论依据。

采用秸秆排水体联合真空预压法处理疏浚泥时，秸秆排水体将不可避免地发生降解，从而改变真空预压处理后疏浚淤泥的耕植性能。为了明确真空预压过程中秸秆排水体的降解对疏浚淤泥耕植性能的影响规律，开展以秸秆排水体为竖向排水体的疏浚淤泥真空预压大尺寸模型试验，通过测定真空预压处理后疏浚淤泥内不同位置的有机质和营养元素含量的分布情况，探讨了秸秆排水体降解对疏浚泥可耕植性的影响，为秸秆排水体用于生态处理疏浚淤泥技术提供技术支撑。研究结果表明：和未处理的疏浚泥相比，秸秆降解会引起处理后疏浚泥有机质、碳C、氮）、磷P和钾K等含量的增加，同时会引起碳氮比C/N的降低。相同深度处，疏浚泥中有机质含量随距排水体距离的增加而减小。而距排水体相同距离处，疏浚泥中有机质含量随深度增加的变化量较小，基本都小于1.0%。另外，疏浚淤泥中碳C、氮N、磷P和钾K含量随深度和距排水体距离增加表现出不同的变化趋势。但当距排水体的距离达到30 cm后，疏浚淤泥中营养元素含量均趋于稳定。

近年来，人工浮岛技术作为一种新型的绿色水处理工艺，广泛应用于河道净水技术中，但浮岛阻水的负面影响也正日益突显。依据浮岛在河道中的运用特点，通过概化物理模型试验数据，系统分析了浮岛前壅水值对人工浮岛的阻水效应，定义了阻水系数为表征阻水效应的特征值，探究了浮岛阻水效应影响因素及其影响规律。试验采用量纲分析法和正交设计试验，并结合敏感性分析，确定了人工浮岛阻水效应的主要影响因素。基于最小二乘原理，对主要影响因素与阻水系数之间的关系进行多元回归分析，得到了数学表达式。结果表明：浮岛的存在，使得其上游出现水位壅高，下游出现水位降低的现象。而阻水系数的大小与试验因素浮岛尺寸、河道水深、浮岛吃水深度、河道宽度、浮岛离岸距离有关，其中，阻水系数与弗劳德数、浮岛相对宽度（浮岛宽度与河道宽度的比值）和相对吃水深度（浮岛吃水深度与河道水深的比值）分别成幂函数正相关。

河流生态需水量是维持河道内生态环境功能稳定必须保持的最小用水量，可为河流生态环境治理及合理开发利用水资源提供科学依据。我国北方寒冷地区河流，由于冬季连底冻、断流等现象，导致水资源开发利用和生态环境需水量之间矛盾加剧，如何确定寒区河流生态需水量十分重要。根据寒区河道径流变化特点，考虑冰冻期和非冰冻期，并选取95%保证率的月平均径流量和多年平均月径流量为指标，对河流生态需水的年内展布法进行了改进。以高纬度地区的呼玛河流域内5个主要水文控制断面为研究对象，选取1956-2016年总计61年的实测断面径流量资料，利用改进的年内展布法对呼玛河主要控制断面进行了基本生态需水量计算，并与Montanan（Tennant）等方法计算结果进行对比分析。结果表明：①呼玛河流域各主要水文站断面汛期（丰水期）生态需水量占多年年均同期径流量的25.8%~27.8%之间；非汛期（平水期）各主要水文站断面生态需水量占多年年均同期径流量的19.1%~24.0%之间，分析计算结果与Montana法（Tennant）的评价标准中所对应的河道状态与河道基本生态需水概念界定的生态功能目标相一致。②改进的年内展布方能够很好地体现北方寒区河流天然径流的年内汛期丰水、非汛期平水、冰冻期枯水甚至出现连底冻等真实的变化过程和规律，满足东北寒区河流生态功能保护目标对径流的实际需求，符合河流生态水文过程对径流的年内动态需求，可以推广应用于寒区河流基本生态需水量的计算。

开展流域重金属污染迁移转化规律研究，对有效防控流域重金属污染、保障流域生态环境质量具有重要意义。流域内重金属来源复杂具有多源性，在环境中的迁移与转化途径多且机理复杂。基于流域内重金属迁移转化过程及模型的精准模拟是进行重金属污染迁移转化规律研究的基础及关键途径，文章全面综述了流域内重金属在大气、陆面土壤、河流水体中的来源、迁移转化过程及影响因素，对流域重金属迁移转化模型研究进展进行系统介绍，提出了现有流域重金属迁移转化研究存在的不足，并对未来研究工作进行了展望。

保障河流生态需水是合理利用水资源、进行水生态保护的基石。目前湿周法是广泛使用的一种计算河流生态需水的方法，但如何在缺资料地区方便快速建立湿周-流量关系仍是一个难点。为解决这个问题，依托无人机航空摄影测量技术，获取河道大断面形态，提取水力参数，结合曼宁公式，计算河流生态需水。研究计算邛崃市南河流域的黄塔及两河口断面的生态流量，与根据历史流量资料、使用Tennant法计算的河道生态流量对比后得出如下结论：湿周法计算的两断面生态流量分别为9.38、5.33 m³/s，Tennant法计算的生态流量为11.96和6.6 m³/s，两者计算结果接近且符合流量分布规律，证明了将无人机技术应用到湿周法，计算河流生态需水方法可行，为缺资料地区计算河流生态需水提供了新途径，为水资源开发利用和水生态保护提供了重要依据。

今夏我国长江流域在极端高温下遭遇了自1961年以来最严重的气象水文干旱，长江漫滩大面积落干，严重威胁江滩湿地生态系统。研究选取南京市八卦洲湿地沉积物为研究对象，通过室内培养实验，设置了20、30 ℃两个温度梯度以及全淹水、半淹水和干处理3个水分梯度模拟了干燥再湿润对沉积物温室气体排放的影响，并结合三维荧光光谱技术（3D-EEMs）等方法探讨其相应影响机制。不同温度处理结果表明：增温促进了沉积物的二氧化碳（CO₂）排放（P<0.05）和甲烷（CH₄）排放（P>0.05），30 ℃下3个样点累积排放量的CO₂当量共为987.74 mg/kg，是20 ℃培养处理下的1.62倍。其中，A点沉积物对总排放的贡献最高（63.36%）。不同干湿处理结果表明：相同温度处理下累积排放量的CO₂当量由高到低为：全淹水处理>半淹水处理>干处理，30℃培养处理时全淹水处理下CO₂当量为干处理下的9.97倍。高温高水位条件下沉积物温室气体排放的CO₂当量可达低温干燥环境下的28倍以上，其中CO₂排放贡献率为99.7%。研究结果对评估未来长期干旱和极端降水频发影响下沉积物碳排放和制定碳减排政策具有重要意义。

结合遥感和社会经济统计等多源数据，采用修正的当量因子法和人类活动强度方法评估了黄河流域2000-2018年生态系统服务价值和人类活动强度的时空变化特征，并利用耦合协调度和地理探测器模型揭示两者耦合协调关系的时空演动态及主导驱动因素。结果表明：①2000-2018年，黄河流域生态系统服务价值呈现增加趋势，在空间上呈现出流域东部地级市的生态系统服务价值低、中部和西部地级市的生态系统服务价值高的分布格局。②2000-2018年，黄河流域绝大多数地级市的人类活动强度呈现增强趋势，在空间上呈现出自东南向西北人类活动强度递减的空间格局。③黄河流域大部分地级市生态系统服务价值与人类活动强度之间的耦合度都处于磨合阶段及高水平耦合阶段，耦合协调程度多处于勉强协调和基本协调之间。④经济密度、建设用地比例、降雨量和NDVI是驱动黄河流域生态系统服务与人类活动之间耦合协调度变化的主导影响因素。

长江上游干流与支流、支流与支流、上游与下游的洪水遭遇现象加重了防洪的严峻形势，流域暴雨洪涝灾害频发，严重影响了沿岸地区的稳定发展，有必要全面系统地分析洪水遭遇规律与发生态势。采用水文统计分析方法，从洪水遭遇次数及遭遇时间、洪峰遭遇及最大7 d和15 d洪水过程遭遇量级、最大7 d和15 d洪水过程重叠天数等多个角度，分析长江上游流域干流与支流、支流与支流、上游与下游十种不同组合的洪水遭遇规律。进而采用改进五元联系数集对势排序方法对洪峰遭遇、最大7 d和15 d洪水过程遭遇的严重程度以及最大7 d和15 d洪水过程遭遇的重叠程度进行了集对势级排序与分析。结果表明，发生洪水遭遇时，长江上游各种洪水组合洪峰、洪量的总体遭遇态势不严重，但最大7 d和15 d洪水过程重叠程度处于较高水平，表现出洪水持续时间长、过程洪量大，尤其乌江与长江干流在宜昌站的最大7 d洪量重叠程度特别严重，给宜昌站及其下游的荆江分洪区带来较大的防洪压力。改进的五元联系数集对势排序方法保留了逻辑上成立的181种势级，从同势、均势、反势角度定量刻画了洪水遭遇指标与严重等级间的联系趋势，将洪水遭遇严重程度细致、准确地量化为不同势级，有助于快速判断防洪重点，为实施科学调度提供决策依据。

针对河道洪水和城市暴雨内涝已有较多研究可供借鉴，但二者叠加形成的复合洪水灾害形成机制及对应的防治措施尚缺乏系统探讨。以2020年8月重庆主城区大洪水为例，利用提出的模型系统CUFM（Compound Urban Flood Model）对洪水过境时沿岸的淹水特征进行了模拟；通过与MIKE 21软件模拟结果相比，后者所得沿岸洪水淹没程度更为严重，且未能较好的再现管道倒灌洪水的情形。以主城南岸区大沙溪作为研究区域，对河道洪水与暴雨内涝叠加的复合洪水过程进行了计算分析。随着降雨重现期增加，该地区内涝范围逐步增大，其原因部分可归咎于河道洪水对下游排水口顶托和管道倒灌，其次，该地区地势为东南高、西北低，降雨引发的山水汇集至低洼区却因为漫堤的洪水无法顺利排入河中或被超负荷的管网收集。对河道洪水影响下，内涝积水量变化与暴雨雨型的响应关系进行了模拟和讨论，当降雨重现期较小时，内涝积水量峰值并未受到雨峰位置的影响，但雨峰靠前的降雨会导致积水量上涨迅速；随着降雨重现期的增大，内涝积水量峰值受到雨峰位置的影响愈发明显，雨峰位置靠后的降雨相较于雨峰靠前的降雨产生的积水峰值更大，且积水峰值出现的时间逐渐延后。结果表明：对于重现期较小的降雨，应注意防范雨峰位置靠前的暴雨，其形成的内涝积水上涨速度较快，而对于重现期较大的降雨，应重点对雨峰位置靠后的暴雨进行有效应对和提前准备。

径流过程是地球上水文循环中的关键一环，科学准确地预测月径流的来水量对于流域的水量调度、水资源规划及管理具有十分重要的意义。然而由于径流过程的复杂性以及人类活动的影响，在变化环境中精准捕捉月径流时间序列的变化规律变得十分困难。针对月径流时间序列预测中存在的对于样本数据中先验信息识别不够彻底以及对时间步长嵌入维度难以有效地自适应选取这两点问题，设计了基于VMD-PSR-BNN的月径流时间序列预测模型。基于变分模态分解（VMD）算法对噪声良好的鲁棒性和对时序信号精确分解的特性，将月径流时间序列视为一种时序信号，利用VMD方法将月径流时间序列分解为多个相对平稳的固有模态函数（IMF），再基于相空间重构（PSR）理论对各个IMF分别进行重构，对各个重构后的IMF分别采用基于变分推理的贝叶斯神经网络（BNN）进行预测，最后将各个BNN的预测结果进行聚合重构得到月径流时间序列的最终预测结果。选取渭河流域咸阳和华县两个水文站1953-2018年的月径流时间序列进行实例分析。结果表明：VMD对月径流时间序列具有很好的分解效果，两个水文站基于VMD-PSR-BNN模型的月径流预测结果均可达到水文预报的甲级标准，并且对于样本中的极端值具有较好的拟合效果，为月径流时间序列的预测提供了新的方法参考。

地下水干旱的发生会对地下水系统以及相关社会产业和生态系统造成不可忽视的危害，因此，准确预测地下水干旱的发生具有重要的现实意义。研究以我国长江流域中受人类影响较小的典型区域为例（湖南省和四川省），以天然净补给（Precipitation-EvapoTranspiration，P-ET）、土地利用与土地覆盖等地下水干旱的关键驱动因素为预测因子，结合门控循环单元（Gated Recurrent Unit，GRU）这一深度学习模型和支持向量机（Support Vector Machine，SVM）、多元线性回归（Multiple Linear Regression，MLR）等机器学习模型，通过预测研究区域基于GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）反演的地下水储量变化（Ground Water Storage Anomaly，GWSA），进而计算基于GRACE的地下水干旱指数，从而预测地下水干旱。此外，研究就影响P-ET的气象变量是否适合作为输入变量也进行了探究。主要结论如下：①对于湖南省，MLR模型预测的GWSA预见期最长，SVM模型预见期最短。在预见期内，GRU预测效果最好，SVM预测效果最差。在输入变量选择方面，加入影响P-ET的气象变量提升了SVM和MLR模型对GWSA的预测性能，但降低了GRU模型的预测性能。在地下水干旱预测方面，MLR模型且输入变量中剔除影响P-ET的气象变量方案能更好的捕捉地下水干旱动态。②对于四川省，所有方案在检验期的GWSA预测值与参考值均较接近，除了前中期和末期未能预测到部分峰值。加入影响P-ET的气象变量使3种模型显示出更好的GWSA预测效果。在地下水干旱预测方面，采用SVM模型或MLR模型且输入变量中剔除影响P-ET的气象变量，取得了令人较满意的预测效果。

随着城镇化持续推进，水资源供需矛盾不断升级，水资源问题日益凸显，已严重制约地区经济的健康发展。因此，定量评价水资源生态承载状态，为地区可持续发展提供科学依据。收集了川东南地区2005-2019年的经济、人口及水资源等数据，基于水资源生态足迹等模型，计算了川东南地区水资源可持续指标，并对其时空变化特征进行了分析和探讨。结果表明：①2005-2019年，人均水资源生态足迹整体走势为先增后减；水资源生态承载力波动幅度较大，其变化轨迹与降水量有较为密切的关系；水资源量为生态盈余，水资源处于可持续发展的状态，能满足目前社会经济发展的需要。②2005-2019年，亿元GDP水资源生态足迹逐年降低，表明区域水资源利用效率逐渐提高；水资源负载指数处于在Ⅱ和Ⅲ级之间，表明区域水资源开发利用程度高，暂不需跨区域调水；水资源可持续指数常年处于0.7~0.9之间，可持续状态处于中可持续与强可持续。③2015-2019年，各地级市水资源生态足迹、生态承载力以及生态盈亏等指标存在空间上的差异。乐山市、眉山市水资源量相对丰富，经济发展与水资源利用的协调关系较好；泸州市和宜宾市的水资源生态盈余处于中低值水平，其水资源生态承载力有待提高；自贡市、内江市以及资阳市的水资源生态承载力低、水资源生态盈余小，水资源生态压力较大。

基于永定河流域内14个气象站点1957-2018年逐日观测数据，采用线性倾向估计、距平分析、小波分析对永定河流域降雨时空演变规律进行了分析，采用旋转经验正交函数（Rotated Empirical Orthogonal Function，REOF）法对降雨进行特征分区并通过相关分析揭示流域降雨的主要相关因子。结果表明：在全球变暖的背景下，永定河流域降雨量呈下降趋势，下降速率为-2.88 mm/10 a，多年降雨量均值为389.22 mm。季尺度上，春秋两季降雨量呈上升趋势，以秋季降雨量上升最为明显，上升速率为3.75 mm/10 a；夏冬两季降雨量呈下降趋势，以夏季降雨量下降最为明显，下降速率为-8.14 mm/10 a。小波分析结果表明，流域降雨量变化存在着28、15、4 a 三个周期，以28 a为主周期。空间上，降雨量地域性差异较大，流域降雨量由东南平原区向西北山区递减。REOF分析表明，前六个模态可以较好地反映永定河流域降雨的空间分布类型；根据各模态高荷载区分布，永定河流域可划分为六个降雨区：Ⅰ区为西南大同盆地区，Ⅱ区为北部张家口地区、Ⅲ区为延怀盆地区、Ⅳ区为北京及冀西北盆地区、Ⅴ区为西北内蒙山区、Ⅵ区为滨海平原区；其中Ⅰ、Ⅴ区和Ⅳ、Ⅵ区分别受大陆性气候和季风气候的影响；Ⅱ、Ⅲ区受当地地形影响较为明显。相关分析结果表明，副热带南印度洋偶极子、蒸发、最高气温、日照时数和散射与降雨相关性显著。

合理的汛限水位能协调防洪与兴利之间的矛盾，产生防洪和兴利的双重收益。富水水库汛限水位及调度规程自1996年一直沿用至今，因此有必要对富水水库汛限水位进行研究。根据新形势下流域防洪需求拟定富水水库不同的汛限水位调整方案，基于近30年6-7月的富水水库入库径流序列和8个典型洪水年的下游洪水过程，建立模型对富水水库调蓄和下游洪水演进进行模拟计算，统计并比较各调度方案的防洪效益与蓄水效益。最终，通过结果对比分析，得出本文所采取的汛限水位研究方法对于下游有重要防洪任务的水库的汛限水位研究较为适用。

陆地水储量是降水、蒸散发、径流及下渗等水文过程的综合反映，控制不同尺度的水文循环过程。分析青藏高原陆地水储量在长时间尺度上的变化情况，明晰气候变化产生的影响，可为认识青藏高原的水安全风险并制定相应的水资源管理措施提供科学参考。研究综合使用GRACE数据与ISI-MIP2b多模型数据，利用多模型权重法、Mann-Kendall趋势分析等方法分析了青藏高原1861-2005年与2006-2099年陆地水储量的时空变化情况，通过试验情景设计探究了气候变化对陆地水储量及地下水储量的影响。结果表明：①GRACE数据显示青藏高原陆地水储量在2002-2017年间呈减少趋势，水储量变化空间异质性强，高原南部呈减少趋势，北部呈增加趋势。②ISI-MIP2b模拟结果显示1861-2005年间青藏高原陆地水储量在工业革命前情景（PIC）与历史情景（HIST）下呈增加趋势，气候变化降低了陆地水储量的增加速率（0.50 km³/a），同时使高原东部及中部大部分地区的陆地水储量由PIC情景下的增加趋势变为减少趋势。③2006-2099年间，PIC情景下青藏高原陆地水储量呈增加趋势，RCP2.6、RCP6.0及RCP8.5情景下均呈减少趋势，气候变化使陆地水储量的变化趋势由增加变为减少。三江源大部分地区陆地水储量在4种情景下均呈下降趋势，内陆河流域水储量在RCP2.6、RCP6.0及RCP8.5情景下呈增加趋势。地下水储量在PIC情景下呈减少趋势，其余辐射强迫情景下呈增加趋势，辐射强迫越高情景下的增加速率越快。

基于2000-2020年生长季（4-10月）的MODIS-NDVI、LST影像，以植被供水指数（Vegetation Supply Water Index，VSWI）为干旱监测指标，利用小波分析、线性倾向率、重心迁移模型等方法分析贵州省干旱强度和干旱频率特征，并探讨农业干旱与土壤水分和降雨量的关系，为贵州省农业干旱监测、抗旱提供参考依据。结果表明：①贵州省2000-2020年生长季（4-10月）VSWI整体上呈缓慢增加趋势，表明干旱有所缓解；干旱频率呈“西高东低”空间分布，干旱等级呈现黔西南州—安顺市—贵阳市—遵义市的干旱带，干旱程度由此轴线向西北和东南方向递减。轻旱面积多且呈减少趋势，中旱面积呈减少-增加-减少趋势，重旱面积少且波动较小。②农业干旱有两个主要振荡周期，第一个周期为7～9 a，振荡中心在2005年；第二个周期为15～18 a，基本贯穿整个研究期，振荡中心在2011年。贵州省农业干旱存在8和16 a左右的周期。③贵州省21年平均干旱重心位于黔西南州兴义市（104.99°E，25.03°N），月干旱重心和逐年干旱重心集中在贵阳市（106.73°E，26.58°N）、毕节市（105.28°E，27.30°N）和兴义市（104.90°E，25.08°N）。④VSWI与土壤水分的空间关系较复杂，但总体呈正相关关系，即土壤水分越低，VSWI越低，干旱越严重；同时降雨量与农业干旱的关系并不是完全为正相关，整体上两者的变化趋势具有相似性。

全球变暖增加了极端气候事件的发生概率，复合极端事件比单个极端事件对社会经济与环境造成的影响更严重。基于中国639个气象站点1961-2020年逐日降水和最高气温数据，采用加权平均降水指数（WAP）和相对阈值法识别出洪水和热浪事件，分析中国7日内洪水-热浪复合极端事件总频次及发生概率等时空变化特征，对比不同时段单个极端事件与复合事件两者之间变化差异，并探讨了洪水-热浪中热浪最长持续时间和平均强度变化，为我国防洪减灾方案提供参考。研究结果表明：①近60年几乎所有站点都发生过洪水-热浪复合极端事件，并表现出明显空间差异，出现频次较高的区域主要分布在长江流域、东南诸河流域、珠江流域及内陆河流域；②1961-2020年洪水-热浪事件总频次及中国区域平均发生概率均呈显著上升趋势（P<0.01），且不同年代以来上升速率越来越大；不同年份复合事件出现的频次和概率差异较大，2016年频次、概率最高（261次、17.4%），1985年频次、概率最低（8次、0.5%），发生概率与频次呈现出高度一致性；③与单个发生的极端事件相比，洪水-热浪复合事件发生频次增幅更大，1981-2000年、2001-2020年洪水-热浪事件总次数与1961-1980年的比值由1.26增加至2.96，且在长江流域东部、珠江流域东南部及东南诸河流域表现最为突出；④与热浪前没有洪水的热浪事件相比，洪水-热浪事件中热浪的最长持续时间相对较短、平均强度相对较小，不同流域空间差异表现不明显。

在实际工程中，一些矩形薄壁量水堰采用较厚的混凝土墙作为侧收缩堰的两侧挡水壁，导致过流堰板与挡水壁厚度不同。这一改动增加了量水堰的安全性，但与规范中的标准情况不同，可能对过流能力产生一定的影响。为了研究矩形收缩堰在考虑挡水壁厚度情况下的流量系数计算方法，研究进行了收缩比为0.5时的6个厚度比的侧收缩薄壁堰在一系列流量下的物理模型实验，并对水舌形态进行了观察与记录。实验表明收缩堰的挡水壁厚度对流量系数有一定影响。经对比后发现，测量规范中现有的收缩堰的流量系数计算公式不能很好体现出边壁厚度的影响。因此，依据实验结果，本研究采用回归关系方法建立了考虑厚度比D/d和h/P的收缩堰流量系数计算公式，可供工程中参考。

为研究水稻叶片叶绿素相对含量（SPAD）在3种水分处理和5种施氮处理下的变化规律，探讨无人机多光谱遥感技术反演水稻SPAD的可行性，本研究利用大疆精灵4多光谱无人机，采集了水稻拔节孕穗期、抽穗开花期和乳熟期的冠层多光谱遥感影像，并同步测定水稻SPAD值，基于25个光谱变量（5个波段反射率和20个植被指数），采用多元线性逐步回归、岭回归和套索回归3种方法构建了水稻SPAD的反演模型。结果表明：水稻3个生育期的SPAD最佳反演模型均是采用套索回归方法构建的，其中乳熟期建立的SPAD最佳反演模型在3个生育期中的反演精度最高，决定系数为0.782，均方根误差为1.217 7，相对误差为6.611 3%。因此，该研究可对水稻叶片SPAD进行遥感监测，并为水稻精准灌溉和施肥提供科学依据和数据支撑。

低比转速离心泵具有流量小、扬程高、效率低的特点。在满足扬程的使用要求条件下，为进一步提高低比转速离心泵的效率，通过修改叶轮子午面优化低比转速离心泵，再选择叶片出口宽度、进口shroud安放角、进口hub安放角、出口安放角和包角5个参数进行优化，以扬程和效率作为共同优化目标，采用最优拉丁超立方设计方法设计40组实验，利用BP神经网络作为优化参数与优化目标之间的代理模型，并运用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法进行扬程和效率的寻优。寻优之后通过斜切叶轮出口抑制驼峰现象，通过多参数优化结果表明，离心泵在标准工况下扬程提升了13 m、效率提升了8.07%。

对于复杂串联明渠调水工程的多参数率定问题，传统的试算方法需要基于水动力模型进行多次试错得到最优的参数值组合，需要的计算工作量较大。此研究提出了一种基于遗传算法的串联明渠多参数率定方法，将水动力模型中的多参数率定问题转化为以待率定参数为状态量的优化问题，并通过遗传算法寻优得到最优的待率定参数值。将方法用于对南水北调中线工程中“西黑山节制闸——坟庄河节制闸”河段的三段河道糙率与3个节制闸过闸流量系数率定，结果表明本文方法可通过一次优化过程搜索得到复杂串联明渠调水工程最优的糙率与过闸流量系数组合，且采用率定后参数值进行仿真计算得到的水位与实测水位较为接近，平均偏差在2 cm以内。

砂性土的颗粒组成较为复杂，由于其渗透系数在实际工程中很难精确测定，因此探讨其经验计算公式就显得尤为重要。通过对银川平原典型介质砂性土的颗粒级配以及渗透性试验，研究颗粒级配条件下砂粒含量对沉积物渗透性的影响，并通过探讨渗透系数与级配参数相关性，对原有经验公式进行修正。结果表明：当土样砂粒含量大于60%时，随着砂粒含量不断增加，渗透系数呈现出线性增加趋势；砂土渗透系数与反映其颗粒级配特征的不均匀系数Cu高度相关，R ²为0.81；引入不均匀系数Cu后相关的经验公式能更好反映银川平原砂性土的渗透系数与特征粒径之间的关系。

充分发挥管网调蓄能力，是应对城市内涝的重要手段。已有研究均针对于削减系统溢流量单一目标设计调度策略，缺乏考虑闸门开闭频繁造成的电力损耗和故障风险。为此，提出一种以削减系统溢流量和闸门开闭次数为优化目标的城市闸泵滚动优化控制模型，以美国诺福克海牙街区为对象开展实例研究。相比于静态调度，优化控制模型溢流削减率达到31.2%；相比于以削减溢流量为单一目标的调度方案，在保证排水系统溢流量基本不增加的同时，闸门开闭减少了59.80%。提出的方法能够为城市内涝时排水系统的调度方案的制定提供理论依据和科学指导。

探究黄河流域农业水利投资效率及影响因素，有利于缓解流域农业水利投资资源错配问题，促进黄河流域农业高质量发展。运用MinDS模型对2014-2020年黄河流域农业水利投资效率进行测算，并结合核密度估计探讨其投资效率的时空分布动态演变特征，最后建立面板Tobit模型对其影响因素进行分析。结果表明：①全国和黄河流域的农业水利投资效率变动趋势基本一致，两者的差距在逐渐缩小。黄河流域农业水利投资效率区域差异较大，2014-2018年表现为下游＞中游＞上游，之后呈现上游＞中游＞下游的特征。②分析期内黄河流域农业水利投资效率整体上升，空间分布上离散程度增加，各省之间的绝对差异随着时间的推移逐步扩大。③2018年之前，黄河流域农业水利投资效率偏低源于其较低的纯技术效率，2018年之后则源于其较低的规模效率。④经济发展水平和财政分权度与农业水利投资效率呈正相关，农村居民收入水平和农村居民文盲率呈负相关。为提高黄河流域农业水利投资效率，应当优化农业水利投资配置，完善农业水利投资项目管理制度，营造有利于黄河流域农业水利投资效率提升的外部环境。

为研究成都平原区典型水稻土中污染镉Cd在灌水时的迁移分布特征，探明VG-TSM（两点吸附）模型模拟的适用性。以动态土柱试验为基础，设计外源含Cd溶液注水+清水淋洗3种定额灌水模式以模拟不同污染情景下的Cd迁移特征，并利用Hydrus-1D软件中的VG-TSM模型对土柱试验结果进行拟合验证、预测分析与敏感性解析。结果表明：土壤中污染Cd的穿透能力受灌水模式影响，含Cd注水量越大时土壤的吸附缓冲作用越弱，峰值浓度越高；经均方根误差RMSE、相关系数R ²、平均绝对误差MAE拟合分析，发现模拟值与实测值较吻合，验证了Hydrus-1D-Cd溶液时空迁移模型的合理性；延长模拟时间发现，土壤中Cd的进一步解析释放特征符合以化学非平衡作用溶质的TSM模型解释；经参数敏感分析，VG模型控制下的水力特征参数θ_S 、K_S，TSM模型控制下的溶质运移参数ρ、K_d 、f对模拟输出结果的影响较大；另外，土壤质地、土柱试验尺度、灌水模式等因素也可能影响参数敏感性而造成模型模拟结果的非理性波动。

针对工程实际中多级离心泵碰摩故障诊断准确率不高的现象，提出了一种基于优化支持向量机（SVM）的多级离心泵碰摩故障诊断方法，其特点是能从小样本振动信号中提取最有效的故障特征，优化模型的输入样本质量和参数并完成诊断。通过多级离心泵故障模拟试验台，获得实际产品的碰摩信号，采用集合经验模态分解（EEMD）算法进行时频域和信息熵特征的提取，并采用顺序特征选择（SFS）算法进行特征选择，结合网格搜索（GS）和粒子群优化（PSO）算法进行模型参数优化，建立了基于SVM的故障分类模型。实验结果表明，该方法对多级离心泵的碰摩故障有较高的识别精度，具有良好的实用性，可以为多级离心泵的碰摩故障诊断提供一定的参考价值。

为充分利用雨水资源应对旱地雨养农业区水土流失和干旱缺水等问题，发挥旱地在我国粮食生产中的重要地位，本文结合我国的气候条件以及作物种植实际，围绕高标准农田建设中如何增加雨水利用效率，从土壤内、土壤外和土壤内外结合3个角度提出了一些有效措施：①增加土壤蓄水库容，即深耕增加旱地土壤有效层厚度；②增加土壤有效水含量，即改善土壤结构增加土壤毛管孔隙；③增加补充水源，即兴建水窖、水池、水塘、小型堰坝、提水泵站等微小水源工程；④增加雨水灌溉利用效率，即增加配备有简易水肥一体化的微灌灌水设施。

采用两相流模型，对不同流量工况下双吸式离心泵内空化进行数值模拟计算，研究双吸式离心泵内空化发展过程及性能演变。结果表明：随空化发展，双吸式离心泵扬程及效率显著下降，叶轮内空化最先发生在叶片吸力面进口靠近轮毂处，向盖板和叶片出口扩散。临界空化判定上，效率下降1%比扬程下降3%更合理；空化初生判定上，效率下降0.1%可以作为相应的判断依据。

起旋室是旋流竖井泄洪洞的主要组成部分，为克服传统模型试验对空腔旋流的量测限制，利用RNG k-ε湍流模型对起旋室内气液两相流进行数值计算，获得起旋室内旋流运动的水力特性。计算结果表明近壁面压强沿流程增大，断面压强沿半径趋近线性增加，压强等值线呈现以起旋室中心为圆心的同心圆分布；起旋室同一断面上轴向流速随半径r先减小后增大，切向流速随半径先增大后减小，表现出组合涡分布特征；组合涡指数n处于-0.4~1之间且随半径增大而增大，表明水流从准自由涡主导转变为准强迫涡主导；起旋室内水流运动主要为切向和轴向运动为主，且沿程由切向运动主导逐渐向轴向运动主导转变，与旋流角α沿程变化特征相符合。

压力钢管的加劲环与管壁的焊接形式主要有对接焊缝和角焊缝两种，其中角焊缝因焊接操作难度较低，在实际工程中应用更为广泛，但学者们在对压力钢管进行抗外压稳定模拟计算时，往往简化或直接采用对接焊缝的形式，忽略了角焊缝连接带来的影响，这与工程实际不符，也造成了一定误差。利用ANSYS三维有限元软件，分别模拟了压力钢管与加劲环在使用角焊缝和对接焊缝时的传力机制，对比两种焊缝形式对压力钢管抗外压稳定的影响，同时探究角焊缝的不同焊脚高度对压力钢管结构稳定的影响，以期为工程实际建设时提供一定参考和依据。

在常态面板混凝土中分别掺入纤维素纤维、聚丙烯纤维及增强密实（抗裂）剂3种抗裂材料，形成抗裂面板混凝土，对其力学性能、耐久性能、干缩性能以及早期抗裂性能开展试验研究，分析抗裂材料对面板混凝土性能的影响规律。结果表明：3种抗裂材料对混凝土的拉伸、抗渗、抗冻及早期抗裂性能有不同程度地提升作用，可明显减少和抑制混凝土的干缩变形；而对混凝土各龄期抗压强度均无显著影响，对混凝土弹性模量有一定降低作用。纤维素纤维对混凝土的极限拉伸值、轴拉强度、干缩变形和混凝土早期抗裂性能的改善最优，而增强密实（抗裂）剂对混凝土抗渗性能的改善最优。研究结论可为面板混凝土配合比设计提供参考。

随着电力现货市场的不断推进与完善，发电侧主体多元化使得发电主体的竞价环境更加激烈，报价单元的组建有利于提高发电企业抵御市场竞价风险的能力，分析了不同的流域水文情势、多元的开发主体以及电站的规模属性等因素对发电企业竞价的影响，以流域、发电企业以及上网点3个主要因素为指标，提出基于密度峰值聚类的报价单元组建方法，并将该方法运用于西南地区主要流域的67个电站，结果表明，报价单元的组建对提高水电竞价能力具有实际意义，单元方案与电网规定的统调单元较为一致，验证了该模型合理可行，可为发电企业参与电力现货市场竞价提供一种新思路。

顶盖排水系统是水电机组辅机系统之一，对水电厂安全运行起着重要作用，评估顶盖排水系统健康状态是保证机组安全运行的必要措施，运用层次分析法将顶盖排水系统分解为多个层次，结合数据挖掘提取表征系统健康状态的状态特征参数，并建立健康样本，运用AHP权重法赋权，构建基于健康基准值偏离程度的健康评估模型，实现水轮机顶盖排水系统健康状态评估，结合实际水电站顶盖排水系统实际运行数据，验证了该方法的有效性和可行性。

河流油污污染的防治已成为社会关注焦点，其中水电站渗漏油污的排放是导致污染发生的原因之一。针对现有水电站存在的问题及现有治理方法在油污吸取环节的不足，研制了一套软硬件相结合的新型水电站渗漏集水井油污治理装置。采用半漂浮动态平衡溢流式浮动吸油箱适应浮油层厚度变化，防止过度抽吸渗漏水；泵后置式设计可避免搅拌油污致其乳化，且有助于油水分离。该装置成功应用于湖北兴隆水利枢纽，解决了电站渗漏油污治理难题。

科学合理地评价三峡外迁移民社会适应性对于维护社会的稳定和促进移民可持续发展是十分重要的。首先结合相关文献、实地调研数据以及专家意见建立三峡外迁移民社会适应性评价指标体系；然后利用OWA-AHP法、主成分分析法和博弈论融合权重法确定各指标权重，同时将GRA、KL距离与TOPSIS法结合，来构建相对熵（KL距离）替代欧式距离和一种新的相对贴近度形式，对评价对象进行排序和评价；最后以广东省三峡外迁移民为例进行分析。结果表明，该模型能客观地反映三峡外迁移民社会适应性状况，并且得到的评价结果与实际情况相符，验证了该模型的有效性和实用性。文中研究成果、指标体系及评价模型可以为水库移民社会适应性课题提供行之有效的思路。

水风光一体化是我国构建新型电力系统、实现“30·60”双碳目标的重要途径之一。水风光一体化的实施能够结合资源禀赋有序统筹开发送端可再生能源、有效提高电网消纳风光新能源的水平、极大提升送出通道利用率和电价竞争力。对于以梯级水电站群为核心的、千万千瓦级以上的水风光一体化发电系统，梯级水电站群是其动力引擎。然而，随着风光新能源的接入，梯级水电站群将会面临输入不确定性加剧、调度运行边界改变、协调目标对象愈加复杂等问题。加之，当前水风光一体化涉及的理论方法视角多样、应用对象规模有限，系统性梳理总结不足。为此，围绕水风光一体化发电系统的开发利用、规划设计、调控运行，通过整理与分析国内外专家学者的大量研究成果，总结关键技术进展、归纳存在问题，并探讨未来水风光一体化发电系统的重点攻关建议。据此，为我国十四五规划的水风光一体化清洁能源基地的开发建设和运行管理提供参考依据。

为准确预测抽水蓄能电站面板堆石坝长期运行变形性态，针对原筑坝粗粒料统一广义塑性本构模型无法较好模拟卸载、再加载过程中应力应变曲线的“滞回圈”现象，在卸载塑性模量中引入一个具有正值二阶导数的模量因子对原模型进行改进，可更好地描述模量随卸载进行而逐渐降低的特性。同时，通过引入应力比和塑性剪应变相关的模量函数，将原模型适用范围拓展至材料应力应变曲线的峰后软化阶段。基于室内三轴试验资料验证了模型有效性，结果表明，改进模型对粗粒料应力应变关系的表征精度更高，可反映如“滞回效应”、“棘轮效应”和应变软化现象。最后，推导并补充了参数β=1时的屈服面显式表达式，可用于抽蓄工程堆石坝长期服役性态预测的有限元数值分析。

发源于喜马拉雅山脉的河流均含有大量泥沙，不可避免对沿岸的水电站造成泥沙磨损破坏，严重影响水轮机寿命，危害水电站安全稳定运行。以尼泊尔长期处于大开度运行工况Jhimruk水电站的混流式水轮机转轮设计为基础，采用数值模拟手段，针对转轮进口，开展水轮机转轮抗磨损优化设计方案研究，重点分析不同方案下水轮机的外特性和转轮磨损特性。结果表明：3种设计方案均在不降低水轮机效率的情况下，降低了叶片的平均磨损率。通过改变叶片表面的水流流动方向，可以影响流道内的漩涡结构，削弱叶片压力面的横流，进而降低转轮的平均磨损。在当前的研究方案中，进口形状符合线性函数的方案二抗磨效果最好，磨损率可以降低35%。研究成果可为长期处于大开度下运行的水轮机抗磨损优化设计提供重要参考。