三峡水库蓄水后，枢纽下游分汊河段在不饱和挟沙水流作用下发生长时段冲淤调整，主支汊的分流比发生复杂变化，依据实测资料，采用不同方法判断汊道冲淤调整方向，为分汊河段防洪规划、两岸经济发展布局规划等提供支撑极为重要。以长江干流武汉河段铁板洲分汊段为例，采用主支汊过流面积变化分析、实测分流比变化分析以及河工模型试验相结合的方法，对三峡水库蓄水后该分汊段主支汊的冲淤调整方向进行多方法判断。结果表明：①3种方法对铁板洲顺直分汊河段冲淤调整态势的判断定性上具有一致性，即铁板洲分汊段总体呈支汊冲刷发展，支汊的过流面积占比增加，分流比增大，主汊分流比减小；②支汊来沙不饱和度超过主汊和径流过程调平是铁板洲分汊段支汊冲刷发展的主要原因；③主支汊过流面积变化、实测分流比变化和河工模型试验法均可以定性判断主支汊冲淤变化方向，而河工模型试验法还可以定量给出分汊河段同流量分流比的变化，三峡水库蓄水以来，大水至枯水不同流量级下支汊分流比增加7.4%~13.4%。

与单一水库相比，梯级水库连溃灾害影响更大、致灾因素更加复杂，然而梯级水库心墙坝连溃过程数值模拟仍面临较大困难。提出了梯级水库连溃过程数值模拟方法：采用DLBreach模拟溃坝洪水过程，采用天然河道一维水动力高精度数值模拟方法模拟溃坝洪水演进过程，基于C#语言开发了梯级水库连溃数值模拟程序，采用文本交互数据方式将溃坝模型和洪水演进模型连接。实例研究表明：DLBreach模型模拟射月沟水库溃坝洪水洪峰与实测值相对误差仅为1.8%，峰现时间仅相差1.2 min，模拟精度较高；溃坝洪水演进方面，方法与HEC-RAS（FVM）模拟洪峰流量相对误差仅为1%，洪水演进过程接近，表明该方法适用于天然河道溃坝洪水演进模拟。本文方法计算精度、计算效率均较高，实现了梯级水库心墙坝连溃快速、高精度数值模拟，为突发洪水事件及其后果的快速预报、预警和应急响应创造有利条件。

为探讨清江长阳县城区段水环境污染物浓度变化情况，基于MIKE21水动力水质耦合模型进行3种水文条件（丰水年、平水年、枯水年）下的水环境模拟研究，采用单因素污染指数评价污染因子NH₃-N和TN两个指标，并对不达标场景提出3种排污口污染物排放改善措施。结果表明：清江城区段水质特征为丰水年污染物含量优于平水年，而枯水年水质最差，NH₃-N和TN浓度超标较多，无法由河段的自净能力来降低但通过降低排污口污水浓度后得到明显改善，TN降幅最高可达15%，NH₃-N降幅最高达到20%。研究结果有利于更好地了解长阳县城区污水排放对清江水质的影响机理，为清江城区段污染的防治和改善提供参考。

随着船闸尺度日益增大，大尺度船闸输水系统要在高输水效率、船舶泊稳条件与工程投资之间找到合理平衡点的难度很大。依托某拟建大尺度船闸，闸室有效尺度为280 m×34 m×4.5 m（长×宽×门槛水深），建立1∶30的船闸输水系统水力学整体物理模型，重点针对闸室消能工进行系列试验研究，对不同消能工布置、阀门开启方式和船舶停泊位置的船舶系缆力进行测定和分析。同时，通过综合分析输水系统水力特性、压力特性和闸室内船舶受力特性，提出了经济合理的输水系统型式。成果表明：消能工直接影响到停泊在闸室内的船舶的安全性和稳定性。对于船闸平面尺度较大的船闸，为了兼顾高输水效率，采用相对复杂的闸室消能工结构是必要的。推荐输水系统布置方案下，闸室船舶系缆力、输水系统水力特性及阀门段压力特性均满足规范及设计要求，且有较大富余，为未来船闸提速提效预留了可操作空间，研究思路及成果可供类似工程参考借鉴。

为明晰水介质中流冰对平面钢闸门的撞击影响，以某水库的泄洪闸为例，基于流固耦合理论，建立冰-水-闸门三维耦合有限元模型，对平面钢闸门泄水时受浮冰撞击的能量过程进行分析，得出闸门的能量传递规律和应力分布情况。结果显示，在动能驱动下，水与流冰共同作用在闸门上，撞击过程中闸门吸收了大量能量，其所吸收能量最高时占到系统总能量的62.15％，并且距离流冰撞击闸门位置最近的主梁所吸收的能量占到了闸门总能量的58.51％，能量分布集中于撞击区域附近。

为探究连续弯曲河道中植被对水流水力特性的影响规律，利用雷诺应力模型模拟含簇状刚性植被的连续弯道水流。研究表明，弯道水流因离心力和弯道形态作用，形成高流速区紧贴凸岸，低流速区靠近凹岸的流速分布现象。植被的存在抑制了其上游高、低流速区发展，促进了流速均匀分布，凹岸侧植被扩大了高、低流速区范围，而凸岸侧植被造成下游高、低流速区位置互换，对流场影响显著。植被同时也影响了湍流结构，减缓水流流速梯度，使湍流强度整体削弱，增强了流场稳定性。植被对湍流动能的影响主要在弯道顶部和下游段，使湍流动能分布更加均匀。此外，植被还影响其上下游的水位变化，导致水面纵比降加大，横向扭曲加剧，尤其对凸岸侧水位影响较大。

在1∶15引水隧洞水工单体模型上，针对某大型引水工程洞内衔接池在部分高弗氏数水流条件下存在跃后波浪大、长距离明流洞洞顶余幅不够等问题，研究了5种跃后消波方案。结果表明：单层压板式消波方案较难适应运行水头或流量变幅大的工程；垂直平齐均匀排布消波方案阻水较明显，其跃首前移和池内水面升高也相对较大；采用分层布置、各层有适当错距的消波梁方案，明流洞内消波效果较好。在此基础上提出的两级消波梁方案，明流洞内的最大波幅降低约66.7%，满足了长距离明流输水隧洞对洞顶余幅的要求。

井式泵站是一种新型的泵站布置方式，水泵沿内外工作井中外井的顶板周向布置，与传统泵站相比水泵进流条件复杂。基于SST k-ω湍流模型进行数值模拟，结合物理模型，对无消涡和不同消涡措施水泵进口周围流态进行了分析，并选择了合适的消涡措施。结果显示，无消涡工况下，进水口附近会周期性产生附顶漩涡，进水口内外侧水流不对称是导致偏流的重要原因。采用的4种消涡方案均能在不同程度上改善流态，其中设置水平盖板的方式改善效果最好，喇叭口附近流态均匀，进水条件良好。

为解决声信号用于检测供水管道运行状态易受噪声干扰从而导致泄漏检测和漏点定位精度低的问题，提出一种结合变分模态分解和希尔伯特变换的振动声信号降噪方法。首先，利用变分模态分解将泄漏信号分解为若干个固有模态函数，确定分解模态数量，并对固有模态函数分量进行希尔伯特变换得到边际谱，通过边际谱特征和互相关系数初步筛分噪声；然后，通过滤波器和互相关系数进行二次噪声筛分；最后对降噪后的信号进行时延估计，结合定位原理计算漏点位置。为了验证方法性能，通过试验对互相关法、变分模态分解-相关系数法和所提方法进行对比分析，结果表明，所提方法相较其他两种方法，能够有效地降低泄漏信号中的噪声，减小定位误差。

为提高大坝安全监测数据库的数据挖掘效率，引入改进的ECLAT关联规则算法。利用数据挖掘技术分析处理数量庞大的大坝安全监测数据，并建立大坝坝顶垂直位移预测模型。首先筛选出对大坝坝顶垂直位移的主要影响因素环境温度、坝前水温和坝前水位，然后用Eclat算法对预处理后的基本资料进行数据挖掘，筛选出可以用于预测的强关联规则，最后利用坝顶垂直位移对温度变化反应的滞后性，建立坝顶垂直位移预测模型。将本模型应用于某混凝土拱坝中，试验表明该模型的本次预测结果具有一定的可靠性。

山西忻州地区山高谷深、沟壑纵横，黄河引水渡槽为适应地形条件在桥头段采用高墩大跨形式，其稳定问题备受关注。目前大部分学者对渡槽进行稳定性分析时采用墩底固结边界条件，片面夸大了土体对桩体的约束作用。针对上述问题本文依托桥头渡槽工程，通过三弹簧边界条件模拟桩土间相互作用，推导了最大悬臂状态及成槽状态的高墩稳定临界荷载计算公式。最后通过数值模拟对计算公式进行校核，验证了公式的正确性，为黄河引水渡槽的灾变防控提供了理论依据。

利用现场监测数据对堆石坝瞬变-流变参数进行反演分析对于确保坝体的安全稳定至关重要。针对堆石坝瞬变-流变模型，采用MATLAB中经过训练的神经网络来描述瞬变-流变参数和变形之间的映射关系，利用JAVA编程遗传算法来寻找最优瞬变-流变参数，以此建立了瞬变-流变参数的智能反演算法组合，并基于JAVA与MATLAB混合编程实现了瞬变-流变参数反演程序化，在西北某水电站面板堆石坝工程中得到应用和检验。结果表明，基于反演参数计算得到的计算沉降与实测沉降相对误差最大为4.33%，二者的时程曲线吻合较好，堆石坝变形在合理范围内并趋于稳定。研究成果满足精度和工程要求，可为堆石坝瞬变-流变参数反演提供一定的参考。

针对土石坝宽级配土渗流特性难以准确获取的问题，通过对土体骨架-孔隙-细粒土结构进行细观模拟，引入最大单粒孔隙骨料架空判据，提出土体渗流分形模型，计算土石坝宽级配砾质土渗透系数，通过与试验结果对比分析，验证了渗流分形模型的合理性。通过影响因素分析，研究孔隙率、含砾率、颗粒不规则度对渗透系数的影响，分析结果表明，孔隙率是影响渗透系数的直接因素，含砾率和颗粒不规则度增加以改变孔隙率和孔隙分布均匀程度的方式影响渗透系数。基于工程实例，证明渗流分形模型分析结果符合工程实际。根据研究成果对土石坝宽级配砾质土填筑质量控制给出建议。

老挝是“一带一路”建设的重要成员国之一，南公1水电站是中国-老挝清洁能源战略合作开发的重点项目。为解决南公1水电站混凝土面板工期短、疫情期间人员短缺、需在高温季节施工以及溢洪道开挖料作为筑坝料时质量难以控制等难题，通过材料优选、配合比实验、优化施工工艺等举措优化了面板混凝土的施工工艺及面板防裂技术，确保了混凝土面板的质量和大坝运行期的安全，主要研究成果如下：筑坝料在施工过程中，通过挤压边墙结构控制、混凝土面板及混凝土浇筑过程控制，有效解决了高温季节面板混凝土施工质量控制的难题，确保了南公1水电站混凝土面板的各项性能指标达到甚至超过设计标准及同类型面板；进行了混凝土干缩、水泥水化热对比试验等相关试验，结合混凝土拌和物工作性能、混凝土力学等相关试验成果，筛选出了满足设计要求的最优混凝土配合比，增强面板混凝土适应变形的能力以降低面板的裂缝发生。经检测，南公1水电站堆石坝面板与挤压边墙结合紧密，混凝土面板上未发现一条裂缝，质量优良，为大坝的稳定安全运行提供了保障。

为探究水工沥青混凝土开裂损伤的影响因素，通过室内试验获取有限元参数，采用内聚力模型CZM对沥青混凝土开裂过程进行数值模拟。在沥青砂浆和沥青砂浆-骨料黏结面插入零厚度cohesive单元，通过程序代码实现骨料随机分布，分析了骨料形状及空间分布、试件尺寸、初始裂缝长度以及骨料含量对沥青混凝土抗裂性能的影响，模拟了沥青混凝土从裂缝萌芽、裂缝扩展到完全失效的全过程。结果表明：裂缝最初在沥青砂浆-骨料黏结面处萌芽，随后贯穿沥青砂浆界面从而完成开裂，其中骨料粒径越大、数量越多的区域，裂缝出现概率越大且数量越多；骨料形状越规则，分布越均匀，材料抵抗开裂能力就越强；小尺寸试样的抗裂性能受骨料空间分布影响更明显，力学性能变化更敏感；骨料含量占比越大，沥青砂浆-骨料黏结面量越多，即薄弱区域越多，沥青混凝土极限承载能力就越弱。

深厚覆盖层上高土石坝基础廊道环向结构缝作为坝基防渗的薄弱部位，其受力和变形均较复杂，是坝基廊道设计的关键技术难点。通过建立深厚覆盖层上高土石坝三维有限元数值模型，对比研究了基础廊道环向结构缝不同分缝位置对大坝防渗体系应力变形的影响，揭示了环向结构缝部位的应力变形性态，并据此提出了环向结构缝设置建议。研究表明：环向结构缝的不同分缝位置对坝体及其沥青混凝土心墙整体的应力变形基本无影响，对坝基防渗墙的变形极值没有影响，受端部支承效应影响，防渗墙两岸局部出现拉应力；随着嵌入岸坡岩体深度增加，坝基廊道嵌入端顺流向拉应力增加明显，坝轴向和竖直向拉应力仅略微变化，坝基廊道压应力逐渐减小；建议坝基廊道嵌入两岸山体一定深度（一般不少于2 m），环向结构缝设置不少于2道“W”型结构铜止水，廊道与基岩之间宜设置弹性垫层。

分析聚甲醛（POM）纤维几何特性、纤维掺量（共计28组）对自密实混凝土（SCC）的力学性能和抗氯离子性能影响规律，以电通量值、电流-时间曲线、氯离子渗透深度及氯离子扩散系数作为SCC抗氯离子渗透性能的评价指标。研究表明：在保持基准组配合比不变的条件下，POM纤维掺量不宜超过1.6 kg/m³，纤维掺量过高会导致SCC整体性能下降。6 mm及12 mm圆柱状POM纤维在掺量为1.6 kg/m³左右时，抗压强度及抗氯离子渗透性能最佳，较素SCC的28 d强度提高3.6%，氯离子渗透性能等级由中转为低；以1.6 kg/m³掺量的12 mm扁平状POM纤维和6 mm圆柱状POM纤维混杂的SCC劈裂抗拉强度最高，较素SCC的28 d强度提高14.52%，掺入POM纤维能够提高SCC的力学性能及抗氯离子渗透性。SCC的氯离子扩散系数和电通量之间有着良好的线性关系，且二者与渗透性和耐久性之间关系紧密。引入POM能够改善SCC的微观结构，优化内部孔隙，宏观上表现为力学性能及抗氯离子渗透性能提升。研究结论可为POM纤维自密实混凝土工程应用提供参考。

水稻过量施氮将增加田间氨挥发损失，加剧资源浪费和环境风险。为探究南方稻作区在较高施氮量下水氮耦合对稻田氨挥发和水氮利用效率的影响并探究适宜的稻田节水减排、减量施肥的水氮管理模式，开展了不同水氮耦合的田间定位观测试验。试验设置3种水分管理：浅湿灌排W1（浅湿灌溉+田间渗漏量5 mm/d）、控制灌排W2（控制灌溉+田间渗漏量3 mm/d）、控制灌排W3（控制灌溉+田间渗漏量5 mm/d）；2个施氮水平：N1（300 kg/hm²）、N2（375 kg/hm²），其基肥、分蘖肥和穗肥的纯氮比为4∶3∶3，共6个水氮处理，研究不同水氮耦合对稻田氨挥发及水氮利用效率的影响。结果表明：施氮量和水分管理以及两者的交互作用均对稻季氨挥发损失率产生显著影响（P＜0.05）。在水分管理相同的条件下，增施氮肥将显著增加稻季氨挥发损失率（1.54%～9.83%），在施氮水平相同的条件下，控制灌排较浅湿灌排显著降低了稻季氨挥发损失率（6.73%～31.86%）。各处理稻季氨挥发损失率42.22%~58.49%，其中W1N2处理损失率最高，为58.49%。较高施氮量下，增施氮肥对稻田增产效果不稳定，控制灌排较浅湿灌排对水稻的增产效应不显著。控制灌排较浅湿灌排能有效提高稻田的水氮利用效率，W3N1处理的水分利用效率和氮肥偏生产力较高，分别为1.72 kg/m³和34.01 kg/kg。综合比较下，W3N1处理能够有效降低稻田氨挥发损失并保障水稻高产，同时提升水氮利用率，在田间管理上具有较好的应用价值。

为了探究冻融循环作用下羧甲基纤维素钠（CMC）对渠道垫层重塑黄土的改良效果，在确定最优掺量的基础上，对不同冻融循环次数下的CMC改良黄土和重塑黄土开展渗透试验和三轴剪切试验，对比分析了冻融作用下改良黄土和重塑黄土渗透性和强度特性的变化规律，并根据电镜扫描图像从微观角度讨论了CMC改良黄土的加固机理。结果表明：CMC改良黄土时的最优掺入量为0.5%；冻融循环会导致黄土渗透系数增加，破坏强度减小，黏聚力和内摩擦角衰减，且第1次冻融作用对土样的影响最为显著；CMC掺入能够明显弱化冻融作用对黄土的影响，提高其抗渗性和强度，使得改良黄土的渗透系数显著低于重塑黄土，破坏强度、黏聚力、内摩擦角均大于重塑黄土；CMC掺入黄土能增强土颗粒间的胶结作用，增加摩擦强度，稳定土体结构，显著提高黄土的抗渗性、抗剪强度和抗冻融性能。

基于立体视觉的三维重建技术有效降低了植株表型无损测量中的影像获取成本，但算力消耗较大。开展三维重建策略优化研究，对于提高植株表型信息的采集效率具有重要意义。研究构建了以手机为影像获取手段的多视角成像系统，获取了30株辣椒苗的影像数据，进一步结合运动恢复结构与多视图立体视觉（SFM-MVS， Structure From Motion - MultiPle View Stereo）算法，在2 160 个不同分辨率和不同数量影像组合情景下，分别重建了辣椒苗三维点云。通过重建速度、精度、稳定性以及植株表型参数（叶长、叶宽）准确性的评估，优化植株三维点云重建方案。结果表明，当分辨率为480 p，图片数量大于45幅时，重建成功率达到80%，点云间平均距离误差均小于0.05 cm，提取的表型参数值与实测值的R ²均到了0.96以上。同时，该情景下单株平均重建时间为344 s，仅为参照情景（分辨率为1 080 p、图片数量为120幅）耗时的10%。综上，在辣椒苗的重建中可将分辨率和图像数量分别设置为480 p和45，从而优化表型测量效率。研究结果可为基于三维重建的辣椒苗表型参数快速无损测量提供参考。

稻田与末级沟道是农田面源污染发生的重要源头，沟道水质状况是影响稻田面源污染的直接因素。研究选取位于江苏省南京市江宁区的典型低山丘陵稻作区农田，于2022-2023年水稻生育期开展田面水和沟道水定期采样，分析田沟水质动态变化规律，采用单因子评价法与综合水质标识指数法对田沟水质进行全面分析。结果显示，水稻生育期内田沟水中TP浓度与COD浓度呈现出相反的变化趋势；田面水TN与NH₃-N浓度呈现出两次升降的变化趋势，而沟道水中TN与NH₃-N浓度呈现出不同的变化趋势；分蘖期和拔节期水稻田沟水中的各项水质指标浓度均较高，此时污染风险较大。单因子水质评价结果显示，2022年和2023年田面水质超过Ⅳ类水质标准的比例为83.9%和88.0%，末级沟道水质评价超出Ⅳ类水质标准的比例为89.7%和76.9%。2022年和2023年田面水综合标识指数分别为3.410 5~5.141 5和4.720 4~6.242 4，沟道水综合标识指数为3.210 5~4.730 5和4.110 4~5.731 4，主要为Ⅲ至劣Ⅴ类水质。两种水质评价方法对比发现，单因子评价法可以明确不同生育期以及不同时间跨度的田沟水中主要的污染指标，综合水质标识指数法更适合对田沟水质进行细致的评价和划分。本研究对水稻格田及其末级沟道水质进行精确把控，研究结果可为合理制定稻田排水制度提供基础数据，为稻田面源污染精准防控提供科学依据。

为探究复合微生物菌对盐碱土的改良作用，通过室内土柱模拟试验，对宁夏引黄灌区盐碱土取样后，利用课题组研发的由短小芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌构成的复合微生物菌，按照五种不同比例进行处理，对处理后的土壤进行土柱试验及盆栽油葵试验，对比分析了处理前后土壤的水稳定性、含水率、养分及盐分的变化及对油葵生长的影响。复合微生物菌可显著提高土壤水稳定性团聚体含量，处理后水稳性团聚体含量较对照组最高增加82%；复合微生物菌可改善土壤保水性能，处理后土壤含水量均高于对照组，最大增幅可达25.32%；复合微生物菌能有效提升土壤供水和持水能力，相较于对照组，各处理组的土壤在不同吸力的容水度均有所提高，复合微生物菌能有效降低土壤盐分，最多降低57%；还能增加土壤的养分，各处理组土壤中全氮、速效磷、硝态氮和氨态氮分别增加了72.32%、68.64%、79.27%和73.49%；复合微生物菌可有效促进作物的生长，处理后土壤种植油葵后与对照组相比较，无论油葵茎粗还是叶面面积均有一定提高。在宁夏引黄灌区盐渍化土壤中施用适量的复合微生物菌，对土壤的改良效果显著。研究成果可为改善宁夏引黄灌区盐碱土提供科学的理论依据和技术支持。

为更好探究全球极端热浪的时空演变规律，基于超热因子指数（EHF），引入气温阈值门槛，分析了热浪事件发生次数、发生频率、持续时间和平均累积强度的时空演变特征，对比了20个IPCC分区不同热浪指标增长的区域特征，评估了基于ERA5、MERRA2、JRA55和NCEP/NCAR四种全球气温数据集热浪特征识别的差异。研究结果表明：在2002-2021年期间，极端热浪事件次数、发生频率和持续时间在欧洲、非洲北部和南部、北美南部、南美洲东部以及澳大利亚东部地区较大，而平均累积强度较大的区域集中在中纬度地区；进入21世纪以来，四种极端热浪特征增长趋势显著增大，其中，极端热浪发生天数的增长趋势要大于累积强度；西亚地区、南欧和地中海区域不仅经历了更频繁的热浪天气，且极端热浪的累积强度较大；四套不同的再分析数据集在热浪事件次数、发生频率和持续时间的表征上存在一定差异，但在表征极端热浪的平均累积强度方面具有高度的一致性。研究结果有助于理解极端热浪的全球分布差异，为减缓极端事件带来的不利影响，提升区域适应气候变化的能力提供科学依据。

地下水资源是水资源的重要组成部分。近年来，气候变化对地下水的影响愈发显著。利用研究区降水、地下水埋深和钻孔数据，结合研究区的水文地质情况，建立地下水数值模型，采用CMIP6发布的未来降雨数据，通过统计降尺度的方法进行处理后得到研究区未来降雨数据，进一步通过线型放缩法和分位数映射法进行偏差校正，选择校正效果较好的降雨数据输入模型，预测不同气候情景下（SSP126、SSP245、SSP585）研究区地下水位的响应情况，以期为研究区地下水资源的开发利用提供一定的科学依据。结果显示：CMIP6原始降雨数据降尺度后仍存在一定误差，经过线性放缩法处理后与研究区实测数据拟合较好。对比研究区多年平均降雨，3种模式下研究区未来年均降水量均有所增加，SSP126模式下增加7.7%，SSP245模式下增加1.2%，SSP585模式下增加6.9%。通过建立的MODFLOW模型，预测研究区不同气候情景（SSP126、SSP245、SSP585）下未来地下水水位，不同气候情景下研究区地下水水位变化趋势相近，从空间上来看，3种气候模式下预测的地下水水位均呈现出东北部较高、西南部较低的分布态势。从时间上来看，2022-2075年3种气候模式下研究区地下水水位变化均为西北部地区和东北部地区呈现显著上升趋势，东南部地区呈现下降趋势，南部地区地下水水位略有上升，西部地区出现地下水水位显著上升的小范围区域。

长江下游感潮河段受到上游来水和海洋潮汐的共同影响，使得该河段的防洪形势复杂严峻，因此，辨识长江下游径流与潮汐的遭遇风险对于区域防洪治涝减灾具有实际意义。研究以长江下游河段为研究区域，以大通水文站最大流量以及南京潮位站、镇江潮位站、江阴潮位站最高潮位为数据基础，分析长江下游河段沿程洪潮遭遇的概率分布。通过Copula函数分别构建大通水文站年最大流量与南京潮位站、镇江潮位站、江阴潮位站年最高潮位的联合分布，比较分析Gumbel Copula、Clayton Copula和Frank Copula函数的拟合优度，最终选定以Clayton Copula函数构建长江下游的洪潮联合分布，分析了各站点之间的同现风险率、条件风险率和组合风险率，进一步探究洪潮风险的变化规律。通过对上下游洪潮遭遇风险的比较，发现各潮位站年最高潮位的出现受到大通站年最大流量的影响，大通站年最大流量越大，下游各潮位站出现超某一高潮位的可能性越大。此外，从长江下游段沿程分析结果来看，距离入海口越近的站点，受到上游大通站最大流量的影响越小，即受到上游洪水的影响越小，因此遭遇极端洪潮组合事件的概率越低。结果表明，在长江下游河段防洪应重点考虑极端洪潮组合事件的风险与防护，不同站点受到洪潮风险各不相同，不同区域应针对不同风险制定相应的风险分析与防治措施。

近年来，城市内涝事件频发，给城市居民的生活和财产带来了巨大损失。传统监测手段受设备安装与维护成本高昂、人工效率低等问题局限，同时传统的卷积神经网络无法对分辨率不同的监控设施视频图像加以区分，难以全面、高效地应对内涝灾害，因此研究创新性地提出了一种基于HRNetV2的城市内涝监测方法。该方法充分利用了HRNet模型在目标检测、图像分类等人体姿态估计应用方面展现出优势性能，可在并行多个不同分辨率的卷积分支的同时共享卷积权重，减少模型参数量和计算量，提高模型训练效率。研究通过对监测采集和收集的社会化城市内涝积水图像构成的数据集进行训练，并采用精度和复杂度两项关键评价指标，将HRNetV2与Unet、PSPNet、ResUnet、DeeplabV3+四种主流模型的训练结果进行了全面对比。实验结果表明，HRNetV2在积水图像识别方面展现出了卓越的性能。其交并比、精确度、召回率以及F1分数分别高达92.19%、96.90%、95.76%和95.83%，均显著优于其他4种对比模型。与此同时，HRNetV2在复杂度方面也有着出色的表现，相较于其他模型，其计算复杂度大幅降低，更加适合在实际监测场景中应用。这一研究成果不仅为城市内涝监测提供了一种全新的技术手段，可以更加准确、高效地监测城市内涝情况，同时也可为城市规划、灾害管理等领域提供有价值的参考。

城市形态指描述城市组成、环境以及各类活动的空间结构，包括城市用地的几何形态、城市内部的各种功能以及建筑的空间格局等。为探讨城市中不同建筑格局对雨洪过程的影响，在郑州市根据不同建筑格局选取了12个区域，构建12种不同城市建筑格局的城市内涝模型，根据设计降雨数据模拟4种不同重现期（10、20、50和100 a重现期）的内涝过程。通过分析不同建筑格局和不透水面积百分率降雨情景下的排水口进流量变化过程和内涝淹没特征值，探讨了城市建筑格局对雨洪过程的影响。结果表明：①排放口峰值流量在不同城市建筑格局分布下表现出一定差异，在矩形和环形格局中差异表现明显，在扇形格局中差异较小。②随着不透水率增加，排水口流量退水阶段速率增加；同一不透水率下，不同城市建筑格局分布下的雨洪过程有所差异，在环形格局中表现更为明显。③在研究数值模拟情景下，不同城市建筑格局分布对径流特征值有一定影响，主要表现为不同城市建筑格局分布对径流系数影响相对较小，对径流峰值和峰现时间的影响较为明显。研究结果揭示了城市建筑设计中空间布局与雨洪管理的联系，系统讨论了不同建筑格局对降雨径流的影响规律，为可为城市建筑格局的设计优化和雨洪过程形成机理研究提供科学参考。

以贵州省白甫河流域为研究对象，建立基于系统动力学的水循环模拟模型，经率定和验证，该模型能够定量描述流域水量转化关系（δ _max=3.35%、R² =0.74、RMSE=0.006、MAB=0.0056、NSE=0.67）。模型可较好地应用于：①水平衡分析验证，如流域水平衡测试、植被吸水蒸腾系统水平衡计算、土壤水循环模拟、地表水流动分析。②快速计算区域水量数据，模型输入降雨数据和ET0数据，可方便快速计算经济社会的耗水量、土壤水下渗量、植被吸水量、地表蒸发以及植被蒸腾等数据，研究计算得出白甫河流域总耗水量为13 343.68万m3，地面蒸发量为44 198.94万m3，植被蒸腾量为112 733.77 万m3，地表水径流量为69 282万m3。③深入分析各环节用水占比和影响因素，如本研究分析的区域蒸散发量结果表明参考作物蒸散发量ET ₀最大，实际蒸散发量ETa最小，在植被快速生长期，潜在蒸散发量ETp可能大于ET ₀；而白甫河流域2020年的实际蒸散发量中植被蒸腾量占比为71.84%，表明陆地总蒸散发通过植被蒸腾的方式返回到大气中，植被蒸腾在总蒸散中起主导作用。此外，蒸散发量影响因素分析讨论结果表明，植被蒸腾、植被从第二土壤层吸水、最低气温等3个变量因素是影响蒸散发量最重要的因子，相关系数分别为0.929、0.916和0.824，均在0.01级别相关性显著。研究建立的模型可为区域水循环计算和分析提供借鉴和参考。

基于2002-2022年黄河流域上中下游3个典型水文站（兰州、龙门和利津）的降水量、径流量和输沙量数据，利用Mann-Kendall趋势检验法、Pettitt突变检验法、水沙关系曲线以及双累积曲线分析了其水沙变化特征及其驱动因素，并计算了气候变化和人类活动对径流量和输沙量变化的贡献率。结果表明：兰州水文站（汛期和非汛期）和利津水文站（非汛期）的径流量具有显著增加趋势且变化率分别为4.83、2.47和3.37 亿m³/a，龙门水文站输沙量在非汛期具有显著的减小趋势且变化率为-128.01 万t/a；各水文站降水量、径流量和输沙量的突变点具有一定的差异性，如汛期时兰州水文站、龙门水文站和利津水文站输沙量的突变点分别为2008年、2009年和2018年；兰州水文站（非汛期）和利津水文站（汛期和非汛期）的水沙关系拟合相对较好，其中龙门水文站（汛期）和利津水文站（非汛期）河道受径流侵蚀作用而使输沙量较大，兰州水文站（非汛期）和利津水文站（汛期）受到河道水流侵蚀能力最强；在非汛期人类活动对龙门水文站（径流量）和利津水文站（输沙量）的贡献率较大分别为94.69%和94.50%，降水对兰州水文站和龙门水文站输沙量的贡献率较大分别为99.54%和99.03%。研究成果可为黄河流域上中下游的水沙合理调控及生态环境高质量可持续发展提供一定的科学基础。

黑龙江省是我国高纬度多年冻土的主要分布区，在气候变暖的趋势下，多年冻土退化严重，引起的水文、生态和环境等问题成为相关科学研究关注的焦点。基于黑龙江省34个气象站1971-2019a的气温和地表温度数据，采用冻融指数和地面冻结数模型，结合趋势拟合和局部薄盘光滑样条函数插值法等，研究了黑龙江省年平均气温、年平均地表温度和冻融指数的时空变化，冻土分布特征及其影响因素。结果表明：黑龙江省多年平均气温和地表温度变化范围分别为-8.64~5.60 ℃和-6.52~7.58 ℃，空间分布上随纬度和海拔呈带状分布，年平均气温和地表温度年际升温速率趋于一致，分别为0.34和0.33 ℃/10 a。从1971-2019年，大气冻结指数和地面冻结指数分别以-5.07和-5.04 ℃·d/a的速度下降，大气融化指数和地面融化指数分别以7.63和11.89 ℃·d/a的速度上升。大气/地面冻融指数的空间分布上均呈现出纬向趋势，但是在北部山区海拔的影响大于纬度。多年冻土主要分布在北部的大、小兴安岭，零星分布在中部山区，1970-2010s多年冻土的南界向北移动约2°左右，多年冻土的总面积从1970s的11.1 万km²缩减为2010s的6.53 万km²，冻土分布与气温、地表温度和气温冻结指数的相关性最大，其空间分布与纬度和海拔有较强的相关性。研究结果对分析黑龙江省以及整个东北地区高纬度多年冻土退化的趋势具有重要意义，也可为冻土区自然冷资源开发、生态保护和工程建设等提供参考。

针对并联供水管线变工况下管道切换运行时存在的水力安全问题，结合工程特征，提出水泵段近似为一流量源，高位水池视为有限容积的首端水池的简化思路，并建立相应边界条件，进而采用特征线算法进行水力过渡过程计算分析。研究表明，并联供水管线工况切换与过流量关系密切，单纯依靠控制蝶阀启闭速度则难以达到较好的水锤防护效果，建议在小流量下进行工况切换：双管运行切换至单管运行，泵站需要减到2台机组；单管运行切换，泵站需调节到1台变频运行，流量控制在10 m³/s；单管运行切换至双管运行，泵站确保初始在2台机组以下运行再进行切换。

针对充水保压蜗壳施工工艺复杂、成本高、工期长的缺点，提出了超薄垫层（1 mm级，以下简称薄垫层）蜗壳的埋设新技术，并结合某抽水蓄能电站具体条件，建立了蜗壳进口断面的轴对称模型，系统比较了薄垫层蜗壳和充水保压蜗壳的传力特性，研究其替代充水保压蜗壳的可行性。研究结果表明，抽水蓄能电站采用薄垫层蜗壳时，钢蜗壳径向变形可以做到与充水保压蜗壳非常接近，而且外包混凝土的应力分布规律、承载比、配筋量等基本相同，同样可以起到降低蜗壳内水压力外传、减小外包混凝土应力和配筋的目的。为了使薄垫层方案较好地替代充水保压方案，建议薄垫层铺设厚度随蜗壳断面直径变小而逐渐减薄（1.0～0.5 mm），并在蜗壳子午断面内采用尽量大的垫层包角。

白鹤滩水电站是我国第二大水电站，左岸地质条件复杂，地下洞室规模巨大，蓄水后厂房区域存在渗水现象，渗流作用对围岩变形和稳定性具有一定影响。为研究左岸地下洞室在蓄水过程的围岩稳定性问题，采用现场监测数据和数值模拟相结合的方法，分析库水位抬升影响厂区围岩变形的作用机制。利用监测数据分析厂区地下水自由面、渗压、渗漏量等渗流场特征，揭示厂房围岩变形规律和应力变化趋势；基于稳定渗流理论，采用有限单元法模拟上库蓄水至640、775和816 m水位时的左岸渗流场；通过有限差分数值仿真软件FLAC3D，研究地下水渗流对围岩变形的影响。数值模拟与监测结果对比反映两者变形规律基本一致，研究结果表明：蓄水过程中，白鹤滩水电站左岸地厂围岩变形与上库水位呈正相关，岩体变形量随库水位上升而逐渐增大，上游岩台最大位移可达8.27 mm；上库水位提升导致厂区渗流场发生改变，在地质构造发育区域尤为明显，厂区渗流场改变是蓄水期地下厂房围岩变形的主要原因。整体而言，蓄水期白鹤滩左岸地下厂房围岩稳定性良好，可通过扩大错动带C₂截流洞长度或加密错动带C₂揭穿区域的排水孔的方式来减弱错动带C₂渗流对厂房围岩稳定的影响。

随着我国持续推动能源绿色低碳转型，电网调峰是新能源大规模高比例发展的关键支撑。此时，梯级水电站中长期调度目标从发电量最大逐步向调峰转变，以缓解剩余负荷不稳定、火电机组频繁启停等问题。然而，中长期调度中发电量和调峰目标之间的竞争协同关系尚不清晰。为此，对比了以剩余负荷均方差最小为目标的调峰模型和以发电量最大为目标的电量模型，在福建省古田溪梯级水电站开展实例研究，结果表明：①调峰目标和发电量最大目标存在竞争关系，调峰模型可以在提高余荷均方差平稳性的同时，对发电量的减损较少，其相比电量模型更具优势；②入库流量与均方差和发电量间斜率成反比，入库流量越大则斜率越大，即调峰模型的优势变得更加显著。研究可为梯级水电站中长期调度模型的目标函数选取提供参考，从而进一步提升梯级水电站调峰能力。