实际工程中，堤坝水库上下游水头差的动态变化（包括幅度变化及往复波动）加剧滤层土体渗透失稳风险，其颗粒输移机理亟待深入研究。利用自行研制的大型渗透仪，采用无黏性黄沙作为基料，河卵石作为滤料，在保持滤料和基料组成相同的条件下，分别研究不同的水头差变化幅度和水头差往复变化的条件下对滤层细颗粒的输移规律的影响。研究结果表明：随水头差变化幅度增大，渗透破坏提前发生，被保护土抗渗能力降低；临界水力梯度和破坏水力梯度下降，二者界限模糊，系统抗渗能力减弱；水头差越大，颗粒起动和输移所需水力梯度越低，渗透破坏更易发生。往返水头差幅度增大，系统稳定性降低，颗粒更易起动并输移至滤层外；即使稳定水头下未破坏，较大往返水头幅度仍可能诱发失稳，加速颗粒输移；幅度越大，渗透破坏过程越短，破坏突发性增强，防范难度加大。水位突升突降或大幅波动导致水压力难以消散，超静孔隙水压力积聚，削弱土体有效应力，降低系统稳定性；相同水头差幅度下，往返水头作用进一步削弱基料-滤层系统抗渗能力，影响随幅度增大而加剧，增加系统失稳风险。

土壤水分的垂直分布与空间异质性特征是调控坡面水文过程的关键因素，其通过影响降雨入渗和径流形成过程，深刻影响着坡面水文响应机制。研究采用室内人工模拟降雨试验方法，以黄绵土坡面为研究对象，探究降雨条件下坡面土壤水分动态变化规律、垂向分布特征及对产沙率的影响。结果显示，土壤含水率对降雨强度的响应表现为非线性增长模式，且响应时间随雨强增大显著缩短；含水率动态变化呈现典型的“平台-跃升”阶梯式增长特征，并随上方汇水坡长的延长而显著增大，且存在临界坡长。垂向分布上，土壤含水率随土层深度增加显著递减，且递减幅度随雨强增大而缩小；上方汇水坡长的增加可显著提升深层含水率。方差分析发现，雨强、含水率和坡长均对产沙率具有极显著影响（p<0.01），三者与产沙率的关系可用线性模型较好地表征（R ²=0.66），研究结果可为黄土高原区坡面水土保持措施优化提供重要的理论依据。

为系统评估城市极端降雨条件下的内涝风险特征，以无锡市经开区为研究对象，基于国产IFMS水动力模型构建一二维耦合城市内涝模型，模拟5 a至100 a 6种重现期下的1 440 min长历时设计暴雨情景，分析区域排水系统响应特性与地表淹没演化过程。模型包括一维河网、一维管网及二维地表漫流模块，重点对节点溢流、满载管道、淹没水深、淹没历时与内涝风险区划等关键指标开展量化分析。结果表明：随着重现期增加，区域排水系统超负荷运行问题日益突出，100 a情景下溢流节点达2 525 个，占比达45%，排水瓶颈显著；地表总淹没面积从5 a情景下的2.29%迅速增长至100 a时的16.13%；最大淹没水深明显增大，贡湖大道和风路在30 a以上重现期情景中普遍超过1.0 m，最高达1.52 m，存在严重内涝风险。空间分布上，高风险区集中于地势低洼、排涝能力差的区域，轻微风险区则随着雨强增加在硬化地表呈面状扩张。研究通过高精度的数值模拟揭示了极端降雨条件下城市内涝的形成机理和时空分布特征，不仅为经开区排水系统的能力评估提供了定量依据，也对城市海绵化改造和防洪排涝设施优化具有重要参考价值，研究成果可为政府和相关部门制定内涝防治策略、提升城市水安全韧性提供科学支撑，对推动城市可持续发展具有实际意义。

针对漂浮物阻水作用下桥墩局部水流结构问题，以顺直河道为例，采用三维水流数值模拟方法，探讨了斜交角、弗劳德数和阻水率对桥墩附近水流结构的影响，分析了水位沿程变化、流态空间分布和流速垂线分布规律。结果表明：桥孔中心水位沿程呈现“上游抬升-中段跌落-下游回升-趋于平稳”的变化规律，最大水位差的相对值随相对斜交角呈递减变化，随弗劳德数和阻水率呈递增变化；桥墩周围流态变化剧烈，斜交角增大将增强漂浮物的阻塞效应，致使桥墩绕流加速区扩展，桥墩两侧切应力增大，但墩后流速恢复距离延长，形成更宽的低速带；弗劳德数增大将使桥墩绕流加速区流速陡增，表层漂浮物后方形成高流速带，上游墩后低速区骤减，桥孔区床面切应力增大，形成潜在的河床冲刷风险；漂浮物的存在将压缩河道有效过流面积，引发墩后低速区相互叠加，墩后流态差异性增强；桥墩连线中心处近水面回流效应受斜交角、弗劳德数和阻水率影响显著，垂向流速对斜交角变化不甚敏感，随着弗劳德数和阻水率的增大，垂向流速变化显著，下降水流影响范围延伸至底层，将可能加剧河床冲刷。

近年来闽江下游水沙演变剧烈，给河流安全健康造成不利影响。为研究近年来闽江下游干流水流运动变化特征，采用1997年、2009年和2020年3套不同年份二维水动力数学模型开展洪水和潮流数值模拟分析。结果表明：①近年来研究河段水位大幅下跌，1997-2009年，50年一遇洪水位平均下跌3.51 m，枯水大潮高、低水位分别平均降低1.17、2.85 m；2009-2020年，50年一遇洪水位平均下跌1.23 m，枯水大潮高、低水位分别平均降低0.13、0.82 m；②1997年，枯水大潮潮流界未达淮安分流口，水口大坝至坝下50 km河段不受潮流影响；2009年潮流界达水口坝下约14 km处，坝下5 km处开始受潮流影响，潮差沿程逐渐增大、最大2.78 m，竹岐断面最大纳潮量2 725 万m3；2020年全河段受潮流影响，潮流界达坝下5~6 km处，潮差最大3.20 m，竹岐断面最大纳潮量4 248 万m3；③泄洪流速受到河床形态和水深影响，不因河床下切和水位下跌而呈现规律性升高或降低变化，涨潮流速则因潮动力增强整体增大，至2020年，坝下22 km断面以下河段最大涨潮流速均大于最大落潮流速。研究成果揭示了研究区域近年来水动力变化过程，可供该河段水利规划、防洪、河道保护治理及涉河建设等参考。

U形渠道过流能力强、占地少、防渗效果好，研发适用于U形渠道流量测控一体化装置，建立流量公式，可实现智能测控。将U形渠道抛物线形移动堰板与平板闸门相结合，设计了一种抛物线形闸槽平板闸门测控设施，通过水力性能试验，分析不同流量、闸门开度、上下游水位等数据，明确堰流和闸孔出流阈值和临界淹没度，确定该量水设施的测流公式及流量系数。研究结果表明：闸孔出流条件下，闸前水流稳定，由于抛物线形喉口下窄上宽的特点，闸前水位上升趋势随闸门开度减小而增大；下游水位随流量增大而增大。闸孔出流和堰流临界相对开度接近于0.95，临界淹没度为0.53~0.73。闸前测流断面佛汝德数都小于0.5，满足测流要求；根据试验数据拟合得到该设施在堰流及闸孔出流条件下的流量系数，所建流量公式测流精度高，误差小于4.14%。该抛物线形闸槽平板闸门具备测控功能且测流精度高，能够为灌区U形渠道流量测控设施提供参考。

中枢旋转扇形闸门作为一种新型闸门，其过闸水流特性与传统闸门区别显著，为研究中枢旋转扇形闸门的过闸水流特性，以吴淞江整治工程60 m跨度中枢旋转扇形闸门为原型进行数值模拟，分析不同闸门角度及上、下游水深下的过闸水流流场结构、闸下旋滚区、过闸水流总能量变化特性及消能率变化。结果表明：过闸水流共产生三个旋滚区；闸下主流的高度与相对下游水深成正相关，与相对上游水深成负相关；门页表面最大流速随闸门角度减小呈先增大后减小的趋势；当闸门角度相同时，特征旋滚区进入闸室的临界相对下游水深与相对上游水深基本呈线性正相关关系；水流与闸室底部的碰撞和闸下水流中的旋滚是过闸水流的主要能量耗散形式；消能率与闸门角度和相对上游水深均成正相关，与相对下游水深成负相关。

聚焦“双碳”战略与废弃资源循环利用，避开传统水泥混凝土防波堤，充分发挥废旧轮胎防冲刷、抗缓冲性能好和竹竿抗弯性能好的优点，提出以竹竿为主筋固定堆叠的废旧轮胎形成一种质地轻、经济成本低以及安装与拆卸便捷的新型防波堤结构（称为“竹竿-轮胎串透空式防波堤”）。为了获得消流护岸性能好的防波堤，通过水流冲刷模型试验，考虑轮胎开孔率、开孔方向、前后孔洞是否对称、防波堤排列方式以及水深的影响，分析新型透空式防波堤的堤前后土压力、孔压力以及波浪折减系数的变化规律，比较不同工况下防波堤冲刷前后倾斜角度以及堤岸泥砂流失量，分析各工况下的消浪、弱流及护岸性能，并与无防波堤的泥砂流失量进行对比。根据物理试验比尺得出：当实际工程中砂质海岸中值粒径为0.375~0.75 mm、水深为3.5 m时，轮胎开孔率为30%的该“竹竿-轮胎串透空式防波堤”消流护岸性能最佳；当防波堤的轮胎开孔方向与水流方向一致时，该新型防波堤消流护岸性能更好；当防波堤的轮胎前后孔洞不对称时，该新型防波堤消流性能更好；当防波堤的排间距等于轮胎直径时，该新型防波堤消流性能更优；当防波堤设置为两排布置时，该新型防波堤工程综合效益最高。

深度分析水工混凝土结构变形监测数据，是评估其实时运行性态的重要手段之一。但考虑到水工混凝土结构运行时常处于复杂环境，变形监测点间常存在难以直接量化的非线性耦合关系。鉴于上述问题，首先使用自适应的均值聚类算法（X-means）对某水工混凝土结构的多个变形监控点进行聚类，进而借助统计学中的随机分析理论，挖掘强相关测点组内各测点间的协同性。将测点间协同性的统计特征纳入传统变形影响因子集，以相关测点组内某测点实测值作为自变量，使用多核最小二乘支持回归机（MK-LSSVR）算法捕捉自变量与因变量间的非线性关系，构建了水工混凝土结构变形监控模型，最后通过评价指标验证了该方法对监控模型精度上的提升。

隧道掘进机（Tunnel boring machine，TBM）对地质条件的限制极为苛刻，合理准确地评估岩体可掘性对TBM安全高效掘进至关重要。基于天水曲溪城乡供水工程TBM施工隧洞现场实测数据，结合岩-机能量交互综合可掘性指标SE _TBM，分析不同围岩类别下的TBM掘进参数统计学特征，建立了以SE _TBM为指标的贯入度P、刀盘推力TF和掘进速度PR的预测公式，并基于BIRCH聚类方法将TBM可掘性等级划分为5级，获得不同围岩等级下TBM掘进参数建议值。研究成果表明：SE _TBM有效消除了TBM掘进参数和机器技术指标差异化带来的影响，可作为准确评估岩体可掘性的新指标；相较于传统分类法，基于BIRCH聚类方法建立的围岩可掘性分级方法更准确科学；提出了不同可掘性等级下的小直径TBM建议掘进参数，可指导实际施工。

水库大坝风险标准和风险接受性判定是风险管理的重要依据。综合考虑标准严格性、风险概率准确性和风险等级差异性三方面内容，基于现有风险标准，对风险接受性判定进行探讨。首先将国内外风险标准进行对比，探究我国标准的严格性；其次探究可靠度方法在计算风险概率时的应用；然后对风险等级与接受性的差异进行探讨；最后结合某重力坝风险评估过程验证研究内容的可行性与适用性。结果表明，该重力坝可靠指标β=4.42、年计失效概率F=2.5×10^-8、生命损失N=535。在我国标准下的风险水平为尽可能降低风险，而在国外标准下为可接受风险，表明了我国标准的严格性。风险等级为一般风险，结合接受性判定表明，该重力坝风险水平在可容忍范围之内，需要加强风险监控和适当采取安全措施降低风险。研究内容可为我国水库大坝风险管理提供参考。

坝下涵洞工作状态对于水库健康运行有重要影响。覆盖层的存在会增加涵洞工作状态的不确定性。因此，有必要针对水库坝下涵洞在覆盖层作用下的结构安全性问题进行研究。基于覆盖层钻孔资料和水库设计资料，对某平原水库坝下涵洞段采用有限元数值模拟方法，系统分析了不同厚度覆盖层情况的涵洞结构应力变形分布规律。计算结果显示：随着覆盖层厚度增加，坝体和涵洞的沉降最大值的位置向库内的上游侧移动，涵洞出现倒坡，涵洞大主应力增加，小主应力减小，涵管的比降和接缝变形增大。高塑性黏土区的剪切变形受覆盖层厚度变化影响较小。垫层换填料增强前后的涵管沉降变形差异随覆盖层厚度增加而减小。研究表明：在一定范围内，覆盖层厚度增加会影响坝下涵洞输水性能并增加涵洞渗漏风险，该厚度范围与覆盖层土体性质相关，可能达到数百米。建议在设计阶段充分考虑深厚覆盖层对涵洞的影响，特别是涵洞在各工况下的沉降最大值位置偏移要做分析和控制，并采取加强涵洞接缝结构等措施。

河道围堰基坑渗流安全是拦河闸坝建设与改造工程的关键控制因素。以巴基斯坦苏库尔拦河坝改造工程为背景，采用解析解与三维渗流数值模拟相结合的方法，对围堰基坑涌水量进行计算分析，并开展渗控方案优化研究。本研究通过对比分析不同降水井布置方式、井深及地层参数的影响规律，结合工程经济性和渗流安全控制要求，最终确定了最优降水方案。研究结果显示：在达到相同基坑水位降深标准时，适当增加单井深度可有效减少降水井数量，但同时会导致总抽水量明显增加；基坑抽水量与地层渗透系数之间存在显著的正比例关系；垂直于拦河闸方向的围堰因缺乏有效截渗措施，易形成渗流安全薄弱带，需通过增设备用井等措施提升安全余度。研究成果为类似拦河闸改造工程的围堰基坑渗控设计提供了理论依据和工程示范。

为研究裂隙倾角对岩石力学性能和宏细观破坏机制的影响，首先对不同倾角裂隙灰岩试样进行单轴压缩试验，研究了裂隙灰岩宏观力学破坏特性，然后通过颗粒流平台构建了相应的数值计算模型，揭示了不同倾角裂隙灰岩细观裂纹扩展规律。结果表明：随着裂隙倾角的增大，灰岩试样单轴压缩强度峰值呈先减小后增大的“V”形变化趋势，而弹性模量呈线性变化趋势，倾角15°时具有最小峰值强度，对比完整试样下降了57.3%。加载过程中累积裂纹数随着裂隙倾角的增大呈先增大后减小再增大的变化趋势。将细观裂纹发生事件分为沉寂期、活跃期、激增期，对应的累积裂纹发生曲线分别呈平缓趋势、抬头趋势、陡立趋势。细观裂纹最先由预制裂隙尖端萌生，并逐渐向两端扩展贯通，当倾角小于45°，裂纹扩展方向与裂隙方向呈锐角，当裂隙倾角大于45°时，细观裂纹扩展贯通方向与裂隙倾角方向的夹角接近90°。

针对库岸边坡复杂运行环境、随机荷载以及强非线性使变形预测困难的问题，提出核极限学习机（Kernel Extreme Learning Machine，KELM）对监测数据进行建模，引入混合核函数加强模型映射能力。针对混合核极限学习机映射能力受超参数影响的问题，应用冠豪猪优化算法（Crested Porcupine Optimizer，CPO）优化混合核极限学习机（Hybrid Kernel Extreme Learning Machine，HKELM）的核参数和惩罚因子，构成CPO-HKELM组合预测模型。以某库岸滑坡为研究对象，对其H04监测数据进行建模，为验证提出模型的可行性和优越性，引入CPO-KELM、CPO-ELM和CPO-BP模型进行对比分析。结果表明提出的CPO-HKELM预测精度明显高于其他三种模型，误差更小，在滑坡位移预测中具有良好的应用前景。

在水利工程分层取水领域，现有取水设施存在难以获取表层水、操作频次高以及检修维护难度大等弊端，制约了取水效率与质量。鉴于此，创新性地提出一种具备无级调节功能、取表层水效果优异且能大幅减少叠梁操作次数的新型浮筒叠梁组合分层取水闸门结构。本研究以藻渡水库工程分层取水闸门为研究对象，提出了分层取水口总体布置方案，分析了浮筒叠梁组合闸门的运行原理，并对叠梁门与浮筒结构进行了设计计算。运用有限元分析方法系统深入分析浮筒结构的强度和刚度，同时通过模态分析并与水流压力脉动频率进行对比，研究其产生耦合振动的可能性。研究结果表明浮筒结构的强度和刚度满足设计要求，流激振动可能性低，证明了结构的安全性与可靠性。本研究成果可广泛应用于大中型水库灌溉和取水口分层取水，也可用于电站进水口分层取水，可为类似分层取水工程提供借鉴，具有良好的社会效益和经济效益。

核函数及核函数参数的合理选取对于提升孪生回归支持向量机（TWSVR）性能具有重要意义。为提高月径流时间序列预测精度，对比验证不同核函数映射的TWSVR在月径流预测中的效果，基于小波包变换（WPT）、线性核函数等18种核函数、壮丽细尾鹩莺优化算法（SFOA）和TWSVR，提出18种核函数映射的WPT-SFOA-TWSVR模型，并构建5种常见核函数映射的WPT-SFOA-回归支持向量机（SVR）模型作对比分析，通过云南省滴水、南洞、勐大、南康河水文站月径流预测实例对23种模型进行验证。首先利用WPT对实例月径流时序数据进行分解处理，划分训练集和验证集；然后利用SFOA优化不同核函数映射的TWSVR/SVR超参数；最后利用最优超参数建立不同核函数映射的WPT-SFOA-TWSVR/SVR模型对4个实例月径流各分量进行训练、预测和加和重构。结果表明：①基于线性核函数、高斯核函数、多项式核函数、小波核函数、Sigmoid核函数、神经核函数映射的WPT-SFOA-TWSVR模型预测误差最小、性能最好；基于ANOVA核函数、Bessel核函数、对数核函数、多二次核函数、幂次核函数映射的WPT-SFOA-TWSVR模型次之；基于T-Student核函数、柯西核函数、有理二次方核函数映射的WPT-SFOA-TWSVR模型预测误差相对较大；基于拉普拉斯核函数、傅里叶核函数、卡方核函数、球形核函数映射的WPT-SFOA-TWSVR模型预测误差最大。②在相同WPT分解和SFOA优化情形下，TWSVR模型性能明显优于SVR。③利用SFOA优化TWSVR超参数，可以显著提升模型性能和计算效率。④不同核函数映射的WPT-SFOA-TWSVR模型具有较好的普适性，为TWSVR核函数的选取和优化应用提供参考和借鉴。

浙江省作为中国经济核心省份，经济增长、人口集聚及城市化加速使其水资源承载能力（WRCC）面临严峻挑战，其时空动态对区域可持续发展影响关键。研究旨在揭示2016-2023年浙江省WRCC的演化规律、空间分异特征及核心影响因素，为水资源管理策略提供支撑。研究整合多维度方法：基于11个地级市面板数据，构建含水资源、社会、经济、生态4个子系统共17项指标的评价体系；用改进层次分析法与反熵权法耦合模型确定指标权重，再通过改进的TOPSIS法计算WRCC指数，结合泰尔指数分解区域差异，借助耦合协调模型分析子系统交互与协调程度，利用障碍度模型诊断制约因素。结果显示：生态用水量和地表水供水量是核心贡献因子。时间上，全省WRCC增长44.09%，呈“上升-峰值-回落”趋势，2021年达峰，2023年回落但仍超2016年。空间上，异质性显著，舟山、丽水等生态优势区最优，杭州、宁波等经济核心区因人口密、工业用水强度大而较弱。泰尔指数表明，区域差异主要源于区间内，生态子系统差异最突出。子系统耦合度高但协调性不足，2021年后水资源子系统成主要限制因素。障碍度模型显示，降雨波动与人口密度增长是核心压力源，水资源调配效率不足、节水技术滞后加剧矛盾。综上，研究明确了WRCC时空演化机制与制约因素，建议通过优化水资源调配、推广节水技术、引导人口与产业布局提升承载力，为协同可持续发展提供依据。

相似性度量是寻找相似性样本并影响相似性径流预报模型精度的关键因素。研究提出“量-形”综合相似性度量指标——最优相似系数，分析该指标相比于“量”相似性与“形”相似性度量指标在筛选历史相似样本上的优势，并评估基于不同相似性度量指标的径流预报模型精度。结合输入因子预报信息的不断更新，实现10 d预见期内的逐日径流预报。将该模型应用于大渡河丹巴断面全年逐日径流预报，结果表明，与“量”相似性和“形”相似性度量指标相比，最优相似系数找到的样本数值和变化趋势与目标样本均最为相似，预见期1 d下预报结果平均相对误差为3.18%，相较于“量”相似性和“形”相似性度量指标分别减少0.18%和0.74%；由于汛期降雨和径流波动幅度大，该优势在汛期表现更为突出，预见期1 d下预报结果平均相对误差为3.73%，相比于“量”相似性与“形”相似性度量指标分别降低了0.31%和0.83%；此外，该模型显著提升了丹巴断面洪水预报精度，1 d预见期下洪峰预报平均相对误差不超过8%，最低为0.99%。10 d预见期径流滚动预报中，3、7和10 d预见期下预报结果平均相对误差分别为6.72%、10.18%和12.79%，并且在洪峰和峰现时间上预报效果良好。本研究验证了“量-形”综合相似性度量指标在提高预报精度方面的优势，为相似性径流预报模型优化提供科学依据。

近年来气候变化和人类活动的双重压力导致该区地下水系统持续衰退，干旱事件频率与强度显著增加，迫切需要建立科学的监测与识别方法。以塔里木河流域为研究对象，基于2002-2024年GRACE重力卫星反演数据，并结合GLDAS与JRC多源遥感产品，构建了标准化地下水干旱指数（GGDI）。通过从年度、季度及空间3个维度系统分析地下水干旱的时空演变特征，识别了典型年份与典型区的干旱过程及迁移规律。结果表明：2008、2011、2015、2020和2022年GGDI均出现跌破-2的极端干旱事件，其中巴州、喀什等地干旱持续超过12个月，中下游绿洲带年均干旱月数超过8个月，2022年全流域最低年均GGDI达-1.76，为研究期内最严重年份。季节尺度上，冬季普遍为-1.1，春季回升有限，夏季受降水和融雪补给转为湿润（+0.7），秋季再度加剧，反映出补给不足与人类过度开采之间的矛盾。空间演变中，干旱中心呈由上游向下游逐步迁移趋势，2002-2010年集中于中游北缘，2011-2015年南移至下游绿洲，自2016年起稳定分布在轮台—尉犁一带。与实测地下水位对比，GGDI与水位相关系数达0.83（R2=0.69），表明其在地下水干旱识别中的可靠性。研究最终提出干旱高风险区识别方法及限采政策建议，强调建立多尺度监测预警机制，为干旱区地下水资源管理与调控提供科学依据与技术支撑。

为改善某连续单侧大扩散角泵站前池内存在的大面积脱壁回流区，采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法，对该泵站设计水位下的前池流态进行分析，以轴向流速分布均匀度为评价指标，探究不同整流措施的优化效果。研究表明：无整流措施时，前池扩散侧出现大面积回流区，1、2号流道入口流速分布不均且流速较大。在前池斜坡段错位布置“斜向导流墩+斜角导流墩”的整流措施能有效消除前池的回流区，同时当导流墩的角度为30°时优化效果最佳。该方案使流道入口断面的轴向流速分布均匀度分别提高了5.33%、19.47%、13.44%、5.17%、0.68%、1.78%，水力损失降低了0.281 m，保证了泵站安全运行。研究结果可为类似的泵站前池流态改善提供参考。

以巨型混流式水轮机为研究对象，采用计算流体动力学（CFD），对巨型水轮机启动过程中的流场特性、压力脉动及空化现象进行数值模拟。得到了巨型混流式水轮机启动过程内流场多维数据特性，表明低负荷工况下叶道涡和尾水管涡带是引起压力脉动的主要原因，转轮出水边空化现象与涡的演变密切相关。此外蜗壳内流速分布不均、转轮叶片表面压力梯度以及尾水管回流区也可能影响水轮机性能。研究结果为水轮机优化设计和提高机组运行稳定性提供了理论参考。

为探索进水管对冲击式水轮机喷射机构流动及磨蚀特性的影响，设计了2种进水管方案和6种导水叶栅数方案，应用CFD技术在额定工况下对喷射机构进行水力磨蚀计算，分析进水管和导水叶栅对冲击式水轮机喷射机构流动及磨蚀特性的影响。结果表明：冲击式水轮机喷射机构内部涡结构主要为弯进水管产生的迪恩涡和导水叶栅产生的附着涡及拉伸涡，喷射机构的射流液面变形主要受迪恩涡的影响。冲击式水轮机喷射机构的磨蚀分布主要集中在喷嘴喉部区域、导水叶栅下游喷针喉部区域及喷针尖端，其磨蚀特性受导水叶栅和进水管形式的共同影响。弯进水管喷射机构的导水叶栅数不大于5时，喷射机构喷针磨蚀主要受弯进水管产生的迪恩涡影响，反之，喷射机构喷针磨蚀主要受导水叶栅产生的拉伸涡影响。

采用RANS-DEM耦合方法对环形射流泵在固—液两相流输送条件下的内部流场与颗粒运动特性进行了系统模拟，并以Archard磨损模型定量分析了过流部件的磨损演化，重点探讨了颗粒密度变化对泵效率、压力比、颗粒的输送能耗、颗粒运动特性、颗粒碰撞特性及其空间分布、壁面磨损分布的影响。研究结果表明：随着颗粒密度的提高，泵的压力比与效率呈下降趋势，而输送能耗显著上升；颗粒首次到达喉管与扩散器的时间有小幅延迟，但其通过泵体的总时间逐渐减少；颗粒加速并达到稳定流速的时间缩短；总碰撞次数增加，且碰撞的发生时间略微提前，同时颗粒间直接碰撞在碰撞事件中的占比呈下降趋势。此外，吸入管和出口段的点状磨损分布更为集中和显著，壁面整体磨损量随颗粒密度上升而增大。

压力管道中水压变化所引发的水锤现象会对整个输水系统造成显著影响，而水锤波速是精确预测该现象的关键。在实际工程中，水锤波速受到管道特性、流体性质以及气体含量与状态等多种因素的影响，其中气体的存在及其状态对波速的影响尤为显著。基于Godunov格式的二阶有限体积法，结合压强平衡方程和气体状态方程，构建了气泡均匀分布模型，以实现对水锤波速的实时计算与控制。通过数值模拟，将模型结果与实验数据进行对比，验证了库朗数对模型稳定性及精度的影响，并深入分析了气液两相流中气体对波速的作用机制。研究结果表明：相较于传统固定波速的瞬态过程计算方法，该模型能够更准确地模拟有压管道内气液两相流的动态行为；采用的二阶数值格式有效减少了波速变化引起的数值耗散；此外，在有压管道系统中，气体的存在可显著降低水锤效应的强度。

以喷水推进泵为研究对象，围绕空化过程的噪声特征开展试验研究。通过采集泵进口与出口处在压力连续下降过程中不同空化状态下的噪声信号，并结合图像观测识别空化形态的演变规律。基于频域分析，将噪声信号划分为0~5、5~15、15~25及25~60 kHz四个频段，采用总声压级（SPL）表征各频段噪声在不同空化阶段的变化特征。结果表明：15 kHz以上频段的SPL在空化初生时出现陡增，其响应灵敏度明显优于低频段；当片空化开始形成、空化类型由云空化向云空化与片空化共存转变时，该频段SPL由上升趋势转为下降趋势。这一特征在泵进口与出口处表现一致，不受水听器安装位置的影响。上述发现表明，15 kHz以上频段的SPL可作为识别喷水推进泵空化状态的有效参数，不仅可用于判断空化是否发生，还能够区分空化的类型，研究为后续更多类型水力机械的空化监测与诊断提供了新的技术思路。

针对离心泵空化抑制研究，提高离心泵空化性能，该研究提出一种在离心泵叶片前缘布置脊状结构的叶轮模型。通过对原模型进行水力性能实验和空化性能实验，对原模型和脊状模型瞬态空化进行数值模拟。对比分析外特性曲线和空化性能曲线，以及叶轮流道内空泡体积变化、流场结构、绝对压力分布、涡量场、湍动能分布情况。结果表明：脊状模型对原模型的外特性影响较小，数值模拟结果与实验数据相较吻合；空泡体积较原模型明显降低；脊状模型有效优化了流场结构，减少了部分回流和侧向射流，提高了叶轮进口前缘处局部压力，从而抑制空化的发生；脊状结构降低了叶轮内部漩涡的生成，使流动更加稳定，降低了叶轮内的湍流强度，能量耗散减少，提高了离心泵的空化性能。

为了研究径向间隙回流对全贯流泵装置马鞍区流动特性的影响。利用数值模拟与模型试验结合的方法，通过改变径向间隙宽度的大小来控制径向间隙回流，对径向间隙回流宽度在1、2和4 mm时全贯流泵装置马鞍区特性进行了对比分析。结果表明：随着间隙宽度增大，泵装置进入马鞍区运行的流量点向大流量偏移。间隙宽度增大会加剧叶轮进口轮缘区域轴向速度下降，扰乱叶轮进口流态，同时回流区范围逐渐扩张。该流动特征进一步引发叶轮室内高压区受到压缩，导致脱流涡范围扩大以及涡结构数量的增多，使得泵装置提前进入马鞍区运行。叶轮进口压力脉动受叶片旋转影响，脉动主频为3倍转频，间隙宽度减小会增加脉动幅值。较小间隙宽度能降低叶轮径向合力，但会加剧叶轮瞬态轴向力和径向合力的非稳态波动特征。研究可为全贯流泵装置马鞍区提前机理研究、拓宽全贯流泵装置高效运行流量范围及改善马鞍区运行稳定性提供参考。

新型电力系统下水轮发电机面临频繁的调峰调频任务，大型水电机组温升问题日益严重。现有研究缺乏针对大型机组全工况下，发电机通风及温度场的具体变化，缺乏指导现有大型机组运行的经验。针对机组起、停机在不同工况下运行的情况，对某大型水电站左岸水轮发电机通风与温度场进行研究。分析了变转速引起的通风系统风量变化及不同运行工况对发电机各发热部件温度的影响，掌握了不同工况下各发热部件的温度变化趋势。该研究具有重要的工程实际意义，依据该计算结果，电站可以安全进行各工况的转换，进而提高电站的运维水平。

探究农村水利水电高质量发展的区域差异与动态演进，旨在为推动我国农村水利水电高质量发展提供理论依据和实证支持。基于新发展理念视角构建农村水利水电高质量发展评价指标体系，运用纵横向拉开档次法、Dagum基尼系数和核密度估计法分析了2011-2022年中国农村水利水电高质量发展的区域差异与动态演进。结果表明：①农村水利水电高质量发展水平持续提升，主要推动力得益于开放发展和协调发展，而受制于共享发展、创新发展和绿色发展。空间上呈现出东部领先、西部居中、中部相对滞后的分布格局。②农村水利水电高质量发展差异整体上逐渐缩小，其区域差异主要来源于区域间差异。其中，东-中部差异是区域间差异的主要来源，而中部地区区域内差异是区域内差异的主要来源。③全国农村水利水电高质量发展水平不断提升，东部发展高度集中，中部发展波动变化后趋于均衡，西部发展出现分化态势。为推动农村水利水电高质量发展并缩小地区差距，应优化资源配置，推动农村水利水电的共享发展、创新发展和绿色发展；加强政策支持，促进农村水利水电区域均衡发展；进一步推动中部地区农村水利水电精准管理与资源优化配置。

棉花对涝渍的响应具有明显的生育期差异。涝渍抑制天数（SDI）是综合考虑各生育期对涝渍胁迫差异并量化作物全生育期内涝渍对其产量综合影响的合理指标，但在我国涝渍治理实践中尚处于研究阶段，缺乏实际应用。以在湖北荆州地区开展的5年棉花多生育期连续涝渍胁迫试验为基础，通过引入3个其他地区棉花涝渍试验文献资料，并提出3种方式计算模型关键参数（生育期敏感系数NCS），最终构建了不同情境下的棉花涝渍SDI模型并进行比较分析。结果表明，在绝大部分情况下SDI模型的拟合效果优于未考虑生育期效应的回归模型。用重度涝渍法确定NCS能更好地刻画生育期差异，而平均法效果最差。棉花生育期采用四阶段划分比采用三阶段划分时的SDI模型效果更好。棉花涝渍SDI模型的四生育期涝渍敏感系数可定为0.2、0.3、0.4和0.1，具体形式为：相对产量=-0.232 5·SDI + 1 （p<0.001）。研究可为我国棉花种植区排水规划及涝渍灾损评估提供参考依据。

为进一步缓解盐碱地综合治理中淡水资源不足等问题，开展渠水、沟水、浅层井水和深层井水联合灌溉对盐碱地苜蓿种植的影响研究，设置单一浅层井水灌溉（T1）、渠水沟水2∶1比例联合灌溉（T2）、渠水浅层井水（深14 m）2∶1比例联合灌溉（T3）、渠水深层井水（深200 m）2∶1比例联合灌溉（T4）与单一黄河水灌溉（CK）等5处理，分析不同处理与苜蓿生长指标、土壤含盐量、作物产量、水分利用效率等指标的响应关系，利用熵权-TOPSIS模型评价筛选最佳联合灌溉模式。研究结果表明：多水源的联合运用有利于紫花苜蓿的生长，苜蓿第一茬生长指标在三茬中均表现最优，第二茬和第三茬宜采用浅层井水替代补灌，有利于茎粗生长，可提高苜蓿分枝数；地下水埋深低于0.5 m，各处理试验后的土壤含盐量较试验前都有不同程度增加；少量多次的多水源联合灌溉有利于提高紫花苜蓿产量及干草灌溉水利用效率（IWUE）、水分利用效率（WUE），其中处理T3表现最优，其产量较CK增产12.56%，干草IWUE及WUE较CK分别增加了12.56%、14.73%；熵权-TOPSIS综合评价推荐处理T3灌溉模式，即降雨135 mm时，第一茬初花期灌溉渠水375 m³/hm²，第二茬现蕾期灌溉浅层井水225 m³/hm²，第三茬分枝期灌溉渠水225 m³/hm²，现蕾期灌溉浅层井水105 m³/hm²，产量可达28.01 t/hm²，水分利用效率可达到6.24 kg/m³。

农村供水工程运行易受到持续干旱的影响从而引起供水风险，但目前尚无定量化研究，限制了对该风险的预警和防范。本文基于水量供需平衡的原理并结合农村供水特征，首次构建了农村供水干旱风险指数（RSDI），并以重庆市为例开展分析研究。结果表明：干旱持续10~60 d时，重庆市各区县RSDI在［0，0.23］区间变化，渝东南地区风险最大，持续60 d时，该片区平均RSDI指数为0.16。从水源类型看，山泉水与RSDI的正相关性最为显著，随干旱持续时间增加相关性指数从0.18上升到0.46，表明以山泉水为主要水源的区域易受干旱持续影响发生更大的供水风险。从供水工程规模看，百人工程规模与RSDI呈正相关，抵御供水风险能力较差。本研究为定量评估不同干旱条件下的农村供水风险提供了科学支撑。

为提高稻田氮素利用率并减少农业面源污染，本研究选取5块试验田，采用缓释肥与普通速效肥配施，设置传统淹灌、浅湿晒灌溉、间歇灌溉、干湿交替灌溉及空白对照处理组，对比分析稻田土壤剖面从地表到地下30 cm处NH₄ ⁺-N和NO₃ ^--N浓度的分布特征。研究结果表明：浅湿晒、间歇灌溉及干湿交替灌溉模式均较传统灌溉更利于稻田氮素利用，减少淋溶损失。缓释肥与浅湿晒灌溉适配使稻田土壤中的氮素浓度分布均匀，速效肥配合干湿交替灌溉维持高氮浓度；缓释肥氮素释放缓慢且持久，有利于根区富集，速效肥释放快但易流失，因此施用缓释肥更优。研究成果对优化农业灌溉模式、提高肥料利用效率和减少农业面源污染具有重要的理论和实践参考意义。