20世纪90年代逐渐衍生出生态水文学科，生态水文学主要研究生态过程与水文过程的耦合机制与发展规律。近年来，水资源短缺、水资源时空分布不均、水资源浪费、水污染等问题突出，掌握时空变化下水资源分布规律、制定适合当地生态环境可持续发展的生态保护策略，确立基于水资源承载力条件下的流域管控模式及水资源开发战略，已成为当前水资源合理配置的紧迫需求。要实现以上需求和目标，生态水文区划是基础，生态水文区划目标是为不同生态系统和不同水文特征条件下的分析和评价提供最小的管理单元。生态水文区划主要用来研究生态水文现象的地域性分异，揭示生态水文现象地域性分布规律。研究重点论述了生态区划、水文区划及生态水文区划的发展历程，生态水文区划指标体系构建，生态水文区划划分方法等研究进展。探讨了当前研究存在的问题：国外研究主要集中于生态区划或水文区划的单独研究，考虑生态与水文耦合关系的区划研究较缺乏，国内生态水文区划的研究虽已开展，但都集中于主成分分析及聚类法等传统方法、固定时间段的分析以及大中空间尺度的研究等。根据现存的问题，提出了未来研究方向及发展趋势：优化评价指标体系、融合多源数据、提升区划方法精度以及监测区划动态变化等。

随着经济社会不断发展，全国取用水情况也发生了较大的变化，为适应新形势下水资源管理工作高质量发展要求，响应智慧水利数字孪生数据底板构建需要，全国水资源监测计量体系建设工作亟待加强，管道型取水作为我国现阶段主要的取水形式，研究其监测计量能力提升技术方法十分有必要。以现场调查与数据收集相结合的方式，调查研究2021年收集的全国550多万个取水口数据，从全国和典型省区两个层次，按照不同取水规模、取水用途、取水工程、监测计量设施和输水类型等要素分类对取水口监测计量现状进行分析，针对管道型取水口的监测计量设施比选、监测精度提高、监测稳定性和持久性提高、系统平台功能应用提高等方面提出技术方法，推动管道型取水监测计量能力提升。研究表明：①全国取水口的数量分布特点显著，取水口数量巨大、空间分布不均，北方地区取水口多，以地下水取水口为主，南方地区取水口少，以地表水取水口为主；②全国取水口监测计量工作应进一步加强，现阶段工作重点应该为提升管道型取水监测计量能力，取水规模、取水场景和取水用途等条件不同，采用的监测计量方法和设施也不同。不同监测计量设施间误差、环境适应性、计量成本、优缺点和唯一性应用场景有较大的差异；③管道型取水口监测计量提升是一项综合性工作。需要从提高监测计量精度、稳定性和持久性、系统平台应用能力和出台相关技术标准等4个方面着手，全面提升取水口监测计量能力。研究结果为全面掌握我国取水口监测计量现状提供重要基础数据参考，为管道型取水监测计量能力提升提供技术参考，下一步取用水监管工作提供技术支撑。

研究农业虚拟水跨域流动格局，可以揭示贸易与区域水资源短缺问题之间更深层次的关系，对保障粮食安全，优化水资源配置，促进区域高质量发展有重要意义。作为我国最大的城市群，长三角地区内部资源要素流动频繁，且与国内其他地区间农产品贸易往来密切；但同时也面临着水资源短缺等风险。以长三角地区为例，构建水资源拓展的投入产出模型对农业虚拟水流动量进行计算，并结合虚拟水平衡状态和水资源压力状态探究国内城市群农产品贸易所驱动的虚拟水流动关系的影响。结果发现：从区域水资源状态来看，长三角地区水资源压力状态整体偏高，用水矛盾突出；虚拟水平衡状态表现为高度依赖区域外农业虚拟水流入。从时间维度看，自经济新常态以来，长三角地区始终表现为农业虚拟水净输入状态，虚拟水资源输入量总体呈现上升趋势，而虚拟水的自给率呈现先下降后上升的趋势；农业供给侧结构性改革前后，长三角内部农业虚拟水流动结构出现变动，江苏省替代安徽省成为上海市最重要的虚拟水来源。从空间维度看，长三角内部虚拟水流动呈现“安徽－江苏－浙江－上海”的链状结构；长三角和全国其他地区间呈现出“北方单向流入，南方双向互动”的虚拟水流动特征。最后，基于虚拟水战略实施视角，从引导区域内资源要素有序流动、健全生态产品价值实现机制、完善区域间贸易结构等视角提出相关政策建议，以期为调整优化区域农产品生产及贸易格局，促进人水和谐的城市群建设提供参考。

基于深度学习的降水预测是近年来水文研究的热点。月降水数据为典型的小样本数据，无法满足深度学习对大数据量的需求。为此，融合信号分解和边界修正的思想，提出一种改进的月降水长短期记忆网络（LSTM）预测方法。首先，针对序列分解的“端点效应”，采用波形特征匹配延拓法扩展原始序列边界。然后，利用极点对称模态分解（ESMD）和变分模态分解（VMD）对原始序列进行二次分解。ESMD提取月降水序列不同尺度信息，得到频率依次降低的几个模态分量及一个残余分量；切除各子序列中对内部数据“污染”最严重的扩展部分后，VMD进一步对高频分量进行平稳化处理。最后，对各子序列分别运用LSTM预测，预测结果重构后得到最终预测结果。选取湖北省巴东县的月降水量作为实例验证。通过模型对比分析，结果表明：相较于传统的单一SVM和LSTM模型，组合了信号分解算法的预测模型在月降水预测中更具优越性；将边界修正的方法融入到采用ESMD算法的组合模型，提高了整体模型的预测精度；高频分量的预测效果是决定组合模型预测精度高低的关键因素；提出的方法不但在选取的评价指标上均表现最佳，而且对数据极值点的拟合效果提升显著。特别地，即使面对小样本数据集，使用本文模型，月降水预测的纳什效率系数（Nash-Sutcliffe Efficiency coefficient，NSE）可以达到0.960 0。

城市水资源规划和管理是确保城市可持续发展和居民生活基本需求得到满足的关键环节，城市短期需水预测是城市水资源规划和管理的基础。由于气温、降水量和蒸发量等随季节变化明显，直接影响不同季节的用水峰值、高峰期，导致传统基于时间序列算法的固定时隙预测无法适应时隙的变化，从而不能保证预测精度。针对固定时隙预测精度低的问题，研究了基于四季24 h时间分辨率和夏季15 min时间分辨率的双时间尺度城市短期需水预测模型。该模型使用Anomaly-Transformer模型进行异常值检测，并通过分段曲线拟合对异常值校正，采用主成分分析法对城市短期需水影响因子进行分析提取主成分，在AutoML的标准模型分析中选取三个效果最好的模型作为Stacking模型的基学习器再结合长短期记忆网络（Long Short-Term Memory， LSTM）和Optune 框架超参数优化后的NeuralProphet模型对双时间尺度的城市短期需水量进行预测，同时加入安全网机制，以保证LSTM-NeuralProphet模型的精确度。与其他模型（LSTM模型、NeuralProphet模型、BP神经网络模型）相比，LSTM-NeuralProphet模型的平均绝对误差在四季24 h时间分辨率的数据集上降低了0.18%~1.96%，在夏季15 min时间分辨率的数据集上降低了0.45%~11.90%。实验结果表明，LSTM-NeuralProphet模型具有更好的拟合效果和更高的预测精度，能较准确地预测双时间尺度下的城市需水量，可以较好地应用于城市短期需水预测研究中。

可靠的月径流预报可以为水库科学运行与管理提供依据。通常而言，月径流预报模型可分为过程驱动和数据驱动两类。对于数据驱动模型而言，预报模型的选取和其对应的输入数据共同决定了预报的效果。然而，现有研究多集中于模型结构的对比分析，就模型输入数据对预报效果的影响的讨论较少。尽管海温与区域降水、径流的遥相关关系已被广泛证实，当前基于数据驱动模型的月径流预报在选择海温预报因子时通常仅考虑固定海域的海洋表面温度场作为遥相关因子，而忽视了海温场的空间分布特征和关联性。研究以天生桥一级（天一）水库入库径流为例，在考虑水库前期径流和大气环流因子的基础上，将海温偶极因子纳入待选预报因子集，在年内各月分别构建预见期为1~12个月的多元线性回归模型，探索各因子组合方式对预报效果的影响。结果表明：①只使用前期径流因子开展预报时效果较差，但在预见期为1~3个月时，将其与大气环流因子或海温偶极因子结合使用能有效提高两种因子单独使用时的预报精度；②含有海温偶极因子的预报因子组合在预见期较长时的预报效果优于只考虑大气环流因子和考虑径流和大气环流因子的模型，其中，提升效果最为显著的月份为9月和11月，以径流和海温偶极为预报因子的模型对这两个月份在预见期1~12个月的平均精度较以径流和大气环流为预报因子的模型分别提升了7.1%和9.3%。

近年来鄱阳湖枯水期水位屡创新低，导致流域经济社会发展和生态环境保护问题日益突出。为探明鄱阳湖水位变化规律，量化不同影响因素对鄱阳湖水位变化的贡献程度，研究采用Mann-Kendall检验方法和多项式回归分析方法对鄱阳湖水位变化趋势及成因进行量化分析。以星子站和湖口站分别作为鄱阳湖的水位和流量代表站，以九江站作为长江中下游干流代表站，首先选取1981-2021年长江流域和鄱阳湖同期长系列实测数据，通过相关性分析辨识了鄱阳湖代表站星子站水位变化的主要影响因素；进一步采用Mann-Kendall检验方法分析了鄱阳湖水位变化的趋势特征，最后基于水量关系量化了不同影响因素对枯水期鄱阳湖水位变化的贡献度。结果表明：从水量上看鄱阳湖水位变化受九江站和湖口站总水量变化影响较大；三峡建库前1981年开始，鄱阳湖最低水位呈显著下降趋势，建库后正常蓄水期鄱阳湖最低水位较初期蓄水期抬升了0.44 m，表明三峡水库枯水期消落补水调度在一定程度上缓解了鄱阳湖枯期水位下降趋势；蓄水期三峡工程蓄水并非影响鄱阳湖枯水期水位降低的关键因素（贡献度为35.4%），而主要受长江上游、三峡-九江区间来水减少、鄱阳湖流域天然来水减少以及河床下切等综合因素影响（贡献度为64.6%）；此外消落期三峡水库补水对鄱阳湖枯期水位抬升有积极作用（贡献度为20%），河床下切、其他来水减少等因素贡献度为-120%。研究可为制定鄱阳湖枯水期低枯水位应对措施，提升湖区水资源与水环境承载力提供科学依据和指引。

蓄滞洪区的有效蓄洪容积是蓄滞洪区在分洪运用时实际能够蓄纳洪水的容积，是制定蓄滞洪区调度预案、实时优化调度方案的重要依据，内河洪水的调度将会占用蓄滞洪区内湖泊、圩垸及洼地的蓄洪容积，从而使有效蓄洪容积减少。选取汉北河龙赛湖蓄滞洪区，计算分析了不同频率内河洪水调度占用湖泊、圩垸及洼地蓄洪容积的变化特点，调蓄内河洪水后蓄滞洪区有效蓄洪容积的变化规律及影响，结果表明：①对于同时包括湖泊、圩垸和洼地的蓄滞洪区，调蓄内河洪水占用湖泊蓄洪容积显著大于占用圩垸及洼地蓄洪容积，内河洪水越大，占用湖泊与圩垸及洼地蓄洪容积的差别就越大。龙赛湖蓄滞洪区内河发生5年至50年一遇洪水时，在被占用蓄洪容积总量中，占用湖泊容积的比例达到97.9%~98.1%。②调蓄内河洪水减小蓄滞洪区有效容积随内河洪水频率的不同而改变，内河洪水越大，蓄滞洪区有效蓄洪的减小就越显著，龙赛湖蓄滞洪区内河发生50年一遇洪水时，有效蓄洪容积减小了约13.5%，而在发生5年一遇洪水时，有效蓄洪容积仅减小了7.81%。③当内河发生洪水并可能遭遇干流洪水时，蓄滞洪区有效蓄洪容积的减小将对干流防洪调度产生较为明显影响，应根据来水情况实时计算确定蓄滞洪区有效蓄洪容积，实时优化或调整调度方案，提前转移人员和财产。

针对区域洪水灾害恢复力评价方法较为薄弱及其驱动机制不明的问题，构建自然、经济、社会和技术4个维度的洪水灾害恢复力评价指标体系，建立秃鹰搜索算法改进投影寻踪模型（Projection Pursuit Model Based on Bald Eagle Search Optimization Algorithm，BES-PP）。基于此，利用BES-PP模型对佳木斯市2003-2020年的洪水灾害恢复力进行评估。结果显示：佳木斯市的恢复力水平可分为3个阶段，第一阶段（2003-2006年）恢复力平稳上升但是水平较低，第二阶段（2007-2013年）恢复力水平出现明显波动，第三阶段（2014-2020年）恢复力快速上升并最终达到较高水平。为分析其驱动机制，利用BES-PP模型对各个指标的权重进行分析，结果发现经济维和自然维权重分别达到1.211 68和0.932 42，其平均权重分别达到0.302 92和0.310 81，远高于社会维和技术维。表明自然维和经济维的指标对洪水灾害恢复力具有较高程度的影响，应当重视自然及经济因素在规避洪水灾害中的重要作用。为验证BES-PP模型性能，引入了黏菌优化算法改进投影寻踪模型（Projection Pursuit Model Based on Slime Mould Algorithm，SMA-PP）和鲸鱼优化算法改进投影寻踪模型 （Projection Pursuit Model Based on Whale Optimization Algorithm，WOA-PP）进行对比分析。结果显示：BES-PP模型在性能上具有较为明显的优势。此外，采用序号总和理论分析BES-PP、SMA-PP和WOA-PP的评价结果发现，BES-PP模型的评价结果更具合理性。研究成果为佳木斯市防灾减灾能力提升提供了科学依据，同时也为灾害恢复力评估提供了一些有价值的信息。

农业是全球生态系统碳循环的重要组成部分，受干旱影响较大，因此了解干旱对农业生态系统碳汇强度的影响有助于理解农业生态系统碳循环的变化规律，为实现碳排放的控制提供理论依据。利用植被光合呼吸模型（VPRM）对华北平原冬小麦-夏玉米轮作系统净生态系统碳交换量（NEE）进行模拟，基于蒸散发和归一化植被指数计算干旱严重程度指数（DSI）作为评价农业干旱强度的指标，并通过地理探测器和去趋势分析评估了华北平原农业生态系统NEE对农业干旱的时空响应。结果表明，冬小麦生育期间华北平原北部农业干旱强度大于南部，且随着冬小麦发育，其农业干旱强度逐渐降低；夏玉米生育期间，华北平原进入雨季，整体较为湿润。农田生态系统固碳能力随着农业干旱强度的增加而减小，且农田生态系统NEE对农业干旱的敏感性在冬小麦/夏玉米生育中期大于生育初期和末期，其中农业干旱的空间变异性对冬小麦NEE的解释力在3月最大（q=0.681），对夏玉米NEE的解释力在8月最大（q=0.792）。随着农业干旱强度的加重，若不考虑籽粒碳含量，麦田和玉米田从强碳汇变为弱碳汇，若考虑籽粒碳含量，则其最终转变为碳源。

Savonius水力透平尾流场中形成的大尺度旋涡易作用于叶片背面，使转轮负扭矩增加，导致其功率系数降低。以DN50的管道式Savonius水力透平为研究对象，分别于距S转轮旋转中心0.8D（D为转轮直径）、1.2D和1.6D处，设置3种不同结构的整流栅，并利用CFX进行数值计算和分析，研究整流栅对S转轮功率特性及内流场的影响。研究结果表明：当叶尖速比r为0.91时，距离S转轮旋转中心1.2D处设置4叶片整流栅，其扭矩系数和功率系数均最高，其值分别为0.273和0.192，比无整流栅的扭矩系数和功率系数分别提高了2.5%和2.3%。研究还发现：在转轮后设置整流栅后，尾流场中旋涡尺度较无整流栅时明显减小。转轮后的流体速度分布较为均匀，一方面减少了二次流引发的流动损失，另一方面能有效降低尾流场中的压力脉动。

水工ECC材料具有韧性高、延性好、抗裂能力强、裂后自愈合等特点。本文制备了水胶比分别为0.35和0.25的水工ECC材料，研究了人工砂粒级对水工ECC材料抗压强度、劈拉强度的影响规律，并以抗压强度比为评价指标，分析了水工ECC材料自愈合性能的影响因素。结果表明：人工砂粒级对水工ECC材料的工作性有显著影响，但与抗压强度、自愈合性能之间缺少明确的相关关系，劈拉强度随人工粒级的降低而小幅增加。水工ECC材料具有较好的强度增长特性和自愈合能力，90 d龄期抗压强度较28 d龄期可增加30%~40%；水胶比、养护龄期和胶凝材料用量是影响水工ECC材料自愈合性能的重要因素，同时水化早期情况下，水工ECC材料愈合后的强度可超过受损前强度。

为满足社会对公共服务的需要，政府积极探索向社会力量购买公共服务。随着政府不断推广、培育中小型水利工程运维服务市场，承接主体逐渐趋于多样化，而如何进行承接方的选择至关重要，然而目前并没有一套完整的政府购买中小型水利工程运维服务承接方选择方法。结合我国水利公共服务购买现状和中小型水利工程运维服务特点，提出两阶段的中小型水利工程运维服务承接方选择机制，分别构建承接方选择指标体系，建立VIKOR评价模型，最后结合实例证明承接方选择机制的科学性和合理性，为水利公共服务承接方选择提供借鉴。

为定量分析施加外源硅治理土壤镉污染过程中硅对含镉土壤水分运动的影响并揭示其机理，本研究设置三个镉添加水平（0， 2.5， 5 mg/kg），三个硅添加水平（0， 200， 400 kg/hm²）共九组处理，通过压力膜仪分别测量各处理土壤的水分特征曲线并对土样进行pH值、zeta电位及扫描电镜分析，选取Brooks-Core（BC）模型、van Genuchten（VG）模型及Dual-Porosity（DP）模型对结果进行拟合。结果表明：①与对照组相比，镉添加对土壤水分特征曲线没有影响，单独施硅以及含镉土壤施硅会使曲线偏移，分别导致整体土壤含水率增加以及710~1 200 kPa高吸力段的土壤含水率下降；②相比于对照组，镉添加对土壤孔隙分布没有影响，施硅能够增加含镉土壤与不含镉土壤大当量孔径孔隙占比，提高土壤低吸力段持水能力，同时施硅对小当量孔径孔隙没有影响；③施硅能够显著增加土壤zeta电位绝对值，分散土壤胶体颗粒，不利于土壤微团粒的形成，但施硅后形成的硅酸凝胶可促进微团粒的胶结从而增加土壤大孔隙占比，提高低吸力范围内的土壤持水性；含镉土壤施硅后形成的硅-镉配合物可能导致范德华力减弱，从而降低了高吸力范围内的土壤持水性；④相比于BC模型与DP模型，VG模型能更好地描述硅、镉对土壤水分特征曲线的影响，且施硅对含镉土壤水分特征曲线的影响可通过影响水分特征曲线的饱和含水率和残余含水率进行定量表达。

南水北调中线工程大流量输水期间，部分渡槽出现了不同程度水位波动现象，对安全调度有一定影响，尤其是槽身越短的渡槽现象越明显。采用RNG k-ε模型和Tru-VOF方法，针对典型渡槽建立了不同槽身长度的若干组全三维数值模型，探究槽身长度参数对水位波动的影响。研究结果表明：渡槽下游尾墩出口处形成的卡门涡街是波动的策源地旋涡造成局部阻水，进而产生波动向上游传递。随着槽身长度增加，波动传递能量逐步耗散，流速最大值及水位波动幅值不断减小，当长度超过800 m后，水位波动能量基本耗散。成果可为工程平稳调度和安全运行提供借鉴与参考。

为探究不同出口阀门类型对离心泵输水系统停泵特性的影响，建立含离心泵、出口阀门和有压管道等部件的输水系统几何模型，采用三维CFD数值模拟方法结合动网格及滑移网格模型，探究停泵过程中不同类型阀门的动态关闭特性，获得了停泵参数的变化规律及内部流场的演化过程。结果表明：在相同阀门关闭规律控制下，配置蝶阀和球阀时的停泵参数变化规律相似，而配置闸阀时在关阀后半段出现明显差异，原因为闸阀在关阀后半段的截流能力相较于蝶阀与球阀更弱；缩短关阀时间使得流量与转速反向极值对应时间点后移，此时，配置不同类型阀门时流量与转速的反向极值差异明显增加。研究揭示了配置不同类型阀门输水系统停泵特性间的差异。

泵站从长距离明流隧洞或明渠的中部引水是一种常见的工程布置形式，水力过渡过程计算通常涉及无压、有压输水系统耦合。以典型泵站工程为例，提出了无压、有压输水系统耦合的求解算法，给出了泵站事故断电、正常启动、停机的控制策略和水力特性。无压、有压输水系统可分别采用长、短时间步，假定一个长时间步内的连接处水位恒定，计算有压输水系统的水力瞬变过程，无压输水系统只考虑连接处流量影响。研究工程中的闸门井，不仅是截流元件，还应考虑其调压塔效用。研究成果可为类似工程的水力过渡过程计算提供参考。

为探究球阀与DN63三通管组合形变件的水流运动特性的规律，基于Realizable k-ε湍流模型，采用Fluent软件对组合形变件进行数值模拟，分析阀门开度、雷诺数和分流比对组合形变件综合损失系数的影响。结果表明：当流速、分流比一定时，球阀开度对组合形变件的综合损失影响显著，随着开度增大，阀芯内流速梯度减小，阀门前后形成的旋涡面积随之减小，当阀门开度大于70°时，损失系数的变化趋于稳定；组合形变件阻力损失随雷诺数和分流比的增大而减小，当雷诺数大于1.8×10⁵后趋于稳定。综合表明：造成组合形变件综合局部损失最主要的因素是阀门的开口度大小，其次为分流比和雷诺数的变化。

长距离调水工程选址时不可避免地经过裂隙发育地层，地层中裂隙对边坡渗流场有着重要影响，可能诱发渠道产生渗透破坏。以胶东调水工程莱州段部分渠段为研究对象，以实测裂隙分布情况为样本，基于蒙特卡洛法生成随机分布的裂隙网络，采用COMSOL有限元数值计算软件分别基于孔隙模型和裂隙模型开展不同降雨条件下渠道裂隙岩质边坡渗流分析。结果表明，裂隙模型的湿润峰运移速度比孔隙模型快，孔隙水易提前与地下水接触，造成边坡位置地下水位上涨；相同降雨强度、地下水位条件下，裂隙模型的渠道坡脚处水头值较孔隙模型的大，更易造成渠道衬砌板破坏；相同降雨条件下，裂隙的存在使得衬砌板的破坏时间提前，还会扩大破坏范围，降雨强度越大，破坏面积越大。

水利类核心期刊作为我国水利事业的重要宣传阵地，对我国水利科技的发展具有重要的推动作用。为进一步提升我国水利期刊的影响力，研究以《中国农村水利水电》期刊为例，结合近5年来期刊的各项文献计量指标，提出了提升水利类科技期刊影响力的如下措施：①密切追踪国家水利类重大重点科研项目；②加强宏观政策研究性论文组稿；③加强技术应用类论文组稿，提高工程技术类论文质量；④充分利用理事会平台扩大期刊影响力；⑤充分发挥编委会在办刊中的作用。

为了研究小浪底水库运行后黄河下游游荡段河势演变情况，选取黄河下游游荡段2001-2020年近20年的Landsat卫星遥感影像图片，基于ARCGIS和ENVI软件采用边缘提取算法提取河道水边线及修正归一化差异水体指数（MNDWI）法提取水体，分析汛期河道水面宽度、汛后主流位置、汛后心滩数量等特征指标。结果表明：①小浪底水库运行后，经过20年的冲淤调整，黄河下游游荡段河势在汛期得到明显改善，主流基本归顺；②该河段河型没有明显变化，汛期水面宽度随流量同增同减，总体上逐年变宽，但夹河滩-高村河段水面宽度由于河道整治工程的控制较为稳定；③采用MNDWI法对水体的智能化提取，发现主流摆幅呈现3种规律：①主流位置基本不变②主流位置向同一个方向移动③主流位置迁徙不定；④心滩数量与流量呈负相关，总体上在2001-2007年逐年减少，2007年达到最小值13个，2007-2015年逐年增多，2015年达到最大值58个，2015-2020年又逐年减少，同时在河道河型突变位置也会发生变化。河势调整会改变河道整治工程的有效性，同时也会对滩区群众的生产生活造成影响，因此需要加强黄河下游游荡段河势的监测并对心滩的变化予以足够的重视，提升对黄河下游河势调整规律及心滩演变的认识。

为有效消除底泥对水库的淤积影响，避免底泥对水体的二次污染，创新一种螺旋气力泵新型结构，提出脉冲水射流与气力泵一体化清淤新思路，以提高清淤气力泵提升性能。研究不同喷嘴数量、分布方式对气力泵疏浚特性的影响，并将研制的样机用于工程实践。结果表明：水射流喷嘴的引入对气力泵系统扬水量J_L 影响较小，却可极大的提高扬固量J_S；喷嘴可起到解除底部压持效应之功效，使得底部流场脉动，固体表观流速得到大幅提升，使得颗粒易于启动；喷嘴需采用非均匀分布方式，但不能过分“偏心”，不然易引起动压持效应，致使气力提升性能降低；浸入率γ对气力泵疏浚性能影响较大，随着浸入率γ的增大，扬水量J_L 和扬固量J_S 均有较大提升，尤其是扬固量峰值相比无喷嘴工况提高了10倍之多。实验室和工程现场试验均验证了气力泵浸入率越大，疏浚效率越高，特别适用于深水疏浚的结论，与理论一致。

为解决沉积物在引水渠中积聚，对供水系统产生不利影响，渠首设计分流排沙系统，可提升用水效率。根据黄河宁夏某河段实测资料，采用二维数值模拟，基于MIKE 21软件构建黄河宁夏某河段二维水动力模型和泥沙模型，模拟两种不同工况下渠内含沙量。研究结果表明，引水渠改变了河流水动力学要素平衡状态，直接引水渠（工况1）水流动力轴线向凹岸摆动了46.6 m，渠道平均含沙量为0.6 kg/m³，最大含沙量为0.89 kg/m³；减沙引水渠（工况2）水流动力轴线向凹岸摆动了62.6 m，渠首流速居于0.2~0.4 m/s，渠道平均含沙量为0.2 kg/m³，最大含沙量为0.6 kg/m³。工况2渠内含沙量各位置均低于工况1，工况2可有效降低渠内泥沙沉积。因此，工况2渠首设计方式可改善引水渠泥沙沉积问题，提升取水系统的耐久性。

调控河道边界出口流量的大小可改变河道内水体流速和流向，从而可有效改善水体水质，改善效果与引排水规模、排水口布局等有关。以宁波市江北镇海平原河网区为例，选取模拟时段2022年10月1日至11月1日，以主要污染物NH₃-N为指标，构建MIKE11水质水量耦合模型，考虑出流口泵站出流能力和维持流域最低用水量，通过3个出流口启、闭排列组合，设置出流口流量分别为9、18、24、36 m³ /s的28种出流方案，利用构建的水质水量耦合模型模拟分析不同方案下边界出口流量对水体流速及污染物NH₃-N的影响，结果表明：①综合水动力水质因素，出流量为18 m³/s时能更好的改善河流水动力条件与水质状况，出流口为24、36 m³ /s较大流量时，开放一或两个出流口，河道存在溢流风险，此时需多开启出流口，以保证防洪安全；②模拟后的最优方案可使平均流速达到0.056 m/s，NH₃-N平均浓度下降至1.660 mg/L，水质改善率达17.0％，河道水质可从劣Ⅴ类提升至Ⅳ类或Ⅴ类水标准，为河流水动力水质改善提供参考依据。

Tesla阀特殊的结构形式，可以将反向流入的水流分别导入直/弯两组通道，并在导流柱末端摩擦碰撞进行消能，使池室内流速大大削弱。这种独特的流动特性非常适合用于设计鱼道，然而直接移用Tesla阀原始结构作为鱼道已被证实具有显著局限性。对原Tesla阀鱼道进行了结构优化，通过调整池室直/弯道宽度比，镂空导流柱并增加开口端长度等措施，得到了一种消能通道与过鱼通道相对独立的新式Tesla阀鱼道。利用数值模拟对比了优化后Tesla阀式鱼道与原方案的水力特性参数，重点分析了新式Tesla阀鱼道的流速变化规律、流场及紊动能分布情况。结果表明：新式Tesla阀鱼道相较于原方案具有明显优势，在保证消能效率不变的前提下，有效改善了池室流态，整体流速和紊动能较原方案更小。新方案显著提升了休憩区占比，池底比降范围为1%~3%时，原Tesla阀鱼道中休憩区占比为8.5%~1.2%，而新式Tesla阀鱼道内休憩区占比为44.7%~25.8%，增加了鱼类上溯成功的可能性。新方案池室内流速和紊动能随着底坡比降增加而增加，但过鱼通道内始终保持较低流速，而大流速主要出现在消能通道内。前两级池室消能通道中最大流速增涨率较高，而在3级池室以后则增涨率趋于变缓。过鱼通道内紊动能整体较低，当底坡比降小于2.5%时，该鱼道的上溯条件和经济性较好。

天然河道的滩地上广泛上存在着不同类型的植物，其存在对河道的水动力特性的影响受到了广泛的关注。基于Delft 3D软件，建立了复式河道边滩植被水流的数值模型，并以植被直径、高度、密度和生长位置为控制变量，研究这些变量对复式河道植被区纵向水面坡度、充分发展处垂向平均的纵向流速横向分布、和滩槽纵向流速偏差比等水动力特性的影响规律。结果表明，植被直径、高度和密度的增加都显著改变了纵向流速横向分布；滩槽纵向流速偏差比、水面坡度与植被直径为二次曲线关系、与植被高度为线性关系、与植被密度为对数关系；边滩和主槽内的水面坡度差异随着植被直径、高度和密度的增加；植被不对称生长会导致主槽区最大流速位置偏移。

针对目前酸性矿山废水处理方法在实际应用时能耗高、生态修复效果不佳及废弃混凝土的合理化利用问题，基于透水混凝土的净水特性，利用废弃混凝土、水泥等材料研制净水型再生骨料透水混凝土（ZSCR），结合硅藻土、膨润土、赤泥进行改性处理，探究不同ZSCR的使用性能及其实际应用前景。通过XRD、SEM等测试手段，分析再生骨料、矿物掺合料对其净水性能的影响。结果表明：与普通透水混凝土相比，再生骨料对透水混凝土净水性能的影响较小，但是经掺合料改性后ZSCR的净水性能明显增强；硅藻土等材料的掺入改善了试件的孔隙结构、使得其凝胶层中产生了许多未水化的矿物相凝胶颗粒，增强了ZSCR对重金属污染物的吸附性能；当水力停留时间为12 h、赤泥掺量为30%时，赤泥再生骨料透水混凝土能够对矿区地表水中的重金属离子进行高效拦截，可作为人工湿地、生物滤池等水生态修复技术中的反应介质用于处理酸性矿山废水。

为了探究影响3叶片下击式水车性能的因素，利用流体体积（VOF）模型模拟明渠无压流动，基于 SST k-ω湍流模型、PISO算法及滑移网格旋转模型对相邻叶片不同交错角度（0°、20°、40°、60°）的水车进行非定常模拟。计算结果表明：当相邻叶片交错角度为0°时，对应的水车高效区最为宽广且最优效率最高，叶轮前后区域压力基本呈对称分布；随着交错角度增加，前后压力分布差异逐渐变大。相同工况下，旋转一周水车转矩的平均值从小到大依次为60°、40°、20°、0°，但不稳定性也依次增大。此外，水车的效率随叶尖速比的增加呈现先增大后减小的趋势；转矩的波动幅度随叶尖速比的减小而降低。

针对附加质量法不能充分考虑库水—结构的耦合震动的影响，通过ABAQUS建立的库水-进水塔系统有限元模型，探讨基于声学介质理论的进水塔与库水的耦合作用。结果表明：与附加质量法相比，基于声学单元建立的塔-水模型的自振频率变大，动水压力减小，进水塔塔顶总位移减小66.77％，加速度减小10.67％，进水塔最大拉应力减小19.92％，压应力减小21.11％，进水塔的损伤面积和损伤程度变小，进水塔的安全性有所提高。因此，声学单元模型在实际工程设计中具有一定的精准性和适用性，为研究进水塔-库水耦联振动问题提供新思路。

水电发展是我国能源供给侧结构改革的重要战略举措，但其开发往往带来大量人口迁移，能否利用移民资金妥善安置水库移民关系到区域的可持续发展和社会的和谐稳定。现阶段移民资金的使用主要依据补偿标准和经验，未考虑资金使用效率问题。引入市场经济原则，站在移民资金规划者视角，将移民资金使用视为一种投资，根据我国现行的征地补偿移民安置政策，将资金使用方向分为征地补偿、移民安置和后续生计帮扶，按照移民自身受益情况构建判断矩阵，量化不同投资方向的收益和风险，运用投资组合理论，在三类投资均能满足移民最低需求的前提下，以夏普比率为衡量指标，计算出风险水平一定时，收益最大的资金使用方案，为提高移民资金使用效率提供一个新的研究范式。实例分析表明，GB水利枢纽移民资金投资方向大体与移民意愿相符，但后续生计帮扶力度偏低，应调整资金使用方向，保障移民的生计恢复和后续发展。

水电站过渡过程计算中水轮机尾水管进口最小压强须控制在-8 m H₂O以上，以防止危险的水柱分离。对于水泵水轮机，压力脉动大且成份复杂，确定此最小压强时应该计入哪些压力脉动尚无明确答案。针对某直锥尾水管水泵水轮机模型，在转轮进口施加不同脉动流速，分析尾水管进口空化腔生成发展规律。发现尾水管最大空化腔体积与进口脉动流速频率相关；随频率增大，空腔体积有先快速增大后缓慢减小变化趋势；空化腔变化周期受压力脉动频率和尾水管出口压强波动共同影响。在实际转轮进口可能的压力脉动频率对尾水管空化腔波动都有较大影响，但频率与尾水涡频率一致时会有共振效应。尾水管水锤波动是产生空腔涡的根本因素。

轴轨道的时频表示已被证明是分析非平稳振动信号的有效工具，但是传统时频表示方法分辨率较低，不易区分分布较近的特征频率。为解决该问题，提出转子时变复杂信号时频表示方法，首先运用基于经验模态分解的多尺度小波阈值降噪算法处理原始信号，得到降噪后的转子振动信号；其次针对信号时频谱图，引入欧几里得距离重构时频矩阵，不但提高信号的时频聚集性，而且使时频矩阵具有更好的极值点连贯性避免极值点偏移，进而更准确地检出时频脊线并估计信号基频分量瞬时频率值；最后采用Vold-Kalman滤波器在时域信号中分离基频和其谐波分量，并计算谐波分量的瞬时全谱参数，构建转子信号的高分辨率时频表示。通过对转子系统模拟仿真信号和转子不对中信号分析，验证了该方法的有效性。

针对径流式水电站日出力随机性强，直接预测精度低的特点，采用极点对称模态分解（ESMD）对出力序列进行平稳化处理，结合最小二乘支持向量机（LSSVM），建立了基于ESMD-LSSVM的组合预测模型。选取西北某省径流式水电站2020年的日出力时间序列进行实例分析，并与单一模型SVM，LSSVM，BP及组合模型ESMD-SVM，ESMD-BP预测效果进行比较。结果发现：① PACF分析得到ESMD分解后的各子序列的特征向量不同，反映了径流式水电站日出力的复杂性和多变性的特征。② 与单一模型相比，组合模型泛化能力更强，对时间序列中出力突变点的预测更准确。③ ESMD-LSSVM组合模型日出力预测效果较好，为径流式水电站日出力时间序列预测提供了新的方法参考。

在构建新型电力系统背景下，传统的分散式小水电控制器难以满足分布式小水电的建设需求。本文设计了一款基于ARM+DSP双核异构芯片AM2732的分布式小水电控制器，利用ARM实现小水电控制管理、快速的网络传输和传输信息的完整性认证，利用DSP实现小水电数据采集和分析处理。阐述了分布式小水电控制器总体设计以及软硬件结构，并重点描述了双核信息交互、基于国密算法的远程通信完整性认证两项关键技术。现场应用表明，所设计的控制器不仅具有良好的小水电调控和通信功能，而且还可以支撑分布式小水电微电网的发展需求。

为研究三峡库区水位降落与降雨对沿岸涉水边坡的影响，以鸡脑壳包滑坡为例，采用数值模拟方法对鸡脑壳包滑坡在库水位降落、降雨以及二者耦合作用工况下的变形破坏进行分析。首先在二维模型中通过Morgenstern-Prince法对滑坡在不同工况下的稳定性进行计算，同时利用三维滑坡模型监测滑坡孔隙水压力、应力以及位移的变化，从而分析涉水滑坡破坏机理。在此基础上分析库水位下降速率、降雨强度单一指标对滑坡的稳定性影响。结果表明：在二维计算中库水位从175 m水位缓降至145 m同时叠加50年一遇暴雨时鸡脑壳包滑坡最危险，此时滑坡的稳定系数为1.032，滑坡处于欠稳定状态。在三维模型监测中坡体内的渗透力和位移发生很大变化，其中库水位从175 m缓降至145 m且遭遇50年一遇暴雨时，滑坡出现最大位移，其中水平位移达到31.38 mm，垂直位移为31.13 mm。表明滑坡的位移主要发生在中后部，所以在库水位下降且伴有强降雨时要着重观察滑坡后缘的变形。对单一因子分析可知，滑坡在仅调整库水位下降速率时，随着库水位下降速率增大，滑坡的稳定性随之降低，当水位下降速率4.2 m/d时，滑坡出现失稳。在分析降雨因子影响时，降雨强度越大、降雨时长越长，滑坡越容易失稳，50年一遇暴雨持续4天滑坡稳定系数达到0.968，进入失稳状态，因此在库水位快速下降与持续性强降雨期间要做好对滑坡的监测预警。