为揭示钢纤维混凝土（SFRC）的动态劈裂力学性能及破坏特征，基于MATLAB编程与 LS-DYNA 软件联合仿真的方法，建立了包含多面体骨料、砂浆基体、界面过渡区（ITZ）及钢纤维的SFRC细观模型。该模型考虑钢纤维的黏结应力 - 滑移行为，进一步开展了不同冲击速率下分离式霍普金森压杆（SHPB）动态劈裂过程的数值模拟。结果表明：构建的细观模型可有效模拟 SFRC 的动态劈裂性能与破坏特征，验证了模型适用性及材料参数准确性。随着冲击速度的提高，试件加载端楔形破坏区面积呈增大趋势，同时试件中心主裂纹宽度显著增加。钢纤维通过桥联作用抑制裂纹扩展，减缓损伤演化，显著提升混凝土抗劈裂韧性。骨料、砂浆基体及 ITZ 的内能时程曲线先升后降，且砂浆峰值内能最高、ITZ 次之、骨料最小；试件吸收的冲击能量多用于裂纹萌生与扩展，动能占比约 5%。SFRC 试件中骨料、砂浆基体及 ITZ 的峰值内能与动能均低于 PC 试件，钢纤维改变了混凝土能量吸收与耗散模式，将部分破坏能转化为纤维拔出能。研究表明，界面过渡区是动态荷载下裂纹萌生与扩展的薄弱环节，纤维分布的均匀性显著影响其增强效果，工程中需注意优化纤维分散工艺。

针对长距离输水工程管径设计中经济性与水力性能难以协同优化的问题，以引绰济辽重大调水工程为研究对象，提出一种融合多目标决策与工程约束的管径优化方法。通过建立以单位管长造价与压降最小化为目标的函数体系，引入TOPSIS算法进行解集评价与决策，系统分析了温度、流量变化及权重分配对管径选择的敏感性，并嵌入实际工程中的流速与管径约束条件。结果表明，所获优化管径方案在保证设计流速1.2～1.6 m/s和允许压降10～100 mm H?O（100 m）?1前提下，显著降低工程投资。本研究为实现长距离输水系统管径科学优选提供可量化方法支撑，对类似工程的精细化设计具有重要参考价值。

针对土压平衡盾构在富水砂层中施工时膨润土泥浆性能不足及环保问题，研发了一种环保型高性能泥浆。通过单因素与正交试验，系统评估了7种添加剂对泥浆黏度、滤失量、pH值及胶体率等关键指标的影响。结果表明：海藻酸钠（SA）增黏效果最优；羧甲基淀粉（CMS）降滤失性能最佳；瓜尔胶兼具两者作用。利用添加剂间的协同效应，环保泥浆的最优配比为：水∶膨润土∶瓜尔胶∶SA∶CMS = 1000∶150∶0.2∶0.6∶2，需控制CMS用量使pH＜10。当该环保泥浆掺入比为10%时，改良渣土塑流性最佳，内摩擦角显著降低，渗透系数降至5.3×10?? m/s，效果优于传统膨润土泥浆。该研究为富水砂层盾构施工提供了一种高效环保的泥浆方案， 对推动盾构泥浆技术绿色可持续发展具有积极意义。

水利水电工程导流方案优选属于多目标决策问题。研究针对某大型水电站工程的特有风险场景：其基坑范围巨大，围堰溃决将引发基坑淹没，造成巨大的经济损失并导致严重的工期延误。该特大基坑导流系统方案的决策问题相比于一般高山峡谷特性差异显著，需充分考虑基坑淹没相关损失。在导流标准风险分析的基础上，综合分析导流系统确定型投资、特大基坑淹没风险损失、围堰填筑强度和运行期间的动态风险；考虑Ordinal Priority Approach（OPA）方法特性，建立基于改进OPA方法的导流风险决策模型，对备选方案集进行决策分析。案例分析说明，OPA方法较好地反映了特大基坑导流系统的风险损失特性，支持了导流方案的优选。

针对土石坝运行安全评价中指标间相互影响、权重赋值不够合理及评价中的不确定性等问题，本研究综合考虑影响土石坝运行安全的各种因素，构建了土石坝运行安全评价指标体系；通过DEMATEL-ISM分析指标内部关联性；采用AHP-DEMATEL和改进CRITIC法对指标进行主客观赋权，并融合博弈论求解最优组合权重；引入最优云熵改进的可拓云模型，判定土石坝运行安全等级。以此构建了“精选-内联-互补-优化”四位一体为理念的土石坝运行安全评级方法。并以猛进水库土石坝为研究对象，结果表明：该土石坝安全等级为“Ⅴ级”（Erx=4.675 7），运行情况“安全”；渗透破坏为该土石坝工程的关键风险源。通过传统可拓云模型验证，评价结果一致且与工程实况相符，可信度较高（λ=0.003 0），可为大坝的安全评价提供参考。

以宜昌市楠木溪水库扩建工程为案例，研究土石坝扩建加高后在库水位骤降下的渗流-稳定性耦合响应机理。基于非饱和渗流与边坡稳定分析理论，构建多工况耦合数值模型，系统分析不同水位下降速率（0.5~4 m/d）下坝体渗流演化及抗滑稳定性变化规律。研究发现，库水位下降引发显著渗流滞后效应，浸润线调整滞后于水位变化，斜墙内饱和度呈现由“底部>中部>顶部”向“中部>底部>顶部”的空间逆转，且逆转时间随降速加快而提前；孔隙水压力消散具有材料依赖性，高渗透性原坝体快速失水驱动斜墙底部渗流场分异。新老坝体结合面为水力灾变敏感区，在水位骤降至该界面以下时，因强抽吸效应导致渗透力失衡，上游坝坡安全系数出现断崖式下降，降幅达12%~18%。建议通过设置渗透系数梯度过渡层（k₁∶k₂∶k₃≈1∶10∶100）缓解界面吸力差，并将库水位降速控制在<1 m/d以内，并配合实时安全监测措施，确保运行安全。研究成果为类似加高扩建土石坝的防渗设计与运行调控提供了理论依据和技术支撑。

为研究运行水位优化对溪洛渡水库排沙影响，以蓄水后实测资料为基础，建立了溪洛渡水库一维非恒定流水沙数学模型，并进行了模型验证，然后计算了不同运行水位对溪洛渡水库排沙影响。计算结果表明：7-9月溪洛渡水库调度排沙条件较差，汛期7-8月仅在入库水量较大时具有一定的排沙能力，蓄水期9月水库排沙能力较小。7-8月，来水较大时，溪洛渡库水位低于590 m时变动回水区淤积量及占比均很小，库水位高于590 m后变动回水区淤积占比开始增加但淤积量仍然很小；来水较小时，变化规律类似，但对应的临界库水位降低为585 m。9月，起蓄水位低于580 m时变动回水区淤积量及占比均较小，起蓄水位高于580 m后变动回水区淤积占比开始进一步增加但变动回水区淤积量仍然很小。该研究可为溪洛渡水库建库后运行水位优化提供借鉴。

连续弯曲水流的湍流特性不仅与河道形状密切相关，还受到广泛分布于河道中的簇状植被的显著影响。这些植被改变了水流的水力特性，进而影响泥沙输移和河床演变。为深入探讨这一现象，通过室内水槽试验，系统地测量了簇状植被存在前后研究区域的三维速度场，重点分析断面时均流速、雷诺应力及象限分析、湍流动能和湍流功率谱密度的分布规律。研究旨在揭示簇状植被对连续弯曲河道内水流湍流特性的具体影响。研究结果表明，簇状植被显著扩大了高流速区域，同时缩小了低流速区域，导致流速分布的不均匀性增加，并进一步打破了纵向流速的垂向分布规律，使其明显偏离“对数型”分布。此外，植被的存在增加了整体的湍流动能，尤其对弯顶及弯道后半段的影响显著，弯顶处形成了高能量涡团。水槽曲率的变化对主导象限流态产生了决定性的影响，植被仅在一定程度上加剧了象限流态变化程度。无植被时的湍流功率谱密度在垂向上具有不变性，而植被的存在导致湍流功率谱密度随水深的变化而发生不同程度的变化，且整体湍流功率谱密度显著低于无植被时的情况。这些发现揭示了簇状植被对河流动力学的深远影响，通过优化植被配置，可以有效调节河流流态，保护河床，增强河流的生态功能，从而实现河流生态系统的健康与稳定，促进可持续发展。

水流挟沙能力是河流动力学与海岸工程中的核心课题，也是河床演变分析、河道整治及泥沙输移预测的关键基础。通过系统梳理国内外近百年来的研究成果，对水流挟沙能力公式的发展历程、结构形式及影响因素进行了全面综述。首先明确了水流挟沙力的多维定义，涉及流速、水力半径、沉速等参数，并指出其研究从经验统计逐步转向理论深化。从多角度对公式进行分类：按处理方式分为一维和二维问题；按挟沙作用力划分为明渠水流和波流共同作用；按方法分为经验公式与半理论公式；按含沙浓度分为低含沙与高含沙水流；按泥沙组成分为均匀沙与非均匀沙公式。通过不同角度去分析各类挟沙能力公式的结构形式与适应条件，进而深入了解水流挟沙能力的内在机理，为公式后续进一步完善提供一些参考。为验证公式的适用性，选取小浪底水库运行后黄河下游河道的水沙数据，采用冲淤判别指标筛选输沙平衡状态下的实测资料，对6家典型公式在新水沙时期黄河下游河道的适用性进行了分析。

桥梁地基在跨越多层河床时，相比于单层河床，桥墩局部的动态演变更加复杂，表层土厚度直接影响最大冲刷深度与冲刷坑的最终冲刷形态，传统的局部冲刷计算方法大多忽视了表层土厚度对于桥墩基础风险的影响。研究利用水槽实验开展单层河床与上粗下细双层河床的清水冲刷试验，共布置34组试验：其中9组为单层均匀沙河床，其余为双层均匀沙河床，表层土厚度h _b=6.07~11.50 cm；来流流量Q=32.5~52.5 L/s。通过系统变化来流流量与表层土的厚度，观测冲刷坑演化过程及平衡形态。结果表明：在双层河床条件下，当冲刷接近上下层交界面时出现“速率跃迁”，并形成由上部缓坡下部陡坎构成的“台阶式”坑形特征；随着表层土厚度的增加，马蹄形漩涡在接近上下层土壤交界面所携带的能量逐渐减小的同时，作用于冲刷坑底部的次生装甲覆盖层，从而对底层泥沙冲刷的抑制作用显著增强；基于试验数据对HEC-18（CSU）公式进行修正，引入表层土厚度修正系数K _w，改进后的公式在预测精度上显著优于原式，可为复杂地质条件下的防冲设计与风险评估提供可靠工具。

排沙比是反映河道（段）或水库输沙特性的一个重要指标，现有排沙比计算多未考虑河床边界条件变化的影响。以黄河下游花园口—高村游荡段为例，受小浪底水库投入运用与调水调沙作用，对2000-2022年持续冲刷期间排沙比变化规律分析表明，不同时段排沙比与来沙系数均呈现较好的幂律函数关系，但关系曲线总体随河床累积冲刷量增大而逐渐下移，表现出较为明显的衰减效应。针对黄河下游“多来多淤多排”输沙特性，采用考虑上站来水含沙量的输沙幂律函数公式，并根据河道（段）排沙比定义，推导建立河道（段）排沙比计算公式，进而结合河床冲淤过程中输沙系数调整的滞后响应模型，联合构建能够反映河床边界条件变化影响的排沙比模拟方法。基于河道（段）排沙比计算公式，分别不考虑与考虑输沙系数变化，对黄河下游游荡段持续冲刷期间排沙比变化过程进行模拟。结果表明，两者排沙比计算值与实测值变化趋势均符合较好，相关系数R ²值分别为0.806、0.899，后者模拟效果明显优于前者，说明考虑河床边界条件变化对排沙比变化影响有助于提高模拟效果。比较两者排沙比与来沙系数关系，后者为一组幂律函数曲线，而前者为一条幂律函数曲线，仅可综合反映输沙系数变化的平均状态，具有数学统计意义，参数率定受实测数据分布影响，表现出一定的不确定性。

基于2012-2024年三峡水库实测水文数据，系统分析了历年消落期库尾减淤调度的效果，重点探讨了坝前水位日均降幅对库尾冲淤量的影响。并利用数学模型对2022年消落期库尾减淤调度进行了模拟，结果表明，消落期调度库尾河段累积减淤效益显著，且冲淤分布存在明显的空间规律。其中，重庆主城区河段冲刷效率受坝前水位日均降幅影响较小，铜锣峡至涪陵河段则对水位日均降幅更为敏感；从空间分布上看，重庆主城区的减淤调度主要体现在长江干流河段，嘉陵江河段仅呈现少量冲刷；铜锣峡至涪陵河段冲刷效率随降幅提升呈梯度递增，其下游河段距坝580~478 km段受日均水位降幅影响更显著。

潼关水文站是黄河中游重要的控制性水文站之一，其水沙情势变化直接影响了黄河中下游的防汛调度，也间接的影响着河流周边的水文生态环境。基于潼关站1960-2023年的实测逐日流量、输沙率数据，综合运用Mann-Kendall法、滑动T检验法和累计距平法共3种方法识别了潼关站水沙突变点，以避免单一检验方法产生的不确定性，从而提高突变点识别的可靠性。同时，借鉴IHA-RVA法中对32个流量指标的划分方式，在不考虑河流断流情况因而仅保留32项指标的基础上，设定了31个泥沙指标（泥沙指标中不包括基流指数），并运用该方法系统研究了突变前后潼关站的水沙变化特征，从而定量评估了黄河中游水沙情势的综合改变程度。结果表明：①潼关站水、沙通量均呈减少趋势，年径流量于1985年发生突变，年输沙率于1996年发生突变；②突变后潼关站32个水文指标中4个发生高度改变，20个发生中度改变，8个发生低度改变；31个泥沙指标中18个发生高度改变、10个发生中度改变，3个发生低度改变，输沙率改变度整体高于流量改变度；③相对于突变前，突变后潼关站流量、输沙率综合改变度分别为52%和70%，黄河中游水文情势发生中度改变，输沙情势发生高度改变。

为探究滑坡堰塞坝的溃决模式与演化规律，基于金沙江白格堰塞坝地形，建立水平比尺1∶200、垂直比尺1∶150的概化物理模型，系统研究上游来流量、坝体形状、颗粒级配及密实度对溃决过程的影响。对应不同坝体特性与水力条件堰塞坝存在漫顶溃决、渗透-漫顶复合溃决和滑动溃决3种模式；粗颗粒、高密实度、大宽高比的坝体在缓坡条件下溃决风险最低、过程相对平缓，而大流量冲击松散细颗粒坝体时，溃决最为迅猛剧烈，灾害风险最高；建立的多元非线性回归模型对预测溃决洪峰效果良好（R2=0.923）。研究成果为堰塞湖应急处置提供理论支撑，提高堰塞坝溃坝洪水灾害防范的科学决策水平和应急处置能力。

径流预报的精准度对流域洪水预警、水资源调度和生态保护具有重要意义。然而，由于气候变化和人类活动等诸多因素的影响，且不同水文过程之间存在显著的非线性关系和时间依赖性，传统水文模型在处理复杂时序信息以及非平稳性时往往精度不足。为提高模型在湿润地区的适用性，本研究以珠江水系高田水流域为例，构建了一种融合注意力机制的长短期记忆序列到序列模型（LSTM-Seq2Seq-Attention）。研究主要从模型结构和输入变量两个方面进行系统优化。在模型结构方面，通过对比长短期记忆网络（Long Short-Term Memory， LSTM）、序列到序列模型（Sequence-to-Sequence， Seq2Seq）和加入注意力机制的LSTM-Seq2Seq模型在验证期的表现，发现注意力机制能有效提升模型对关键水文事件的捕捉能力。在输入变量筛选方面，基于水文过程机理设置了六类变量组合，以识别不同变量对径流模拟的影响程度。研究结果表明，注意力机制能够使模型在处理长序列信息时更有效地关注强降水和径流陡升等关键时期，从而显著提高预测效果。与未加入注意力机制的模型相比，LSTM-Seq2Seq-Attention在验证期的纳什效率系数（NSE）提升至0.813，均方根误差（RMSE）降至1.543 m³/s，表明该模型能够更好地捕捉非线性水文响应过程。输入变量对比结果显示，聚焦“降水-蒸散发-土壤水分”链路的核心变量组合即可达到与包含18个变量的全变量组合相当的最高精度（NSE均为0.813）。这说明在高田水流域，核心的水循环驱动要素已能有效支持径流模拟，精简的特征集既能保证高精度，又能避免特征冗余带来的干扰。综上，研究提出的LSTM-Seq2Seq-Attention模型通过系统优化模型结构与输入变量配置，为湿润地区径流预报提供了一种高精度解决方案，不仅验证了注意力机制在水文模拟中的有效性，也为深度学习在水文领域的应用提供了理论依据和实践参考。

水库防洪优化调度是流域洪水防控体系的核心环节，其研究主要从调度基本原理、约束条件、目标函数、优化算法和应用研究5个方面进行。针对当前水库防洪调度研究中，对泄洪设施动态调控的内在机制尚不清晰，且缺乏能够有效协调防洪安全与工程可操作性的优化方法等突出问题，提出一种耦合闸门操作规则的水库防洪多目标优化调度模型，该模型以最小化闸门启闭次数、最大化洪峰削减率及控制坝前最高水位为主要目标，并严格遵循水量平衡、水位约束、出库流量限制及生态流量等复杂约束条件。针对模型求解，设计了改进的鲸鱼优化算法，通过引入Logistic-Tent混沌映射以增强种群多样性，并结合动态自适应参数调整机制与模拟退火策略，显著提升了算法的全局搜索能力与收敛效率。以新安江水库1955年6月一场具有典型双峰结构的洪水为案例，开展了实证研究。仿真结果充分证明了本文所提模型与算法的综合效能：相较于常规调度方法及标准鲸鱼优化算法，本文提出的改进鲸鱼优化算法能够在更短的计算时间内生成调度策略，且在闸门操作次数、洪峰削减率及水库大坝最高水位控制等关键指标上均表现出更优的性能。综上所述，本研究构建的耦合闸门操作规则的防洪调度模型及其求解算法——改进鲸鱼优化算法，成功弥合了理论优化与实际应用之间的鸿沟，它不仅为水库防洪调度提供了一种计算高效、方案可行、决策可靠的新方法，也为解决其他复杂水资源系统的优化问题提供了有益借鉴。

梯级水库的控泄是进行汛期防洪的核心手段。受制于传统闸门泄流计算方法在速度与精度上的不足，当前梯级水库防洪调度的决策多针对水库出库流量层面，未能细化至单个闸门的泄流量，且闸门调度以经验决策为主。针对这一问题，研究以三峡-葛洲坝梯级水库为案例，采用历史调度数据构建了基于Neo4j的图数据库，并在此基础上进行知识挖掘形成知识图谱。构建的知识图谱包含180个节点，可精确到梯级水库161个不同的泄流闸门，在给定来水条件下可在3~5 s内提供闸门控制建议。在2020年8月洪水中，基于知识图谱的闸门调度决策下三峡、葛洲坝出库流量过程与实际过程的平均流量偏差分别为1 020 m3/s和1 400 m3/s，出库水量偏差分别为1.78 亿m3和0.60 亿m3，三峡水位过程的NSE为0.886，同时知识图谱的闸门决策也符合闸门对称开启和数量限制等运用规则。该研究兼具历史数据可视化分析与实时决策支持双重功能，既助力于调度知识的深度提取，也为决策者提供了精准的数据支撑。

为实现水资源高效利用，并统筹兼顾下游城镇防洪安全与河道生态需求，深入探究水库出流模式及其运行机制具有重要意义。针对现有数据驱动模型在水库调度模拟中物理一致性不足的问题，提出一种融合物理信息约束的长短期记忆神经网络模型（Physics-Informed LSTM， PI-LSTM）。该模型通过联合训练水文观测数据与水库系统物理约束（如水量平衡、库容-水位关系等），在数据驱动框架中嵌入水文-物理规律，从而提升模拟结果的物理可解释性与可靠性。以大渡河流域瀑布沟水电站为研究对象，构建了涵盖入库流量、出库流量、水库水位及蓄水量的日尺度模拟实验，并与传统LSTM模型及TCCRM模型进行对比分析。结果表明：PI-LSTM在入库流量模拟中表现出较高精度，为出库流量模拟奠定了良好基础；在出库流量日尺度模拟中，纳什效率系数（NSE）和Kling-Gupta效率系数（KGE）分别达到0.887和0.856，较传统LSTM模型分别提升15.2%和9.6%；在蓄水量模拟方面，PI-LSTM、TCCRM和LSTM的KGE分别为0.77、0.46和-2.1，显著优于TCCRM和LSTM，相对TCCRM提升67%；同时，模型模拟的水位过程与实测值高度吻合，准确再现了水库库容的季节性动态变化特征。本研究验证了物理信息融合对提升数据驱动模型在复杂水库调度场景下模拟性能的有效性，为流域梯级水库群的精细化与智能化调度提供了方法支撑与应用参考。

针对当前生态流量机组综合效益预期不明的问题，以富水水库为研究对象，基于生态流量下泄标准计算，确定机组发电下泄能力；选取2017年水库实际调度过程，构建保障生态流量泄放的生态约束型优化调度模型，采用离散微分动态规划算法求解，通过建立三维状态转移矩阵优化求解过程，最终获得了含/不含生态流量机组两种情景下的优化调度方案；通过对比两种优化方案与实际调度过程在防洪、生态、发电等维度的综合效益，解析生态流量机组的预期综合效益。结果表明：增设生态流量机组后，富水水库洪峰削减率提升19.3%，发电量增加13.5%，生态流量保障率达100%。研究成果可为我国水库实现防洪、发电与生态保护三维协同增效提供理论参考。

针对水库防洪调度中多目标动态权衡与水文条件复杂变化的突出难题，提出一种基于水文状态感知的动态权重自适应调度方法。通过构建包含模糊化接口、推理机制与解模糊化模块的完整模糊推理系统，建立水位状态与流量变化趋势的动态感知机制，将量化水文特征转化为具有连续过渡特性的模糊规则，进而实现多目标权重的智能调整。该方法创新性地将模糊推理系统与POA算法深度融合，形成感知-推理-决策的闭环优化框架，通过实时感知水库运行状态与流域水文情势，动态调整各防洪目标的相对重要性，实现水库防洪全过程的智能自适应优化。为验证所提方法的可行性与有效性，选取沭河流域“20200814”号洪水过程进行案例研究，设置多种固定权重方案作为对比基准。结果表明：构建的动态权重调度模型在确保洪峰有效削减的同时，能够显著缩短高风险下泄流量的不利持续时间，成功实现了高水位运行阶段以水库安全为重、退水阶段以下游防护为主的动态调度策略，有效平衡了不同防洪阶段竞争性目标的差异化需求。与传统的固定权重方法相比，基于水文状态感知的模糊推理系统显著提升了防洪调度过程的适应能力与决策科学性，在多项综合评价指标上均表现出明显优势，为水库群系统应对复杂多变洪水情势提供了更具前瞻性与适应性的科学决策支持，对提升流域整体防洪安全管理水平具有重要理论价值与实践意义。

提出小波包变换（WPT）-生态循环优化（ECO）算法-孪生快速学习网（TFLN）月径流时间序列预测模型，并通过地索水文站、凤屯水文站等10个实例验证其普适性。首先，将月径流时间序列按5∶3∶2划分为训练集、验证集和预测集，利用1层和2层WPT分别对“训练集+验证集”和“预测集”进行分解处理。其次，基于训练集构建TFLN输入层权值和隐含层阈值（超参数）优化目标函数，利用ECO优化目标函数寻优最佳TFLN超参数，通过最佳超参数建立WPT-ECO-TFLN模型对各分解分量进行预测和加和重构，并构建WPT-ECO-快速学习网（FLN）、WPT-TFLN、WPT-ECO-极限学习机（ELM）、WPT-ECO-孪生支持向量回归机（TSVR）、WPT-ECO-岭回归（RR）模型和经验小波变换（EWT）-ECO-TFLN、逐次变分模态分解（SVMD）-ECO-TFLN、小波分解（WD）-ECO-TFLN模型进行对比验证。最后，通过10个月径流时间序列预测实例对各模型进行验证。结果表明：①在1层WPT分解情形下，WPT-ECO-TFLN模型对实例1—实例10预测的平均绝对百分比误差（MAPE）≤9.88%、合格率（QR）≥84.8%、决定系数（R ²）≥0.999 0；在2层WPT分解情形下，对实例1—实例10预测的MAPE≤1.47%、QR均为100%、R ²≥0.999 9，具有较好的预测精度和泛化性能。②不同分解技术对月径流时间序列分解存在明显差异，WPT分解效果优于EWT、SVMD、WD。其中，EWT在对分解过程中存在明显的边际效应。③通过ECO优化TFLN超参数，可以有效提升模型性能；通过增加WPT分解层数可以显著提高月径流预测精度；在相同分解和超参数优化情形下，TFLN性能要优于ELM、TSVR、RR。④WPT-ECO-TFLN模型具有良好的普适性，模型的提出为相关月径流时间序列预测研究提供参考和借鉴。

洪水是最常见的自然灾害之一，超标准洪水会造成巨大的生命财产损失，开展洪水风险评估对于减轻洪水带来的损失具有重要意义。在洪水风险评估中，洪水风险基础数据获取受限，传统洪水风险分析方法过程繁琐耗时，机器学习模型具有建模快效率高的特点，但存在模型的选择和数据集质量对评估结果影响较大等问题。基于2020年鄱阳湖环湖区特大洪水事件建立融合遥感等多源数据的洪水风险评估机器学习模型，为找到适合研究区洪水风险评估的机器学习模型最优解，并绘制研究区洪水风险图，探究洪水风险分布规律。本文运用卫星遥感数据对2020年鄱阳湖环湖区大洪水进行水体提取并结合实际洪水点建立研究区洪水数据集，从危险性、暴露性和易损性这3个角度出发基于多源数据融合选取12个洪水影响因素，运用4个机器学习模型（SVM、MLP、XGBoost、LightGBM）和2个耦合模型（堆叠模型、投票模型），对鄱阳湖环湖区进行洪水风险评估。研究结果表明：2个耦合模型综合性能优于大部分单一机器学习模型，耦合模型中堆叠模型性能最佳，单一模型LightGBM模型综合性能最佳，可以代替耦合模型中投票模型，XGBoost模型在所有模型中精确率最高为0.87；湖区洪水高风险区主要位于环鄱阳湖一带，以鄱阳湖为高风险中心由内向外辐射，中间为高风险区，四周主要为低风险区，总体分布与实测遥感影像图相符；大部分模型评估结果显示低风险区占比最高，而XGBoost模型高风险占比最高为25.67%。研究将为基于SAR遥感数据为核心的多源数据融合的洪水风险评估研究提供新的思路，为区域防汛和风险管理提供技术支撑。

气象预报与水文模型结合是提高径流预报精度的重要途径。然而，传统径流预报多基于确定性气象预报，难以反映其在水文预报中的不确定性。为了量化径流预报的不确定性并提升预报结果的可靠性，本文提出了一种基于气象集合预报后处理的径流预报方法，首先对原始气象集合预报数据进行偏差校正，然后采用校正后的气象预报数据驱动水文模型生成预报径流。将该方法应用于清江流域水布垭、隔河岩、高坝洲三个水电站的短中期径流预报，从确定性、概率性及场次洪水预报三方面评价了该方法的预报性能。结果表明，经过后处理的降水和气温预报精度显著提升。在确定性预报方面，预见期1~10 d内3个水电站校正后预报降水的平均绝对误差（MAE）与校正前相比降低0.2~1.0 mm，预报气温的MAE降低约1 °C。径流预报的精度随之提升，各水电站校正后预报径流的MAE与校正前相比在预见期第1 d时下降约30 m³/s，至预见期第10 d时在水布垭、隔河岩和高坝洲分别下降了167、223和262 m³/s。在概率性预报方面，3个水电站校正后预报降水、气温、径流的Brier评分（BS）与校正前相比分别降低了9.0%~10.9%、25.0%~27.0%、30.8%~33.5%。在场次洪水预报方面，采用经过后处理的气象预报数据驱动水文模型所得的预报径流结果经滚动修正后能够准确预报洪水的峰现时间，且预报的洪水峰型也与实测非常相似，证明了所提出方法的有效性。所提出方法能够显著提升径流预报精度，延长预见期，对于水库优化调度及水资源管理具有重要意义。

随着水轮机尺寸和发电量的不断增加，水轮机在非设计工况下的运行特点逐渐引起的重视。对大型混流式水轮机在低水头下200、450、580 MW工况进行非定常计算，重点关注流道内部的流动特性及水力激励特性，分析了压力脉动、转轮轴向水推力、转轮径向水推力及转轮应力的非定常特性。结果显示200 MW和450 MW工况下，尾水管内存在较大尺度的旋转频率的漩涡，这种漩涡导致了低压区，并引起了流道内低频压力脉动，其中尾水管压力脉动较大。轴向水推力受尾水管漩涡影响，产生了高幅值的低频脉动。径向水推力数值远小于轴向水推力，但波动幅值略小于轴向水推力。这种尾水管漩涡流动的不对称性造成转轮的不平衡受力与水力不稳定性，严重威胁机组的安全稳定运行。

水流惯性时间系数T _w是影响水电机组暂态过程的核心参数，工程应用中存在许多问题。从T _w的物理概念入手，理清了不同定义方式产生的误解，给出理论修正计算方法。以刚性水击传递函数为基础计入水力损失，建立从导叶开度到水压之间的传递函数精细化模型，提出以易于测量的导叶开度和水压暂态过程数据计算T _w的方法。以管道特征线法计算的水力暂态过程为基准，建立Simulink仿真模型研究所提出的T _w计算方法的有效性，对误差形成机理、算法的适应性等问题进行研究。结果表明，所提出的算法精度稳定性好。采用水电站实测数据进行计算验证，发现由于流量系数的影响，只有在额定负荷工况下的扰动数据进行计算，才能保证T _w计算精度。

双向轴流泵在反向运行时，由于缺乏导叶，导致出水管道产生涡旋影响运行稳定性。通过实验研究和数值模拟研究了反向运行时不同流量工况下出水管道的涡旋演化规律及其对压力脉动和压力标准差的影响。结果表明：随着流量减小，流体轴向惯性力对涡旋的约束作用降低，涡旋结构逐渐从大流量工况的稳定绳状结构到设计流量工况的螺旋状涡旋结构，最终在小流量工况形成多螺旋状涡旋干涉的复杂结构。涡旋在流量减小下逐渐扩大，导致涡量分布逐渐不均匀。压力脉动同步恶化，高幅值低频脉动逐渐增加，逐渐出现由涡旋结构失稳导致广泛分布的低幅值脉动。压力标准差分析进一步表明，大流量工况和设计流量工况压力波动程度沿轴向降低，而小流量工况因涡旋结构变化与约束作用降低，压力波动程度沿轴向增加且在出水管道出口处维持高位。研究结果为优化双向轴流泵反向运行性能提供理论依据。

合理的开机策略能够显著减少抽蓄机组部件的损耗，其关键部件的振动情况能够直接反映不同开机方式对机组的影响，因此研究机组开机过程中关键部件的振动信号规律具有重要实际意义。实际过程中机组开机受流量变化、转速变化影响较大，会产生多种振动现象，现有特征提取方法对机组开机状态的特征提取还不够精确。为避免传统方法的缺陷，采用梅尔频谱图评估了抽水蓄能机组开机时机组顶盖动应力，对比分析不同开机方式时的运行特性，找出最佳的开机方式。结果表明，在综合考虑开机时长以及机组顶盖应变等运行关键指标后，导叶小加速开环启动方式展现出最优综合性能。该研究成果为抽水蓄能机组开机方式的选取和优化提供了依据。

为探究节圆模数（m=D/d）对冲击式水轮机运行稳定性及效率的影响，在固定喷嘴开度（15 mm）和单位转速（38.580 75 r/min）的条件下，基于某水电站参数建立了单喷嘴冲击式水轮机三维模型。采用VOF多相流模型和SST k-ω湍流模型进行非定常数值模拟。重点分析了5组不同节圆模数（m=11.6，11.8，12，12.4，13）条件下转轮的受力特性（轴向力、径向力、切向力）和转轮表面关键监测点的压力脉动特性（压力脉动系数K_p 、相对幅值F）。研究结果表明：节圆模数显著影响轴向力平衡，m=12时轴向力波动最小，机组运行最稳定；m偏离12（尤其是增大至13）时轴向力波动剧烈增大，共振风险显著升高。径向力随m增大略有减小，切向力在m=11.6~11.8时较m=12略高，对应效率提升约1.15%~1.59%。m=12时整体压力脉动水平较优，水斗根部为稳定强负压区；m增大导致斗叶内部负压加剧、尖端缺口可能产生正压冲击、分水刃根部压力脉动加剧；m过小则易导致射流干涉水斗背面造成局部高压。综合稳定性与效率，m=12为该水轮机在设定工况下的最优节圆模数设计参数。

为了明确不同流量工况时斜式轴流泵装置出水流道内部流动规律，采用SST C-C湍流模型对斜式轴流泵装置全流道内流场进行了数值计算，重点分析了各流量工况时斜式出水流道进口面及内部流动结构。结果表明：随流量的增加，斜式轴流泵装置的导叶体出口的平均速度环量呈先减小后增大的变化趋势。小流量工况时导叶体出口的湍动能强度最大，流动的混合与耗散效应显著。各流量工况时斜式出水流道隔墩两侧流速分布存在明显差异，沿水流方向斜式出水流道出口面中心线左侧的流量明显大于右侧，偏流现象显著。在小流量工况时隔墩右侧的水流呈现明显的螺旋缠绕状，在设计流量和大流量工况时涡结构的体积占比明显少于小流量工况。随着流量的增大，螺旋流的主进动频率呈先减小后增大的变化趋势。

长输水系统过渡过程的准确计算事关工程运行的安全稳定性。某大型长距离输水系统的泵后设有流动复杂的溢流式高位出水池，造成一维特征线无法实现水位的动态计算，且内部流动特性尚不明晰。为此推导了适用于一维计算的“溢流堰-高位水池”耦合模型，对水泵启动与水泵断电两工况的宏观参数进行了计算。进而应用1D+3D耦合方法开展仿真分析，揭示其过渡过程工况下的流态演变规律。研究结果表明，水泵启动工况水池水位不断升高，最终趋于平稳。水流经溢流堰溢出，并受收缩结构的影响，形成了强烈的水位波动。水泵断电初期水池水位出现波动，并达到溢流堰顶，而后经反复振荡，最终与下游水库水位齐平。水位到达溢流堰高度后，受出水池结构影响，造成内部流态复杂，导致水头损失增加。研究成果为泵站安全运行提供一定的技术支撑。

为研究叶片倾掠对轴流泵内流瞬变特性的影响。采用数值模拟和模型试验结合的方法，通过计算流体动力学（CFD）方法求解轴流泵原始叶片模型和倾掠叶片模型内流场，对比研究其内流瞬变特性。数值计算结果表明，倾掠叶片模型叶轮出口处的轴向速度和总压分布更为均匀，高效区拓宽约21%，额定流量1.0Q_d 工况效率提升了3.4%，平均扬程提升约0.41 m。叶轮进口处叶轮前缘附近偏流角较大，叶轮出口处偏流角由轮毂向轮缘逐渐增大，倾掠叶片的偏流角分布受叶轮和导叶位置变化的影响更明显。倾掠叶片模型导叶体内涡结构从进口到出口逐渐减小，数量增多，涡结构的合速度从进口到出口显著降低。两种模型压力脉动变化规律基本相似，但是倾掠叶片模型压力脉动受动静干涉影响明显，在导叶出口处压力脉动呈现出更丰富的频谱。该研究结果可为倾掠叶片在轴流泵模型中的运用提供参考。

为加快补齐运行管护短板，在开展典型地区10省221县230个县域统管主体调研的基础上，系统分析了县域统管管理模式、制度建设、管护能力以及运营机制现状，总结凝练县域统管在实践中产生的痛点堵点。数据分析表明，当前我国农村供水县域统管制度覆盖率整体较高，但部分存在统管标准细则不完善、专业管护队伍能力不足、智慧化管理水平较弱等短板。县域统管作为农村供水管理体制创新的重要方式，需在明晰其准确概念与定位的基础上，把握县域统管可持续运行的核心要素，统筹考虑地区差异性、供水发展阶段性和经济可行性。结合各地典型实践经验，提出因地制宜选择统管模式、加强专业化队伍建设、构建智慧化管理体系、建立良性水价和财政补贴机制等系统性优化对策，在兜住小散供水工程供水安全底线的前提下，应在管护能力和长效运行方面持续发力，不断提升农村供水运行管护水平，助力推动农村供水高质量发展。

为解决多目标维度增加时，非支配遗传算法Ⅱ（Non-dominated Sorting Genetic Algorithms，NSGA-II）计算效率与收敛速度降低、缺少有效局部搜索策略的问题，研究创新性地提出将以NSGA-II为基础，融入大规模邻域搜索（Large Neighborhood Search，LNS）算法的核心思想构建LNS-NSGA-Ⅱ算法。该算法可引入个体开展邻域搜索，增加局部搜索能力，增加可行解的多样性。以沈阳市铁西区西部供水管网建设项目为实例，在已有研究成果支撑下，围绕管网优化核心目标，开展供水管网优化设计实践探索，构建经济性、供水可靠性与水质安全性的多目标优化模型采用改进的LNS-NSGA-Ⅱ算法求解。改进的LNS-NSGA-Ⅱ算法，其经济性目标函数在迭代200次左右开始收敛，标准的NSGA-Ⅱ算法在300次左右开始收敛，最优解建造费用为0.40亿，节点富余水头方差为21.077 1 m²，节点水龄均值为5.275 h。无论收敛速度、帕累托前沿分布以及最优解均优于标准NSGA-Ⅱ算法，验证了基于LNS-NSGA-II算法建立的多目标模型在农村供水管网应用的合理性与有效性。这种优化实现了对成本的有效控制，保证其经济性、可靠性，提高了水质安全性。

本文以内蒙古河套灌区为研究区域，在近40年内选取7景遥感影像为数据源，采用决策树和不同时相影像的植被指数相结合的方法进行土壤盐渍化等级分类。以基于光谱指数和地面试验数据相结合的分类方法作为参考对象，根据多年各类盐渍化土壤面积和地下水位数据，分析各类盐渍化土壤面积变化以及研究区域水盐运移规律。结果表明：①基于决策树分类方法的总体精确度达到89%；②两种分类方法相似度高，Pearson相关系数在0.9以上；③土壤盐渍化程度与地下水位之间具有相关性，1988年年均地下水位最高达到0.87 m，其间研究区盐渍化程度最为严重，非盐渍化土壤面积仅为362 800 hm²，占总面积的32%，通过节水改造，地下水位逐年下降，2012年年均地下水位下降到2.29 m，非盐渍化土壤面积达到425 500 hm²，占总面积的40%，地下水埋深是控制土壤盐渍化的主要因素。可为研究区域的水资源管理和土壤盐渍化治理提供参考依据。