水流量是水文测验的重要信息，有助于了解河道的水流量变化并预测其走势。传统的接触式水流量检测方法在应急情形下受环境影响较大，测流装置安装难度大，测量效率低，为解决这一问题，基于非接触式的时空影像法的视频测流的计算方法，选取南京市滁河浦口段为试验对象，开展水流量检测的研究。检测方法使用视频测流的方式对水流进行测速，采集到的数据经过可视化处理后展示在终端设备的界面上，采集的数据能够按照水文协议的数据格式传输至指定地址。试验结果表明，通过使用无人机搭载视频测流设备能快速有效的完成水流量的检测，并通过终端设备将数据以可视化的形式展示，方便相关人员查看。该检测形式测量快速、安全、环境适应性好，深入研究这一检测形式可推动水文测验的智慧化和集成化建设。

甘肃省河西内陆河流域水资源极其短缺，流域内中西部和东部水系出山径流变化存在一定差异，研究出山径流量的变化情况及不同因素的贡献率，对保障区域水资源可持续开发利用具有重要意义。基于1956-2021年出山径流及主要产流区降水、气温资料，采用多种趋势和突变检验法、累积量斜率变化率法，结合径流补给特征，解析三大水系出山径流变化及其对降水、气温变化的响应情况，结果表明：①石羊河水系多年平均出山径流量13.60 亿m³，历年呈不显著减少趋势，降水呈不显著增加趋势，气温显著升高使蒸发量增加，致使径流呈减少趋势；②黑河水系多年平均出山径流量由突变点2006年前的30.62 亿m³增加为突变点后的35.60 亿m³，降水对径流变化的贡献率为16.7%，气温显著升高，对径流变化的影响增强；③疏勒河水系多年平均出山径流量由突变点1998年前的14.22 亿m³增加为突变点后的17.93 亿m³，降水和气温对径流变化的影响相当，贡献率分别为30.4%、30.2%。河西内陆河三大水系径流补给特征、气候条件存在一定差异，致使径流对不同驱动因素的响应情况也不一致。

水文相似度是度量两流域相似程度的指标，常用于相似流域的识别和选择，传统研究通常只对流域间是否具有相似性进行判别，而较少关注流域水文相似度的时空特征。为探究汾河流域水文相似度的时空变化特征，根据流域水文特征相似理论，以年、月、日不同气象要素设置计算时间尺度，按汾河嵌套一、二、三级不同河流等级设置子流域尺度，对研究区内5种气象要素、17种下垫面指标进行主成分分析，最终建立以平均年降水量、平均年气温、地形湿度指数、表土PH、平均高程和地表粗糙度为特征指标的汾河流域水文相似度评价体系，并采用变异系数法确定流域水文相似权重系数，对汾河干、支流流域的水文相似度时空特征进行定量研究。结果表明：①年、月、日尺度下，汾河嵌套一级流域相对于汾河干流流域的水文相似度均大于0.750。3种时间尺度下，樊王河干流相对于汾河流域的水文相似度均为最高，依次为0.908、0.927、0.910；年尺度下，大川河干流相对于汾河流域的水文相似度最低，为0.773；月尺度下，昌源河相对于汾河流域的水文相似度最低，为0.818；日尺度下，中马坊河相对于汾河流域的水文相似度最低，为0.791。②在不同子流域尺度下，水文相似度随汾河嵌套支流流域级数的降低呈现逐渐减小的特征。岚河、昌源河、文峪河和樊王河一至三级支流相对于汾河流域的水文相似度依次为0.845、0.814、0.736、0.800、0.891、0.794、0.811、0.772、0.722、0.908、0.738、0.725。③水文相似度与特征指标呈正相关，地形湿度指数、表土PH与水文相似度回归方程的决定系数分别为0.573 3和 0.894 6，分别呈现显著和高度相关关系，其余特征指标与水文相似度呈弱相关关系。研究成果对汾河流域无资料地区水文预报和参数移植具有重要意义。

洪水预报对于流域和城市地区的防洪减灾工作至关重要。在流域方面，洪水预报方法发展较为成熟，城市地区的应用尚处研究探索阶段。实际工作中，大洪水期间高精度水文水动力模型不同程度的受到电力、时效性、传输条件等制约，而单位线方法简洁高效，受限因素少，能够发挥重要作用。针对当前情况，研究引入了改进的综合单位线法，评估其在流域和城市洪水预报中的实践效果。首先，基于Snyder综合单位线法计算福建省穆阳溪流域洪水过程，与新安江模型结果和实测资料进行对比分析；其次，在Snyder综合单位线的基础上考虑下垫面不透水性、坡度等，建立城市综合单位线，将其应用于在郑州城区的洪水过程线计算，并比较了该方法与主流SWMM模型模拟结果的差异。研究结果表明：综合单位线法在所选流域计算洪水与实测、水文模型结果接近，预报合格率为91.7%，且无峰现时差；城市区域计算结果与SWMM模型结果相比，大部分场次洪水的洪峰流量相对误差在10%以内，72.7%的场次洪水确定性系数在0.9以上。通过实例应用表明，相较于水文、水动力模型法，综合单位线法计算的洪水部分涨落过程优于模型结果，更符合实际过程，并且计算简洁，所需参数少，实施推广性强。进一步验证了综合单位线法在洪水预报中的优越性，为洪水过程计算提供了一种有效的方法。

含沙量预测对流域泥沙治理、水沙调控以及水质与水环境管理等具有重要意义。长江上游地区幅员广阔，支流众多，水沙来源复杂，对准确预测三峡入库含沙量过程构成了挑战。针对长江上游区间降雨和干支流来水来沙对寸滩站含沙量产生不同程度的影响，提出了一种基于随机森林（Random Forest， RF）与长短时记忆（Long Short Term Memory， LSTM）神经网络结合的日含沙量预测深度学习模型RF-LSTM。首先，该模型利用RF算法筛选出与寸滩站日含沙量相关性强的水沙因子，然后将这些因子作为LSTM神经网络的输入变量，进一步识别出优选水沙因子与寸滩含沙量之间的映射关系，最后以长江上游向家坝至寸滩区间为研究区域，应用该模型对不同预见期下的寸滩站汛期日含沙量进行了预测，结果表明：与LSTM模型相比，RF-LSTM模型能较好地考虑预测因子对含沙量影响的滞后效应，且有效捕获与寸滩站日含沙量相关性强的特征，四种预见期下其在预测精度和性能方面均有较好表现，其中无预见期和预见期1 d时两种模型预测精度均较高，验证期的纳什效率系数均大于0.82，无预见期下RF-LSTM模型的纳什效率系数可达到0.91，相应的均方根误差和平均绝对误差分别较LSTM模型降低了13%和8%，且两种预见期下RF-LSTM模型可以较为准确捕获沙峰及峰现时间；当预见期增加至2 d和3 d时两种模型精度均有明显下降，但RF-LSTM模型计算精度仍优于LSTM模型。研究结果可为长江上游含沙量预测提供参考。

水文模型是洪水模拟的重要工具，大部分模型包含一定数量的参数，因此，参数率定是提高水文模型径流模拟精度、保证模型结果准确性关键之一，而目标函数作为参数率定过程的寻优标准，目前缺乏详尽分类体系为目标函数的选取提供明确选择依据。为探明不同类型目标函数对水文模型参数率定结果和径流模拟精度的影响，综合考虑纳什效率系数、Kling-Gupta系数、洪量相对误差等多种不同类型目标，构建一种包含高流量目标、低流量目标、洪量目标、洪水过程目标及加权目标的目标函数分类体系，结合当前水文预报情报规范的要求，为目标函数选择提供一定标准；进一步，建立新安江水文模型，引入SCE-UA、NSGA-Ⅱ优化算法，为不同算法设置多种目标函数选择方案，以汉江流域牧马河为例进行径流模拟，分析不同目标函数方案和优化算法对径流模拟精度的影响。结果表明：采用单一目标函数，可提高该目标函数所体现水文要素的模拟精度；选取合适的目标函数是提升径流模拟精度的关键，在现有规范的要求下，选取洪水过程目标和高流量目标是保证水文模型精度的最佳选择；Kling-Gupta系数与纳什效率系数相比，其在洪量模拟精度上表现更佳，是洪水过程目标的更优选择；加权单目标与多目标方法的模拟结果在高流量部分存在差异。

松花江流域是我国重要的粮食生产基地和生态区，研究其水源供给与水量变化对实现流域科学配水和生态环境保护具有重要意义。研究采用2003-2020年GRACE与GRACE-FO重力卫星反演的CSR RL06 Mascon数据产品，针对GRACE与GRACE-FO之间缺失的数据，采用已发表的重构数据进行填补，并通过GLDAS模拟水储量数据验证其在研究区的准确性。在此基础上，采用Theil-Sen结合Mann-Kendall趋势检验，分析了流域陆地水储量时空变化特征。同时，利用Pearson相关系数与地理探测器方法，深入探究降水（Pre）、蒸散发（ET）、人口密度（POP）、归一化植被指数（NDVI）、生态分区（Ez）以及高程（DEM）等因子对陆地水储量的影响程度及不同因子的综合影响。并针对不同精度遥感数据进行相关性分析时，重采样带来的误差问题，对传统栅格数据重采样方式进行优化。研究结果表明：①GRACE数据产品在研究区具有较好的准确性，变化趋势线性区间与GLDAS数据具有很高的相关性；②优化后的重采样方式更适用于类似Pearson相关性分析的空间研究，相比于直接使用原始数据的方式，多数数据精度有显著提升；③松花江流域水储量在研究期内呈现增长趋势，极值比增加明显，研究末期，区内水储量空间分布趋于稳定，呈现东北多西南少的基本态势；④造成流域水储量变化的主要单一因子是降水和蒸散发，多数因子共同作用产生的效果外在表现形式均为非线性增强。

冠层截留是森林降雨再分配过程的重要组成部分，其量化对研究生态系统的水分平衡和养分循环具有重要意义。近年来，许多研究运用不同方法来解释这一过程，并确定不同森林植被的适用模型，但对具有复杂结构的灌丛的冠层截留研究较少。通过实地观测收集气象、降雨组分等数据，分析野牡丹灌丛降雨组成特征，应用Gash修正模型进行冠层截留的模拟及验证，并进行模型敏感性分析。结果表明，Gash修正模型能够很好地模拟野牡丹灌丛对降雨的截留过程。测得穿透雨632.6 mm、茎干流118.2 mm，计算得冠层截留141.4 mm，分别占总降雨的70.9%、13.2%和15.8%。总降雨与穿透雨、茎干流均有显著的线性相关性，表明穿透雨、茎干流随总降雨的增加而增加，而用二次函数拟合总降雨与冠层截留效果较理想（R ²=0.71）。对数方程能较好地解释穿透雨率、茎干流率、冠层截留率与总降雨量的相互关系。穿透雨、茎干流和冠层截留模拟分别比实测值高3.6%、低10.6%和7.3%。从模型模拟的各组成部分来看，冠层截留蒸发量占截留总量的44.4%，是截留的主要去向。敏感性分析表明：冠层郁闭度c、树干持水能力S_t 的变化对Gash修正模型模拟冠层截留的影响最显著，而其他参数变化对该模型影响不明显。研究为湿润区结构复杂的灌丛降雨再分配研究提供了思路，有助于量化灌丛生态系统对局地水资源的影响。

2011-2023年，金沙江下游-三峡梯级水库共开展了20次面向鱼类产卵繁殖的人造洪峰生态调度试验，在取得良好试验成效的同时积累了大量的经验。为系统梳理多年来的生态调度试验成效及经验，详细介绍了金沙江下游-三峡梯级水库人造洪峰生态调度试验的原理、要点、监测评价方法，回顾了历年调度试验开展情况，总结了调度经验并对未来优化方向进行了展望。结果表明，金下-三峡梯级水库人造洪峰生态调度试验有效促进了长江干流产漂流性卵鱼类产卵繁殖，其中三峡水库促进坝下代表性产漂流性卵鱼类——四大家鱼自然产卵繁殖效果最为显著。截至2023年，长江中游四大家鱼累计总产卵规模达382.5亿粒。在多年生态调度和十年禁渔计划等工作的共同推动下，四大家鱼资源量基本接近20世纪80年代水平。然而，受气候变化、鱼类产卵及发育特性变化、产卵场变化等因素的影响，人造洪峰生态调度试验需要在调度过程优化、调度效果评价、调度效果提升等方面开展针对性地优化调整。相关结果可为变化环境下相似流域开展面向鱼类产卵繁殖的人造洪峰生态调度试验提供参考。

网箱养殖对区域水环境影响较大，研究网箱养殖区水质参数变化规律对于认知区域性水产养殖对水环境的影响具有较大的现实意义。采用GF-1WFV数据，针对漫湾库区近年成倍增长的网箱养殖区，构建了网箱养殖区总悬浮物浓度反演模型。结果表明：模型具有较高的精度，反演值与实测值的平均相对误差为9.65%，均方根误差为0.33 mg/L。依据构建的反演模型与卫星影像反演了漫湾网箱养殖区的总悬浮物浓度，分析了库区和不同网箱体位置的总悬浮物浓度变化规律。研究发现，漫湾库区和不同网箱体位置的悬浮物浓度变化规律基本一致，网箱体总悬浮物浓度未因养殖局部“圈定”现象而出现异常，但比库区河流整体悬浮物浓度要小，主要因其总悬浮物浓度变化主要受降水、地表径流、水流流速等影响，网箱养殖会降低其对局部“圈定”区的总悬浮物浓度的影响。研究对漫湾库区和网箱养殖区总悬浮物浓度变化规律认识具有一定参考意义，后续将发展多源遥感数据的水质参数遥感估算模型，用于漫湾网箱养殖区水环境变化规律的认知。

新入海水沙情势下，黄河三角洲海岸线变迁也相应呈现出新的特征。考虑不同潮位、水体计算指数、涨落潮阶段对海岸线提取效果的影响，利用ArcGIS、ENVI提取了黄河三角洲海岸线，并借助DSAS数字化海岸线分析系统，定量分析了1976-2020年黄河口海岸线变迁特征。研究发现，选择潮位相近、同处落潮阶段且成像质量较好的遥感图，并采用改进的归一化差异水体指数MNDWI计算，黄河三角洲海岸线的提取效果较好。黄河三角洲海岸线变化表现出明显的时空性，神仙沟-刁口河叶瓣1976年以来海岸线基本处于蚀退状态；东营港至孤东油田海岸线自1990年在人工海堤的防护下维持稳定；入海口附近海岸线的蚀退和淤进与陆向来沙量直接相关，陆向来沙充足时呈淤进趋势，反之则冲蚀后退，同时其也受河口改道、海洋动力等其他因素影响。研究可为未来黄河口综合治理规划提供一定参考。

嘉陵江是长江上游重要的水源涵养地，由于其水域广，存在农业污染和跨界污染等问题，水质状况不够稳定。为深入分析嘉陵江干流及涪江、渠江两个主要支流的水质变化特征，基于2021年总流域48个水质断面5项水质指标的监测数据，包括溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮，采用模糊综合评价法、内梅罗指数法、最近邻法分析了流域的水质变化特征。结果表明：①内梅罗指数法评价结果偏劣，最近邻法偏优，模糊评价法能更好地反映各指标对每级水质标准的贡献程度。②流域有38个断面总氮劣于Ⅲ类，有1个断面高锰酸盐指数为Ⅳ类，总氮污染较为严重，高锰酸盐存在超标问题，农业活动是这两个指标超标的重要原因。其余3个指标符合嘉陵江水域功能控制标准；③空间上，干流劣Ⅲ类断面最少，水质相对最优，而涪江最差；且Ⅴ类断面都分布在中下游，流域上游水质优于中下游；④在年内，流域枯水期的劣Ⅲ类断面相比汛期增加3个，枯水期水质相对更差；其中涪江全年水质变化较小，而渠江在7-12月Ⅴ类断面数降低，年内水质有变好的趋势；干流在7-12月Ⅴ类断面数增多，年内水质有变差的趋势。研究成果可为嘉陵江流域的污染治理和水生态修复提供支撑。

对传统的DRASTIC模型进行了修改，将包气带介质类型（I）、含水层水力传导系数（C）替换为土地利用类型（L）和地下水水质（Z）两项指标，提出了DRASTLZ模型，以更好地评估地下水系统对污染的敏感程度。首先建立DRASTLZ模型评分体系，赋予7个影响指标不同的权重，采用ArcGIS平台，对搜集到的数据进行处理和统计分析，分别建立地下水位埋深（D）、地下水净补给量（R）、含水层介质（A）、土壤介质（S）、地面坡度（T）、土地利用类型（L）和地下水水质（Z）7个评价指标的评分图，然后对7个图层进行叠加，按照所分配的权重进行计算，得出莒县地下水脆弱性综合指数值，并通过自然间断点分级法划分为低脆弱性、较低脆弱性、中等脆弱性、较高脆弱性、高脆弱性区5个分区，最终完成莒县地下水脆弱性评价。计算结果表明：莒县地下水脆弱性总体水平偏高，地下水较高脆弱区占比最大，约38%，地下水中等脆弱性区和高脆弱性区占比较大，分别为36%和15%，地下水较低脆弱性区和地下水低脆弱性区占比较小，分别为10%和1%。地下水脆弱性评价结果与水质取样点的超标情况呈现正相关性，这表明在莒县地区，构建的DRASTLZ评价模型具有较高的适用性，其评价结果贴近实际情况。DRASTLZ模型的成功应用，为将来类似区域的地下水脆弱性评价研究提供了有益的经验和指导。

研究浅埂-深潭中复杂的流场结构及其对树叶运动特性的影响对生态航道建设具有重要意义。为研究不同形式的浅埂-深潭区段的流场结构及树叶的运动特性，结合长江上游朝天门至涪陵河段浅埂-深潭生境营造方案，通过调整浅埂长度（L）改变河宽缩窄率（N）、浅埂间距（S）以及浅埂淹没程度（Z）设计水槽试验，对比分析其流速场结构以及树叶的轨迹特征。研究结果表明：①回流区特征和流速梯度是影响树叶运动的关键因子，树叶大多在流速梯度较大的区域上运动。②当浅埂处于未淹没状态时，上游深潭的回流区范围以及平均流速比下游深潭大，回流区长宽比为3∶1最有利于树叶进入深潭。③随着河宽缩窄率的增大，浅埂头部附近流域的流速梯度增大，树叶进入深潭的概率逐渐增大。④当浅埂被淹没后，深潭区难以形成回流区以及浅埂顶部发生的跌水过程均不易使未浸泡的树叶保留在深潭内。⑤以树叶进入深潭的概率作为浅埂-深潭生境评价的重要指标，提出N=0.33，S=3 L作为浅埂-深潭生境的最优方案，可适当增大浅埂的高度（D），有利于树叶等有机漂浮物的富集。研究成果可为后续研究浅埂-深潭型鱼类生境营造方案提供科学参考。

为探究灯泡贯流泵中不同射流参量的减阻特性，针对鲨鱼鳃部开展仿生设计，建立灯泡体前端设有射流端口的灯泡贯流泵模型，通过CFX研究射流端口安放位置、射流速度以及安放数量对灯泡贯流泵流场的影响机制。结果表明：近壁主流同射流相互碰撞，主流向射流传递轴向动量削弱近壁主流轴向速度；射流向主流传递径向动量增大近壁主流径向速度，托举近壁高流速带远离灯泡体，使近壁中低流速带拓宽、高流速带收缩，减小壁面切应力；计算预测减阻效果最高达23.069%，扬程提高0.083 m、效率提升1.729%，可为灯泡贯流泵优化设计、高效运行提供指导。

为了抑制低比转数离心泵的空化，提出改变叶片开槽轴向角度的方法，并设计了3种叶片斜开槽方案。通过数值模拟的方法，对比离心泵试验结果，分析叶片斜开槽对离心泵空化抑制的效果。模拟结果表明：轴向角度为5°的叶片斜开槽对低比转速离心泵的空化抑制效果最明显，断裂扬程提高了0.281 m；叶片斜开槽抑制了离心泵叶轮流场内空泡的发展，在空化严重阶段空泡体积最多减小了67.25%；叶片斜开槽优化了叶轮流场结构，缩小了叶轮进口低压区，降低了叶轮流道内的湍动能。

综合考虑离心泵工作时叶轮真实的应力及变形状态，基于Ansys Workbench软件平台运用计算流体动力学分析软件CFX对离心泵模型叶轮进行了流固耦合数值模拟，计算了叶轮在离心力以及CFD压力载荷共同作用下离心泵叶轮强度，确定了在旋转过程中受到周期性交变应力的作用下，叶轮上最大应力的位置。最后运用nCode Designlife软件叶轮进行疲劳寿命预测，结果表明，最大应力位于叶片出口边缘与盖板交界的位置，且循环交变动应力是引起叶轮疲劳损伤的主要原因。叶轮满足无限寿命疲劳强度设计，叶轮无疲劳破坏风险。

为了探究蜗壳隔舌对泵作透平的水力性能影响，提高泵反转透平的性能。以一比转速为69的单级单吸离心泵反转作透平为研究对象。对隔舌安放角和隔舌半径等几何特征设计了包含原模型在内的9种方案，采用SST k-ω模型，对各方案进行全流道数值模拟，并引入熵产诊断分析方法，分析各方案下透平的压头、效率以及内部流场的变化规律。研究结果表明：在透平叶轮及其他部件不变的情况下，当蜗壳隔舌安放角在一定范围内增大时，在较大流量范围内，液力透平的压头明显会减小；在该透平中，当隔舌半径为1.5 mm时，叶轮与蜗壳内部的熵产损失减小，使透平效率增加。

为解决偏远农村附近梯级小水电站面临的经济效益少、调峰能力差、发电稳定低等复杂问题，提出一种改进蜜獾算法（Improved Honey Badger Algorithm， IHBA），在考虑上述问题和保证传统水力约束的同时加入迎峰度夏顶峰和自供区供电等特殊发电约束，进行多目标优化调度。首先，通过Fuch混沌映射进行初始化，保证初始解均匀分布。其次，在更新阶段引入黄金正弦、哈里斯鹰围攻和T分布扰动混合策略，增强寻优能力，提高搜索解的质量。然后，结合非支配排序和理想点法，解决多目标问题。最后，将IHBA应用于湖南某农村地区梯级小水电站调度中与实际结果进行比较。结果表明：从年发电量、保证出力和发电保证率3项指标综合考虑，所提方法能有效提高发电综合效益，且在改善自供区供电能力及迎峰度夏顶峰能力同时以抬高水头的形式增加上级水库型电站高效发电，减少下级径流式电站低效发电。

针对灯泡贯流式水电机组缺乏故障诊断方法，采用转子故障平台模拟机组典型故障作为依据。结合混沌映射（Chaotic map）优化的减法平均器（SABO）优化变分模态分解（VMD）对原始数据进行分解。对得到的分量采用多尺度样本熵的计算，结果输入到多策略改进的蝴蝶优化算法（BOA）优化的BP神经网络中进行故障诊断和分类识别。结果表明，诊断结果为98.75%，明显优于未优化模型。该项研究可以对现有灯泡贯流式水电机组故障诊断方法进行有价值的补充。

为提高水电机组调节系统的动态性能，提出一种融合了Q学习和梯度搜索JAYA算法（QJAYA）的机组调节系统参数优化方法。通过引入电路等效理论推导有压管道电路等效模型，利用BP神经网络建立充分反映水轮机流量和力矩非线性特性的水轮机神经网络模型。结合调速器和发电机模型，构建了水电机组调节系统整体非线性精细化模型。利用QJAYA算法对水电机组调节系统的PID控制参数进行优化，并通过仿真试验验证了所提方法能够有效提高水电机组调节系统的动态性能。

水电机组振动趋势预测对于确保机组安全稳定运行具有重要意义，针对已有水电机组振动趋势预测模型的局限性。提出了一种基于自适应多元变分模态分解（WOA-MVMD）和双向长短时记忆神经网络（BiLSTM）的组合趋势预测模型。该模型采用多元变分模态分解（MVMD）对多通道数据同步分解，保留原始数据通道间耦合性，采用鲸鱼优化算法（WOA）优化选择MVMD分解参数，避免了人工选择参数所带来的缺点，实现振动序列的最优自适应分解，将模态分解得到一系列IMF子序列进行归一化处理；然后对每个子序列信号分别建立BiLSTM趋势预测网络，最后将子序列预测结果叠加重构，得到最终预测结果。以国内某电站实际运行数据对所提模型进行论证试验，结果显示所提模型具有较高的预测精度。

旋转机械是机械设备的重要组成部分，不对中的转子系统是导致机器设备出现故障的一个关键因素。如果在运转过程中出现不对中的故障，可能会对机械设备的稳定运行带来各种不利效果，例如引起转子和定子间的动静碰摩、轴承的摩擦损伤、轴的弯曲变形、油膜震荡、振动等，这些都可能严重干扰机械设备的稳定运行。对转子系统的不对中故障产生的机制与振动特征进行研究，对于准确地判断和掌握转子系统的运行状况显得尤为关键。针对水轮发电机组转子系统平行不对中故障和发电机转子系统转定间碰摩耦合故障，基于非线性转子动力理论和平行不对中故障的运动机理，构建了一个水轮发电机组转子系统的非线性动力学模型，该模型考虑了平行不对中和碰摩耦合故障的影响；探讨了发电机转子系统在机组转速、偏心量以及平行不对中量等多个参数变动下的非线性动力学表现。

抽水蓄能电站具有灵活的调峰、调频、调相和事故备用等作用，可以平抑电网新能源出力波动和促进新能源消纳，提升电网安全稳定运行水平。然而，在现阶段两部制电价下，抽水蓄能电站在电网中旋转备用价值没有得到充分的体现。以风电-光伏-抽水蓄能电站互补为背景，构建了考虑旋转备用要求的抽水蓄能电站日前调度模型，以电站运行效益最大和电网其他电源出力峰谷差最小为目标，通过权重法将其转化为单目标优化问题求解，并进一步分析比较现状两部制电价和峰谷电价对抽水蓄能电站调度策略与收益影响。算例结果表明：考虑旋转备用要求可以显著提升抽水蓄能电站运行收益，并且调度目标对电站运行方式影响显著。模型与方法可用于制订抽水蓄能电站日前调度计划。

针对大变幅流量下重力流系统末端调流阀流量特性的选型问题，基于一维水锤理论，采用数值模拟方法，结合工程实例，从调流阀流量特性对稳态运行开度的影响、调流阀关阀水锤最不利流量工况确定、调流阀流量特性对关阀水锤的影响等3个方面，对线性型、抛物线型和等百分比型等3种流量特性进行比较研究。结果表明：①等百分比型流量特性更有利于调流阀在小流量工况的稳定运行。该工况下，等百分比型调流阀的稳态运行开度更大，可避免因开度过小导致的汽蚀和振动。②关阀水锤的最不利流量工况应考虑初始流量最小工况。该工况的调流阀前初始压力最大，关阀历时最短，阀前最大水锤压力往往最大。③等百分比型流量特性更有利于减小调流阀的关阀水锤压力。在相同的初始流量和关阀速率下，等百分比型调流阀的初始开度更大，实际关阀历时更长，在小开度区域的流量系数变化梯度更小，因而关阀水锤压力更小，更有利于管道安全。

利用有限元软件ABAQUS对不同长宽比条件下单边切槽梁（SENB）试样I型应力强度因子进行了数值模拟，探讨了支点摩擦作用对试样无量纲应力强度因子Y _Ⅰ及无量纲T应力T*的影响规律。结果表明，试件长宽比增大会导致Y _Ⅰ和T*的值逐渐增大，摩擦系数增大会导致Y _Ⅰ减小；长宽比较小的试样经支点摩擦作用后，T*会减小并使断裂轨迹更加稳定。通过压实黏土I型断裂试验，对比了考虑和不考虑支点摩擦效应的试验结果，验证了数值模拟的准确性。

城镇排水箱涵年久失修，受箱涵上覆条件限制，箱涵修复多采用原位修复方式。导流时机选择是涉及箱涵原位修复施工安全的关键问题。考虑施工工艺和工期、导流方式和施工时段等风险因素，建立了导流过程风险测度模型；分析导流风险因素不确定性，比较施工时段和风险变化过程，建立箱涵原位修复施工导流风险分析模型，为城镇箱涵修复时机选择提供参考。

传统水管式沉降仪主要通过压力传感器来测量水位进而计算坝体内部沉降量，其存在测量稳定性差的问题。针对此弊端，提出一种基于深度学习的水管式沉降仪数据采集方法，包含特制水尺及相应算法。通过摄像机从上至下分段拍摄特制水尺并筛选出水位所在图像；采用二维码标识对图像进行角度校正并切割出水尺及测量管区域，同时读取厘米级水位坐标；基于UNet搭建图像抠图模型精确分割测量管中水位；最后结合水位线坐标，采用YOLOv5模型识别标尺毫米级坐标。试验结果表明，该技术环境适应性强，测量结果与人工读值相比，其误差均小于0.3 mm，满足实际工程的需要。

竖井式泄洪洞的衔接段体型直接影响退水隧洞的流态、竖井的振动特性和消能效果。对衔接段体型的研究目前以单因素居多，多因素研究较少，在工程设计实践中对竖井体型进行优化多参考类似工程经验，尚无较为系统的优化方法。通过数值正交试验，以出口湍动能为指标，对衔接段长宽比、出口压坡收缩比、压坡坡比等衔接段体型参数进行了敏感性分析。研究表明：衔接段长宽比对出口湍动能的影响最为显著，压坡坡比次之，收缩比最低。研究成果可在工程设计中对竖井泄洪洞衔接段体型优化提供一定的参考。

拱坝体形设计需考虑多个复杂因素，如坝址河谷形状、工程地质条件、区域地震烈度、枢纽布置和泄洪方式等，是一个典型的复杂优化问题。提出了一种通用的拱坝体形参数化设计方法，可统一描述抛物线、双曲线等各类形式的拱坝。采用固定拱端位置，调整拱冠梁位置、形状、拱厚等来驱动拱坝体形变化，实现拱坝自动化建模和有限元应力变形计算。将拱坝体积最小作为优化目标，在几何、应力、稳定等约束下，进行拱坝体形智能优化。采用该方法进行某高拱坝的体形优化，优化效率高、优化效果明显，优化体形的拱坝坝体应力、建基面等效应力等均满足规范要求，柔度系数和应力水平也符合经验建议指标。

针对顺层边坡的灾害防治问题，采用在边坡岩土体和锚索以及抗滑桩之间设置柔性材料垫层的让剪让压型锚拉桩预加固结构。通过有限元数值模拟方法，分析让压层材料弹性模量（E ₁）、厚度（D）和让剪层材料弹性模量（E ₂）、厚度（d）对让剪让压型锚拉桩承载性能的影响。研究结果表明：让剪让压型锚拉桩的桩身水平位移、内力以及锚索轴力相较于普通锚拉桩均明显减小。E ₁、E ₂越小或D、d越大，桩身水平位移、桩身内力和锚索轴力均减小，桩身剪力和弯矩峰值均在桩身中下部分出现。影响让剪让压型锚拉桩承载性能的因素敏感性依次为D、E ₁、d、E ₂。

基于Terzaghi-Rendulic的轴对称固结理论，提出了一种径向固结系数计算公式，采用GDS固结试验验证该公式的有效性。首先，利用径向固结度和时间因子的关系，推导出径向固结系数的计算公式。然后，采用GDS固结试验系统，开展了不同固结压力下的径向排水固结试验，得到位移~时间曲线。最后，利用提出的公式计算出各级固结压力下的径向固结系数，并将理论解答与试验数据进行了对比。结果表明，提出的计算方法是可行的，能够实现对径向排水固结的试样位移随时间变化关系进行较为准确的预测。

为明晰玉米大豆间作系统对不同带距和水肥供给条件的响应特征及其效应，在宁夏引黄灌区选取玉米-大豆2∶4间作种植模式，研究带距（A）、灌溉定额（W）、施肥量（F）对玉米、大豆及间作系统的生理指标、净同化率、叶面积指数和产量的影响，为玉米大豆带状复合种植技术推广应用提供技术支持。结果显示：A对玉米生理指标的影响主要在拔节期和灌浆期（贡献率分别为75.6%~83.7%、52.4%~81.3%），W在抽穗期（贡献率为91.4%~92.5%）；A对大豆生理指标的影响主要在开花期（贡献率为97.9%~99.3%），W在结荚期（贡献率为70%）。T6（A2W3F1）处理有利于玉米净同化率（NAR）和叶面积指数（LAI）升高，在试验的高水高肥对大豆LAI呈负相关。三因素对系统产量和经济效益影响显著，排序为W>A>F；A和W的3个水平对玉米产量和系统产量均有显著影响，且A2>A3>A1，W3>W2>W1，F水平对大豆产量影响不显著；各因素水平对系统经济效益贡献率为A2>A3>A1、W3>W2>W1和F1>F3>F2，A2的效益比A1高25.2%、W3比W1高32.3%、F1比F2高11.2%。

涝灾是影响农业生产的重要自然灾害，而农田排涝设施的规划对于减灾至关重要。针对我国农田涝渍排水工程的现状，提出了一体化闸站外排调控技术的工程布局方法，该技术将强排泵集成在自排闸门上，形成一体化的工程布局模式。此外，建立了排涝优化控制方程和求解方法，以最小化能源消耗为目标，找出最优的流量分配组合和开机组合策略。通过实践应用，该技术可有效降低排涝成本，为我国农田涝渍排水工程建设提供了一种新的解决方案。