在极端气候和快速城市化的压力下，城市洪涝灾害对城市安全治理构成严峻挑战，传统预警模型存在动态响应不足与风险识别精度低等问题。融合人智协同理念，构建了集多源数据感知、深度强化学习与专家反馈于一体的城市洪涝灾害预警模型。研究以城市韧性与态势感知理论为支撑，构建多层次的风险评价指标体系，采用深度Q网络实现分层预警与多指标阈值识别，并引入专家修正环节来形成“模型预测—专家修正—知识回流”的闭环优化机制。通过“7·20”郑州暴雨事件验证，该模型在预警准确率、召回率及响应分级能力方面表现优异。研究表明，人智协同机制能够显著提升城市洪涝灾害的风险识别精度与应急响应效率，为智慧城市的灾害治理提供了新的预警模式。

为满足清江梯级水库日径流精准预报需求，解决传统预报方法在复杂水文条件下精度不足的问题，进而为水库防洪、发电、生态协同调度提供科学依据，研究开展了梯级水库日径流预报模型构建与应用研究。针对径流影响因子复杂的特点，运用前向特征选择法与相关性分析相结合的方式进行预报因子筛选，以水布垭电站为模型优选目标对象，利用其历史水文气象数据完成模型参数调试与结构优化；再基于水布垭、隔河岩、高坝洲三座梯级水库的水文特性差异，创新构建基于时序-协变量的（Transformer-GRU）混合预报架构，该架构既能依托Transformer精准捕捉时序数据中的长期复杂模式，又能通过GRU深度挖掘特征间的交互关系，同时结合动态学习率实时调整训练步长、定制化损失函数强化关键径流时段预报精度，进一步提升模型综合性能。为客观评价模型效果，研究基于Nash-Sutcliffe效率系数（NSE）、Kling-Gupta 效率系数（KGE）构建多维评价体系，采用2011-2021年数据开展模型训练，2022-2024 年数据进行独立验证，结果显示：3座水库训练集平均NSE分别达0.898、0.902和0.875，平均KGE分别达0.859、0.913和0.894，且预报径流总量相对误差全部控制在7%以内，验证了模型的可靠性与适用性。目前该研究成果已成功应用于清江梯级水库实际日径流预报业务，有效提升了预报精度与时效性，为科学制定水库调度计划提供了重要技术支撑。

径流序列固有的非线性、非稳态及随机性给高精度预报带来挑战，“分解-集成”策略是提高中长期径流预报的一种重要手段。为解决传统机器学习难以捕捉非平稳径流序列细部特征导致的预报精度不足问题，构建了一种自适应双分解（Adaptive Bi-Decomposition， AD）驱动的深度混合智能径流预测模型。模型构建流程为：首先，该模型通过自适应双分解提取多尺度特征，具体为利用变分模态分解初步将非平稳实测径流蕴含的周期、趋势和随机特征提取为多个子序列，进一步利用序贯模式模态分解将高维随机子序列再次分解，充分提取细节信息；其次，依据子序列自身特点，充分考虑时间卷积神经网络（Temporal Convolutional Network， TCN）在长序列建模方面的优势，借助双向门控循环单元（Bidirectional Gated Recurrent Unit， BiGRU）对前后时序依赖的建模能力，并发挥注意力机制对峰值流量等关键特征的加权聚焦能力，分别构建TCN-BiGRU-Attention（TBA）模型，进而形成自适应双分解驱动的混合预测模型AD-TBA；同时，为了避免人工确定分解和预测模型参数引入不确定性，引入混沌进化算法自动对参数寻优；最后，将子序列预报结果叠加重构即为最终预报结果。将AD-TBA模型应用于乌东德水库、三峡水库旬入库径流预报，结果表明：测试集两水库的径流纳什效率系数分别为0.942 7和0.912 8，均大于0.90；预报精度明显优于门控循环单元和TCN这些单一典型深度学习模型，且弥补了最优单模型TCN在峰现时间捕捉上的不足，为流域高精度中长期径流预测提供了一种新的建模思路。

水库取水量的精准预测是城市供水系统优化调度与水资源科学配置的关键前提。受气象变化、社会用水规律及供水调度等多重因素影响，取水量序列呈现显著的非平稳性与非线性特征，传统单一模型难以兼顾预测精度与计算效率。针对现有分解-集成预测方法中，变分模态分解（Variational Mode Decomposition， VMD）参数依赖经验选取导致模态混叠，同质化建模忽视分量频率特性差异的核心问题，研究提出基于引力搜索算法（Gravitational Search Algorithm， GSA）优化的VMD与异构分治策略的组合预测框架。首先，以包络熵最小化为目标函数，通过GSA全局自适应寻优VMD的模态数K与惩罚因子α，有效抑制模态混叠与过分解，实现原始序列向平稳固有模态函数（Intrinsic Mode Function， IMF）的高质量解耦。其次，依据IMF分量的频率与复杂度特征设计异构分治策略，对低频趋势项分量采用自回归移动平均模型（ARIMA）线性建模以降低整体计算负载；对高频非线性波动分量构建多尺度卷积增强Transformer模型（CNN-Transformer），同步捕捉局部微观波动特征与序列全局长程依赖关系；最后，基于安徽省某水库2017-2025年的日取水量实测数据验证，结果表明，该框架相较于传统同质化分解预测模型，平均绝对误差（MAE）降低了10.58%，均方根误差（RMSE）降低了8.78%，计算效率提升了21.49%。研究证实，参数自适应优化与异构建模策略的协同应用，显著提升了水库取水量预测的鲁棒性与实用性。

科学评价张掖市水资源承载力有助于应对区域水资源短缺与供需不平衡问题，为合理规划利用、保护与管理水资源，促进经济社会持续发展与生态环境良性循环提供科学依据。基于水资源－生态环境－经济社会－政府管理复合系统构建张掖市水资源承载力综合评价指标体系，采用网络层次分析法、反熵权法、改进CRITIC法分别计算指标权重，结合博弈论得到最优权重组合；应用GRA－TOPSIS法、正态云模型评价2018-2022年张掖市水资源承载力变化状况，并运用改进的耦合协调度、障碍度模型分析各子系统耦合协调度及识别诊断主要障碍因子。结果表明：2018-2022年张掖市综合水资源承载力等级隶属Ⅳ级确定度由0.576减小至0.432，隶属Ⅲ级确定度由0.156增大至0.322，综合水资源承载力由超载呈向正常承载发展趋势；水资源－生态环境－经济社会－政府管理系统耦合协调度由0.188 6提高至0.390 4，相应协调状态由较不平衡发展至几乎不协调，协调程度进展较慢；水资源子系统障碍度值由55.00%下降至48.20%，年均降幅3.25%；生态环境、经济社会子系统障碍度值由20.86%、14.11%上升至32.15%、18.30%，年均增长率11.42%、6.71%；政府管理子系统障碍度值由10.03%下降至1.36%，年均降幅39.37%。水资源、政府管理子系统对水资源承载力制约得到有效缓解及快速减弱，生态环境、经济社会子系统已成为阻碍水资源承载力提高的制约因素；强化节约用水、降低废污水排放量等措施对提高张掖市水资源承载力具有实际意义。

在全球气候变化加剧、洪涝灾害频发的背景下，暴雨洪水灾害对沿海地区社会经济发展与人民生命财产安全构成严重威胁。为提高暴雨洪水模拟与预报能力，选取中国东南沿海的福建赛江流域为研究对象，针对暴雨洪水模拟难题，创新性地耦合HEC-HMS水文模型与多层感知机（MLP）机器学习方法，开展洪水模拟研究。研究构首先建了HEC-HMS分布式水文模型，对2006-2021年间51场洪水事件进行模拟，合格率达82%，平均NSE为0.76，达到乙级精度。为进一步提升模拟精度，引入MLP模型对HEC-HMS输出进行偏差校正，通过构建“物理机制—数据驱动”串联式混合模型，利用MLP捕捉HEC-HMS输出与实测流量之间的非线性误差规律。经3 000 轮训练，MLP校正模型在验证集上表现显著改善，验证集NSE由0.679提升至0.748，KGE由0.724提升至0.747。测试集中部分场次优化显著，例如44号洪水事件的NSE由校正前的0.601大幅提升至0.960，洪水过程线的峰值流量与发生时间拟合更为准确，显示出该方法对复杂洪水过程具有较强的适应性。研究结果表明，通过构建HEC-HMS水文模型与MLP模型的“物理机制—数据驱动”混合模型，能有效识别并修正传统水文模型在复杂情景下的系统性偏差，显著提升了洪水过程模拟的整体精度与稳定性，为东南沿海地区暴雨洪水的高精度模拟与防灾减灾提供了更为可靠的技术途径，具有重要的应用价值与推广前景。

三峡水库枯水期的精细划分是抗旱补水调度的基础性工作。现有研究多聚焦汛期、缺少针对枯水极值的分期研究，且常用的Fisher最优分割法、概率变点分析法等方法因取样策略和目标函数差异，导致结果不一，难以得出综合性结论。针对Fisher最优分割法和概率变点分析法均可转化为单目标优化问题的特点，结合取样方法构建了综合两类方法的五目标优化分期模型；求解获得Pareto解集后通过TOPSIS法优选最终分期方案；最后以主枯水期的极值占比和分期均值对方案进行评价，并结合分期频率分析验证其合理性。以三峡水库为例，最终推荐将枯水期分为3期为：11月1日-1月10日（前枯水期）、1月11日-4月10日（主枯水期）、4月11日-4月30日（后枯水期）。研究提出的分期方案可为三峡水库抗旱精细化调度提供科学依据。

不同区域的降水空间规律差异显著，为解决以往降水预测因忽视降水空间协同性而精度有限的问题，结合时空图卷积网络（STGCN）、变分模态分解（VMD）、双向长短期记忆网络（BiLSTM）、注意力机制（Attention）的各自优势，提出STGCN-VMD-BiLSTM-Attention融合模型，开展三江源15个气象站多年逐月降水量预测研究。首先构建综合考虑距离与高程差的降水空间邻接矩阵，通过STGCN并行操作图卷积和时间卷积提取非目标站点的空间关联特征；其次，对目标站点筛选的气象要素及降水量序列进行VMD分解，将得到的IMF分量输入到BiLSTM层以挖掘深层时序特征，最终引入Attention强化关键时空节点，并融合时空特征实现目标站点月降水量预测。结果显示：①STGCN-VMD-BiLSTM-Attention相较于VMD-BiLSTM、VMD-BiLSTM- Attention、BiLSTM、STGCN、SVR、RF，MAE、RMSE、R² 均有不同幅度的提升，且在不同站点均表现出优异的鲁棒性；②STGCN-VMD-BiLSTM-Attention模型的预测结果更吻合实际降水的空间分布和变化趋势，预测趋势较实际趋势的平均降水偏移量仅为0.50 mm，远低于VMD-BiLSTM-Attention模型的1.05mm。表明STGCN-VMD-BiLSTM-Attention充分考虑降水的空间协同性，有效捕捉了站点间的降水空间依赖，其多尺度特征提取机制通过有效融合站点之间降水的时空信息，显著提升降水预测精度的同时还具备强大的空间泛化能力。研究成果解决了传统方法难以学习区域复杂的降水空间关系的难题，对探索新兴降水预测模型、高效利用三江源流域水资源等具有理论意义和实际价值。

解析黄河水体中硝酸盐来源构成，是理解流域流域氮污染控排策略的重要理论基础。连续5 a（2020-2024）在灌溉季和非灌溉季对黄河上中下游的水化学指标及硝酸盐分布特征进行监测。结合水化学指标、硝酸盐氮氧同位素组成，以及潜在来源的同位素特征，采用贝叶斯混合模型MixSIAR对河流硝酸盐来源进行了定量解析。结果表明：整个黄河流域水体呈弱碱性，水体中的氮素以硝酸盐为主，Cl?和SO₄ ²?季节变化特征保持一致，通过NO₃?/Cl?比值和Cl?浓度的回归关系，结合黄河地区土地利用、工农业生产的实际情况，揭示了黄河水体硝酸盐主要来源于生活污水、畜禽养殖和化肥输入。黄河流域水质在灌溉期和非灌溉期均表现出低NO??/Cl?比（0.1）与高Cl?浓度，表明生活污水和畜禽粪便为硝酸盐的主要来源。MixSIAR模型得出：2020~2024年黄河水体各采样点的硝酸盐负荷主要来源于土壤硝酸盐，其次是生活污水和大气氮沉降，研究结果为黄河流域面源污染防控和科学治理提供科学依据。

如何平衡社会发展与河流健康之间的关系、量化河道补偿控制阈值，是实现流域可持续发展的关键所在。针对河流生态流量与河流健康协调的阈值判断识别问题，研究引入近自然理念（near-natural），基于主客观组合赋权与物元分析法构建了近自然的健康河流评价体系，将近自然的河流健康评价体系与多种水文学生态流量计算方法耦合，进一步构建了河道内水量补偿控制阈值量化模型，基于该模型提出了依据“河流健康等级与河道内补偿控制阈值响应关系”的河道内水量补偿控制阈值确定方法。以赤水河（茅台断面以上）为研究案例，依据构建的模型确定了赤水河（茅台断面以上）的河道内补偿控制阈值。研究结果表明：赤水河（茅台断面以上）处于“健康”等级，推荐执行最小生态流量过程控制线作为河道内补偿控制阈值。研究厘清了河道内补偿控制阈值与河流健康的阈值判断识别关系，为河道内补偿控制阈值的界定与量化提供了参考和新思路。

研究旨在揭示疏勒河流域植被覆盖度（FVC）的时空演变规律，量化气候、地形、土地利用、社会经济等多因子对FVC变化的影响机制，为干旱绿洲–荒漠交错区的生态修复与水资源管理提供科学依据。基于Google Earth Engine反演2000-2020年疏勒河流域FVC，采用像元二分模型估算覆盖度，结合趋势分析、显著性检验和Hurst指数揭示变化特征，利用转移矩阵解析覆盖等级动态演替，并用地理探测器定量评估多因子驱动及交互效应。研究发现：①2000-2020年，流域植被覆盖显著改善（FVC年增长率0.27%·a?1，P＜0.01），其中上游肃南县增速最快（0.60%·a?1），下游绿洲区增速相对较缓且波动明显。②空间格局上，不同植被覆盖等级间的空间演替由2000-2010年的“低→中低”“中低→中”等中低等级跃升，转向2010-2020年的“中→中高”“中高→高”高等级扩张；流域未来有持续改善潜力的区域主要分布于中下游自然保护区及祁连—阿尔金山北部山麓区域，下游及北部零星区域存在退化风险。③土地利用为主要驱动，降水和气温次之；土地利用与坡向、降水等因子交互时，其对植被覆盖变化解释力最强。研究表明，近20年来疏勒河流域植被恢复是气候改善与生态建设协同作用的结果，未来应进一步优化“水—植被—土地利用”耦合治理策略，精准管控退化区域，巩固绿洲生态安全屏障，促进流域植被持续恢复与高质量发展。

流域水资源调控是实现水资源合理利用与缓解水资源时空不均的重要举措，评价流域水资源调控工作是提升水资源利用效率与保障流域用水安全的重要支撑。为促进漓江流域水资源高质量发展，评价漓江上游库群对生态景观流量的保障效果及潜力，基于WEAP软件构建了漓江上游水资源调控模型，通过拟定不同工程配置体系与水工程调度方式的组合，构建5种模拟情景，对比评价不同情景下漓江生态景观流量补水保障的差异，分析流域补水效果不达效的原因并挖掘流域库群联合优化调度保障潜力。结果表明：①漓江流域当前水资源调控工作对流域生态景观目标流量保障率具有明显提升效果，但仍有进一步的提升空间，当前限制流域补水不达效的主要因素为汛末水库难以蓄水至较高水平。②水库群联合优化调度对流域生态景观流量保障的效果优于经验调度和各水库独立调度，结合漓江流域当前水工程现状基础，对流域当前库群进行联合优化调度，可使流域生态景观流量保障效果达90%以上。研究结果可为提升漓江生态景观流量的保障效果、促进漓江流域水资源合理利用提供理论支持和实践指导。

受气候暖干化与人类活动的双重影响，红碱淖水域面积持续萎缩，水质恶化，亟需科学精准的补水和治理以维持其良性生态功能。研究基于2016-2023年多源遥感数据，采用NDWI指数与阈值平均值法分割实现月际水面面积高精度反演（R2=0.96）。结合熵权-超标倍数耦合赋权法，构建WQI-P水质评价模型，集成TIN-DEM三维水文建模，建立湖水“量-质-位”多维评估框架。研究表明：2016-2023年湖泊面积呈三阶段特征：2016-2017年为扩张期（2.28 km2/a），2018-2020年为缓慢增长期（0.50 km2/a），2021-2023年为萎缩期（-1.06 km2/a）；重建水位序列显示2016-2023年水位呈先升后降趋势，2016-2020年上升2.27 m，2020-2023年下降0.53 m；WQI-P表明水质2016年后水质显著提升至Ⅲ类，在2021年多次达到Ⅰ类水质标准，但在2022-2023年受极端气候影响短期恶化为Ⅲ类；基于水位-水量-水质关系模型，确定综合Ⅰ类、Ⅱ类水质的水位-水量阈值分别为1 220.01 m-1.853 亿m3和1 219.07 m-1.218 亿m3。在补水环境不变的情况下，对比2023年12月湖水位，达到综合Ⅰ类、Ⅱ类水质分别需补水0.486和0.113 亿m3。研究为红碱淖恢复其生态系统良性功能提供了补水调控策略，可作为干旱半干旱区域水资源综合管理的重要技术支撑。

棉花是涝渍敏感作物，其产量受涝渍灾害影响显著。尽管已有大量研究关注棉花涝渍灾害，但从灾害系统理论出发、系统梳理防治措施的综述仍显不足。基于灾害系统的3个风险面——承灾体、孕灾环境和致灾因子，系统综述了棉花涝渍防治措施的研究进展。目前，棉花涝渍减灾措施主要集中于承灾体风险面，包括降低棉花脆弱性（如选育抗涝品种、施用外源调节剂、优化农艺管理）和构建用于量化棉花脆弱性的“棉花产量-涝渍指标”关系模型，以及开展区域棉花涝渍风险评估以优化种植布局、降低暴露度。在孕灾环境风险面，重点包括依据脆弱性模型确定的棉田排水指标、改善土壤环境（如高垄耕作和合理施肥）和完善排水系统。致灾因子风险面的措施相对较少，主要为涝中应急排水。值得注意的是，气候变化导致涝-热、涝-旱等复合型胁迫频发，对传统棉花排水与减灾策略构成新挑战。未来研究应加强复合型涝渍胁迫机制解析与适应性排水策略构建，推动人工智能与多源区域数据在棉花涝渍监测和风险评估中的应用，发展结合天气预报和灾情预测模型的智能排水系统，构建低成本、高效益的区域性棉花涝渍综合防控体系。

为探究不同形式农田暗管排水量及水质输出特征，基于不同埋深（50、80 cm）、不同铺设方式（虹吸管口、滤布）的4种暗管，开展田间原位排水试验。结果表明：深埋暗管D-1较浅埋S-1排水量提升了53.46%，虹吸暗管S-2较S-1排水量提升了26.40%，增设滤布D-2较D-1排水量提升了7.18%；暗管排水中TN的流失形态以NO₃ ^--N为主（占比77.78%），而TP的流失形态以PO₄ ^--P为主（占比82.51%）；增大暗管埋深、增设虹吸管口和透水滤布降低了NH₄ ⁺-N、PO₄ ^--P、TP和COD_Mn的输出浓度，但增大了NO₃ ^--N和TN的输出浓度；深埋暗管D-1较浅埋暗管S-1，排水中NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N和TN的流失负荷分别增大37.93%、67.99%和82.12%，PO₄ ^--P、TP和COD_Mn分别增大15.25%、1.27%和13.15%；增设虹吸管口和透水滤布暗管的氮素流失负荷增加，而磷和COD_Mn的流失负荷降低。研究成果可为农田暗管高效排水与养分流失协同调控技术提供理论依据。

鱼道因其尺寸占枢纽整体比重很小而有“针眼工程”的比喻，鱼道进鱼口流态的好坏直接影响鱼道的建设成败。为提升鱼道进鱼口诱鱼效果，以青鱼为对象，采用模型试验和数值模拟相结合的方法，研究了3种鱼道出流轴线与河道主流轴线夹角（0°、30°、60°）及补水流量对鱼类上溯行为的影响。结果表明：①基于138尾青鱼上溯轨迹分析，鱼类上溯轨迹可分为低流速区域游动、高~低流速区域间变化游动、高流速区域游动3种典型路径。低流速区域路径为鱼类最喜好的路径；②试验条件下，流速为0.05~0.38 m/s、紊动能小于0.003 5 m2/s2、紊动强度为0.026~0.047的区域为青鱼偏好环境，体现了青鱼在上溯运动中更加倾向选择低流速、低紊动能、低紊动强度的水力环境；③青鱼在上溯过程中倾向于选择累计能耗和单位距离能耗较低的路径。补水设施的增设虽然增加了鱼道进鱼口的流速，一定程度上增加了鱼类上溯阻力，但鱼类可通过变换路径等方式，更快速发现进鱼口，进口角度0°时有效缩短洄游时间44.47%，且单位距离能耗整体而言有所降低。研究从青鱼上溯行为和能耗的视角，为鱼道进鱼口优化布置提供了理论依据。

以巢湖流域为研究对象，基于2014年和2024年两期高分辨率遥感影像，构建了水系连通度评价体系，结合河流长度、宽度与曲度等形态参数，系统分析了巢湖流域河流水系连通度与典型主干河流形态的变化特征。结果表明：2014-2024年，巢湖流域水系环度α、节点连接率β和网络连通度γ分别增加14.09%、1.70%和1.71%，水系连通度有所改善，但水平依然较低。典型主干河流形态受人类活动影响显著，十五里河、派河、许小河、柘皋河呈现“裁弯取直，河道拓宽”的演变趋势，且变化在时序上具有同步性与一致性；白石天河与兆河河道宽度明显增加，而裕溪河、杭埠河与南淝河形态基本稳定。研究可为流域水系结构优化、生态修复与可持续水管理提供科学依据与决策支撑。

针对某型大流量水泵叶轮螺母装配扭矩的控制问题，提出了一种基于光滑滑模扰动估计器的新型非线性控制策略。首先，建立了叶轮螺母装配扭矩控制系统的数学模型，并对其进行了合理化降阶处理。其次，设计了一种新型的光滑滑模扰动估计器，其巧妙的将符号函数包含在了积分器中，这不但能实现对系统扰动的准确估计，而且对扰动的估计更为光滑。此外，基于设计的滑模扰动估计器提出了一种非线性扭矩控制方法，通过在控制器中引入了双曲正切非线性函数项，使扭矩控制误差的收敛速度及扰动抑制能力均得到了有效提升，并通过Lyapunov稳定性理论对其机理进行了详细分析。最后，利用Simscape软件搭建了叶轮螺母装配扭矩控制系统的仿真平台，将所提控制方法与PID控制器和未引入非线性函数项时的控制器进行了仿真对比验证，仿真结果表明当扭矩给定信号为250 N·m的阶跃信号时，所提方法不但可以实现无超调调节，而且调节时间仅为0.9 s。当时施加30 N·m的阶跃型扰动时，造成的最大扭矩误差仅为4 N·m，恢复到给定信号250 N·m的时间为0.3 s。而当时施加幅值为30 N·m，频率为1 Hz的正弦时变扰动，同时系统参数还存在幅值为标称值0.5倍，频率为1 Hz的正弦摄动这种复杂工况时，扭矩最大稳态误差仅为3.5 N·m，可见所提方法能有效提升对叶轮螺母装配扭矩的控制性能，对系统中存在的参数不确定性和外部扰动均具有强鲁棒性。

泵站水泵电机作为水利工程中的核心动力设备，其运行安全性直接关系到供水系统的稳定与可靠。轴承作为电机的重要部件，易在长期高负荷与复杂工况下出现温升异常，从而引发故障甚至停机。因此，开展电机轴承温升预测与故障诊断具有重要意义。针对传统方法在处理非平稳信号、特征选择和参数优化方面存在的不足，提出了一种基于EGWO优化的EMD-LASSO-SVM组合模型，该模型融合EMD特征分解、LASSO特征筛选与SVM预测机制。首先，利用经验模态分解（EMD）对非平稳温升信号进行多尺度分解，提取多层次动态特征；其次，引入LASSO方法实现特征稀疏化与降维，减少冗余参数；最后，通过增强型灰狼优化算法（EGWO）对支持向量机（SVM）的关键参数进行全局寻优，提高预测精度与模型鲁棒性。实验结果表明，该模型在训练集和测试集上均表现出较高精度，其中测试集的MAE为0.427 ℃，RMSE为0.648 ℃，MAPE为1.45%，R2达到0.996，相比未处理数据的模型，预测误差降低超过50%。研究结果验证了所提方法在非平稳信号处理、特征选择与参数优化方面的有效性，可为泵站电机轴承温升故障的早期预警与智能运维提供可靠技术支撑。

黄河沿岸泵站普遍配置大流量高扬程双吸离心泵，其长期在水沙两相流复杂工况下运行，导致叶轮面临严重磨损问题，然而，现有研究对各种组合运行工况下叶轮的磨损规律认识尚不明确，缺少用于减轻水泵机组磨损的泵站运行控制模式。针对引黄提水工程离心泵磨损评估及控制的工程需求，建立了用于预测离心泵泥沙磨损量的计算方法，以甘肃省景泰川电力提灌工程总干七泵站双吸离心泵为例开展了泥沙磨损特性分析，对泵站在一个灌溉季内的磨损风险进行了评估，并提出了通过优化水泵机组运行方式来减轻水泵泥沙磨损的技术措施。研究发现，作为核心过流部件的叶轮叶片主要磨损区域在叶片前缘区域和叶片尾缘区域，且随着运行流量和泥沙浓度的增加，主要磨损区域面积增大、磨损率增加。在一个灌溉季内，离心泵叶片最大累计磨损深度可达2.15 mm。对泵站的运行方式进行优化后，离心泵平均累计磨损深度下降11.34%，最大累计磨损深度下降25.37%。研究成果可以为多泥沙河流沿岸泵站设计及水泵机组安全运行提供工程指导。

为研究含沙水流中固相颗粒物性参数对轴流泵装置内的压力脉动的影响，采用Euler多相流模型和RNG k-ε湍流模型，并结合SIMPLEC算法，对轴流泵装置进行了数值模拟。重点分析了泵装置关键断面处的压力脉动特性，对比分析了不同颗粒直径、不同颗粒浓度时对轴流泵装置压力脉动规律的影响。研究结果表明：叶轮进、出口处压力脉动呈现明显周期性，从轮缘至轮毂先减小再增大，主频为叶片转频；导叶中间处压力脉动周期性减弱，从轮缘至轮毂先减小再增大，主频为0.125倍叶片转频；导叶出口处压力脉动无明显规律，从轮缘至轮毂先增大再减小，主频为0.250倍叶片转频；导叶中间处压力脉动较小，说明导叶对压力脉动存在抑制作用。随着固相颗粒直径增大，对叶轮进、出口处压力脉动影响较小，导叶中间及出口处压力脉动先增大再减小。随着固相颗粒浓度增大，各监测断面处压力脉动基本逐渐增大，对导叶中间处影响最大；与固相颗粒直径相比，固相颗粒浓度对泵装置压力脉动影响较大。

针对黄河水域高含沙量工况，为提升双吸泵在输送固-液两相介质时的性能，以景电二期工程所用型号为1200S56G的单级双吸泵为研究对象，创新叶轮设计理念，建立了基于多相流理论的水力模型，结合全流域数值模拟方法，通过四次渐进式修正，系统分析了不同修正系数k对泵性能的影响。研究发现：随着修正系数增大，泵性能显著改善，当k=1.12时，平均流量从初始3.13 m3/s提升至3.92 m3/s，振动从3.8 cm/s降至2.3 cm/s，噪声从85 dB降至83 dB。但当k=1.130 5时，平均流量有所提升，但噪声和振动也有所上升，综合考虑下，确定了最优修正系数为k=1.12。研究通过优化叶轮结构参数，有效改善了现有双吸离心泵在面对黄河高含沙水工况时的水力性能。

以甘肃省景泰川电力提灌二期工程中的泵站圆形进水前池为研究对象，设计不同工况下的圆形进水前池，采用Fluent软件，结合Realizable k-ε湍流模型和Mixture多相流模型进行模拟计算，获取不同工况下圆形进水前池内泥沙体积分布特征，探讨秒换水系数对前池水沙运动规律的影响。结果表明：圆形进水前池秒换水系数取110时，前池底层漩涡尺度较小，水体流场结构稳定；沿垂直水流方向，前池内泥沙体积分布呈由中心向两侧递减趋势，秒换水系数K=110工况下圆形进水前池防於表现最佳；沿水流方向，前池内泥沙体积随水深增加，在秒换水系数K=100、110及120工况下均表现出较为合理的分布，有助于改善前池两侧泥沙淤积问题；沿水深方向，前池内泥沙含量由底层至表层不断减小，秒换水系数K=110工况下前池防淤减沙性能突出。综合分析表明，K=110工况下圆形进水前池内泥沙体积仅为0.018 m³，相较原型泵站前池泥沙淤积体积减少0.579m³，降幅达97%。研究成果对减少泵站圆形进水前池泥沙淤积具有重要工程参考价值，可为同类型泵站前池优化设计提供依据。

为揭示多泥沙泵站进水流道淤积规律、保障水泵机组安全稳定运行，在泵站采用分隔式进水流道方案基础上，基于Mixture多相流模型，以单机组进水流道为对象系统分析不同泥沙特性、进水条件和控制尺寸下进水流道内泥沙淤积规律，并探究含沙水流对水泵进口流态的影响。最终结果表明：泥沙含量增大显著提高了进水流道内的泥沙体积分数，粗颗粒泥沙易沉积于流道后壁处，细颗粒泥沙以悬浮态为主；流量增大能有效抑制进水流道内泥沙沉积，也改变了进水流道内的涡旋结构；淤积指标在特征宽度大于2.6D ₀时增长加快，小于2.6 D ₀后流道出口水力性能加速下降，建议特征宽度取2.6 D ₀~2.8 D ₀；流道进口坡度减至1/6以下可显著提升出口流速均匀度，建议坡度在1/8~1/6范围内可在减少泥沙淤积的同时兼顾水力性能。

以多泥沙河流作为取水水源的泵站在运行过程中会出现泥沙淤积现象，严重影响泵站的运行性能。为缓解泵站内泥沙淤积问题，选取宁夏回族自治区某泵站工程的侧向进水前池作为研究对象，针对其侧向进水前池的设计参数进行优化。利用Fluent水沙两相流数值模拟分析方法，研究进水前池设计参数（前池大小、前池底坡、进水池长度）对泵站前池内泥沙淤积量的影响。结果表明：泵站内泥沙淤积主要分布于引水渠段和进水池底部，进水池内侧更容易淤积；沿水深方向，泥沙体积分数分布呈现由表层至底层逐渐升高的特征；相同流量下，缩窄前池、增大前池底坡和缩短进水池长度有助于降低泵站内泥沙淤积量，综合运用上述三种设计参数，泥沙淤积量降低效果更显著。研究成果对提升泵站工程运行效率具有积极意义，可为多泥沙河流地区泵站设计和改型提供理论依据和技术指导。

传统明渠水力调控技术难以应对渠系入流和出流均不受控制器调节的情况，无法满足输水工程在出入流不匹配运行条件下的安全运行需求。为此，尝试使用耦合水位差控制方法进行比例-积分-微分（PID）反馈控制性能研究，仅通过调节内部节制闸群实现各渠池水位的同步变化。针对现有耦合水位差控制方法未能在控制逻辑中考虑水位安全问题，本文基于软约束控制策略，提出了一种改进耦合水位差控制方法。以美国土木工程师协会提出的典型缓坡输水渠道为测试算例，基于各类耦合水位差控制方法进行PID控制器设计，并在出入流不匹配运行条件下进行控制性能检验，结果显示：①经典耦合水位差控制能够实现各渠池水位同步变化，但渠池距离水力扰动越远，水力响应越滞后；②加速耦合水位差控制由于对最下游渠池水位偏差的响应能力不足，不适用于PID控制；③加权耦合水位差控制能够有针对性地减小目标渠池水位偏差，增强目标渠池供水稳定性；④提出的安全耦合水位差控制能够及时遏制水位超限趋势，降低由于监测或应急响应不及时导致的事故风险。本研究充分证明了耦合水位差控制方法对输水渠系在出入流不匹配运行条件下的水力调控能力，提出的安全耦合水位差控制方法可为明渠输水工程的安全运行提供技术支撑。

供水工程作为关键基础设施，其长期运行效能与综合影响，对于优化区域水资源配置、提升项目投资决策科学性和保障供水可持续性至关重要。针对供水工程实际运行效果与设计预期之间的系统性偏差评估问题，构建了涵盖工程设计能力达效性、水资源开发利用、社会效益、经济效益及生态效益5项二级指标，22项三级指标的实施效果后评价指标体系。在权重确定环节，采用基于遗传算法优化的层次分析法（AHPGA）计算主观权重，结合熵权法（EWM）、CRITIC法和变异系数法（COV）计算客观权重，并基于博弈论原理构建AHPGA-EWM、AHPGA-CRITIC、AHPGA-COV三种组合赋权方法。通过敏感性分析对比，确定AHPGA–EWM是最优赋权方法，有效融合了主观判断与数据信息。针对评价过程中的模糊性与随机性问题，引入云模型理论，实现定性概念与定量评价之间的双向转换，并借助云图实现评价结果的可视化表达。对杭州市第二水源千岛湖配水工程的实证研究表明，该评价体系与方法能够准确反映工程实际运行状况，具体表现为工程设计能力达效性良好，水资源开发利用程度较高，社会效益与生态效益评价等级达到优秀，经济效益良好，综合评价等级为Ⅰ级，实施成效显著。实例分析进一步表明，基于组合赋权与云模型的评价方法可有效应用于供水工程实施效果的后评价，为准确评估工程的实际效能与综合影响提供了一种新途径。

近年来，在安全、高效、环保、节能的工程需求驱动下，非爆式低影响水下开挖技术实现了从单一破碎向系统化作业的跨越式发展，逐步形成了以水下岩体破碎技术为核心、碎石清理技术为协同、悬浮物与超压控制技术为保障的完整技术体系。阐述了各类非爆式低影响水下开挖技术的技术原理和使用要点，并综述了其发展和应用进程，通过讨论它们在不同工程条件下的适用性和局限性，针对目前非爆式低影响、水下开挖技术瓶颈和面临的挑战，展望了未来非爆式低影响水下开挖技术的发展方向。为满足近地海岸、水下工程等战略重大需求，非爆式低影响水下开挖技术亟待在理论层面实现创新突破，推动技术革新，并完成设备的迭代升级，以实现复杂地质环境下硬质水下岩体的经济、智能、安全、高效破碎以及碎石、悬浮物的及时可控清理。

混凝土冻融破坏是水利工程最常见的灾害，为从根本上解决混凝土冻融破坏问题，通过将含有修复剂和固化剂的双微胶囊植入水工混凝土中，进行不同水胶比、不同掺量的微胶囊混凝土冻融试验，监测混凝土内部形态变化，测试其质量损失率和动弹性模量，研究微胶囊混凝土冻融循环过程的修复特性。研究结果表明，不同配比的混凝土在掺入双微胶囊后，其抗冻性能得到显著提升，最大增幅可达53.8%，微胶囊的最佳掺量阈值为4%。其增强机理主要归因于：微胶囊在弹性阶段的低温收缩效应，以及混凝土受损时胶囊及时破裂并释放修复剂与固化剂所产生的协同修复作用。此外，研究还发现双微胶囊在水胶比较大的混凝土中表现出更优异的填充效应；在相同掺量下，水胶比越高，修复效果越显著，反之亦然。有限元计算模拟验证了微胶囊混凝土冻融循环破坏过程，证实了微胶囊混凝土的自修复能力。水利工程应用时应充分利用其修复特性，越是恶劣环境，混凝土冻融破坏也越严重，则更适合应用双微胶囊来进行自我修复，达到延长水工混凝土使用寿命的目的。

为应对环北那凤输水隧洞侏罗系红层软岩的百年时效大变形问题，开展三轴逐级加载蠕变试验，建立非线性Burgers-Mohr本构模型，基于FLAC3D进行数值计算，并结合RBF神经网络构建了“监测—反演—验证”一体化平台，成功识别了4个关键蠕变参数，使拱顶沉降和周边收敛的预测误差分别降至5.62%和4.07%。通过150 m×70 m×100 m三维模型的百年蠕变计算，结果表明：围岩最大竖向应力由4.26 MPa增至10.97 MPa，拱顶沉降达7.38 mm，二衬最小主应力达12.16 MPa，无控制措施时安全系数降至1.84；设置20 cm厚、0.5 GPa的泡沫混凝土柔性可压缩层后，安全系数提升至2.05，满足规范要求且经济合理。本研究实现了对红层软岩“弹性—黏弹—黏塑—稳定蠕变”全过程的统一描述，为深埋软岩隧洞的全寿命安全运维提供了系统性的解决方案。

堆石混凝土（RFC）由于堆石粒径较大以及堆石骨架作用使其具有复杂的力学性能，研究其单轴压缩变形破坏特征对于认识堆石混凝土真实承载性能具有重要意义。开展了边长300mm堆石混凝土和自密实混凝土（SCC）立方体试件单轴压缩试验，基于声发射监测技术研究了声发射振铃计数、累计能量与应力-应变曲线的关系，基于动态b值解释了裂纹萌生与扩展的特征，通过RA-AF统计特征区分了不同破坏阶段裂纹的类型。结果表明：①声发射振铃计数未能实现SCC、RFC失效的预警，而声发射能量、b值特征可以实现对SCC、RFC裂纹扩展过程的分析和失效的预警；②在抗压破坏过程中，SCC的破坏类型为拉剪破坏（拉伸/剪切裂纹占比48.47%/51.53%），RFC以剪切破坏为主（剪切裂纹占比57.38%）；③SCC、RFC都呈现正向、倒向相接的“X”型破坏形态，裂纹从端部衍生向试件中部扩展直至出现贯穿性裂缝，RFC的破坏程度较SCC更严重。

受不均匀沉降、高压渗流等因素的影响，注浆材料与水库堤坝裂缝处混凝土界面易发生剪切破坏，研究多因素作用下注浆材料与坝体裂缝处混凝土界面的剪切特性尤为重要。基于直接剪切试验，分析了浸水时长、法向应力和粗糙程度对环氧树脂-混凝土界面抗剪强度的影响，明确了各因素对界面影响的主次程度，建立并验证了注浆材料与混凝土界面抗剪强度理论模型。结果表明：相较于水泥-水玻璃-混凝土界面，环氧树脂-混凝土界面抗剪强度值较高，但法向应力和浸水时长对其产生的影响较为突出。正交试验结果进一步表明，法向应力是对环氧树脂-混凝土界面抗剪强度影响程度最大的因素。注浆材料与混凝土界面抗剪强度理论模型拟合精度较高，可对界面抗剪强度进行预测。

粉砂质泥岩内部黏土矿物颗粒（黏性颗粒）的反复胀缩，是其在干湿循环作用下发生劣化的主要原因之一。通过卸荷-干湿循环试验建立了一种基于颗粒膨胀-水致强度劣化的岩石离散元模型，在考虑干湿循环过程中岩石颗粒力学参数折减的同时考虑了颗粒胀缩对其内部结构的劣化，分析了卸荷-干湿循环作用下粉砂质泥岩劣化机理。结果表明：随着干湿循环次数增加，岩样内孔隙率增加，黏聚力与内摩擦角下降，膨胀性先增后减，第4次最大。卸荷损伤对粉砂质泥岩膨胀性与黏聚力的影响大于其对内摩擦角的影响。干湿循环时，粉砂质泥岩内部产生大量微裂纹，由黏性颗粒控制的颗粒接触力大于非黏性颗粒，导致更多黏性颗粒发生破坏与大角度旋转，干湿循环造成的试样结构损伤远大于卸荷的影响。粉砂质泥岩结构劣化受控于黏性颗粒膨胀效应，结构劣化程度与膨胀性呈正相关，卸荷效应对干湿循环下粉砂质泥岩结构损伤的影响大于颗粒间强度弱化的影响。

针对堤防应急加固工程受季节性汛期制约、隐患不确定性高的特征，考虑其与常规安全评估在适用标准、赋权机制及数据处理的差异，构建了基于BAFSA-CM-Rosenblueth方法的堤防应急加固工程安全评估模型。模型确立了以工程安全、环境因素、运行管理和应急保障为核心的指标体系，采用G1-改进CRITIC法与博弈论克服了专家经验主观局限与监测数据不完备导致的单一赋权偏差，引入云模型（CM）实现了现场实测参数的随机波动与专家定性评估认知模糊下的堤防安全等级判定。为验证模型评价结果的可靠性与稳定性，以湖南省团洲垸应急加固工程为例，结合Rosenblueth法分析了模型在多变量高频波动下的可靠度指标。结果表明，该应急加固工程综合安全得分期望值为0.750 7，可靠度指标约42.06且变异系数仅为0.023 8，模型能够较好反映工程总体状态及薄弱情况，为灾后堤防常态化管理与风险防治提供了科学的量化支撑。

基于内聚力模型CZM建立包含基体、骨料、孔隙及纤维的水工沥青混凝土细观模型，通过Abaqus/Python联合建模，使用动力显式求解器研究了纤维掺量0‰、2‰、3‰、4‰与球、椭球、48面体形状骨料对水工沥青混凝土单轴压缩性能及损伤演化的影响。研究表明：纤维掺量提升显著改善材料力学性能，3‰掺量使沥青混凝土峰值荷载较未掺纤维组提升10.7%，SDEG分布均值提高26.7%，通过桥联效应抑制裂缝集中开展；骨料形状影响损伤模式，48面体骨料因尖端应力集中导致初始损伤早发，纤维掺入可削弱骨料形状效应；采用失效黏结单元比例与SDEG箱线图量化损伤，揭示纤维通过降低界面损伤单元比例及分散基体损伤提升沥青混凝土整体强度。研究为水工沥青混凝土细观损伤机制提供了数值分析参考。

针对深埋引水隧洞TBM施工过程中面临的局部岩爆风险，多采用小直径钻爆导洞先行开挖然后进行TBM扩挖，而钻爆导洞施工灵活多变，需研究不同钻爆导洞开挖参数对后续TBM扩挖的影响，为现场钻爆导洞开挖提供指导。通过建立不同导洞尺寸、形态及分布位置的开挖模型，研究不同导洞参数开挖诱发的应变能调整规律，然后在不同导洞参数开挖条件下模拟TBM扩挖诱发围岩的能量释放规律，最后通过对比分析得出适宜于导洞的开挖参数。研究结果表明：导洞形态越不规则，导洞尺寸越大越有利于能量释放，后续TBM扩挖岩爆风险越低，但导洞开挖过程中的岩爆风险越高，研究成果可为现场钻爆导洞参数确定提供参考价值。