再生水回用是解决水资源短缺的重要途经，被广泛应用于工业生产、城市绿化方面，但其中含有大量的条件致病菌，对环境及人体健康具有潜在威胁。研究拟对污水厂二级出水采用颗粒活性炭（Granular Activated Carbon，GAC）、生物活性炭（Biological Activated Carbon，BAC）两种过滤单元与纳滤（nanofiltration，NF）组合工艺，来达到水中三种条件致病菌（军团菌、铜绿假单胞菌和鸟分枝杆菌）、大肠杆菌和有机物的去除的目的，采用直接NF、GAC-NF和BAC-NF三种处理工艺对去除效果进行分析。结果表明：在GAC过滤的滤速为5 cm/h，NF的过滤压力为0.4 MPa条件下，直接NF及其组合工艺均可实现二级出水中条件致病菌的完全去除，相较于直接NF和GAC-NF，BAC-NF工艺对水中DOC、UV254、微生物代谢副产物类和腐殖酸类有机物的去除率最高，分别为85.2%、74.5%、76.2%和82.0%；水中条件致病菌与大肠杆菌、DOC之间均有显著相关性，可以通过强化水中大肠杆菌和有机物的去除，达到提高不同组合工艺对条件致病菌削减的目的；BAC表面生物膜细菌中的假单胞菌、气单胞菌、硝化螺旋菌和不动杆菌占比最高，上述细菌对条件致病菌的生长繁殖起抑制作用；生物膜真核微生物中的线虫和轮虫占比最高，这两种微生物能通过捕捉的方式实现对水中条件致病菌的削减。

近年来，红树林在海岸带保护与修复工程中的应用越发广泛，如何科学布置红树林以发挥其消浪效果至关重要。红树林的淹没度、种植密度、种植宽度以及排布方式等因素均会对红树林的消浪效果产生不同程度的影响。为了探究上述参数对红树林消浪的影响，开展物理模型试验并对不同参数的影响进行敏感性分析。选取浙江乐清湾内海山西塘前沿红树林带为研究对象，构建1∶5正态水槽模型，将桧柏树二次加工制作模型树，开展红树林消浪试验，研究红树林各布置参数对其消浪效果的影响及敏感性。试验结果表明：红树林的消浪效果随着淹没度的增大而减弱；红树林的宽度越大，消浪效果越好，但红树林前半段单位长度的消浪率往往大于后半段；种植密度的增大会提升红树林的消浪效果；相同种植密度下，“品”形排布的消浪效果总体上接近或略好于矩形排布。经敏感性分析，淹没度对于红树林消浪效果的影响最显著，其次为红树林宽度。研究成果初步探明了红树林较优消浪效果的布置参数及其组合方式，为海塘安澜工程的红树林种植工程防灾减灾效益最大化提供了参考。

在农业灌溉的领域中，化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）的测定是衡量水体中有机物污染程度的一个重要指标。当COD浓度超过60 mg/L时，其对土壤质量和农作物的生长产生的负面影响成为不容忽视的问题。这一现象可能会严重影响农作物的产量和质量，进而对农作物生产的可持续性构成挑战。因此，有必要精确预测污水处理厂出水COD浓度的变化趋势，从而促进其在农业灌溉中的有效应用。研究结合了改进的小波变换、改进的粒子群优化 （Improved Particle Swarm Optimization，IPSO）算法和反向传播BP（Back Propagation，BP）神经网络作为预测模型。鉴于COD受到众多因素的影响，这些因素之间存在复杂的耦合关系，采用PCA进行特征提取。考虑到数据采集的过程中不可避免的噪声干扰，应用小波降噪对原始数据进行处理，以确保数据质量，提高模型准确性。在此基础上，基于BP神经网络算法构建污水处理厂出水COD的预测模型。为了解决BP神经网络参数选择可能遇到的盲目性问题，引入改进的粒子群算法对模型进行参数优化，以提高预测精度。实验结果表明，提出的PIWT-IPSO-BP模型预测效果良好，其平均绝对误差、均方根误差和决定系数分别为0.222、0.386和0.984。该模型在一定程度上改善了数据噪声、多因子制约等问题，为污水循环利用技术应用于农业灌溉方面提供了参考依据。

广西平陆运河是珠西流域连接北部湾港的亿吨级水运交通大动脉，科学合理地评估平陆运河内河段生态健康状况，可以为水利及生态环境规划建设提供依据。作为监测水体健康状况和指导受损水生态修复和保护的重要手段，河流健康评价一直是研究重点，但缺少量化综合指标的研究。以大致涵盖了钦江和沙坪河两大流域的5个测样点为例，构建了平陆运河内河段生境健康量化评价体系。通过平陆运河河流健康为基准，分别从水生生物指标、水文指标、水质指标、河流形态指标4个准则层构建平陆运河内河段河流健康评价指标体系，确定13个评价指标。由于CRITIC权重法能够基于评价指标的对比强度和指标之间的冲突性来综合衡量指标的客观权重，明确地表征平陆运河内河段生境健康状态，将基于CRITIC权重法对平陆运河内河段的健康状态进行综合评价。研究结果表明：平陆运河内河段测样点中健康状态的点位有2个，亚健康状态的点位有3个，无一般、差、极差的点位，总体上平陆运河内河段生境健康状态整体处于健康状态。最后根据评分等级探讨了平陆运河建成后在水生生物指标、水文指标、水质指标、河流形态4个准则层方面分别有哪些变化与亟需解决的问题，针对性地提出了对平陆运河内河段生境修复的对策与建议。

天然条件下，济南泉域岩溶水水质优良，随着社会经济快速发展，岩溶水环境质量发生了显著变化。为研究泉域地下水化学特征演化规律，在收集多年泉域岩溶水主要离子化学特征的基础上，综合采用Piper三线图、Gibbs模型、离子比值、因子分析等方法识别泉域水化学演化特征及影响因素。结果表明：①泉域岩溶水中以HCO₃ ^-和Ca²⁺为主要阴阳离子，来源于碳酸盐岩风化，泉域岩溶水化学类型从间接补给区到排泄区总体由HCO₃·SO₄-Ca逐渐转变为HCO₃-Ca型；②泉域岩溶水化学演化过程主要受岩石风化作用、阳离子交换作用以及人类活动的共同影响，其中Na⁺、Cl^-表现为多源性，主要来源于岩盐溶解和人类活动；③不同时间阶段内泉域水化学影响因素的强度不同，人类活动对泉域的影响逐年增强，混合作用是人类活动对泉水影响的体现，多因素的共同作用使得泉域水化学特征及演化规律愈加复杂。探究泉域水化学演化规律对保护岩溶水环境具有指导意义。

掌握河网连通性是实现水资源高效利用的重要条件，对于河流流域生态系统的健康运行和水资源管理尤为重要。为评估河网连通性对水资源管理的影响，根据层次分析法提出了一种基于判断矩阵的河网连通性评价模型，并通过模拟实验对该模型进行了验证。实验结果表明，基于判断矩阵的河网连通度评价模型能有效评价物质与能量在不同水域间的流动，较好地反映河道的水量、流量和能量分配能力；点的连通度与水深呈强相关，与流量和能量呈中等强度相关，与流速呈弱相关。研究的模型具有较好的应用价值，为河流和水体的管理和规划提供参考。

为了解决产漂流性卵鱼类产卵场栖息地模拟的多鱼种生态流量求解不足的问题，提出一种通过鱼类产卵场栖息地模拟计算，在耦合多种产漂流性卵鱼类生态需求的基础上进行生态流量及阈值计算的求解方法，包括：①采用模糊逻辑法进行产卵场栖息地模拟；②改进优势度模型，并运用熵权法确定鱼种的生态流量权重，加强鱼类产卵场生态流量结果的适用性；③耦合多种鱼类产卵需求求解生态流量，并基于单、多鱼种最适生态流量求解综合生态流量阈值。方法考虑了多种鱼类产卵期间的生态流量需求，增加了鱼种对河流生态需求指示作用的可靠性，研究成果可为水库生态调度提供理论基础，为河流水资源管理提供必要参考。

风电出力的不确定性导致执行中长期合约时产生弃风或遭受偏差惩罚，为弥补中长期合约交易灵活性的不足，提升风电的消纳比例，提出一种考虑合约转让的风-水-火中长期交易出清模型。考虑风电出力的不确定性，根据风电出力的概率分布，将其出力品质区间划分为确定部分和不确定部分；风电确定部分参与上层的中长期市场交易，以电力系统总体购电成本最小为目标，建立风电确定部分、火电和水电中长期竞价模型，得到中长期合约交易的合约电量和价格，并将出清结果传递给下层；剩下的风电不确定部分参与下层合约转让交易，利用蒙特卡洛方法将风电不确定部分生成典型场景集，以风电利益最大化为目标，以水电和火电利益诉求为约束，建立风电、水电和火电三方自主协商的合约转让交易模型，从而充分挖掘水电和火电的灵活性调节能力，将原中长期合约中水电和火电承担的电量转移给风电，并将合约转让交易情况反馈给上层，进一步优化上层中长期出清结果。改进的IEEE30节点系统算例结果分析表明：所提出清模型不仅提升了风电在中长期市场的消纳水平，而且降低了二氧化碳等污染物的排放，同时也有效保障了各合约转让交易参与主体的利益，增强了市场主体参与合约转让交易的积极性和主动性。

入库水流含沙量直接影响水电站机组安全运行，准确预测入库含沙量可为水电站的停机避峰提供决策依据，同时对减少水轮机组泥沙磨损，延长其使用寿命具有重要意义。为开展更为有效和精准的入库含沙量短临预报，研究基于气温、水位、流量等水文气象监测资料，结合长短期记忆模型（LSTM）、支持向量回归模型（SVR）和随机森林模型（RF），探索构建含沙量短临预报模型，并以位于喀什河（KSH）流域的塔勒德萨依（TLDSY）电站库区为研究对象，对所建模型的适用性及可靠性进行验证。研究结果表明：所建SVR模型可有效预测入库水流含沙量的涨落变化趋势，但在含沙量定量预测方面，该模型存在一定的误差，预测结果普遍偏高；RF模型可较为准确的根据过去10 h的水文气象信息预测出未来1~3 h的入库水流含沙量，但随着预见期的增加，RF模型稳定性下降明显，可能出现较大的局部误差；LSTM模型同样可较为准确预测出未来1~3 h的入库水流含沙量，并且对预见期为4~5 h的预测效果更为稳定，其NSE值始终保持在0.6以上，MAE值在0.15 kg/m3以下，沙峰预测误差可控制在15%以内。综上所述，研究基于LSTM算法所建的含沙量短临预报模型表现最佳，可基于历史水文气象监测信息，实现更为准确的入库含沙量短临预报，进而为水电站安全高效运行提供更为可靠的数据支撑。

河北是我国主要农业大省，一直是农业干旱多发区，其原因一方面在于区域水资源短缺严重，另一方面是仍以粗放型灌溉为主，造成水资源浪费。解决上述问题的关键在于提高我国农田灌溉用水效率，要做好该项工作，充分掌握农作物实际种植结构和灌溉信息至关重要。选取邯郸市邱县为研究区域，基于Landsat 8、高分1号影像数据以及无人机数据，结合冬小麦物候特征，构建冬小麦生长季时间序列数据集，采用支持向量机分类法进行了冬小麦信息提取；在此基础上，根据灌溉前后遥感指数变化规律，反演了地表温度（LST）、植被供水指数（VSWI）、温度植被干旱指数（TVDI）等因子，进行区域农作物灌溉信息提取模型实验。研究结果表明：①遥感影像时间序列数据SVM分类方法信息提取精度较高，Kappa系数为0.92；②Landsat 8影像LST、VSWI、TVDI灌溉面积提取结果对比发现，三类指数提取结果占冬小麦面积的比例均在60%以上，具有较好的一致性，调查证实基于VSWI反演灌溉面积效果最好；③三类指数提取结果叠加分析得到面积为128.357 km²，其中VSWI指数与此面积重叠率达88.48%。上述研究方法较准确的识别出冬小麦种植面积及其灌溉信息，可以作为区域水资源调度、种植结构调整、干旱防治的理论支撑和决策参考。

基于自然地下水矿化度分布规律，探究北方沿海区水稻合理种植规模具有重要的节水压盐意义。本研究以唐山市为例，基于地下水矿化度监测及Landsat遥感影像等数据，分析了水稻种植规模时空分布，结合水稻生长的矿化度阈值，利用叠加分析法提出适宜种植规模和调整措施。结果表明：受水资源短缺影响，1991年以来唐山沿海区的水稻种植面积逐年减少，现状水稻种植面积基本稳定在6.28万 hm²。地下水矿化度大于3、1~3 g/L和小于1 g/L的区域分别为水稻保留区、探索退减区和优先调减区，面积分别为4.80、1.69和1.05 万hm²。结合国家粮食安全要求，唐山市沿海区适宜水稻种植面积为5.00~5.33 万hm²。研究成果为北方沿海区水田的开发利用和粮食节水增产策略提供了新思路。

大中型灌区供水服务应全面考虑水资源的流动性、循环性、系统性等自然属性，从系统治理的视角，统筹考虑灌区上下游、左右岸、地表地下等水流全过程的配置效率。针对目前大中型灌区量测水设施在建设布局中的常见问题，提出了灌区量测控设施整体规划要点，研究了灌区量测控设施总体布局考量因素，提炼了渠道量测控设施现场布置模式，以期实现灌区灌溉用水的高效配置和节约集约利用，可为大中型灌区量测控设施建设整体规划和总体布局提供参考。

为探究环境变化对农田涝渍灾害的影响，构建多层联合水箱模型探究降雨量、塘堰面积占比和稻田初始水层对灌区涝水峰值的影响。研究结果表明：多层联合水箱模型能够准确模拟灌区的径流变化过程，模型率定期和验证期的模拟精度均达到乙等；灌区涝水峰值随着降雨量的增大而增大，重现期为100年的降雨量产生的涝水峰值为18.9 1m，较重现期50年与20年的降雨量分别增加了0.35 m、0.87 m；闸泵的工程调度可以有效控制由塘堰面积变化带来的涝水峰值变化；稻田对降雨排水具有明显的调控作用，通过预降稻田初始水层，可以有效防止区域洪涝灾害。

开展气候变化对主要粮食作物的需水影响研究，对于提升区域农业抵御气象灾害韧性、制定合理的农业水资源管理策略、促进区域农业可持续发展和保障粮食安全等方面具有重要意义。本研究以主要粮食作物水稻为研究对象，基于联合国粮农组织推荐的单作物系数法，建立了田间水量平衡模型，结合Pettitt突变检验、Mann-Kendall趋势分析的等数理统计手段，构建了气候变化对水稻早、中、晚不同生长期灌溉需水影响的综合评估框架。并以位于中国长江流域的南昌市为例开展研究，定量分析了1956-2021年南昌市主要气象要素的演变规律，对比分析了研究区内早、中、晚稻灌溉需水的特点和变化趋势，识别了不同生长期水稻灌溉需水年际变化的主要驱动因素。结果表明，近六十年来南昌市水稻生长期内气温显著增加、降水不显著增加，日照时数、风速的显著下降。总体上水稻灌溉需水量呈下降趋势，其中，中稻灌溉需水显著下降，早、晚稻呈不显著下降。水稻灌溉需水量的下降主要归结于降雨、风速和日照时数的变化。

为控制引水隧洞爆破施工产生的负面效应，以犬木塘水库工程中的狮子岭隧洞爆破施工为背景，基于现场多方案爆破振动监测和ANSYS/LS-DYNA数值模型，研究了爆破振动在地表的传播特性，探讨了邻近建筑最大主应力与峰值合振速的相关性。研究结果表明：地表不同方向的振速分布存在差异，其中垂直隧洞轴线方向的振速衰减更为缓慢；三向振速中，水平向振速在低频带区段具有较高的能量分布；爆破荷载作用下，邻近建筑结构构件的交接处会出现应力集中，结构最大主应力和峰值合振速的相关性较好，依据综合数值模拟结果、实测振动主频及规范允许值，确定场地爆破振速安全阈值为2.0 cm/s。研究结果可为类似近接既有建筑物爆破施工的安全防护提供参考。

为了改善大偏角短引渠侧向进水泵站前池、进水池内偏流、回流和漩涡等不良流态，以某大型大偏角短引渠侧向进水泵站工程为研究对象，采用物理模型试验和数值模拟相结合的方式对初步设计方案下的前池、进水池流态进行分析，提出流速偏差系数λ作为评价指标，对工程进行优化，探讨前池的结构性改造对水流的整流效果，得出“弧形隔墩+改变底坡坡度+开设消涡孔”的组合方案为推荐整流方案，有效解决了前池及进水池内原设计存在的不良流态。研究结果表明，该整流方案使各个机组进水池偏差系数分别下降了37.03%、12.99%、22.29%、22.04%，显著改善了前池，进水池流态。研究结果可为类似大偏角短引渠侧向进水泵站前池及进水池流场流态优化提供参考，也可为类似短引渠泵站工程和进水建筑物的设计提供参考。

随着冲击式水轮机向大容量发展，配水机构的水沙气多相流特性和泥沙磨蚀受到广泛关注。为此，提出一种月牙肋球型分岔六喷嘴配水机构，采用RANS-ELES混合紊流数值模型模拟了配水机构的水力特性，水气交界面采用VOF模型进行追踪，并分析了不同肋宽比对流场和泥沙磨蚀的影响。结果表明：小肋宽比能改善配水机构射流质量，并有利于配水环管分叉部位抗泥沙磨蚀。研究成果可为类似冲击式水轮机的设计与运行提供借鉴。

为了解决淮安市徐溜电灌站水泵进水流态差导致机组振动和水泵装置运行效率低下等问题，基于该电灌站的设计参数，采用三维湍流流动数值模拟方法对进水池及其改造为肘形进水流道的水力性能进行了研究，对两种进水型式时的泵装置能量性能进行预测计算，并对改造前后的流道及泵装置的流态和性能进行比较分析。研究结果表明：该站进水池具备改造为肘形进水流道的条件；原进水池方案的流道水头损失大、池内流态紊乱，改造后的肘形进水流道水头损失显著减小、流场平顺无旋涡，水力性能大幅度提升；改造后的泵装置水力性能较改造前明显提升，设计流量下泵装置效率提升5%以上。改造后现场水泵机组整体运行稳定，表明将开敞式进水池改造为肘形进水流道是成功的，可为同类型的小型泵站的建设和改造提供参考。

阻力型水轮机被广泛应用于低流速场景的小规模水力发电，可安装在管道中为管道监测远传设备实现自供电。为进一步提高阻力型管道水轮机的效率，采用CFD软件对4种不同叶片横截面形状的水轮机进行水动力性能分析，研究不同叶片横截面形状对阻力型管道水轮机性能的影响；同时提出一种叶片折弯变形优化方法，对水动力性能表现最优的叶片进行折弯处理，并研究不同叶片折弯角对阻力型管道水轮机水动力性能的影响。研究结果表明：在所分析的四种叶片横截面形状中，JJ型叶片总体性能表现最优。当对JJ型叶片增加一个折弯角后，水轮机的效率得到了进一步的提升，且叶片折弯角的最佳取值范围为10°~20°。研究结果可为阻力型管道水轮机的叶片优化设计提供参考。

菜子湖作为引江济淮工程的关键调蓄湖泊之一，湖泊水位的变化同时受到自然降水和工程调蓄的影响。为了准确模拟及预报菜子湖水位，构建了菜子湖流域四水源新安江模型和菜子湖水位预报的神经网络（LSTM）模型。在此基础上，采用外部耦合的方法，构建了四水源新安江-LSTM耦合模型，进一步将物理机制模型模拟的入湖流量作为补充因子，驱动神经网络（LSTM）模型模拟菜子湖水位，从而实现两种不同模型在湖泊水位预报中的耦合应用。结果得出：直接模拟水位的洪水误差小于0.1 m，耦合模拟水位的洪水误差小于0.02 m，后者相较前者，水位误差精度提升了0.08 m。直接模拟水位验证期的洪水误差在0.02 m之内，纳什系数R ²分别为0.89、0.75及0.88，均方根误差RMSE分别为0.034、0.027及0.015；耦合模拟水位验证期的洪水误差在0.015 m之内，纳什系数R ²分别为0.91、0.82及0.88，均方根误差RMSE分别为0.019、0.021及0.008。研究结果表明，与单驱动因子得出的结果相比，双驱动因子得出的结果更有效地提高了水位的模拟精度。同时在考虑对应降雨的洪水过程中，数据驱动和物理机制相结合的方法与直接预测水位误差相对比，有效地提高了场次洪水水位预报的精度，得到更精确的模拟结果。为引江济淮工程的调水提供了重要的参考依据，也为相似调水工程的洪水水位预报提供一定的参考。

“7·20”暴雨使河南省出现历史罕见的极端强降雨过程，该场降雨持续时间长、覆盖面积大、雨强高、降水总量大，日雨量突破历史极值；暴雨造成郑州等城市发生严重内涝，多处水库、堤防工程出现严峻险情，引发了社会高度关注。研究暴雨移植有助于提高城市应对超标准洪水的防御能力。开封市的洪涝排泄能力有限，为了探究开封市在极端洪灾下的风险调控能力及应对措施，做好防大汛的准备，将郑州“7·20”暴雨中心移植于开封市中心，降雨量级、时程分布不变，对“7·20”暴雨降雨时段取7月17日8时至21日8时，共4天。应用中国洪水预报系统，采用三水源新安江模型，马斯京根法演算汇流，模拟各控制断面断面洪水过程、流量、洪峰到达时间，并确定淹没范围。计算结果表明：在开封市暴雨移植后，累积雨量大于800 mm的笼罩面积为115 km²、大于600 mm的笼罩面积为1 154 km²、大于400 mm的笼罩面积为2 793 km²，小于400 mm的笼罩面积为3 651 km²；平均淹没水深0.61 m，最大淹没水深为2.78 m，总积水量达0.92 亿m3。其中0.229亿m3经惠济河进行下泄，剩余0.691 亿m3的水量最快需要3.6天完成排涝。研究结果对开封市防御极端暴雨下的城市内涝、超标准洪水、超标准洪水监测预警、防洪规划、应急预案编制、响应水利部“四预”要求等具有重大的警示作用和参考意义。

在城市化与气候变化影响下，城市洪涝与水污染等城市水问题愈发严重，海绵城市作为新一代的雨洪管理理念，通过“源头消减，过程控制和末端治理”的方法协同控制径流，提高城市的环境适应性。现有研究多集中于对单一设施的径流控制效果研究，而对多种设施的参数组合分析较少。为探讨多种海绵设施结构参数变化对径流控制效果的敏感性以及影响机理，研究选取成都市某典型住宅区为对象，开展了生物滞留池、绿色屋顶、透水铺装和植草沟等四种海绵设施结构参数的敏感性分析与优化，并在该区域构建了城市雨洪管理SWMM模型，结合参数优化结果以及SWMM模型，对不同降雨情景下的组合设施进行区域径流控制效果的模拟。结果表明：生物滞留池和绿色屋顶的种植层厚度和土壤孔隙度，透水铺装的蓄水层厚度与孔隙度，植草沟的曼宁系数和蓄水层深度是对径流敏感度最高的因子；降雨重现期越大，结构参数的影响越大，且绿色屋顶的种植土层厚度和孔隙度改变对径流系数影响最为显著；在优化结构参数后，布设海绵设施可以实现40.49%~65.67%的径流峰值削减率，以及10~20 min的径流峰值延缓时间，其削减程度随着重现期的增大而减小。研究结果为海绵城市设施的结构和布局优化提供了理论依据和实践案例，有助于实现海绵城市建设的最优径流控制效果。

西江是华南地区最大水系珠江流域的主干，其径流变化对华南地区水资源供给至关重要。基于逐日气象观测数据，对耦合模式国际比较计划第六阶段（CMIP6）中包含7个情景（SSP1-1.9、SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP4-3.4、SSP4-6.0、SSP5-8.5）的5个气候模式进行降尺度和偏差订正，结合水文观测数据对SWAT水文模型进行率定和验证，预估分析了全球温升1.5、2.0、3.0和4.0 ℃水平下西江流域径流变化特征。结果表明：①1961-2020年，西江流域年平均气温以0.15 ℃/10 a的速率呈显著上升趋势；年降水量以-0.9 mm/10a的速率呈微弱下降趋势。全球温升1.5~4.0 ℃水平下，西江流域年平均气温较工业革命前将升高1.7 ℃（模式范围：1.2~2.2 ℃）~4.0 ℃（3.7~4.3 ℃）；流域年降水量较基准期有所增加，且在全球温升3.0 ℃和4.0 ℃时增幅较明显。②1961-2020年，西江流域年径流为6 923.5 m3/s，以-19.0 （m3·s）/10 a的速率呈减少趋势。相比基准期（1995-2014年），全球温升1.5~4.0 ℃水平下，西江流域年径流将增加3.5%（-20.4%~28.4%）~10.5%（-18.7%~43.2%）；7-11月径流较基准期呈增加趋势，4-6月径流呈减少趋势，12月到次年三月径流均在温升3.0℃时出现较基准期有所减少，其他温升水平下呈微弱增加。③与基准期相比，4种温升水平下流域发生洪水和枯水的风险均呈增加趋势，且温升水平越高，流域发生洪水和枯水的风险越大，历史时期百年一遇的洪水在全球温升1.5~4.0 ℃水平下将分别变为45~50、15~28、10~18、5~8 a一遇；百年一遇枯水事件发生的时长在不同温升水平下将变为不足40~46、22~25、12~13和8~10 a一遇。随着全球气温升高，流域发生丰、枯水事件的风险将有所增加，可能对西江流域水资源管理和防洪抗旱工程造成威胁。

在全球变暖的背景下，复合干热事件即干旱和高温同时发生的频率、强度和范围不断增加，造成了严重的自然灾害和社会经济损失。然而，在中国这样一个气候和地形条件复杂的区域，复合干热事件的演变特征尚不清晰，其背后的潜在驱动机制也有待研究。为了更好地理解和应对复合干热事件，基于标准化干热指数（Standardized Dry and Hot Index， SDHI）研究了1961-2015年中国夏季复合干热事件的时空变化规律，对比分析了不同地区复合干热事件的频率和强度变化，并通过小波相干和多元线性回归等相关性分析方法探究了复合干热事件与同期大尺度气候模态之间的关系。研究结果表明：中国夏季复合干热事件的频率和强度均呈现出增加趋势，气温升高主导了复合干热事件严重程度的增加；厄尔尼诺-南方涛动（El Ni?o-Southern Oscillation， ENSO）和大西洋多年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation， AMO）与SDHI主要呈负相关关系，而太平洋年代际振荡（Pacific Decadal Oscillation， PDO）和北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation， NAO）与SDHI主要呈正相关关系；东北、华南和西南地区的复合干热事件受AMO影响明显，而西北和华北地区的复合干热事件主要受NAO影响；除华东和华中地区以外，4个气候模态的协同作用对复合干热事件的贡献率均超过了15%。研究结果可为应对气候变化，提高灾害防御能力，降低风险损失提供重要参考和科学依据。

城市不透水面的快速扩张极大地改变了自然的水文循环过程，是造成城市内涝、河湖生态退化等城市水问题的主要原因之一。海绵城市建设及低影响开发利用源头海绵设施或城市绿地断接城市不透水面，减少不透水面的水文效应，是缓解城市水问题的重要措施。探究不透水面断接的水文效应对我国海绵城市建设具有重要意义。基于全分布式物理水文模型ParFlow.CLM，充分考虑城市地下构筑物，探究了不同土壤质地情景下西宁市某典型居民小区建筑屋顶断接在连续的降雨、蒸发过程中的水文效应。模拟结果显示，利用该居民小区自然绿地断接建筑屋顶能取得较好的径流控制效果：当土壤饱和导水率（K_s ）大于0.01 m/h时，屋顶径流的年削减率能达到72.9%以上。屋顶断接在建筑物雨落管附近形成了集中入渗，增加了根区土壤湿度，且这一效应随着土壤渗透性的增加而增强。根区土壤湿度的增加进一步促进了绿地的蒸散发：与屋顶断接前相比，不同土壤质地情景下居民小区年蒸散发总量增加了6.2%～7.8%。另一方面，集中入渗在局部也形成了更深的湿润锋，使得更多下渗水量能够脱离植被根区的蒸散发作用，从而促进根区水分的深层渗漏。模拟结果表明，尽管该居民小区地下停车场限制了大部分区域的深层渗漏，当土壤K_s 大于0.01 m/h时，屋顶断接情景下的年深层渗漏总量仍能超过城市化前的水平。

为提升我国北方农牧交错带农业水资源利用效率，研究旨在提出一种基于机器学习极限梯度提升（eXtreme Gradient Boosting，XGBoost）算法的农业水资源利用效率评价和分析框架。首先，利用熵权TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution）模型对北方农牧交错带七省区2008年至2021年的农业水资源利用效率进行测度；其次，将效率值作为XGBoost回归预测算法的先验样本进行训练测试，并使用贝叶斯优化（Bayesian Optimization，BO）算法对极限梯度提升回归预测模型的超参数进行优化。此外，应用五折交叉验证对TOPSIS-XGBoost回归模型结果进行稳健性检验；最后采用SHAP（Shapley Additive Explanation）模型系统分析影响北方农牧交错带七省区农业水资源利用效率的关键驱动因素。研究结果表明：2008年至2021年的北方农牧交错带七省区农业水资源利用效率整体有所提高，平均效率值由2008年的0.328上升至2021年的0.437，但总体效率均值较低；2021年河北省、宁夏回族自治区、辽宁省、陕西省和内蒙古自治区的农业水资源利用效率相对较高，效率值分布在0.40至0.59之间；甘肃省和山西省的农业水资源综合利用效率较低，效率值分别为0.33和0.31；BO-XGBoost回归预测模型测试集的R ²较基准XGBoost模型提高了2.63%，且五折交叉验证的R² 均值为0.96，表明模型误差较小，具有良好的预测性能和稳健性；供水模数、有效灌溉率以及农业规模化程度是影响七省区农业水资源利用效率的关键驱动因素。TOPSIS-BO-XGBoost-SHAP模型可为我国农业可持续发展提供科学参考和技术支持。

不确定参数对水资源配置结果有着重要影响，相关研究较少定量评估不确定参数输入带来的系统响应情况变化。以区间数表示水资源配置涉及的不确定参数，构建了含多维不确定参数的不精确两阶段随机规划模型，然后采用逐层试验设计方法，量化不确定参数对目标值、配置决策等配置结果关键边界特征（上界、中值、下界）的主效应、交互效应和贡献率，最后以南渡江流域为实例验证本方法的实用性。结果表明，在规划年2030年，南渡江流域管理者可以按照预先定义的供水目标上限供水，预期供水总收益为［213.11，305.89］亿元。逐层试验设计能够定量分析多维不确定参数对配置结果的影响，中游、下游的农业和市政供水效益系数对供水总效益下界、中值、上界的贡献率可达60%以上，中游农业供水效益系数变化造成的供水总收益变化最大，对供水总效益的下界、中值、上界的主效应分别为44.22、48.28、43.01；P=95%特别枯水年来水量对总缺水量下界、中值、上界的贡献率可达50%以上，其主效应分别为-11.04、-22.30、-24.12，其变化造成的总缺水量变化最大；供水总效益或总缺水量下界、中值和上界的主要影响参数类型一致，但是不同界限上贡献率值不同，且交互效应影响很低。研究结果可为南渡江流域水资源配置方案制定和水安全保障分析提供科学依据。

针对气象数据驱动模型在预测径流面临的特征间多重共线性及预测精度较低的问题，将方差膨胀因子VIF、梯度提升回归树GBRT模型和马尔科夫链MC误差修正模型相结合，建立VIF-GBRT-MC组合预测模型。选取汉江流域洋县水文站的日径流进行实例分析，并与单一模型GBRT、长短期记忆神经网络LSTM、支持向量机SVM及相应组合模型VIF-GBRT、VIF-LSTM、VIF-SVM、VIF-LSTM-MC和VIF-SVM-MC的预测结果进行对比分析。采用纳什效率系数NSE、均方根误差归一化NRMSE、平均绝对百分比误差MAPE（%）、峰值预测性能评价指标PPTS（5）和合格率QR（%）对模型的预测结果进行评价。研究结果表明：①VIF能够有效选取对模型预测有利的特征，改善特征间的多重共线性问题，降低模型过拟合的风险，从而提高模型预测精度。②MC误差修正模型能够准确识别未来时刻径流的预测值可能所处的误差状态，并加以修正，进一步提高径流预测的准确性。③GBRT模型相比LSTM和SVM模型，它能够更好适应径流和气象因子的非线性特征，相比其他子模型有着更强的预测能力。将GBRT与VIF和MC模型组合构成VIF-GBRT-MC模型，能够有效降低径流非一致性的影响，显著提高径流的预测精度。研究项目为实际径流预测工作提供了有效的预测方法，并为应对气候变化和人类活动对径流预测带来的挑战提供了一种可行方案。

为探明城市内涝一二维模型耦合过程中，检查井井盖对节点溢流和二维积水特征的影响，以重庆市悦来会展城某排水片区为研究区，耦合暴雨径流管理模型（Storm Water Management Model， SWMM）与有限体积海洋模型 （Finite-Volume Coastal Ocean Model， FVCOM）。通过分析溢流过程中检查井井盖的作用水头，对耦合模型的溢流节点计算水头进行校正。基于历史降雨对模型进行验证，并应用耦合模型模拟分析不同井盖概化方式下溢流节点数量、位置分布、积水深度和积水面积的差异。结果表明：降雨重现期较小时（如低于50 a一遇），管网溢流程度较轻，两种井盖概化方式下的节点溢流情况无太大差别；与不考虑井盖影响相比，50 a和百年一遇时，模型中考虑井盖影响下的检查井溢流个数分别从533和597减少为189和431，最大积水深度分别从0.46 m和0.53 m下降到0.38 m和0.48 m，最大积水面积分别从3.50 km2和3.85 km2下降至2.10 km2和3.05 km2；识别出3处主要易涝点，分别位于滨江路与同茂大道交汇处、悦城路北段和翠岗路南段末端。因此，在管网发达的城市区域构建一二维水动力耦合模型进行极端内涝风险模拟分析时，应充分考虑雨水检查井井盖在模型中合理的概化，提高模拟结果的准确度。