水资源时空分布不均的现象普遍存在，修建水库是调节水资源最有效的手段之一，在中国，已建成的各类水库达九万多座。科学和智慧地调度以最大化水库群的工程效益和水安全保障能力，亟需全面的、准确的、地理信息化的水库和大坝数据集作为支撑，提供包括水库和大坝的位置以及水库边界、大坝高度、库容、用途等属性信息。近年来，多个水库和大坝数据集相继发表，极大地推动了水库和大坝相关的大尺度研究，但各个数据集在数据量和属性内容上存在明显的差异，亟待开展数据集的对比差异与应用需求分析。介绍了目前公开发表的水库和大坝数据集，总结了水库和大坝信息的多种数据来源和数据集的生产过程，比较了各数据集在大坝的位置和分类、水库的边界上的差异，重点比较了各数据集在中国的统计差异和空间分布特征，并探究了数据集中存在的数据时效性、水库与湖泊的重复定义、水库面积大小差异等问题。梳理了基于此类数据的热点研究问题：水库防洪、发电、灌溉效益评估，水库和大坝的水文效应、碳效应、截留效应研究，以及对河流生境破碎化的评估等。最后展望了水库和大坝数据集的生产和应用发展趋势。研究发现数据集中大型水库数量多、属性全面，小型水库数量少、属性不足，且不同数据集之间存在诸多的差异，未来需要进一步完善水库和大坝的数据记录，协调各数据集的差异以实现对水库和大坝的完全模拟。

气候变化背景下淮河流域水文气象序列的趋势性引发的非平稳特征势必会对洪水多变量风险产生一定的影响。基于LR-AICc非平稳模型优选准则构建动态Copula函数为核心的联合分布模型，以淮河流域蚌埠水文站的洪峰、洪量序列为研究对象，将与洪峰、洪量序列相关的城市化因子、气候变化因子作为协变量纳入到时变边缘分布模型、Copula模型的参数结构中。结果表明：提出的LR-AICc非平稳检测方法相比于非参数的趋势检测法更能够捕捉到极值序列的非单调性和参数的反向趋势性；由于边缘分布参数的时变特性，50年一遇联合重现期水平下的洪峰-洪量分位数对呈现一定的时变特性：①1960-1970年间，洪峰、洪量的设计值呈增大趋势；②1970-1990年间呈现下降趋势；③1990-2010年呈现逐渐增大趋势。单一考虑气候变化或者城市化因素都会出现一定程度上的高估或低估洪峰-洪量的设计分位数。相比于城市化因素，气候变化因素是蚌埠水文站控制的子流域内影响洪水单变量、多变量风险的主导因素。基于动态Copula模型为核心的非平稳频率分析思路有利于定量剥离气候变化因子、人类活动因子（城市化）对于洪水多变量风险的影响。

水资源是限制干旱区可持续发展的关键因素。为缓解干旱区因社会经济需水增加引起的水资源供需矛盾，以哈密市伊州区为例，以2021年为基准年、2030为近景规划水平年、2040为远景规划水平年，在分析水资源系统中供、用、耗、排的基础上，展开水资源合理配置研究，分析不同规划情景下水资源供需平衡情况。结果表明，随着社会经济快速发展，哈密市伊州区的需水将会显著增加，由现状水平年的37 502 万m³增加至2030水平年的39 717 万m³与2040水平年的48 756 万m³，水资源供需矛盾日益凸显。水资源配置能够通过水库运行调度，有效缓解因水资源时空分布不均导致的缺水，有效保障各个部门的用水过程，使得哈密市伊州区现状与2030水平年的总体缺水率保持在较低水平，分别为2.78%与4.20%，维持了社会经济的稳定发展。但随着需水的持续增长，需水逐渐超过当地水资源系统承载能力，2040水平年的哈密市伊州区总体缺水率大幅增加至15.46%，其中生态、工业与农业部门的缺水率分别达到了8.37%、9.98%与22.15%，扰动了水生态稳定，限制了社会经济稳健发展，进而为哈密市伊州区可持续发展目标带来挑战。研究不仅可为哈密市伊州区水资源合理配置和用水结构的合理调整提供技术支撑，而且可为实现干旱区水资源统一管理和水量的统一调度提供理论依据。

多目标调度方案的评价决策一直是水库调度领域研究重点之一。现有的生态友好型水库调度方案评价中存在诸如生态指标偏少、评价者认知的主观性难以精确表达等问题，影响到生态友好型水库调度方案的合理评价与决策。以贵州省夹岩水利枢纽为研究实例，从城镇供水、灌溉、发电、生态4个维度（即准则）角度，构建生态友好型调度方案评价指标体系，采用基于月（旬）流量数据的年内月（旬）均流量大小改变度、年径流不均匀程度改变度、年内峰、谷流量改变度、年内峰、谷流量出现时间改变度等水文改变度指标量化水库调度的生态影响。考虑到准则属性权重难以确定和属性值不精确，提出了耦合犹豫模糊集、前景理论和粗糙集理论的多属性评价方法（HPR-MAEM）。采用二元对比法、变差系数法、熵值法和CRITIC法等四种赋权方法，对每一个准则下指标进行赋权，获得的准则属性值构成一个犹豫模糊数，然后采用前景理论的价值函数计算每个方案的准则属性值偏离正负理想属性值的损失和收益及综合前景值，并通过粗糙集属性约减计算准则属性的权重，最后计算各方案的加权综合前景值，对方案进行排序。为进一步验证方法的合理性与有效性，将HPR-MAEM排序结果与传统TOPSIS方法和变差系数法、熵值法和CRITIC法排序结果进行比较。对夹岩水利枢纽10个长期调度方案的评价结果表明：基于月（旬）流量数据的水文改变度指标能够较全面反映水库调度的生态效应，HPR-MAEM方法能合理地考虑不同赋权方法和决策者有限理性对评价结果的影响，推荐的调度方案的城镇供水、灌溉、发电、生态四个维度更为均衡。

降水作为连接着大气过程与地表过程的一个水分通量，在水文、气象、生态等方面具有重要意义。由于降水较强的时空变异性，使其成为目前最不易准确测量的水文变量之一。准确、高效地获取高时空分辨率、高精度的降水数据对于水文以及气象分析研究是十分有意义的。以汉江流域为研究区，提出了两步降尺度融合方案，利用雨量站观测降水和卫星反演降水数据在可用性和准确性方面具有互补的特点，通过融合雨量站观测值和全球降水观测任务（Global Precipitation Measurement，GPM）卫星降水产品，生成0.01°的空间分辨率高精度的日降水产品。将获得的融合降水产品驱动分布式水文模型WASMOD-D来模拟降雨—径流过程，验证其径流模拟效果。结果表明：①基于随机森林模型的降尺度算法不仅显著提高了GPM降水的空间分辨率，而且也保持了较好的精度。②基于协同克里金法的降水数据线性融合模型，融合方法大大提高了GPM降水的估算精度，平均绝对误差和均方根误差分别降低了32.38%和21.38%，偏差下降到了1%以下；③综合两种不同情景下的日径流模拟效果来看，由于结合了卫星降水数据和站点降水数据的优势，融合降水数据的整体模拟效果最好，整体改善效果较为显著。研究为基于卫星—地面雨量站（Satellite-Gauge，S-G）降水数据融合的方法提供了新思路，研究结果可作为获取高分辨率、高精度的降水数据方法的参考。

月降水预测对水资源配置和规划管理等具有重要意义，但其受到多种因素的影响，预测难度和不确定性均较大。为探究基于气候模式的月降水预测在中国区域的表现和偏差校正方法对预测能力的影响，以中国大陆为研究区域，选取1981-2014年为研究时段，评价了九种气候模式（CFSv2， SEAS5， CanSips， GEMNEMO， CCSM4， GFDL， CanCM3， CanCM4， GEOSS2S）在不同预见期下对月降水的预测能力，采用聚类分析方法分析了气候模式的预测能力随预见期的变化规律，并采用线性偏差校正方法（Linear Scaling，LS）和分位数映射校正方法（Quantile Mapping，QM）对降水进行后处理，比较了两种偏差校正方法在验证期（2008-2014年）的校正效果。结果表明：①不同气候模式之间对降水的预测精度差异较大，对夏季降水的预测能力因预见期和预测区域而异，其中SEAS5模式在不同经纬度和不同预见期下的综合表现均最优，且其预测能力随预见期的延长变化稳定；②偏差校正对所有气候模式的降水预测均有明显的改进效果，两种偏差校正方法的效果相近，但经过LS方法校正后降水的平均绝对相对误差小于50%，总体上略优于QM方法，此外经过偏差校正后SEAS5模式的综合表现依然最优。研究结果揭示了SEAS5模式对中国大陆月降水预测的优势和偏差校正方法对气候模式预测能力的提升作用，可为基于气候模式的降水预测应用提供参考。

以宁夏银川都市圈城乡东线供水工程及其供水范围为研究对象，建立水资源、经济和环境的多目标数学优化配置模型，通过二代非支配排序遗传算法（NSGA-II）对多目标问题进行求解，采用超体积（HV）指标对不同迭代次数获得的Pareto解集进行收敛性以及分布性评价，综合考虑计算时间以及收敛性和分布性情况，确定以700次迭代得到的 Pareto解集作为后续数据分析计算的基础，通过对方案集中各目标值的模糊隶属度进行计算以及对各目标间两两关系进行分析，得到水资源目标与经济目标以及经济目标与环境目标间呈负相关关系，水资源目标与环境目标间呈正相关关系。之后采用二元比较法确定各目标的权重为（0.48、0.32、0.2），采用多目标模糊优选模型对Pareto解集进行筛选，确定优属度最大（u_i =0.757）的方案为最优方案，在最优方案下地下水用水量为993.29 万m³、地表水用水量为6 456.90 万m³、经济目标为407.45 亿元、环境目标为104.09 万kg；此方案可实现水资源的优化配置，为区域决策者在进行水资源分配时提供参考依据。

雅砻江流域是中国第三大水电基地，准确模拟雅砻江流域未来气候变化情况可以为流域内合理高效开发水资源提供科学依据。为了评估该流域不同情景下未来气候变化情况，使用1970-2005年雅砻江流域13个气象站数据，采用CMIP5 （Coupled Model Intercomparison Project phase 5）中MIROC气候模式数据，经过SDSM （Statistical DownScaling Model）模型将低分辨率的栅格数据降尺度至站点数据，同时采用系数订正法、频率匹配法耦合订正日降水量的偏差和频率分布，最后使用订正后的数据分析雅砻江流域未来气候变化情况。结果表明：①订正后的日尺度降水的确定性系数从0.12提高到0.2；②雅砻江流域未来气温和降水总体均呈上升趋势；③在3种不同的代表性浓度路径（RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5）这3种排放情景下雅砻江流域未来最高气温分别增加0.71、1.16、1.35 ℃，且9，11，12月增加较为明显；未来最低气温分别增加0.72、0.83、1.08 ℃，且8，9，12月增加较为明显；④在2022-2100年未来时期3种排放情景下，雅砻江流域未来降水均呈增加趋势，日均降水分别增加117.6%、131.7%、124.2%；春季RCP4.5降水增幅最大，夏季辐射强迫越强，雅砻江流域降水增加越明显。雅砻江流域未来气温升高、降水增多将会提高极端气候事件出现的频率。未来水资源分布不均程度将进一步加剧，气候变暖带来的干旱，洪水等自然灾害将会对水电站的建设和运行产生不利影响，分析结果可以为雅砻江水电基地水资源开发提供科学依据。

以位于淮河水系下游的洪泽湖作为研究对象，进行汛期分期划分，利用淮河水系1990年（共30年）以来具有连续记录、分布均匀的1 000多站雨量站日降雨资料，采用降雨时-面-深分析计算方法，开展淮河水系汛期划分，根据水利部汛期划分标准，选择计算时段为3 d，累积降雨量标准为30/50 mm，以淮河水系3 d累积降雨量覆盖面积动态变化量作为指标分析淮河水系入汛/出汛日期以及进行主汛期划分。洪泽湖作为位于淮河水系下游的大型平原湖泊，承接淮河水系上中游来水，将洪泽湖入湖7站1990-2019年（共30年）的径流资料进行合成，利用日合成流量以分形分析法和变点分析法进行计算，对洪泽湖汛期进行综合分析并划分主汛期。淮河水系降雨时-面-深分析计算得到淮河水系汛期为5月23日-9月17日，其中主汛期为6月26日-8月28日；分形分析法计算得到洪泽湖汛期为5月25日-9月30日，其中主汛期为6月20日-8月20日；变点分析法计算得到洪泽湖汛期为5月1日-9月28日，主汛期为6月19日-8月28日。综合分析计算结果，为洪泽湖汛期分期划分及汛期控制水位设定、调度提供依据。

长江源区和黄河源区地处青藏高原腹地，是全球气候变化的敏感区，其区域内不同径流组分受到气候变化的强烈影响，径流组分的变化尤其是高流量的变化可能会对流域生态和人类生产活动造成一系列的影响。为探究长江源区和黄河源区不同径流组分变化特征及其变化原因，在长江源区和黄河源区多年径流和气象数据的基础上，利用流量历时曲线Flow Duration Curve（FDC）、Mann-Kendall（M-K）法和多元线性回归等多种方法进行了相关研究。研究结果表明：①长江源区高流量（Q ₁₀ ~Q ₃₀）、中流量（Q ₄₀ ~Q ₆₀）和低流量（Q ₇₀ ~Q ₉₀）在1964-2021年期间分别以4.68、2.18和0.38 m³/（s·a）的速率增加；黄河源区高流量与总流量在1962-2021年期间变化趋势一致，分别以1.99和0.16 m³/（s·a）的速率减小，但其中流量和低流量分别以0.12和0.68 m³/（s·a）的速率增加。②在1979-2018年期间，降水增加是导致长江源区高流量和中流量增加的主要原因，其对高流量和中流量变化的贡献率分别为92.93%和71.17%；气温上升则是导致长江源区低流量增加的主要原因，其对低流量变化的贡献率达77.72%。③在1979-2018年期间，气温上升是导致黄河源区高流量和中流量减小的主要原因，其对高流量和中流量变化的贡献率分别为-58.79%和-53.98%；降水增加是导致黄河源区低流量增加的主要原因，其对低流量的贡献率为67.11%。研究可为气候变化背景下长江黄河源区水资源管理及生态环境保护提供一定的参考。

在进行水库防洪安全设计时， 现阶段水库的防洪安全设计大多以单一变量来控制，忽略了变量间的相关性，无法全面反映洪水事件的真实特性。采用二维Copula函数构造年最大洪水峰、量的联合分布，以两变量重现期为防洪标准，选取多组峰、量组合，用以放大典型洪水过程线，经水库调洪演算得到一系列设计水位，最终得到这一系列设计水位的变化范围。为研究不同设计重现期对水库设计值的影响，采用防洪重现期，在水库安全设计方面展开研究，并与当前较常用的四种传统重现期（联合重现期、同现重现期、Kendall重现期以及生存Kendall重现期）进行对比分析，以位于柳江流域都柳江河段的洋溪水库为例，计算分析五种重现期标准下的设计水位，探讨防洪重现期在水库安全设计中的合理性、可靠性及优势所在。研究表明，任何重现期水平下的防洪重现期危险域确定且唯一；防洪重现期等值线的形状与工程的行洪界面存在耦合关系；不同重现期标准下的设计水位差别较大，且基本满足联合重现期>防洪重现期>Kendall重现期>生存Kendall重现期>同现重现期的规律；水库防洪安全设计中，防洪重现期标准下的防洪设计参数所对应的防洪能力与工程防洪标准一一对应，可在缩减工程成本的同时，有效抵御洪水风险，保证工程安全。

为了探究植被对天然弯曲河流水力特性的影响，通过连续弯曲水槽试验，设计均匀、簇状两种布设形式分别模拟人工规律种植以及自然丛生的植被群，对比分析不同的布设形式对弯道水流流场、水动力轴线、紊动能分布的影响。结果表明：①连续弯槽中水流流场出现明显的流速分区：高流速区靠近凸岸，低流速区则分布在凹岸附近；底层水流与表层水流相比，高流速区分布范围扩大，低流速区减小；布设植被后高流速区分布范围增加，低流速区则剧减，且簇状布设的影响幅度明显大于均匀布设。②连续弯槽水流的水动力轴线偏离正常位置，其沿程表现出先贴近凸岸后脱离凸岸的动态变化过程；植被布设大大延缓了该进程，且簇状布设的延缓程度大于均匀布设。③连续弯槽水流的紊动能沿程分布呈现出不均匀性，最大值出现在弯顶附近区域；从紊动能数值变化可知，植被布设使得水流的紊动能普遍增加，且簇状布设的影响程度大于均匀布设。

以常州市某地区为研究案例，采用内涝积水情景模拟定量分析雨水系统设施的排涝能力及积水情况，构建了基于“危险性、脆弱性、暴露性”的内涝风险评估指标体系，科学评估内涝风险等级。在风险评估基础上，提出排涝方案调整、风险避让、风险应对等管理措施。研究结果表明：①采用多因子分析评估内涝灾害的影响，使得评估结论更综合，能够为内涝治理提供可靠的依据。②城南片防涝由“完全自排”调整为“低水位立足自排、高水位灵活抽排”能够有效降低片区积水风险。③滨河洼地风险片区宜优先布局亲水性用地或设施，对确需建设的其他类型用地，明确规划竖向高程不应低于3.9 m。④应注重绿灰结合的风险应对，加强源头管控和公共海绵设施建设。

湖泊是重要的国土资源，具有调节径流、繁衍水生生物和维持区域生态环境等多种功能，同时也是农业灌溉、工业和生活用水的重要来源。随着太湖流域社会经济的快速发展，城市化和工业化进程加速，该地区湖泊形态发生显著性变化。研究基于多源遥感影像，采用区域生长法结合人工目视解译交互提取湖泊水域信息，通过面积变化率、湖泊景观形状指数（LSI）和湖泊质心偏移度3个主要指标，分析了新中国成立初期（1960年）以来各时段内太湖、滆湖和长荡湖的时空演变规律及其成因。结果表明：通过同期高景1号和Landsat8影像数据对比分析，3个典型湖泊提取面积误差分别为0.1%，0.3%和0.3%，采用不同空间分辨率的遥感数据提取水域面积时，对湖泊等大型水体提取面积影响较小；3个典型湖泊水域面积整体呈现“减少-增加-再减少-增加”的波状起伏特征，其中1960年代-1980年代之间湖泊萎缩最严重，萎缩率分别为5.44%，26.11%和25.84%；3个典型湖泊景观形状指数（LSI）整体呈先减少后增加的变化趋势；不同湖泊的演变特征具有明显的空间差异；湖泊面积减少主要受圈圩养殖、围湖造田以及建筑建设等人类活动的影响。通过对3个典型湖泊形态演变的原因分析，可为太湖流域湖泊保护及演变驱动力机制研究提供基础。

以金沙江中游梯级水库为研究对象，利用许多水生生物对流量和水位均有较高要求这一特征，提出一种在水库坝下生态控制断面处设置生态衔接水位，利用相邻水库的部分衔接关系，形成生态衔接水位与生态流量联动响应机制，以满足目标生态需求的方法。该方法以生态控制断面的水位满足生态衔接水位为目标，通过上下游梯级水库联合调控，可实现生态流量的控制从固定值转变为动态调整。根据金沙江鱼类产卵特性及对水生生境的特定需求，选取金中河段分布于各梯级库尾的鱼类作为目标鱼类，以其生存繁殖所需的水深、流速、水温为目标生态需求。根据目标鱼类产卵期所需水深条件，构建尾水河段的适宜淹没水深和坝下生态衔接水位指标。以鱼类可产卵河段长度最大、适宜区间距坝下最近两种典型情形为例，分别计算了满足适宜淹没水深的河段长度、起点终点。此外，结合目标鱼类产卵的流速和水温需求，进行生态调度模拟，确定了最适宜开展生态调度的时机为6月下旬，在该时段开展生态调度可更好地发挥梯级水库群的生态效益，最后论证了在相邻梯级间不同位置处灵活运用该方法的可行性。

黄河河南段以游荡型河段为主，其水沙变化剧烈、主槽摆动频繁、河床变形严重，对河道生境产生了严重影响。采用Landsat卫星影像，并基于MNDVI水体指数对黄河游荡段30 a水体的河道边界信息进行提取，通过划分不同河段和区域计算不同时期河道主槽形态参数、河道摆动面积、摆动方向、迁移距离等指标，分析游荡段河道摆动的变化特征。结果表明：游荡段主槽水域面积明显减少，并向弯曲河流转变；R2区域是摆动面积最大及平均摆动面积最大的区域；1986-2019年游荡段左岸摆动的总面积为59.9 km²，向右岸摆动的总面积为53.3 km²，R1和R4段向左岸右岸摆动的面积大致相等，R2段主要向左岸摆动，R3段主要向右岸摆动，游荡段整体有略微向左岸摆动的趋势；R1区域整体略微向南迁移，R2区域整体向北迁移显著，R3整体向南迁移，R4整体略微向西迁移。小浪底水库运用后，进入游荡段水量与水库运用前基本相当，而泥沙主要集中在汛期输送；游荡段河道主槽变化与水流对滩岸土体的冲刷和洪水后的崩坍有关；控导工程对河流有明显的约束作用，R3区域中的部分河段S11、S12缺乏控导工程，河道主槽摆动剧烈。

植被是河流生态系统中重要的组成部分，在河流生态修复、河道形态演变和水资源可持续利用中发挥重要的作用，但水生植被的存在也会改变河道水流的运动形态，降低水流流速。柔性植被在水流的作用下会产生形态变化，使水流运动更加复杂。将柔性植被的形变因素加入到经典达西-魏斯巴赫阻力方程，利用最大差异性算法对试验数据进行筛选分类，通过遗传算法确定出淹没柔性植被阻力系数的表达式，基于达西-魏斯巴赫阻力系数与曼宁系数的转换关系得出曼宁系数表达式。结果表明：提出的达西-魏斯巴赫阻力系数公式和曼宁系数公式具有相对简明的表达形式，能应用于不同水深、不同植被密度、不同植被高度等条件下的淹没柔性植被河道阻力系数计算，研究成果可为植被化生态河道设计提供理论依据。

黄河口尾闾段河道出汊机理研究涉及出汊类型、出汊特征、水沙与河床边界条件等问题，河床边界条件是河道出汊的关键影响因素之一。研究在探明近期黄河口尾闾段河道出汊摆动特点的基础上，揭示了黄河口尾闾段河道出汊机理，并基于黄河口尾闾段实测地形资料，探析了河床边界条件的时空变化特征及其对河道出汊的影响。结果表明：河相系数是决定黄河口尾闾段河道出汊位置的主要影响因素，滩地横比降变化特征和深泓线位置变化决定河道出汊的摆动方向。

湖泊是我国西北地区人民生活生产和社会经济发展等诸多方面的重要水资源，湖泊系统的动态变化将会导致一系列生态环境问题，但干旱区的湖泊变化问题关注度较少。以中国西北部水资源缺乏的银川平原为研究区，采用了遥感和GIS技术、空间分析、连续小波分析和主成分分析等方法，探究了银川平原近30年典型湖泊的面积动态变化情况，并揭示气象因子、人类活动和引黄灌溉等关键因素对湖泊演变的影响。结果发现，1990-2020年银川平原湖泊面积呈现明显的减少趋势，湖泊面积从92 km²减少到81 km²，银川平原湖泊数量因水系连通工程，小湖泊大范围合并，导致湖泊数量急剧减少，但湖泊数量仅辅助表明银川平原湖泊动态变化情况，湖泊面积和数量的减少趋势，表明银川平原的湖泊水文和生态功能正面临着威胁。统计分析表明，1990-2020年平均气温和年降雨量呈现微弱升高趋势，而城市居民取水量、耗水量、引黄总量和排黄总量均呈逐步减少趋势，对银川平原湖泊面积动态变化均存在一定影响。归因分析得出，银川平原气象要素，即气温和降水量对银川平原湖泊面积动态变化的影响较小，引黄灌溉量是导致银川平原湖泊面积减少的主要因素。研究可为银川平原湖泊水资源利用、干旱区生态环境保护和城市经济有效发展等方面提供科学依据。

揭示含沙漫滩洪水水沙横向分布特征可为黄河下游滩区运用和河道治理提供理论依据。研究采用试验模拟和理论研究相结合的手段，开展漫滩洪水演进的概化模型试验，分析滩地植被条件下弯曲复式河槽含沙水流泥沙因子横向分布特征，从考虑侧向二次流惯性力和河道弯曲度的动量方程出发的流速和含沙量横向分布的理论模型进行验证。研究的主要结论：①滩地植被对水流流速的减缓作用非常明显；②滩地种满植被布置对滩地淤积以及滩地流速分布都有着均匀的作用，可以减小滩地堤脚流速过大现象，以及增大主槽流速作用；③通过5个算例对滩地植被的弯曲复式河槽流速横向分布模型进行检验，对比分析整体上模型计算结果和试验数据相符合。

分汊型河道是一种广泛存在的河流平面形态。当河道宽广时，河道行洪断面极有可能形成复式断面形态。存在江心洲的河道在演变过程中，洲头分流段水流运动往往起到了极其重要的作用。江心洲分流作用叠加复式断面滩槽交互作用，将共同对分流分沙产生影响，最终影响到整个河道形态的演变。为探究江心洲洲头水流运动特性对复式分汊河道演变的影响，设计了复式分汊河道的水槽试验。试验结果表明，复式分汊河道中，江心洲前的单一复式段，垂线流速分布基本满足对数分布；分流段流速主要受分汊形态的影响；复式断面形态是分汊口主槽和滩地流速变化的主要影响因素；在复式分汊河道的整治防护中，要着重关注江心洲洲头以及两侧的冲刷和两汊流速差异导致的淤积与冲刷；当流量增大到某一特定值时，复式分汊河道的断面形态可简化为简单的矩形河道进行研究。

迪恩涡流及螺旋流作为管路中常见的湍涡结构，虽然具有相似的传热传质等功能，但迪恩涡流易引发管路系统振荡，对有压输水管路系统安全产生巨大威胁。通过前人的物理模型试验建立了管径D=50 mm，曲率半径为2.8 D的弯管管路系统，并根据试验数据验证了数学模型。基于模型管段设计了27种导流片组合用以形成螺旋流，模拟了管内多尺度涡流结构，重点分析了涡流在弯管段及出口直管段的流速、压强和湍动能分布。模拟结果表明：涡流的湍动能及湍流强度对管路系统存在不同程度的影响，弯管管路系统的输水能力在湍动能较大、湍流强度较低的条件下相对较高；螺旋流强度对弯管的输水效率及管路系统的安全性影响显著，当管路进口流速V=1.5 m/s时，弯管管路系统在导流片（个数N=8个、高度H=15 mm、偏转角度 {\theta }^{\mathrm{*}}=60°）作用下，管路输水效率相对提升10.62%，管路事故风险概率相对降低24.41%。研究成果可为长距离螺旋流输送理论及有压管路系统优化提供技术指导。

气孔导度是表征植物蒸腾状态的重要指标，气孔导度的准确量化对于地表水文循环研究具有重要意义。为探索提高气孔导度模拟准确性的方法，本研究利用分类梯度提升算法（CatBoost，CAT）和人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）两种机器学习模型对食松（Pinus edulis）与樱核圆柏（Juniperus monosperma）的气孔导度进行了模拟，并将二者的模拟结果与Ball-Berry模型和Medlyn模型进行了比较。机器学习模型以净光合速率A_n 、叶表二氧化碳浓度Cs、相对湿度RH、饱和水汽压差VPD、叶片温度TL和黎明前叶水势LWP为输入变量，设计了3种建模策略：策略①输入变量为A_n 、C_s 和RH；策略②输入变量为A_n 、C_s 和VPD；策略③输入变量为A_n 、C_s 、RH、VPD、TL和LWP。结果表明①Ball-Berry模型和Medlyn模型模拟效果相近，RMSE分别0.013 8和0.013 9 mol/（m²·s）；②机器学习模型对气孔导度的模拟效果明显优于Ball-Berry模型和Medlyn模型，不同输入策略下CAT和ANN模型的RMSE相比于Ball-Berry模型分别降低了19.35%~45.65%和26.90%~55.07%；③机器学习模型中策略③模拟效果优于策略①和②，且ANN优于CAT，其中策略③中ANN模型的RMSE比策略①和②分别提高了36.70%和38.54%；④各模型和策略下对两种植物组成的整个数据集的气孔导度模拟与分别对食松和樱核圆柏的气孔导度模拟规律是一致的，其中对食松的气孔导度模拟结果优于樱核圆柏。研究表明，机器学习模型（特别是ANN模型）更适用于植物气孔导度的精准模拟，可为植物蒸腾能力估算和农业水文模拟提供实用工具。

输水损失对调水工程的效益有重要影响，是调度计划制定的关键参数，准确预测输水损失对制定精细化调水方案，优化调度运行有重要意义。针对输水损失预测方法存在的局限性，提出一种计算精度优、构建效率高、适用范围广的输水损失预测方法：利用相关分析法和主成分分析法进行输水损失影响因素筛选，通过相关分析删除反映信息重复的指标，通过主成分分析筛选出重要性高的指标；基于筛选出的指标体系构建改进粒子群算法优化的极限学习机（IPSO-ELM）输水损失预测模型。以南水北调东线梁济运河段为例；经筛选，水深、流量、气温和风速为主要影响因素，建立IPSO-ELM输水损失预测模型；使用经过实测资料训练、验证后的预测模型，对不同情境下的数据进行日输水损失预测，并分别与极限学习机（ELM）模型和多元非线性回归（MNR）模型的预测结果对比分析。结果表明：IPSO-ELM输水损失预测模型计算的输水损失量和实际输水损失量十分接近，确定系数为0.962 5，平均绝对百分比误差为1.322%，较 MNR 模型和 ELM模型分别降低了52.89%和51.06%；预测误差主要分布在［-0.25，0.30］万m3内，误差分布范围小于另外两个模型。即IPSO-ELM模型预测精度和泛化能力均优于另外两个模型，证明该方法是合理可行的，可用于计算不同调水情境下的输水损失，为水资源调度提供更加精确的水量信息。

为探究海拔变化对哈尼梯田水稻田改旱地后土壤有机质和养分的影响，以5个海拔梯度的由水稻田改旱地的玉米地样地，及每个旱地附近相同土壤类型的水稻田、田埂土壤样品为研究对象，分析不同海拔下不同样地土壤有机质和养分特征，采用TOPSIS综合评价法对不同海拔不同土地利用方式下土壤肥力进行了定量评价。结果表明该研究区土壤有机质、全氮、速效磷处于中等水平，碱解氮处于很丰富水平，速效钾缺乏。相关性分析表明，水稻田与旱地、田埂之间差异显著，旱地与田埂差异不显著。水稻田改为旱地后，土壤有机质、全氮、土壤碱解氮含量降低，速效磷、速效钾含量显著增加，增加幅度平均达到了38.55和66.61 mg/kg。海拔与土壤养分含量呈显著相关，随着海拔的升高，土壤有机质、全氮、碱解氮含量总体表现为逐渐增大的趋势，增加幅度26.85~34.81%，速效磷、速效钾含量先增加后降低，分别在海拔1 729和1 783 m处达到最高，均在海拔1 829 m处达到最低。哈尼梯田土壤肥力随着海拔的增加而增加，水稻田土壤肥力高于旱地和田埂。该研究可为不同海拔土地利用方式、养分分区管理及中国西南梯田可持续发展和保护提供参考。

泵站建筑物水平位移是泵站长期运行过程中的重要监测项目，对水平位移监测数据进行分析和建模是掌握泵站结构运行状态的重要手段。传统统计模型的回归参数为固定值，不能反映泵站结构变形性态的动态变化特征。为此，构建了基于遗忘递推最小二乘法（FFRLS）的泵站水平位移动态监控模型，该模型通过引入遗忘因子增强了新监测数据对模型的修正能力，实现了对统计模型参数的动态求解，从而使模型长期保持较高的预测精度。最后结合南水北调东线工程某泵站枢纽，验证了模型的有效性。工程实例表明，所构建的模型可以根据新数据的加入自适应更新泵站水平位移统计模型的回归参数，有效提高了统计模型的拟合与预测精度，为掌握泵站建筑物安全性态提供了新方法。

环境约束下提升农业用水绿色效率对于缓解水资源供需矛盾和实现农业高质量发展具有重要意义。基于全局参比的非期望产出SBM（Slack-Based Measure）模型测度中国农业用水绿色效率（Green Efficiency of Agricultural Water， G E A W），采用Dagum基尼系数探究区域差异的来源，运用Markov矩阵分析 G E A W的时空演变，通过回归模型检验其收敛性。研究结果显示，中国及各区域 G E A W呈波动上升趋势，东部地区效率水平最高，西部地区效率水平最低；地区间差异的贡献逐渐上升至主要贡献；农业用水绿色效率存在“俱乐部趋同”和“马太效应”，受“邻居”用水效率和自身效率等级的影响；除中部地区外，全国及其他三大区域 G E A W均存在 \sigma收敛现象，除东北地区外，全国及其他三大区域 G E A W均存在绝对 \beta收敛和条件 \beta收敛。据此提出推广农业节水技术、加大区域间协作、发挥市场作用提升整体农业用水绿色效率。