针对金豺优化算法在解决复杂或高维优化问题时易陷入局部最优、收敛速度慢和计算精度低等不足，提出一种基于多策略融合改进的金豺优化算法（Multi strategy fusion improved Golden Jackal Optimization Algorithm， MGJO）。首先，通过引入混沌映射策略初始化种群代替随机参数，使得算法能够在搜索空间中生成具有良好多样性的初始解，避免初始种群分布偏离最优值；其次，提出一种非线性变化的动态惯性权重使搜索过程更加符合实际情况，有效平衡了算法的全局搜索和局部搜索能力；最后，引入柯西变异的位置更新策略使其充分利用最优个体的引导作用提高种群多样性，以有效探索未知区域避免算法陷入局部最优。为了验证改进的金豺优化算法的寻优精度、收敛性能和稳定性，选择了8个不同特征的基准测试函数进行试验。结果表明，在8个基准测试函数中，改进的金豺优化算法的平均值、标准差、最优值都取得了最优的结果。此外，Wilcoxon符号秩检验的结果表明改进的金豺优化算法在统计学上是显著优越的。通过实例应用表明， 基于多策略融合改进的金豺优化算法可以有效地估算出马斯京根模型的参数，优化效果明显优于粒子群优化算法、正弦余弦优化算法和金豺优化算法，进一步验证了多策略融合改进的有效性和改进算法在参数优化中的优越性，为更精确估计非线性马斯京根模型参数提供了一种有效的新方法。

四湖流域地处江汉平原腹地，流域内地势低洼，洪涝灾害问题突出。针对四湖流域排涝工程建设情况，耦合自然径流模型、受控径流模型、河网一维水动力模型、湖泊调蓄演算模型，构建了四湖流域水文水动力模拟模型，以2016年、2020年为典型年，研究了排涝工程建设及不同调度策略对四湖流域防洪安全的影响。结果表明：排涝工程建设能够显著降低四湖流域中下区防洪压力，2016年、2020年暴雨条件下，洪湖洪峰水位分别下降1.19 m和1.41 m，洪峰水位由保证水位以上降低至警戒水位以下；实施长湖、洪湖联合调蓄能够有效提升四湖流域总体排涝效益，2016年、2020年暴雨条件下，在洪湖洪峰水位仅分别上涨0.05 m、0.16 m，且不超过警戒水位的条件下，长湖洪峰水位分别下降了0.73 m和0.40 m，显著提升了四湖流域上区防洪安全性，但受制于水闸和渠道过流能力，长湖水位仍超过警戒水位。排涝工程建设整体上提高了四湖流域内河渠防洪安全性，除排涝河（西）、沙螺渠及螺山干渠在参与流域统排后平均最高水位有一定上涨外，其余主要河渠平均最高水位均有所下降。排涝工程建设能够降低四湖流域中下区对新滩口泵站和高潭口泵站的依赖，2016年、2020年暴雨条件下，两座泵站排水总量占流域排水总量的占比下降13.23%~19.35%，洪湖防洪安全性得到了提升；实施长湖、洪湖联合调蓄能够提升四湖流域上区防洪安全性，降低田关泵站排涝压力，联合调蓄实施后，2016年、2020年暴雨条件下田关泵站排水总量分别下降60.97%和57.23%。本研究能够为江汉平原四湖流域提升排涝工程运用水平，增强防洪保安能力提供参考。

水资源干旱是限制灌区可持续发展的关键因素。为提高灌区的干旱防治能力，使其更好的发挥其在节水、减灾方面的作用，以淠史杭灌区为研究区，通过划分水资源配置子单元和设置调蓄节点，采用公平性最优和供水缺水率最小作为目标函数，总量控制、供水能力、分质供水等作为约束条件，采用基于精英策略的非支配遗传改进算法求解，构建区域General Water Allocation and Simulation Model（GWAS）模型；以2022年为现状基准年，与2023规划年组合，分为连续干旱与不连续干旱两大类，基于灌区水资源“应急干旱三次平衡”调控思想，分析灌区水资源在不同干旱情景下缺水的基础上，展开水资源抗旱配置研究，推演分析不同抗旱方案下水资源供需平衡情况。结果表明：连续干旱年中，灌区2023规划年在情景Ⅰ（P=90%）、情景Ⅱ（P=80%）来水频率下，各乡镇配置单元均存在不同程度的缺水情况，区域总缺水率分别为35.1%、20.8%；不连续干旱年中，2023规划年在情景Ⅲ（P=50%）来水频率下，模型基准配置水量基本可以满足区域各乡镇水量需求，区域总缺水率为5.9%。经不同抗旱方案尾部泵站补水、调整作物种植结构及外调水的优化配置后，三种情景下区域总缺水率最终都降为0%，优化后各配置单元供水改善效果显著。研究成果可为淠史杭灌区未来在应对不同干旱类型情景下水资源的合理调整提供技术支撑，并且可为实现该区域水资源统一管理和水量的统一调配提供理论依据。

全球气候变暖背景下极端洪水灾害频发，对地处干旱、半干旱地区的新疆影响尤为明显，洪水灾害风险增大。为了提高干旱区洪水灾害应对能力，针对新疆典型流域库山河构建了洪水分析计算模型，确定模型关键参数和边界条件，经场次洪水验证，水深平均绝对误差为24.1 cm，相对误差为24%，决定系数为0.66；流量纳什系数为0.86，决定系数达到0.97，模型具有较高的计算精度。利用高精度河道地形，洪水灾害风险普查结果、遥感信息等资料建立流域数据底板，计算了不同频率下洪水行进过程、淹没范围、水深分布以及淹没历时等情景，实现了大尺度、全流域干旱区河流的洪水演进模拟，研究成果可以为干旱内陆区河流洪水风险分析提供技术依据。

水库移民为国家经济建设做出了重大贡献，对水库移民的妥善安置和后期扶持是社会和谐稳定的关键。为了能够客观、准确和科学地对2019-2021年期间宁夏水库移民后扶资金使用效率进行评价，以宁夏14个典型区县为研究对象，采用三阶段DEA模型对后扶资金的使用效率进行分析研究，并通过SFA方法剔除了环境因素和随机干扰对资金使用效率的影响。分析结果表明：①运用三阶段 DEA 模型评价宁夏水库移民后扶资金使用效率是合理的。②剔除环境因素和随机干扰的影响后，第三阶段后扶资金使用效率较第一阶段分别提高55.1%、87.8%和32.4%，提升了后扶资金使用效率的评价准确度，可为后续项目的开展提供参考。③研究的3个环境因素中，提高受教育程度已逐步成为提高后扶资金使用效率的有效途径。④通过DEA-Malmquist动态分析，ZN县、PL县和LT区等6个区县的全要素生产效率较低，主要因素为资金管理效率低下和规模配置不当导致。后续将依据分析结果，通过强化管理、优化项目规模和类型的方式，分类施策、精准扶持，不断提高移民生活质量。

由于自然条件的改变和人类活动的影响，岩溶泉域出现断流或衰减、区域水位趋势性下降以及水质持续恶化等诸多环境和地质问题，研究隧洞工程施工排水对泉域地下水的影响对于泉域生态环境保护十分必要。依托山西某工程深部隧洞穿越柳林泉域，构建了隧洞工程所在泉域的地下水数值模拟模型（采用MODFLOW软件开发盆地地下水模型），根据地下水长期观测井数据，对模型及相关参数进行验证和率定，通过模型模拟刻画出地下水系统补给、径流和排泄特征，分析工程前期施工以及后期排水对岩溶水水位动态、泉流量的影响以及可恢复性。研究成果表明，由于枝柯-车鸣裕泉域含水层地下水库的调蓄作用，前期和后续施工排水对柳林泉水补给量的影响较小；对枝柯泉域和车鸣裕泉域的区域地下水水位影响明显，预估到2025年底，枝柯镇北部形成降落漏斗。研究方法及成果对其他泉域生态环境保护具有参考价值。

随着双碳目标的提出，我国能源结构正逐步以依赖化石能源转向以可再生清洁能源体系为主。然而以风电和光伏发电为代表的清洁能源因出力波动性与不确定性难以单独运行并网消纳。水电站具有良好的调节能力，可与风电场、光伏电站联合运行，平抑新能源发电的不稳定性。我国西南地区水能资源丰富，建设有大量具有调节性水库的梯级水电站，将梯级水电与流域周边风电、光伏资源互补运行，充分利用梯级水电的调节能力打捆外送优质电能是实现能源转型的重要手段。为量化梯级水电站对风电、光伏资源的承载能力，提出了水电中长期优化调度—水风光短期优化配置的嵌套计算模型。以水电中长期优化调度计算结果确定短期调度计算边界，在短期调度时调整风电、光伏规模，以源荷匹配度最大、发电量最大和弃电率最小为目标进行优化调度，采用分层嵌套策略进行解耦，以计算梯级水电站可承载的风电、光伏资源规模。应用该模型于雅砻江流域梯级水电站群，计算得到雅砻江流域“三库七级”梯级水电站承载风电、光伏资源规模。研究结果表明：考虑2025规划水平年以及5%弃电率约束，雅砻江流域梯级水电可承载风电资源规模139.6 万kW、光伏资源规模1 074 万kW。研究成果对优化流域内水风光多能互补发电系统具有参考价值。

石羊河流域光照资源充足，太阳辐射强，准确估算其太阳总辐射对石羊河流域农业生产具有重要意义。为了对常见太阳辐射总模型在石羊河流域的模拟精度进行评价，确定适合石羊河流域太阳总辐射估算的模型，本研究基于中国农业大学石羊河实验站2014-2018年的气象数据资料，选取5种太阳总辐射模型，采用决定系数R ²、平均绝对误差MAE、均方根误差RMSE、一致性指数d以及整体评价指标GPI共5个指标进行适用性评价，并进行了基于不同天气类型的太阳总辐射模型模拟与评价。结果表明：基于日照百分率、日平均温度、相对湿度的综合模型具有最佳的模拟效果；晴天天气下，三次函数型A-P模型具有最佳模拟效果；多云天气下，综合模型模拟效果最佳，提出了基于天气组合的石羊河流域太阳总辐射估算模型，为石羊河流域太阳总辐射估算提供了进一步的模型支持。

农田灌溉管理过程中优先流降低水肥利用效率，加剧地下水污染风险。基于碘化钾-淀粉染色示踪试验，分析了地面灌DM、微喷灌WP1（20 mm/h）、微喷灌WP2（40 mm/h）处理下的裂隙优先流特征，验证了基于水量平衡的双域渗透模型的有效性，并采用4组初始体积含水率（0.20、0.25、0.30、0.35 cm³/cm³）与5组灌水强度（12.0、24.0、36.0、48.0、60.0 mm/h）旋转组合设计进行模拟应用分析。结果表明，WP1、WP2处理整体上水分以均匀的基质流形式入渗；DM处理下的土壤剖面染色区域在垂直方向上可明显划分为基质流区（0~6.9 cm）和优先流区（>6.9 cm）。此外，DM处理下的基质流深度、灌水均匀度显著（P<0.05）小于WP1、WP2处理，而其优先流指数及湿润锋弯曲度均极显著大于（P<0.01）WP1、WP2处理，这表明地面灌可以激活更多的优先流路径，增大优先流发育程度和空间异质性，降低灌水质量。基于水量平衡的双域渗透模型可有效预测不同灌水强度下的基质流深度和土壤剖面染色面积比变化趋势（R ² ≥0.927 6、NSE≥0.884 4、RSR≤0.023 0），初始体积含水率和灌水强度旋转组合设计模拟结果表明，增加灌水强度或减小初始含水率会增加优先流的程度而降低灌水质量，故建议在农田灌溉管理过程中采用“高频少量”的灌水模式以减少优先流导致的水肥利用效率降低。该研究成果可为农田灌溉决策提供理论依据，其试验数据可为优先流模型优化与验证提供重要的数据支撑。

随着乡村振兴的不断推进，农村水利设施的重要性愈发凸显。为探究如何提高设施的可持续供给水平、实现政府投资农村水利设施持续性高质量供给，基于案例分析，梳理总结出产权明晰度、运行秩序合理性和农民管护积极性是政府投资农村水利设施供给可持续性的主要影响因素，并结合产权理论、交易费用理论、集体行动理论、制度分析与发展框架等理论，构建了产权明晰度、运行秩序合理性、农民管护积极性对政府投资农村水利设施供给可持续性影响机理的理论模型。基于对华东地区多个省份农民的问卷调查，运用SPSS 26.0和Amos 24.0软件进行分析，结果表明：①产权明晰度、运行秩序合理性、农民管护积极性分别与政府投资农村水利设施供给可持续性正相关；②运行秩序合理性、农民管护积极性在产权明晰度与政府投资农村水利设施供给可持续性之间存在中介作用，农民管护积极性在运行秩序合理性与供给可持续性之间存在中介作用。

为探究切向入流旋流竖井的水力特性，采用物理模型手段，结合深圳市前海-南山排水深层隧道中郑宝坑渠旋流竖井方案，研究旋流竖井内的水流流态、消能特性、排气效果及特征压力值。结果表明：各工况下进口位置处水流逐渐形成水翅，进入竖井后沿内壁形成螺旋跌落流，水流流态较好，当竖井流量极小时竖井内无法形成螺旋跌落流，水流进入竖井后呈射流形态跌落至竖井底部；旋流竖井总消能率在81.9%~89.5%之间，消能率随着流量的增大而逐步减小；旋流竖井相对于传统水工旋流竖井，具有消能效果好、结构简单等优点，在城市深层排水系统中具有较大的应用空间。

为揭示生物措施和工程措施协同改良盐碱土的效果，明确滨海农区向日葵生产适宜暗管埋设间距和有机-无机肥配施比例，研究设计10 m（S1）、15 m（S2）和20 m（S3）3种不同暗管间距和100%有机肥（100%OF）、75%有机肥+25%无机肥（75%OF）、50%有机肥+50%无机肥（50%OF）、25%有机肥+75%无机肥（25%OF）、100%无机肥（0%OF）和不施肥（CK）6种施肥处理，观测向日葵产量、品质、氮素利用和土壤速效养分、有机质、全盐含量的响应规律。结果表明：相同暗管间距下，25%OF施肥处理增产效应最为明显，而相同施肥处理下，S2间距向日葵产量处于较高水平，不同处理以S2条件下25%OF施肥处理向日葵产量最高，达到3.82 t/hm²；有机肥施用比例提升有利于增加向日葵籽粒粗脂肪、油酸和亚油酸含量；施肥处理明显增加了向日葵植株氮素吸收量，S1、S2和S3间距下较CK处理分别增加了18.1%~47.2%、8.6%~40.5%和8.8%~34.5%；向日葵氮素利用效率随有机肥比例的升高呈先增加后降低趋势，其中S2-25%OF和S1-25%OF处理处于较高水平，分别达到44.2%和43.9%；土壤速效氮、速效磷和速效钾含量与有机肥施用比例呈正相关，S1-S3间距下有机肥处理速效氮、速效磷和速效钾含量较CK平均高22.0%、2.4%和26.4%。暗管间距越小、有机肥施用比例越高，耕层土壤盐分消减率越高，S1间距下100%OF处理盐分消减率达42.6%。综合产量、品质、氮肥利用效率等因素，推荐以15 m暗管间距下25%有机肥施用比例作为盐碱地向日葵生产的最优方案。

研究主要探究不同灌溉方式紫花苜蓿地下滴灌灌水均匀性差距，并提出适宜的灌水定额。采用田间试验，设3个地下滴灌灌水定额（20、25、30 mm），2个埋设深度（10、20 cm）和2个滴头流量（1.38、2.0 L/h），研究了滴灌带流量、埋深在不同紫花苜蓿生育期内的灌水均匀度差异，同时进一步探究了不同灌水处理对紫花苜蓿株高、产量等参数的影响。滴灌带滴头流量对滴灌灌水均匀性的影响相对较大。在相同的滴灌带滴头流量下，滴灌带埋设深度10 cm与20 cm对滴灌灌水均匀系数影响不显著。当耗水量为456.69 mm时，紫花苜蓿干草产量最大，为12 847.78 kg/hm^-2。基于节水效果、产量和高效等多生产因素的综合考虑，建议鄂尔多斯鄂托克前旗地区紫花苜蓿地下滴灌灌水定额为25 mm，灌水12~14次。

针对水工闸门安全检修困难、检修效率低的问题，提出了一种基于支持向量机（Support vector machine，SVM）和改进D-S证据理论的信息融合水工闸门故障诊断方法。该方法通过提取不同传感器诊断信号小波包信息熵特征构建特征子空间，然后在每个特征子空间构建诊断子网络，最后使用改进证据理论对每个诊断子网络的输入进行决策层融合，从而水工闸门的多信息融合诊断结果。闸门故障诊断实验结果显示，信息融合的闸门故障诊断方法可有效识别弧形闸门故障种类，其故障诊断准确率达到了98.33%，同时诊断可靠度高，各类故障的诊断不确定度均小于1%。实验结果验证了智能故障诊断方法用于水工闸门领域的可行性，对于改进水工闸门故障检修方式，推动水利工程智能化的发展具有重大意义。

声音和振动是反映旋转机械设备运行状态信息的直接载体，根据声纹监测的原理，通过对数据进行采集、预处理、提取特征值，采用卷积神经网络深度学习识别模型，建立大型泵站机组运行状态声纹样本库和模型库，构建泵站机组振动状态的声纹监测系统，实现大型泵站机组运行状态的实时监测。

针对传统丘陵山地农业灌溉通常采用人工控制电磁阀进行灌溉所出现的水资源浪费、人工成本高等问题，设计了一套基于模糊控制和PID控制的丘陵山地农作物自动灌溉控制系统，将PID控制的稳定性和模糊控制的适应性相结合来控制灌溉时长。通过Simulink搭建的丘陵山地灌溉系统，分别用常规PID和模糊PID来控制该系统进行仿真实验。结果表明：模糊PID控制下的系统相比于常规PID控制，超调量和调节时间都明显降低，具有更高的稳定性、适应性和调节性能，可以用于丘陵山地农业自动灌溉系统中。

针对扩建泵站工程进水建筑物内存在的偏流、漩涡等不良流态，工程往往采取布置导流墩的方法来优化流态，但其结构参数通常根据经验进行调整，难以达到最优效果。为了确定导流墩开孔的最佳结构参数，研究将导流墩的开孔长度、宽度、高度和间距作为设计变量，基于中心组合设计法进行试验方案设计，以轴向流速均匀度作为评价指标，构建响应面模型进行优化分析，确定了导流墩开孔的最佳参数组合。在最佳参数组合下进行数值模拟，发现实际值与响应面模型预测值误差仅为0.33%，轴向流速均匀度相较于原方案提升了11.17%，显著改善了前池流态。研究结果表明建立的响应面模型能够反应评价指标和设计变量的关系，并且可以将该方法应用到整流措施的结构参数优化中。

基于k-ε（k为湍流动能，ε为湍流耗散率）湍流模型，以进口质量流量、出口静压为数值计算条件，建立了隔膜阀内部流场的数值模拟模型，并对模型的精度进行了试验验证。在此基础上，应用该模型分析了不同进口流量（2.787~33.273 kg/s）条件下阀体内部流动特性及压力场分布规律，并建立了进口流量与阀体水头损失的精确数量关系。结果表明：①数值模拟能较好的预测不同流量条件下阀体的水头损失，在进口流量分别为5.546、11.091和16.637 kg/s时，试验与数值模拟相对误差仅为-6.433%、4.619%和7.264%。②在进口流量恒定的条件下，从进口至出口，流道内的静压总体沿程呈减小趋势，在阀体内部由于阀坎的阻挡造成流道收缩以及水流撞击隔膜产生折流而出现较大的静压变化梯度。③水流在经过阀坎上的窄流道后，在阀体下游形成明显的空化区，伴随着有一定的回流现象，阀体下游的空化区主要出现在距出口1/3流体域处，随着进口流量的增大，阀体下游的涡流更加剧烈，回流现象更为显著，但回流区的范围并未显著增加。④在模型精度验证的基础上，应用该模型进一步分析了18种进口流量条件下阀体内部流动特性及压力场分布规律，并建立了进口质量流量 Q与阀体水头损失 ? P的数量关系，当进口质量流量 Q从2.787~15.428 kg/s，雷诺数从37 927~215 984时的拟合方程为 ? P = \mathrm{2} \text{?} \mathrm{076.31} Q - \mathrm{7} \text{?} \mathrm{567.49} , R^{\mathrm{2}} = \mathrm{0.964}；进口质量流量从17.141~33.273 kg/s，雷诺数从240 097~467 009时的拟合方程为 ? P = \mathrm{5} \text{?} \mathrm{688.02} Q - \mathrm{67} \text{?} \mathrm{317.39}， R^{\mathrm{2}} = \mathrm{0.993}，为灌溉管网水力计算提供了参考依据。

明渠调水工程中为适时适量的满足下游用水需求，需要提前制定控制方案。前馈控制方案的设计往往较为复杂，且影响因素众多，调度人员难以快速做出决策。基于蓄量补偿法对南水北调中线工程刁河节制闸至十二里河节制闸段作前馈控制，基于蓄量补偿计算结果，分析了初始流量、分水流量与前馈控制时间的关系，构建了单、双变量的前馈控制时间快速计算公式。探究了不同因素对蓄量补偿控制下游水位偏差的影响，得到初始流量、分水流量与下游水位最大偏差之间的函数关系式。针对工程运行中的极端工况，原蓄量补偿控制的下游水位偏差过大的问题，采用二次蓄量补偿规则对渠池进行前馈控制，有效减小了下游水位偏差。

堤基管涌是造成鄱阳湖区圩堤险情乃至溃决的最主要原因之一，从机理上研究并揭示鄱阳湖区圩堤堤基管涌的致灾机制，对于应对管涌险情、科学开展应急抢险具有重要意义。基于鄱阳湖区某圩堤典型堤基结构，采用堤基原型土和自行设计制作的模型槽开展管涌物理模型试验，完整模拟了原型多层复杂堤基管涌发生、发展及致溃的全过程。结合试验现象对管涌发生和发展过程中的水力条件、堤基破坏机理和土体颗粒侵蚀速度等展开分析。研究结果表明，鄱阳湖区圩堤堤基结构中管涌破坏集中于下伏砂层，在渗透压的作用下上覆弱透水层被渗流击穿，于砂层与上覆层的接触面形成管涌通道后加速土体颗粒的侵蚀，最终导致堤基溃决；鄱阳湖区某典型圩堤堤基中夹于黏土层中的壤土层无法起到强弱透水层间过渡层的作用，土体颗粒侵蚀规律与无壤土过渡层的堤基结构相类似，形成表面管涌出口和堤基开裂的土体颗粒累计侵蚀量增长速率均低于0.1 g/s；该圩堤发生管涌的堤基平均总体临界水平坡降约为0.1。

盐酸四环素（TCH）被广泛应用于医疗、畜牧养殖和农业等行业中，但由于在使用过程中不能被人和动物完全吸收，而是随粪便与尿液排泄进入环境水体，而TCH会破坏生态环境、危害人体健康、催生耐药毒菌，对环境和人体健康造成威胁，因此找到一种经济高效的去除方法对于水质安全非常重要。目前，水中TCH的去除方法主要包括化学法、生物法和物理法，相对于化学与生物处理法，物理法中的吸附法去除污染水体中的TCH具有成本低、环境友好、高效稳定、操作简单的特点，其中在吸附材料的选择上，炭基材料和矿物材料往往呈现粉末状，不易回收，对环境有二次污染的隐患，与之相比，凝胶材料适宜于对有机污染物的去除，因此，寻求一种价格低廉，吸附效果好的吸附剂是目前吸附法的研究热点。蒙脱土（MMT）作为一种土状矿物，表面带有大量永久性负电荷，晶体结构稳定，机械强度高，由于其价格低廉，易于获得，吸附性能优越的特点，在污水处理中，常用于吸附去除重金属离子、染料、酚类化合物，多环芳烃等，去除效果较好，但目前还没单独使用MMT进行TCH吸附方面的研究，鉴于此背景，旨在研究MMT吸附TCH的吸附性能和效果。通过研究，发现Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型对MMT吸附TCH具有较好的拟合效果，表明其吸附为多层吸附，且在60 min内即可达到总吸附量的87%，Langmuir饱和吸附量可达到118.6 mg/g。Gibbs自由能ΔG0皆为负值，表明MMT对TCH的吸附是自发过程，容易进行。计算所得焓变和熵变均大于零，说明吸附进程为吸热过程，吸附随机发生在固液表面，提高温度对吸附有促进作用，与温度影响实验所得结论一致，再次说明吸附过程为吸热反应，提高温度有利于吸附进行。溶液pH对吸附性能影响显著，pH从3增加到10，吸附量先增大后减小，最佳pH值为6~8。这是由于在强酸性条件下，H⁺与TCH形成竞争吸附，所以MMT对TCH的吸附量较低。当pH值提高，H⁺浓度降低，与TCH的竞争吸附减弱，因此MMT对TCH的静电吸附量提高。但随着pH值继续升高，TCH逐渐变为H₂TC^-及HTC^2-形态，与带负电荷的MMT之间产生静电斥力，造成吸附量降低。根据上述实验结果和表征分析，分析机理可得，MMT对TCH的吸附过程包括同时包括物理吸附与化学作用，其中化学作用在其中占主导。MMT中的Al-O-H基团能与TCH分子上的三羰基酰胺基团以及羟基基团形成氢键作用，且在pH<5时存在一定的静电引力。综上所述，由于MMT成本低廉，对TCH的吸附速率快，吸附量大，在吸附TCH性能上有其独特优势，因此在实际含TCH废水处理中具有较好的应用前景。

水库修建后库区水面的抬升导致流速、水深及泥沙运动变化，也可能会影响原河段内鱼类及其他生物的生存环境。为论证建库对库尾产卵场区冲淤及适宜水动力条件影响，以LC流域某电站为例，建立一维及平面二维嵌套水沙数学模型，在推荐正常蓄水位和汛期运行控制水位的方案下，计算分析库尾鱼类产卵场区逐年淤积形态与部位、水库回水及水动力条件的变化。结果表明：推荐方案下产卵场区域河段冲淤分布和天然情况下基本相同，产卵场区含沙量没有突变区域，建库对该区淤积影响不大；建库后4-7月各月产卵场区“流速满足1.0~2.0 m/s、水深满足0.5~1.0 m”的面积升高，变化率在8.74%~386.43%。推荐正常蓄水位和汛期运行控制水位的方案下，建库对库尾产卵场区生境及适宜水动力条件影响不大，仍可满足鱼类需求；研究成果可为类似工程规划设计提供技术参考。

我国农村水电站站址分散，泄放设施形式各异造成生态流量泄放监测成本过高，同时河流断面不规则性、水文情势随机性等也增加了流量监测的难度导致安装监测设备不能大量推广。基于现状，通过非接触的视频识别是未来一个有效的监管途径，有利于监管工作的推广，通过对大量的生态流量泄放视频进行研究，研发了视频智能识别算法，通过主算法和子模型两种识别方式相结合实现了对生态流量是否泄流的识别，既保障了识别通用性、易用性，又保障了识别结果的精度。同时研发了水利视频AI通用组件系统整合了视频智能识别算法和识别业务流程，实现了对499个农村水电站生态流量是否泄放的智能监管。通过对5个月的所有识别结果进行人工审核统计，剔除视频或图像模糊的情况，平均识别准确率97.8%，应用情况良好，具备推广价值。

竖缝式鱼道具有隔板型式简单、水流条件好、主流位置明确等特点，适宜喜爱不同水层鱼类洄游，是目前应用最为广泛的过鱼工程。参考规范要求，以实际工程为例，初步设计3种鱼道池室隔板型式，利用数值模拟的方法，以第1种鱼道池室结构搭建数学模型计算出的竖缝位置流速和池室表层水流流态，与物理模型试验结果进行对比，验证数学模型隔板型式尺寸优化的合理性。根据池室内的水力特性优化隔板型式，对确定的优化隔板型式以比尺为1∶5的局部物理模型试验对不同竖缝处不同水深进行流速测量，以尺为1∶20的整体物理模型试验对竖缝处流速以及沿程水深进行测量。试验结果表明，当鱼道出口水深不小于进口水深时，即运行工况1和运行工况4，各隔板竖缝附近流速均小于设计流速1.2 m/s，当鱼道出口水深小于进口水深时，即运行工况2和运行工况3，鱼道进口处隔板竖缝附近流速较大，运行工况2时，最大流速为1.319 m/s；运行工况3时，最大流速为1.561 m/s，均超过设计流速1.2 m/s。建议鱼道在工况1和工况4条件下运行。同时对始水状态下鱼道的水力特性进行分析，建议采用流速为4 m/s的冲击流速值加强对鱼道首部数级水池隔板与导板的结构设计。

扎西绕登乡-派镇河段位于雅鲁藏布江中游末端，是中游宽谷最后一段典型的辫状河道，其洲滩演变对当地生态有重要的影响。基于1986-2022年21幅11月的Landsat遥感影像，提取并统计了雅鲁藏布江中游末端扎西绕登乡-派镇辫状河段内洲滩的特征参数，并结合洲滩的形态指数和破碎度指数对洲滩的面积特征和平面形态变化进行了分析。结果表明：研究河段内80%的洲滩面积小于1 km²，且洲滩面积差异较大。1986-2022年间，洲滩的数量及洲滩面积整体变幅不大。雅鲁藏布江干流与尼洋河汇合口上游河段内洲滩分布更加细碎，主要为小面积心滩，且多年来洲滩的分布及形态变化较小。而下游河段内的洲滩分布相对集中，主要为大面积边滩，且多年来洲滩的分布及形态变化相对较大。

为科学评估湖库型水源地风险评价等级，以茂名市电白区罗坑水库水源地为例，从水要素、管理要素、社会经济要素3方面构建了湖库型水源地风险评价指标体系，并确定各指标的评价标准，基于突变理论和模糊数学构建了风险评价模型。结果表明：水源地风险等级与水源地建设投入关系密切。自2018年罗坑水库水源地划为饮用水水源地以来，随着水源地建设投入的加大和保护力度的增强，水源地风险逐渐降低。2018-2022年，罗坑水库水源地风险评价等级依次为较高风险、较高风险、中风险、较低风险、较低风险；尽管现在罗坑水库风险较低，但后续罗坑水库仍需加大投入力度，提高水源地管理、监控和应急水平、进一步降低风险等级。

针对按泵工况设计的多级泵式间导叶用于液力透平装置时不能满足转轮对水流环量要求的问题，结合水轮机设计理论和CFD数值仿真研究了泵式同径正反导叶关键结构参数对液力透平装置的水头损失、效率和工作水头等影响程度。结果表明：适当增大反导叶叶片进口边直径，隔板边缘倒圆角，级间导叶进口处内外壁倒圆角均能够减小级间导叶水头损失、提高液力透平工作效率；导叶线型及数量对其出口水流速度环量影响较大；增大包角或增多叶片数量可增强导叶对水流强迫作用，提高出口水流环量，但增加导叶水头损失。可为用于液力透平的同径正反导叶的设计提供参考。

为满足超高水头、超大容量水电站建设需求，提出了一种额定水头1 000 m，单机容量接近800 MW的三转轮立轴串联水斗式水轮机方案。阐明了这种通过增多转轮来增大容量的设计理念和结构组成，给出了方案的理论设计参数，并应用CFD模拟预测了其水力特性、分析和优化转轮及转轮室流态。研究表明：三转轮水斗式水轮机的额定工况效率可达87%，工作特性曲线变化平稳。转轮室溅水干扰是影响效率的主要因素。通过优化各层转轮相对位置和喷嘴方位，可一定程度提高效率，减小力矩振荡，保证出力稳定。此初步尝试证明了概念的可行性，也发现溅水优化的重要性，能为后续优化研究提供参考。

针对水电机组振动信号存在非平稳和非线性，单一特征提取难以实现高精度故障诊断问题，提出了一种基于卷积神经网络和近似熵特征融合的故障诊断方法。利用卷积神经网络提取振动信号特征；EEMD与近似熵构建信号特征向量，将两种方法提取的状态特征融合构建融合特征向量；进一步，将融合特征作为输入、故障类别作为输出，训练BP神经网络得到水电机组故障识别器，识别水电机组运行状态，即正常或具体故障类型。结合转子实验台实验数据，验证了所提方法在挖掘信号特征方面的有效性及较高的故障诊断准确率。

水轮发电机转子振动故障识别是水电站运维的重难点问题，为此提出一种基于转子振动信号的故障识别方法。首先针对发电机转子的非平稳和非线性振动信号，采用奇异值分解（SVD）并结合能量差分谱理论进行降噪预处理；对预处理数据使用连续小波变换（CWT）转换为时频图并形成图像数据集；然后将该图像数据集作为卷积神经网络（CNN）输入，通过CNN多层池化及卷积形成分布式故障特征表达，最终实现发电机转子故障模式识别和分类。经实验验证，该方法准确率达到99.5%以上，能有效识别出发电机转子的故障类型。

针对现有水电站能效管理水平评价方法的不足，将层次分析法（AHP）和优劣解距离法（TOPSIS）引入评价过程中，综合考虑经济、安全和管理3个方面的因素，构建了水电站能效管理评价指标体系；针对九分位标度法的不足，采用指数标度法确定各指标权重；分别利用TOPSIS方法和专家打分法对定量指标、定性指标进行评分，并进一步实现水电站能效管理水平的综合评价；以某实际水电站为例，分析和计算2018-2022年的水电站能效管理水平得分，结果表明该电站能效管理水平总体上呈上升趋势。

水轮发电机组在运行过程中由于水力、机械、电磁等原因不可避免会发生振动，机墩作为水轮发电机组的支承结构，其结构的稳定性至关重要。建立起机墩、蜗壳、尾水管直至地基的整体模型，通过数值模拟可以得到机墩在谐振荷载作用下任意部位的幅值，在此基础上运用统计学方法响应曲面试验方法，以机墩内径、厚度两个参数作为设计变量，结合信息量权数法将机墩在垂向、径向、环向的最大振幅用一个综合目标函数来代替，并以该综合目标函数作为优化目标，由此建立起响应曲面模型，并对机墩模型进行优化。结果表明：优化后的机墩垂直方向的最大振幅减少了17.8%，环向最大振幅减少了4.7%，径向最大振幅减少了1.4%；本工程机墩的内径建议取值范围为1.73D ₁~1.83D ₁，机墩厚度的建议取值范围为0.50D ₁~0.63D ₁；响应曲面的优化设计方法可以有效应用于水电站机墩的减振设计中。

为了提出一种准确快速的土石坝心墙黏土渗透系数测定方法，基于孔压静力触探建立了渗透水流的椭球形水平渗流模型，该模型可以较好的适用于夯实土体的水平向渗透系数评估。首先回顾了前人基于孔压静力触探测算土体渗透系数的研究成果，再从实际角度出发，分析推导了探头贯入土体产生超静孔隙水压力分布的力学模型，与实测数据对比后认为超静孔隙水压力负指数函数分布形式具有一定准确性。然后推导了基于椭球形水平向渗流模型的渗透系数评估方法。经工程实例验证，本文方法从理论和计算精度等方面对前人方法进行了完善，具有较好的工程应用前景。

传统的混凝土坝位移监测模型往往忽略残差序列中的有效信息，导致对大坝位移的预测效果不佳。旨在提高预测模型的精度。针对这一问题，提出一种考虑信号残差修正的混凝土坝位移双层阶预测模型。首先根据传统混凝土坝位移预测的统计模型选取大坝位移的影响因子；其次通过麻雀搜索算法（SSA）确定极限学习机（ELM）中的超参数，建立单层阶预测模型SSA-ELM，进而得到大坝的单层阶模型位移预测值；再次，基于最小样本熵（SE）和相关分析法，通过变分模态分解法（VMD）对残差序列分解重构；最后利用SSA-ELM对重构后序列进行修正，并将修正值与单层阶模型位移预测值进行叠加，构建双层阶预测模型SSA-ELM-VMD ^ρ +，进而得到最终的位移预测值。工程实例验证表明，与其他模型相比，该双层阶模型预测精度高，泛化能力强，有效的挖掘了残差中的有效信息，并克服了噪声干扰。本研究为大坝安全监控、健康服役诊断与管理运行提供了新的参考。

针对大型水力发电机整距叠绕组零部件数量多、线棒间连接逻辑复杂，致使难以快速实现数字化建模的问题，提出了一种基于连接逻辑驱动的发电机整距叠绕组建模方法。首先，结合三维建模软件和三维可视化应用引擎平台，构建了交互式虚拟零部件模型库；然后，根据整距叠绕组的电气原理，将其连接逻辑转换为关系清晰的二维序列，实现绕组在虚拟场景中快速可视化；最后，利用计算机可快速理解的逻辑驱动模型，设计了发电机定子绕组结构认知、故障检修等辅助应用。该方法缩短了构建定子绕组三维模型时间，同时层次清晰的设备树与三维可视化模型的结合、人机交互界面，有助于运维人员快速理解绕组复杂结构及其装配关系。

为揭示塑性混凝土细观破坏机理，基于PFC-FLAC3D耦合建立了柔性膜边界三轴试验模型，深入分析了塑性混凝土在围压效应和尺寸效应下的细观变形破坏特征，采用多元非线性公式定量描述了塑性混凝土宏观单轴力学强度-围压-三轴力学强度的经验函数关系，并结合室内试验结果验证了经验公式的准确性。研究结果表明：围压越大，对内部颗粒运动约束越强，低围压下的剪切带形态更明显。高围压有利于提高结构整体性，弱化抗压强度的尺寸效应。随着尺寸增加，试样中部侧向鼓胀变形减小，斜截面贯通连接的颗粒减少，导致X形剪切面特征逐渐减弱。最后，采用多元非线性拟合方法定量描述了单轴力学强度-围压-三轴力学强度联合关系，为后续研究提供理论基础。