以湘江流域为例，通过耦合基于物理机制的SWAT水文模型和基于数据驱动的XGBoost机器学习模型，运用模拟评价指标，对比分析了SWAT模型、XGBoost模型和SWAT-XGBoost耦合模型对于2000-2020年湘江湘潭站的月径流模拟性能，得到了以下研究结果：①SWAT水文模型的径流模拟，其纳什效率系数NSE在训练期（2000-2015年）和验证期（2016-2020年）分别为0.946和0.930。虽然在整体趋势上径流模拟精度相对较好，但对丰水期的极端径流量存在低估现象。②XGBoost模型的径流模拟，在训练期和验证期的NSE分别为0.880和0.658。相较于SWAT模型，其模拟性能显著下降，这可能是由于XGBoost模型的物理机制缺失以及训练样本覆盖不足，导致未能充分捕捉湘江流域径流的动态响应特征和复杂水文过程中的隐式规则。③SWAT-XGBoost耦合模型的径流模拟，在训练期和验证期的NSE分别为0.987和0.940。耦合模型在整体趋势上表现出相对更优的性能，并且在丰枯水期的极端径流模拟中，相较于单一的SWAT模型或XGBoost模型有所改善。因此，SWAT-XGBoost耦合模型通过结合物理机制与数据驱动的优势，在一定程度上提升了湘江流域径流的模拟精度，可以为湘江或类似流域的水资源管理和径流模拟及预测提供参考。

近年来干旱灾害频发，水库作为抗旱减灾的重要工程设施，其分期旱限水位研究对于抗旱调度方案的制定有重要意义。研究以三峡水库为研究对象，采用P-III分布拟合三峡不同分期天然流量的边缘分布，基于Copula函数构建分期流量的五维联合分布模型，分析分期频率和年设计标准之间的关系，再通过模拟调度推求上游水库群调蓄影响下的三峡水库分期设计枯水，最后针对同一个年设计标准下的分期旱限水位不唯一的问题，以多年平均发电量最大为目标函数，建立了分期旱限水位优化模型。研究结果表明：采用Frank Copula函数和C-Vine结构构建的分期流量联合分布模型，理论与经验频率拟合图相关系数均在0.99以上；在给定年设计标准的基础上，能够推求得到多组分期频率组合，进一步采用简化运行策略考虑上游水库群调蓄，可以推求得到现行条件下的分期设计枯水。在补水流量为7 000 m3/s时，可应对百年一遇枯水的三峡水库分期旱限水位为：146、148、162、175、156 m，对应的多年平均发电量为911.2亿kWh，相较于常规调度发电量提升了1.05%。该研究成果可为水库抗旱调度、旱限水位设计提供科学依据。

随着全球变暖加剧，中国西北地区复合干旱高温事件（Compound Drought and Heatwave Events， CDHEs）的发生频率显著上升，严重威胁了区域水资源供需平衡与生态系统安全。基于多源高分辨率遥感气象数据，构建了CDHEs的指标识别体系，综合考虑事件的发生频率、持续时间、温差特征与强度等级，系统评估了1981-2022年中国西北五省CDHEs的时空演变特征及其区域响应差异。同时，利用CMIP6多模式多情景模拟，预测了不同排放路径下未来CDHEs的发展趋势与高风险区分布。结果表明：①1981-2022年，CDHEs显著加剧，4项指标均呈显著上升趋势，尤其2022年，春季为主导季节，夏季次之，秋冬季风险逐渐显现，湿润区近年来强度升高尤为突出。②西北地区CDHEs的空间格局存在明显梯度，频率自西向东递减，而强度在中东部绿洲区最为突出。在时间演变上，CDHEs 的影响正从干旱核心区向生态脆弱的北部边缘及南部高海拔区扩展。其范围扩张、强度强化、热点转移的趋势表明，在气候变暖背景下，西北地区面临的干热胁迫正变得更为普遍、剧烈和多元。③未来 CDHEs 强度将持续上升，排放情景主导趋势差异。SSP5-8.5情景下，至2100年CDHEs天数较 SSP2-4.5情景高出约41.7%。高频热点区强度持续升级，空间分布格局保持稳定，呈现“量变主导、格局稳定”的特征。研究结果为理解干旱区复合极端气候事件的演变机制及其未来风险提供了理论支撑，也为区域水资源管理和生态适应策略的制定提供了科学依据。

为探求江河源区陆地水储量变化及影响因素，针对蒸散发产品在高寒地区普遍存在的系统偏差。以长江黄河源区为研究区，利用长短期记忆神经网络（LSTM）模型插补2002年4月至2020年12月之间缺失的陆地水储量数据，构建比率偏差校正方法校正蒸散发产品，评估水量平衡误差，运用地理探测器探究长江黄河源区降水（P）、蒸散发（E）、温度（T）、高程（DEM）、植被归一化指数（NDVI）对陆地水储量的影响程度。结果表明：①LSTM模型能够有效填补卫星观测空缺，插补结果在缺测时期与GLDAS计算的地表水储量相比，相关系数在长江和黄河源区分别达到0.54和0.77，整体时期相关性为0.50和0.72。②比率偏差校正提升了蒸散发数据的精度，经过校正，年尺度上长江黄河源区RMSE降幅分别达65.04%和80.09%，MAE降幅分别为67.80%、82.78%，夏季在季节尺度中校正效果最佳，其误差指标降幅均超过68.91%，水量平衡误差控制在28.42 mm以内。③长江黄河源区TWSA空间分布主要受P和E主导，解释力（q）分别为0.46和0.44。交互作用主要为非线性增强或双因子增强效应，其中E∩T、P∩T、E∩DEM和P∩DEM的q分别为0.66、0.63、0.63、0.62，对TWSA的解释力尤为突出，尽管温度的单因子解释力有限，但其通过调控降水和蒸散发等关键水文过程，在交互作用中表现出更强影响力。同时P∩NDVI（q=0.55）和E∩NDVI（q=0.56）也显示出较强影响。

洞庭湖的水面变化直接影响洪水演进路线、取水口水面高程以及洲滩出露情况，其“洪水一片，枯水一线”的河湖相转换形态变化特征给湖区防洪减灾、取水安全以及湿地保护带来了严峻的挑战。探明洞庭湖河湖相转换时期的水面变化特征有助于科学开展水安全保障、水生态修复与水环境治理等工作，但现有研究多基于易受云层影响的多光谱卫星遥感数据分析洞庭湖水面多年变化趋势，对洞庭湖水面在河湖相转换时期的高时间分辨率研究尚有不足。因此，研究通过构建Sentinel-Landsat虚拟星座，突破水文站点在空间尺度上的不足和光学遥感卫星易受气象因素影响的限制，并提出了遥感影像未完整覆盖洞庭湖的水面面积重建方法，将洞庭湖实际可用遥感影像周期由平均13.4 d/幅提升至4.4 d/幅。基于Sentinel-Landsat虚拟星座影像数据解译得到的洞庭湖水面数据集，结合洞庭湖不同站点的实测水文数据，发现洞庭湖的水面形态变化主要有“完全河相”、“河湖相转换，河相主导”、“完全湖相”和“河湖相转换，湖相主导”4个阶段，且莲花塘水位是洞庭湖河湖相转换的关键驱动要素。其中，莲花塘水位小于24 m为“完全河相”阶段，介于24~28 m为“河湖相转换，河相主导”阶段，介于28~32 m为“河湖相转换，湖相主导”，大于32 m为“完全湖相阶段”。

沿海闸站在海岸防灾减灾、水资源调控及航运安全中起关键作用。但许多沿海闸站因监测设备不足或环境恶劣，常面临风速、气压等气象数据缺失问题，导致依赖多源数据的传统潮位预测模型精度不足，极端场景下易延误预警，加剧洪涝风险与损失。为此，研究构建适用于气象数据缺失场景的潮位预测方法，提升预测可靠性。研究以中国东部某沿海闸站三年逐时历史潮位数据为唯一输入，经异常值剔除、缺失值填补、调和分析修复数据等预处理后，引入Informer时间序列预测模型，预测气象数据缺失时未来24 h的潮位，并与广泛应用的LSTM模型对比。将数据集按8∶1∶1的比例划分为训练集、验证集和测试集，并使用平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）两个关键指标来评估模型的性能。结果显示，Informer模型优势显著，相较LSTM模型，Informer模型的MAE降低63.9%，RMSE降低53.1%，预测精度显著提高。此外，由于优化了自注意力机制，Informer降低了处理长序列的计算复杂度，从而显著缩短了训练时间。综上，Informer模型有效解决了传统模型在数据缺失场景的局限性，提升了极端潮位预警能力与预测可靠性，为气象监测薄弱地区提供了一种实用的解决方案，同时也为后续整合多源数据优化预测奠定了基础。

山区小流域洪水预报是水文科学领域的关键挑战。以新安江模型为代表的概念性水文模型因结构简化，难以精确捕捉山区复杂的产汇流过程，常导致预报精度不足。长短期记忆网络等数据驱动模型虽拟合能力强大，但其黑箱本质造成了物理机制的支撑薄弱。为解决上述问题，研究构建了一种物理-数据混合模型，该模型利用长短期记忆网络修正新安江模型的预报残差，并引入SHAP方法进行可解释性归因分析。研究以浙江省桥东村典型山区小流域2015至2018年的15场洪水为例进行验证。结果表明：①所有XAJ-LSTM混合模型均显著优于作为基准的单一新安江模型。融合新安江预报流量和土壤含水量状态变量的方案性能最优，纳什效率系数由0.55显著提升至0.77。②并非引入的信息越多模型性能越优，在最优方案基础上额外引入地表、壤中流和地下径流等产流成分信息后，冗余的径流成分信息会反而导致模型性能劣化。③SHAP分析从模型机理层面证实，前期观测流量与新安江模型预报流量是残差修正模型决策的关键驱动因子，这揭示了物理信息的引入有效引导了数据模型的学习过程，使其决策从单纯的统计拟合转向更为可靠的物理约束。研究提出的物理-数据混合模型兼具高精度与强可解释性，为发展可靠且可信的智慧水文预报模型提供了新范式。

下垫面产流过程的准确性从根本上决定了城市内涝模型的模拟精度与预报可靠性，对气候变化背景下城市防洪防涝、提升防灾减灾综合能力具有关键意义。在现有城市内涝研究中，针对雨洪资料缺乏地区，通常采用综合径流系数法推求固定径流系数以进行产流计算。然而，受多种降雨条件和复杂下垫面因素的综合影响，实际地表产流过程在场次降雨中具有动态变化的固有特征，静态径流系数难以准确刻画其真实响应过程。为此，以广州市大坑河流域为例，结合Hydrus-1D模型和MIKE URBAN模型，探讨了该流域2023年间降雨条件存在明显差异的两场降雨（8.24场次降雨历时14.75 h，降雨量72.15 mm；9.7场次降雨历时34.42 h，降雨量225.5 mm）过程中考虑径流系数时变性的重要意义。研究结果表明，采用静态参数的MIKE URBAN模型能够较好地模拟降雨历时较短的场次降雨径流过程，R2平均达到0.95，NSE平均为0.94；但应用于长历时场次降雨径流过程模拟时，尽管径流过程总体趋势仍与实测基本一致（R2平均为0.95），但NSE平均值降至0.88，最低值仅为0.76，表明模拟精度下降。进一步分析发现，模型在降雨中后期对径流的模拟值系统性偏低，揭示出静态参数无法有效捕捉该阶段产流机制的动态变化。采用分段动态参数后模拟效果有明显提升，R2平均提升了1.6%，NSE平均提升了14.2%。结合Hydrus-1D模型情景模拟结果显示，场次降雨过程中径流系数的变化受降雨条件与下垫面饱和度共同调控。在持续降雨过程中，随着降雨入渗，下垫面饱和度逐渐升高，径流系数随之增大；当土壤趋于完全饱和后，径流系数变化趋于稳定。在短历时、小雨量降雨中，径流系数变化幅度较小，静态参数尚能较好拟合；而在长历时强降雨中，径流系数呈现明显上升趋势，静态参数不能捕捉该时变过程，进而导致模拟准确性偏差。研究成果说明了场次降雨尺度下产流过程时变性的客观存在及考虑该特征的必要性，可为精细化城市内涝模拟预报提供理论依据。

溪洛渡水电站是“西电东送”工程的重要部分，但其区域水沙异源突出，干支流来沙占比失衡，掌握泥沙冲淤规律对于电站长期运行具有重要意义。基于电站运行以来的实测资料，系统分析库区淤积量及冲淤分布规律。研究表明，考虑未控区间计算2013-2023年淤积7.6 亿t，多年平均排沙比3.1%；泥沙冲淤使死库容损失9.6%，防洪库容略有增加；2021年随着上游电站运行，入库沙量较可研设计值大幅减少，加之泥沙密实，干流出现“冲刷”；但支流持续淤积，成为淤积的主要载体；干流纵剖面平均抬升14.9 m，受河道潜坎影响，坝前15 km淤积厚度普遍不超过3 m；根据质量守恒估算库区典型河段密实沉降量在0.1~1.5 m；和三峡相比，溪洛渡水库具有沿程淤积连续、坝前淤积强度低、横断面调整形式单一特点。

洪峰与沙峰的异步传播特性对河床演变具有重要影响。在前期对宜昌—监利河段洪峰沙峰异步特性有了系统性认识的前提下，基于1990-2023年长江中游监利—汉口河段的实测资料，分析了三峡水库蓄水及中小洪水调度实施前后监利—汉口河段洪峰沙峰异步传播特性的时空变化规律及其成因。结果表明：三峡水库蓄水前，监利—城陵矶河段以沙峰滞后为主，而城陵矶—汉口河段则表现为沙峰超前；蓄水后，监利—城陵矶沙峰滞后现象减弱，城陵矶—汉口沙峰超前的特性仍占主导。监利—汉口河段的洪峰沙峰异步特性主要受洞庭湖入汇、沿程河床冲刷补给及流量过程变化的共同影响，其中洞庭湖入汇对干流洪峰的延迟效应是导致城陵矶下游沙峰超前的主导因素。成果可为三峡水库优化调度及长江中游河床演变规律研究提供科学依据。

西北地区很多沟道的产汇流具有平时很小，而汛期暴雨洪水迅疾、洪峰流量很大和泥沙较多的特点。在这些沟道上修建径流观测站，量水堰必须适应流量变幅很大与存在含沙量影响的特点。以西北地区某沟道径流站新建复式断面量水堰为研究对象，建立1∶32的实体模型，开展（4~1 000）m³/s大变幅流量区间的过流能力测试与水位流量关系分析，采用电磁流量计复核。研究表明，大流量期间量水堰全断面过流，实测流量~水深两者呈二次函数关系，实测水位与量水堰设计水位基本一致，拟合效果良好；小流量时水流仅在复式断面测流槽内，流量与水深关系依然保持二次曲线，但流量增幅大大降低，从三角槽到矩形槽曲线明显转折。在量水堰的两个边界转折点附近，水位~流量关系不太稳定。此外探讨了含沙量对过流能力及流量系数的影响，发现含沙量低于60 kg/m³时，浑水流量系数与清水相近；含沙量在60~200 kg/m³时，流量系数随含沙量增大而降低；含沙量高于200 kg/m³时，含沙水流流变特性的改变会使紊动强度与能耗降低，流量系数随含沙量增大而增大。统计分析得出不同含沙量下浑水堰流流量系数与流量的关系式，在2024年洪水测流中也得到验证。研究成果可为类似径流站量水堰建设与流量监测提供科学依据。

传统单站点建模范式忽略了流域水沙过程的时空传播特征，存在不可克服的物理缺陷。研究以洮河流域为例，构建融入时空传播约束的水沙过程深度学习预测框架，实现从单点独立预测向多点协同预测的跨越。采用Dempster-Shafer（D-S）证据融合方法整合Pearson相关系数（PCC）分析、最大信息系数（MIC）互信息和递归特征消除（RFE）结果，从10个候选因子中选择6~7个核心预测因子，降维率达30%~40%。构建基于多层感知器（MLP）、长短期记忆网络（LSTM）、Transformer的Stacking集成模型，设计时间维度的传播时间约束、空间维度的连续性约束以及时空耦合的水沙关系约束三层物理约束机制，建立下巴沟站、岷县站、李家村站、红旗站的四级联空间传播预测链。采用沙普利加性解释（SHAP）方法进行多维度驱动机制解析，识别关键驱动因子的时空演变规律。研究结果表明：径流预测纳什效率系数（NSE）均超过0.85，泥沙预测NSE达0.782~0.815，相比传统方法分别提升18.2%和21.0%，达到优秀预测等级；物理约束机制有效保证预测结果合理性，约束违反率低于2.7%；当月降水、前期径流和气温为最重要驱动因子，但重要性存在明显时空分异；驱动机制从自然主导向人工干预转变，气候因子权重从92.4%降至85.8%，人工因子权重提升4倍。研究为流域水沙过程预测提供了新的理论方法，对准确可靠的长期径流泥沙预测和流域水资源管理具有重要科学价值。

岩溶发育区的地下工程建设常受暗河、溶腔等岩溶构造的影响，在工程建设过程中极易发生突涌水、突泥等地质灾害。岩溶构造的几何形态由区域气候、水文和地质条件等因素决定，并直接控制岩溶地下水的赋存状态和运动规律。岩溶构造及其形态特征对深埋隧洞工程突涌水过程的影响规律亟待研究。结合工程现场条件，采用计算流体力学方法，开展了重力作用下不同岩溶构造引发的突水过程数值模拟，探究了地下岩溶管道和溶腔结构几何参数对隧洞突涌水过程的影响。结果表明：在突水体积一定时，暗河所致突水过程持续时长由突水通道截面面积所控制，截面面积越小，隧洞内水流越平缓，突水时间越长；溶腔结构突水时截面大小对水位变化过程影响甚微。地下工程和致突水结构之间的距离越大，则突水时长越短；另一方面，暗河比降增大时，突水时长对地下工程和致突水结构之间距离的敏感性降低。当突水通道面积相同时，溶腔结构导致的突水过程较为平缓且突水时长较大，而暗河结构导致的突水过程则呈现相反的趋势。研究结果量化了不同岩溶构造及几何参数条件下的深埋输水隧洞开挖时的突水时长，分析了遭遇突水后支洞内的水位变化规律，根据突水时长和水流特征推测了可能的岩溶结构，为地下工程施工方案优化提供了科学依据。

针对因地形及功能需求出现的泵站进水渠与引渠之间采用90°弯衔接进而导致前池流场不能满足泵站安全运行的问题，通过物理模型与数值模拟相结合的方法，以流速均匀度作为评价指标，对某中型泵站前池过流时流态开展优化研究。结果表明，采用“弧-直组合型导流墙+镂空式整流底坎+延长进水池导流墙”的组合优化方案，可有效消除原方案前池存在的回流区、漩涡等问题，使流速均匀度提升至86.75%。该优化方案效果显著，研究成果可供类似工程的设计与管理提供参考。

研究基于代表元尺度的Darcy-Brinkman-Biot与VOF耦合模型，研究了湿河床条件下类潮汐溃坝波撞击多孔介质的过程，系统探讨了下游水深对撞击过程中水动力行为的影响。研究结果表明：在高孔隙率条件下，孔隙介质内流动由惯性力和重力，气液界面不连续，易形成气腔和黏性指状结构；而在低孔隙率条件下，流动由毛细力占主导，气液界面连续，入侵水体在多孔介质中呈稳定三角形剖面。随着下游水深的减小，入侵体积增大，毛细力主导下最大无量纲入侵体积与孔隙率呈现线性关系。上游溃坝水体的总势能随着下游水深增加而下降，波前与下游水体的相互作用增强，导致总撞击力减小，且最大撞击力与无量纲水深比之间也呈现良好的线性关系。

针对水下射流冲淤数值模拟中，因水沙多相流强耦合、瞬态流动特性及泥沙颗粒离散行为所导致的数值计算效率瓶颈问题，研究采用计算流体力学与离散元法（CFD-DEM）耦合方法，对无黏性均匀沙床的射流冲刷过程进行精细化模拟。研究揭示了平均剪切力、最大剪切力、平均剪切速度、最大剪切速度及平均总压等关键物理量与冲刷效果之间存在显著关联性，并据此提出一种创新性的简化策略：将复杂的水沙两相流问题解耦为仅模拟单相水射流流动，从而大幅提升计算效率。基于此策略，系统研究了喷头直径、形状及间距等射流参数对冲刷效果的影响规律。结果表明：在最优喷嘴间距条件下，采用方形喷嘴配置，并通过增大射流流量或减小喷嘴直径，能够有效提升作用于床面的关键物理量，进而获得更优的冲刷效果。研究提出的解耦简化模拟方法，为高效求解水下射流冲淤问题提供了新的技术路径，也为相关领域的理论研究和工程应用拓展了新思路。

在我国“双碳”战略背景下，高水头冲击式水电机组在西南地区的开发中具有重要地位，其喷针部件在小开度工况下因泥沙磨损导致的寿命损耗值得关注。以某高原水电站为研究对象，针对小开度条件下喷针寿命折损问题，以实验室泥沙试验为基础，提出了一种基于层次分析法（AHP）和支持向量回归（SVR）的联合建模方法。通过AHP提取泥沙浓度、粒径分布等关键工况特征的权重，结合SVR算法构建喷针寿命折损预测模型，并利用实际电站数据验证模型的准确性。研究结果表明，小开度工况下（开度<0.4），喷针额外寿命损耗显著增加，且低泥沙浓度条件下粒径影响占主导地位。

在输水调水工程泵站中，一般安装有多台水泵且并联运行，为了快速确定输水流量，在数解法中引入图论和递归算法。递归算法的引入使得编写的计算机程序代码简捷，便于程序的阅读和理解，配合图论的使用还能够使程序具有可通用性，对于不同的泵站或者同一个泵站参与运行的水泵台数等发生改变时，只需要修改初始泵站装置的网络拓扑图，便可调用通用的子程序完成计算。可为泵站设计、泵站运行管理以及智慧泵站软件开发等提供参考。

对某巨型混流式水轮机真机机组进行了全流道瞬态仿真计算，计算了其开机过渡过程中尾水涡带的演变规律以及监测了机组压力脉动。通过可视化不同时刻下涡带的形态与强度、分析机组各过流部件典型位置处的压力脉动，阐述了巨型水轮机开机过程中尾水涡带形状的演化规律和机理，明晰不同位置处产生的压力脉动源及其特征频率成分。并总结了不同压力脉动成分在机组主流道中的传播情况，为机组开机过程的优化提供建议。

泵站节能降耗优化调度算法的研究对实现泵站经济运行具有重要现实意义。针对多机组、多约束泵站优化调度中常用智能优化算法存在计算复杂度高、易陷入局部最优的缺陷，首次将多目标随机油漆优化算法（MOSPO）应用于该领域，通过与NSGA-III、MOCS算法对比，验证其适用性。以泵站耗电费用最小和水厂缺水量平方和最小为优化目标，将3种算法应用于渝西水资源配置工程渭沱泵站优化调度模型求解，得到不同负荷情景下的Pareto解集，并选取MOSPO算法100%、90%、80%负荷情景下的最优方案作为最终决策依据。结果表明：MOSPO算法在收敛性指标、均布性指标方面均优于MOCS、NSGA-III算法；MOSPO 算法在不同负荷下均表现出显著节能效果，100%、90%、80%负荷情景下最优方案节能率分别为6.0%、2.3%、8.2%，优化效果明显；MOSPO算法生成的调度方案符合“耗电费用与提水负荷成正相关”的实际规律，验证了其在泵站优化调度中的适用性与可行性。

在新能源大量入网的背景下，水电站常需通过机组启停满足电网深度调峰需求，但机组频繁启停过程中所产生的额外耗水成本、设备折旧、维护费用以及运行风险等因素常被忽略，同时电站还需承担可能启停失败引致的考核风险。针对此问题，构建了在固定机组台数条件下以最小化总发电流量为目标的厂内经济运行模型，并采用动态规划算法进行求解，相对实际调度过程中的多次启停，优化提出了零启停调峰方案。同时，综合考虑机组启停过程中的耗水量、设备折旧及维护成本，建立了单次机组启停过程的经济损失评估方法。通过实际运行场景，对比分析了启停调峰方案与零启停调峰方案因发电流量变化等引起的经济损失差异，并据此评估不同调峰方案的成本效益；进一步提出了经济损失最小化的调峰运行策略，以期为深度调峰模式下大型水电机组的经济、安全和高效运行提供理论支撑和实践参考。

提出一种基于状态决策的多级滤波与转速死区协同控制方法，旨在抑制可变速抽水蓄能机组水头信号中的高频噪声、脉冲噪声及压力脉动干扰。首先，通过中值滤波和陷波滤波器分别消除脉冲噪声与特定频率压力脉动；其次，基于滑动标准差动态检测工况状态；最后，结合滑动加权滤波和一阶惯性环节实现稳态深度降噪与暂态快速响应，通过线性插值渐变切换策略与转速死区设计，确保机组在负荷突变等复杂工况下的控制精度与稳定性。仿真结果表明，该策略使水头信号信噪比提升，稳态波动幅值降低，暂态响应时间缩短，该方法可提升协联控制器的寻优精度与机组动态工况适应能力。

为了更加精确地评估混合式抽水蓄能电站在高比例新能源消纳系统中的经济效益，提出一种基于流量优化的混合式抽蓄电站精细化运行成本模型。模型以机组流量构建精细化优化目标，将以电定水的流量优化和避免机组振动区转化为量化的经济目标，并使用融合多种机制的改进粒子群算法求解，运用拉丁超立方抽样和K-means聚类生成多场景进行验证。以实际工程案例为参考，结果表明混蓄电站相比于加装常规机组，在保证无弃风弃光和保证电网供需平衡的同时，拥有更低的厂内经济成本和更高的经济效益。研究更科学地揭示了混蓄电站在平抑波动、提升系统稳定性方面的巨大经济价值，为混蓄电站的规划与效益评估提供了更精确的决策依据。

为探究河套灌区典型区土壤盐分迁移与水化学时空变化规律及影响因素，为灌区土壤盐渍化防治提供理论依据。于2020年在河套灌区义长灌域2 667 hm²支渠控制区开展监测试验，运用统计学、相关性分析等方法，探究土壤盐分全周年时空分布规律、水化学特征及主要影响因素。研究发现：①根系层全盐、Cl^-、SO₄ ^2-、Ca²⁺、Mg²⁺和K⁺+Na⁺空间分布不均匀，空间变异系数均大于50%。全盐和主要盐分离子（Cl^-、SO₄ ^2-、K⁺+Na⁺）时间变化规律相同，生育期土壤盐分含量和变异性不断增大，秋浇后土壤盐分含量和变异性降低。②生育期盐分表聚作用显著，根系层全盐变化率为8.8%，主要由SO₄ ^2-和Ca²⁺表聚引起的，全盐与SO₄ ^2-和Ca²⁺变化率的相关系数分别为0.96、0.87。秋浇对不同离子的作用具有显著差异，全盐、Cl^-、K⁺+Na⁺、SO₄ ^2-、Ca²⁺、Mg²⁺有效淋洗深度分别为100、140、140、100、30、60 cm。③生育期根系层土壤盐分变化量与盐渍化程度、盐渍化类型、地下水埋深、地下水矿化度、作物种类和生育期初土壤含盐量等多种因素相关。不同因素作用下，生育期根系层盐分变化呈现明显规律。研究表明：不同盐分离子的时空分布，生育期和秋浇期的动态变化具有显著差异。未来应着重考虑盐分离子在不同影响因素下对作物生长发育的影响机制，以助力盐碱地的可持续利用和灌区产量提升。

疏勒河流域属于典型的干旱区绿洲-荒漠生态系统，灌区耕地利用的时空演变规律对协调区域耕地保护、农业可持续发展与生态安全具有重要意义。基于2017和2022年高分辨率遥感影像数据，系统解析了流域灌区实耕耕地、撂荒地及盐碱化耕地的时空演变特征。结果表明：①2017-2022年，流域实耕耕地面积增长5 376.48 hm²，其中花海灌区增长最大，为2 041.21 hm²，且新增面积的67.37%来源于撂荒地和盐碱化耕地的治理。②撂荒地增加1 091.45 hm²，其中双塔灌区显著增长930.00 hm²，而党河灌区减少549.84 hm²，新增撂荒地67.76%来自未利用地与耕地转化，78.73%转出面积复垦为耕地，空间上呈现“低破碎-高聚集”格局，花海和桥子灌区局部斑块治理成效显著，撂荒地重心迁移方向整体与实耕耕地重心迁移方向相反。③盐碱化耕地缩减1 213.59 hm²，双塔、党河和花海灌区分别治理542.14、169.91和224.98 hm²，昌马灌区盐碱化耕地仍有增加；其转出面积92.67%转化为实耕耕地或撂荒地，各灌区盐碱化耕地数量有限且空间上相对集中。

广东省作为农业用水大省，灌溉效率提升对保障粮食安全至关重要。研究基于近五年全省453个大中型灌区调查对象季度用水数据，采用统计指标、趋势分析和Getis-Ord Gi*热点分析，分析了全省大中型灌区毛灌溉用水量的时空变化规律及其影响因素。结果表明：全省大中型灌区毛灌溉用水量和实际灌溉面积近年来均呈明显下降趋势，毛灌溉用水量年均降幅4.2%（R2=0.886 5），但单位面积毛灌溉用水量下降趋势不显著（R2=0.439 1），节水潜力待挖掘。受主要作物水稻需水规律影响，每年的第3季度是全省大中型灌区用水高峰，大型灌区单位面积毛灌溉用水量要略高于中型灌区。单位面积毛灌溉用水量空间分异显著，西北山区最高，珠三角中等，雷州半岛呈冬高夏低波动，潮汕平原第4季度现晚稻用水高峰。在广东省大中型灌区，灌溉效率是影响单位面积毛灌溉用水量的关键因素，尤其在第2至第4季度，灌溉效率与单位面积毛灌溉用水量存在显著负相关。全年1~4季度单位面积毛灌溉用水量与降水量呈负相关，但仅在第4季度这一相关性达到显著水平。水稻种植比例与用水量全年呈现正相关关系（晚稻季度相关系数r=0.394~0.455），不显著，而蔬菜种植比例通过节水技术的应用对降低用水量有正向作用，其他作物种植比例对用水量的影响则不显著。研究系统分析了广东省大中型灌区毛灌溉用水量的时空动态分布规律及其影响因素，为区域农业水资源的集约利用与可持续发展提供了科学的决策支持。

为提高机器学习算法在中小型灌区以典型作物为代表的需水预测精度，构建iTransformer-TimesNet混合模型，采用STL分解法对灌区历史气象数据和灌溉数据进行分解学习，同时与iTransformer、Transformer和TimesNet现有模型进行对比预测验证。以青铜峡灌区汉延渠灌域为研究对象，基于2014-2023年银川站气象数据和收集的灌溉数据，分析了以春小麦、春玉米、水稻作为典型作物的灌域作物需水量年际变化趋势，并训练多种模型对2024年作物需水量进行预测。结果显示该混合模型拟合优度R ²达到了0.95，混合模型的平均绝对误差（MAE）为0.77 mm，优于对比模型iTransformer、Transformer和TimesNet模型的1.08、1.05和0.91 mm；混合模型均方根误差（RMSE）为1.92 mm，优于iTransformer、TimesNet模型的1.99、1.99 mm。在需水量预测上，混合模型预测值收敛速度和最小差值都优于Transformer、iTransformer和TimesNet模型，说明所构建的混合模型在该区域内进行作物需水量预测效果较好，预测精度较高。最后采用SHAP分析法分析各个气象影响因子在混合模型中对作物需水量预测的贡献度，结果显示该区域平均温度和太阳辐射是影响作物需水量的主要气象因子。该文提出的作物需水量预测混合模型为中小型灌区作物需水量预测提供了新的思路和可实施方案。

为控制小型农村供水工程（如单村水站）的消毒副产物（DBPs）风险并优化消毒策略，研究选取两座浙江省典型单村水站为研究对象，设置高、中、低三梯度次氯酸钠投加水平，结合夏冬两季采样，分析水源类型、季节、供水距离对余氯衰减、消毒效果及DBPs生成的影响。通过检测余氯、微生物指标及6种DBPs浓度，构建水质模型模拟用户端水质，并提出基于用水峰谷特征期的精准消毒策略。结果表明：①溪沟堰坝水源因有机物浓度显著高于地下水（p<0.01），导致其管网用户端DBPs检出率更高；②季节影响显著：三氯甲烷在夏季有较高浓度（最高54.52 μg/L），三氯乙酸在冬季更易生成（最高156.53 μg/L），冗余分析结果显示影响DBPs的环境因素排序为季节≈高锰酸盐指数≈TOC＞余氯＞pH；③消毒剂投加水平决定风险：低投加时用户端微生物达标率低（如A站仅37.5%），高投加时DBPs风险显著增加，中投加可平衡两者；④基于用水峰谷特征期（高峰期、平常期、低谷期）的模型模拟表明，分时段动态调整出厂余氯可在保障末端余氯、DBPs达标的前提下提升感官体验。 结论 单村水站宜优先控制水源有机物，出厂余氯建议≤1.5 mg/L，最低浓度则依据不同工程的供用水特点设置；结合用水峰谷特征实施分时段精准消毒，可兼顾安全性与用户体验。

在气候变化与农业结构调整背景下，区域灌溉需水呈现出显著的非线性和时空差异性，驱动机制复杂且尚不明确。因此，基于1990-2023年气象与农业统计数据，估算湖北省主要作物逐年灌溉需水量，并构建LMDI加法与乘法分解模型，系统识别不同阶段与不同水文年型下湖北省农业灌溉需水驱动因子。结果表明，湖北省灌溉需水总量总体呈下降趋势，年均减少约2.23 亿m3，经济用水强度与技术效率为主要抑制因子，而价值转化与土地生产力因子推动需水上升，种植结构与种植规模作为协同因子表现阶段性调节作用。地市之间表现出“结构趋同、幅度有异”的空间特征。分析不同水文年型发现，丰水年调控空间大、平水年节水成效最显著、枯水年需依赖技术手段缓解用水压力。研究揭示了湖北省灌溉需水变化的主导机制与区域差异，表明在保障农业产出的同时，通过提升技术效率与降低单位产值水耗，构建适应气候波动的区域协同调控机制，是实现农业节水与保障粮食安全的关键途径。

喉口宽度是量水槽形成临界流的关键结构参数，对佛汝德数具有重要影响，直接关系到量水槽的水力性能。当前量水槽选型多依赖经验，缺乏二者定量关联，难以满足精准灌溉需求。为解决此问题，研究以椭直形量水槽为对象，探索基于佛汝德数选择喉口宽度的量水槽选型方法。试验选取3种不同型号的椭直形量水槽，在4种坡度条件下的U形渠道上开展。通过量纲分析法推导佛汝德数与喉口宽度之间的无量纲关系，并采用多元线性回归建立佛汝德数计算公式。结果表明：所建立的佛汝德数公式较高，平均相对误差为2.27%，最大相对误差为6.34%，最大绝对误差仅为0.03。该公式建立了佛汝德数与喉口宽度之间的定量关系模型，不仅可用于指导喉口宽度的科学选择，还可明确其合理取值范围的上限。研究可为灌区明渠量水槽的优化选型提供借鉴和参考。

立足2035年基本实现农村供水现代化，对农村供水现代化内涵进行探究挖掘，提出农村供水现代化评价体系分为区域农村供水现代化与农村供水工程现代化两部分。在此基础上，构建体系布局完善、设施集约安全、管护规范专业、服务优质高效等4项指标体系，确定区域与工程农村供水现代化三级指标与目标值，用新发展理念引领农村供水建设发展，用先进技术设备建设工程设施，用现代管理手段、管理制度实施运行管理，建成高标准的农村供水工程设施体系、高水平的农村供水运行管理体系、高质量的农村供水水质保障体系、高效率的农村供水服务体系和高效能的农村供水保障体系，实现农村供水现代化。

花岗岩作为典型干热岩储层岩体，在使用增强型地热系统（EGS）开采时常受到不同冷媒介质作用。研究结合室内试验与仿真模拟，建立考虑不同矿物组分的PFC-GBM仿真模型，深入分析了试样在空气、水和液氮冷却过程中微裂纹分布演化、数量规律及形成机制，并进一步探讨了不同冷却速率下高温花岗岩力学性能及破坏模式变化。结果表明：随着冷却速率的增大，微裂纹总数量显著增加，呈液氮冷却>水冷却>自然冷却的趋势，集中分布于矿物颗粒边界及石英晶粒内部；高温条件下晶界拉伸微裂纹占比超60%，石英晶内拉伸微裂纹占比约为20%，其微裂纹网络形成主要由3种矿物协同控制：石英体积变化主导网络形成，长石节理面控制扩展路径，云母结构调节应力；冷却速率显著影响高温花岗岩的力学性能及破坏模式，冷却速率越高，抗压强度和弹性模量降低幅度越大，峰后行为逐渐由脆性向延性转变，且塑性变形增强，破坏模式主要为复杂的多裂纹及块状结构。当温度低于450 ℃时，液氮冷却下花岗岩破坏模式及力学性能劣化更为明显；而在较高温度下，水冷却提供了一种更经济实用的替代方案。该研究结果为地热能源的有效开采提供一定参考。

随着我国引调水工程的快速发展，输水隧洞作为核心输水建筑物，对工程整体效益的实现起着关键作用。然而，输水隧洞因长距离、地质复杂所产生的区段差异，现有的安全评价方法存在适配性不足，监测数据整合能力较弱的问题，难以精准评价隧洞安全状态。提出一种融合K-means聚类与云模型的安全评价方法：通过K-means聚类方法实现隧洞分区，运用组合赋权法平衡主客观权重，基于云模型方法构建安全评价体系。以某长距离跨流域供水工程为例，选取1 350 m干线隧洞变形监测数据，用K-means算法划分为5个区段。经云模型评价，cluster1等4个区段正常，cluster3基本正常，综合判定整体隧洞目前处于“基本正常状态”，评价结果与实际运行状态相符。该方法结合分区评价与模糊处理，提高了评估精度，为隧洞安全监测提供科学依据，实现引调水工程安全高效运行。