分汊河道在自然界中普遍存在。当河道上游水库枢纽修建完成后，下游清水冲刷造成分汊河道河床粗化成为常态，因此研究清水作用下分汊河道河床粗化相关规律意义重大。通过开展水槽试验发现：在清水冲刷作用致使分汊河道河床粗化层破坏与形成的动态过程中，推移质输沙率呈现先增后减的波动式变化，且随着流量增大，输沙率峰值增大、出现时间提前、粗化层形成时间缩短；主汊相较于支汊粗化程度更高，流量增大加剧粗化层破坏，导致泥沙粒径整体增大、粒径分布范围缩小；此外，河床地形冲淤变化显著，主汊冲刷剧烈而支汊淤积，水流与河床地形间存在动态平衡。

感潮河段的潮位受河流水动力、天文潮汐和气象条件等多因子的影响，物理机制复杂，难以实现精准预报。研究基于机理与数据联合驱动的潮位预报模型，其中非稳态调和分析模型（NS_TIDE）基于潮位的变化机理分析其季节性和周期性特征，提供潮位预报的基准值，保证潮位变化趋势的合理性；利用深度残差收缩网络（DRSN）和长短时记忆网络（LSTM）构建数据驱动模型（DRSN-LSTM），挖掘多影响因子对潮位的影响，提供潮位变化的幅度值；采用自适应遗传算法（AGA）耦合并优化NS_TIDE和DRSN-LSTM的预报结果。将该模型应用于秦淮新河的长江入口处，对比不同预见期下NS_TIDE、DRSN-LSTM和耦合模型的预报效果，结果表明耦合模型能够遵循潮位变化的物理规律，模拟多影响因子对潮位变化幅度的影响，在24 h预见期下，非汛期和汛期逐时预报的均方根误差（RMSE）分别为0.15 m和0.18 m，台风期间预报误差±0.30 m内的平均准确率达到了80%以上。耦合模型具有较高的预报精度和实用性，可以有效保障感潮河段水利工程调度的科学性和准确性。

钱塘江河口海塘堤脚加固工程的围堰施工过程中，通常先行修建垂直海塘的管袋丁坝，以减缓水流对围堰主体的冲刷。然而，在河口复杂水流条件下，丁坝坝头附近河床的局部冲刷剧烈，坝头管袋撕裂、填土流失而导致丁坝损毁，严重影响了工程进度。针对这一问题，提出在坝头抛填黏土形成黏土管袋混合丁坝（以下简称混合丁坝），并采用水槽试验分别在恒定流定床条件和非恒定流动床条件下对传统管袋丁坝和混合丁坝周围水沙及河床冲淤变化进行对比研究。结果表明，在恒定流定床条件下，混合丁坝坝头附近流速普遍大于管袋丁坝，但随着水深的增加，两者流速差异减小；混合丁坝坝后小流速的范围普遍大于管袋丁坝。在非恒定流动床条件下，管袋丁坝坝头最大冲刷深度明显大于混合丁坝坝头最大冲刷深度；管袋丁坝坝头附近冲刷坑的形态趋于窄深，而混合丁坝坝头附近河床冲刷坑的形态趋于宽浅；在丁坝长度范围内丁坝坝后由于流速降低，泥沙落淤，混合丁坝淤积厚度明显大于管袋丁坝。采用混合丁坝代替管袋丁坝从一定程度上可以减缓在河口复杂的水流条件下坝头处冲刷坑的深切，能够较好地解决管袋丁坝坝头管袋撕裂而引起的损毁问题，延长丁坝的服役寿命，同时能够更好地促进坝后淤积，抬高坝后高程，加快纵向围堰施工进度，节约施工成本。研究成果为河口地区围堰施工的管袋丁坝修建与防护提供了切实可行的改进方案。

潮沟是连接陆地与海洋物质交换的重要通道，在维系潮滩形态、湿地岸线稳定以及湿地营养物质的迁移与分布中具有重要作用。作为潮滩水动力系统的重要组成部分，潮沟的演变与发展直接关系到湿地生态系统的健康与稳定。研究以辽河口湿地潮滩潮沟为研究对象，利用ArcGIS技术解析了1985年至2019年间潮滩潮沟结构的时间动态变化，深入探讨潮沟侵蚀发育的演变特征，并结合灰色关联分析法量化影响潮滩潮沟侵蚀发育的关键驱动因素。研究结果表明，在1985年至2019年期间，辽河口湿地潮滩潮沟呈现显著退化趋势。潮沟侵蚀发育特征显示出潮沟网络复杂性降低，潮沟数量虽有所增加，但整体长度显著减少，潮沟之间的连通性显著减弱，尤其是4级和5级潮沟逐渐消失。潮沟的整体退化特征表现在潮沟头部前进速率为-0.22 km/a，潮沟网络的简化导致其生态功能削弱，同时也影响了潮滩对外界物质交换的能力。研究表明，随着海产养殖规模的逐步扩大，湿地潮滩区域的自然潮汐水动力受到干扰，潮沟的形成作用被削弱，而潮沟的退化现象加剧。潮汐动力的变化是潮沟演变过程重要的自然驱动力，对潮沟的发育过程起到了决定性作用。辽河口湿地潮滩潮沟的退化受人为活动与自然要素的双重影响，其中海产养殖规模的加剧和潮汐水动力作用是影响河口潮滩潮沟系统退化的关键驱动因素。

水面线是开展水利、水电、交通、航运等涉水工程的规划、设计、研究、建设和管理工作必要的基本参数，其成果的合理性及计算精度十分重要。影响水面线计算结果的因素有很多，如河道地形、水文边界、计算模型、河道糙率等等。模型的离散解析、计算参数的调整、糙率的选取、边界取值的差异、阻水建筑物的模拟概化等均会影响水面线的计算结果。针对梯形河道和天然河道研究河道断面布置密度对水面线计算结果的影响，可为水面线计算中合理布置计算断面提供借鉴。断面密度越大，计算精度越高，但由于需要考虑计算弗汝德数和计算效率的问题，断面不能无限加密。研究结果表明，对于顺直型梯形河道，断面密度对计算结果敏感性较小，仅计算结果略有影响。200 km计算河道水位最大偏差仅0.008 4 m，约0.000 04 m/km。可以认为，对于规则断面顺直河道，断面间距在1 km以内即可满足计算精度要求，一般断面间距取3倍河宽即可满足计算精度要求。而对于天然河道，断面密度对计算结果有显著影响。各工况随着断面密度的加大，水位偏差幅度逐渐缩小。对于断面间距大于平均河宽5倍的工况，断面密度变化对计算精度没有显著的改善，但当断面间距缩小至平均河宽2~ 3倍时，可较为显著的提高计算精度。为确保计算精度，断面密度应尽量控制在2倍河宽范围内。

荆江三口作为连接长江干流与洞庭湖的重要纽带，其分流态势直接关系到干流、湖区的演变特性以及江湖关系的调整。近年来，荆江三口逆流现象频繁发生，特别是在2023年，太平口弥陀寺站逆流天数高达56 d，逆流水量占该站全年径流总量的8%。收集了荆江三口五站、三口水系南端南咀站逐日流量、水位数据，并以2023年三口逆流现象为重点，多角度分析逆流成因。结果表明：松滋河冲刷加之河道采砂活动导致松东河过流能力进一步增大，在枯水情势下，水流由松东河流向了虎渡河，是2023年弥陀寺站逆流天数增多的主要原因。此外，枯水期虎渡河北闸、南闸之间的水面比降较小、水动力条件较弱，外江水位的快速下降促进弥陀寺站逆流现象的发生。2023年，长江流域来水整体偏少，枝城站年内逐日流量过程多次进出弥陀寺站出现逆流现象的区间范围，也导致弥陀寺站逆流天数明显偏多。

基于数值模拟，对某工程光面溢洪道和阶梯溢洪道接扩散型斜切挑坎的水力特性、消能特性与冲刷特性开展了系统研究。结果表明，采用光面溢洪道时，其消能率达到35.43%，下游最大冲坑深度27.28 m，模拟结果与实验吻合良好。在相同流量下，阶梯溢洪道通过阶梯增强了水流的旋滚与混掺，提升了沿程消能效果，对比光面溢洪道，阶梯段水深增加了8%~35%，不同断面上流速降低了15%~22%，消能率增加了19.37%~24.4%，可显著减小下游水平挑距与冲刷深度。同时，结果表明阶梯高度对消能率、挑坎末端水深、出挑流速的影响较小。

水文监测网络分布的不均匀性使得世界上大部分流域缺乏长期可用的流量监测数据，而传统水文模型与单一机器学习模型在数据缺乏流域进行径流模拟存在模拟精度和泛化能力欠佳的问题。研究提出一种融合物理机制与数据驱动的SWAT-LSTM-Transformer（SLT）耦合建模框架，通过迁移学习实现跨流域知识迁移，并创新性地引入基于降雨的洪峰流量识别修正方法，以提升数据稀缺流域的日径流模拟性能。研究以汉江流域（数据丰富流域）为源域，构建包含SWAT模拟的7项水文变量（实际蒸散发、渗漏量、地表径流等）与5项气象要素（降雨、气温等）的多特征输入集。SLT模型在训练期和测试期均展现出优异的模拟性能，模型模拟的NSE分别达到0.96和0.95。针对目标域乌沙河流域（数据稀缺流域）的流量数据缺失问题，设计跨流域迁移学习策略：基于流域水文相似性分析，将汉江流域预训练的SLT模型的参数传入乌沙河流域的SLT模型中，并考虑基于降雨的洪峰流量识别修正，使用SLT模型对乌沙河流域湾里站进行径流模拟。结果表明，SLT模型在湾里站流量的径流模拟中表现良好，训练期和测试期的NSE值分别为0.86和0.73；其中土壤渗漏、降雨、地表径流、土壤含水量对SLT模型的模拟效果具有显著影响。研究建立的SWAT-LSTM-Transformer耦合模型为数据缺乏流域的径流模拟提供了一种可行的方法。

黄河流域作为中国的重要水资源供应区，涵盖我国多个省份，地形地貌复杂多变，气候类型多样。近年来，全球气候变化的影响日益显著，黄河流域的气候系统也呈现出了明显的变化趋势。为评价黄河流域1960—2022年上中下游的降水、气温、蒸发和潜在蒸散发的时空变异性，构建了涉及时间变异和空间变异2个准则层，涵盖15个评价指标的时空变异性综合评价指标体系，之后采用熵权法赋权的模糊TOPSIS模型对黄河流域典型气象要素的时间变异、空间变异以及时空变异性进行了综合评价。结果表明：黄河流域气象要素的时空变异性较为显著，上中下游的降水、气温、蒸发和潜在蒸散发的时间变异程度、空间变异程度和时空变异性评分大部分为中变异，并且无论是时间变异、空间变异还是时空变异性都普遍不高，但是不同区域的不同气象要素的变异程度存在明显的差异性。总体而言，不同区域的不同气象要素时空变异程度存在较大区别，但蒸发在中游和下游的时空变异接近，潜在蒸散发在3个区域的时空变异也较为一致，表明这些气象要素在黄河流域的不同区域经历了相似程度的变异。此外，从上游到下游，降水的时空变异呈现先增加后减小的趋势，气温和潜在蒸散呈现持续减小的趋势，蒸发的时空变异则呈现先减小后增加的趋势。

水资源时空分布不均衡是制约区域可持续发展的关键瓶颈，尤其在北方缺水平原区，气候变化与人类活动的叠加效应加剧了水资源供需矛盾。针对区域水资源多维调控的需求，基于二元水循环理论，构建了一个融合“多水源-多目标-多要素”协同作用的水资源优化配置模型。模型系统整合了地表水、地下水、再生水及外调水等多水源系统，统筹考虑经济、生态和社会多维度目标，并耦合水量平衡、水质约束和用水效率等多重要素，创新性地建立了“时间-空间-结构”三位一体的水资源配置框架。研究突破了传统配置模式，以地表河川产汇流与地下水补给排泄之间的时空耦合关系为基础，协调不同维度的水资源开发利用特点和服务功能，解析了多水源（上游来水、再生水、雨洪水、外调水）、多目标（生态补水、生态景观、农田灌溉、防洪排涝等）和多要素（区域产水和过境水流特征、节水边际成本、行业用水保障程度）的水资源优化配置要素及其过程，通过多维情景模拟揭示了水资源系统的演变规律。以北方平原缺水城市廊坊市为例，通过供需平衡和耗水平衡分析，在确保廊坊市经济社会可持续发展的前提下，预测2030年需水量为11.85 亿m3，缺水量为0.44 亿m3，缺水率为3.71%，能够保障城乡生态水网功能的正常实现。本文提出的多维调控技术体系，建立了“量-质-效”的协同管控机制，为北方缺水平原区破解水资源紧约束、提升水生态系统服务功能提供了可复制推广的技术路径。

为定量分析地下水人工回补过程中因介质颗粒分布变化引起的内源性物理堵塞的特征与机制，基于自制地下水人工回补柱试验装置，开展了4组不同颗粒组成的含水介质试验方案，剖析了回补过程中含水介质有关的水头差、回补流量、渗透性能和颗粒级配的时空变化特征。结果表明：试验持续开展1 524 h后，砂柱整体水头差减小了26.46%，其中砂柱上段水头差减小了54.34%，回补流量从438 mL/min减小至322 mL/min，减小了36.02%；介质总体渗透性能降低了8%（上段渗透性能降低了35%），相对渗透性能变化特征符合Bi-Gaussian模型，表明相对渗透性能随着回补时间的变化具有非对称性，即峰值前增长迅速而峰值后衰减缓慢。空间上，介质内源性物理堵塞主要发生在砂柱中上段，原因是砂柱上段粒径0.075～0.25 mm的颗粒在动能作用下移动并在中上段累积造成局部堵塞，表现为上段的相对渗透性能在回补达到稳定时最大，而中上段最小，中上段水头差增大10.94%，该堵塞段粒径0.075～0.25 mm的颗粒级配较初始值增大了6.48%，局部堵塞导致砂柱整体的水头差和渗透性能降低，回补约在37 d时介质渗透性能开始降低，至60 d左右介质堵塞现象明显，且堵塞主要发生在中上段，约位于距离人工回补点42 cm处。内源性堵塞的程度与介质的颗粒级配和不均匀系数有关，粒径0.075～0.25 mm的颗粒是造成介质发生内源性堵塞的主要原因。研究通过对试验方案的多角度相互分析与验证，表明了试验结果的可靠性，以期为地下水人工回补工程选址提供技术参考。

近年来，湖南省极端干旱发生的频率和强度呈现增加态势，区域抗旱形势日趋严峻。在此背景下，科学开展干旱风险评估工作，对于区域干旱预警和水资源管理具有重要意义。利用1960-2021年湖南省83个气象站的逐月降水量数据，选用标准化降水指数（SPI）作为气象干旱的量化指标，探究湖南省干旱时空演变特征；以县级行政区为评价单元，采用脆弱性、暴露度和恢复力等风险因子识别湖南省气象干旱风险，建立干旱风险综合评价模型；运用传统马尔科夫链和空间马尔可夫链探究湖南省干旱风险传递特征及空间溢出效应。结果表明：①近60年来SPI-12序列表现为上升-下降-上升的趋势，在1984、1993、2002和2014年发生了显著的突变。②干旱历时和烈度的空间分布格局大体一致，湘西北、湘南等地历时较长，烈度相对较高。③湖南省气象干旱风险呈升高趋势，高风险区域集中在衡阳、永州、株洲、张家界、邵阳中部和东部以及湘西自治州北部等地。④湖南省干旱风险传递在时间上存在波动变化，空间上总体会保持或向更低风险等级转移，相邻区域的干旱风险传递具有地理集聚性和协同性，其中协同向下区域主要分布在邵阳、衡阳、株洲、湘西自治州以及怀化和永州南部等地。研究成果可为湖南省抗旱减灾和干旱风险管理提供参考。

中国作为农业大国，对水资源有很强的依赖性，分析我国水足迹强度的空间格局特征有助于推动我国水资源的可持续发展。基于2015-2023年中国省际的面板数据，在计算各省水足迹强度的基础上，采用探索性空间数据分析、空间杜宾模型对水足迹强度的空间关联特征分析。结果表明：①中国地区的年均水足迹值两极分化较大，最大值为广东，最小值为西藏，两者差值为1103.33 亿 {\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}；②在2015-2023年期间，各省的水足迹强度均存在大小不一的波动，2020年的波动最为明显，其中西藏地区的波动最大；③水足迹的测算结果中农畜产品占比最大，高达69.7%，工业产品水足迹、生活和生态水足迹、灰水足迹的占比分别为9.5%、11.6%和9.1%；④ESDA分析发现，水足迹强度存在显著的空间依赖性，HH集聚类型大都位于东北与中西部地区，HL集聚大都为东部的非沿海地区，LH集聚每年只有个别地区且该集聚类型具有不稳定性，LL集聚主要分布在东部沿海经济发达的地区；⑤水足迹强度空间计量模型结果表明，经济的持续发展会有效降低水足迹强度，且人均GDP及其平方根、立方根与水足迹强度之间呈现“倒S型”的曲线关系。因此，在了解我国水足迹强度的空间关联格局的基础上，政府积极促进经济发展有利于提高水资源利用率，加强区域间节水技术的协同发展是提高水资源利用率的有效途径。

喀斯特地区因其复杂的地貌与特殊的水文地质条件相互交织，致使径流变化过程错综复杂，径流与降雨、下垫面之间的内在关联相较非喀斯特地区呈现出显著差异。传统分析手段面对此类复杂地理空间情境时，难以厘清径流的变化趋势，进而对区域水资源的合理开发与高效利用形成制约。因此，为了探究喀斯特流域径流分布及变化的特性，以及其与气候变化和下垫面变迁之间的响应关系，以舞阳河流域为具体研究对象，依托2005-2017年的降雨与径流数据，运用地理探测器和地理加权回归模型等方法，分析其时空变化趋势及径流响应因子。研究结果显示：①舞阳河流域内的降雨与径流在年际尺度上均呈现出逐渐递增的趋势，且空间分布特征显著，表现为东部地区的数值明显高于西部地区，该空间格局与流域地形、水汽输送路径等密切相关。②降雨是主导因子，对径流空间分布的解释力2005年与2015年分别达到0.557、0.616，土地利用类型和岩性次之，而NDVI（归一化植被指数）与坡度的解释力度相对较弱。③随着时间的推进，高强度人类活动与自然因素交织，使研究区内NDVI、坡度、土地利用和岩性因子空间格局改变，2015年近半区域显示这些因子与径流呈正相关，显著影响径流空间分布趋势。研究为了解舞阳河流域水文地质情况以及水资源高效利用提供科学支持，同时也为喀斯特地区同类研究提供参考。

公平合理的补偿效益分摊方案有利于调动各成员水库参与水库群联合调度的积极性，对于提高水库群整体发电量，实现流域水能资源的充分利用具有重要意义。相较于传统的单指标法及综合指标法，不对称Nash协商模型在解决补偿效益分摊这类合作博弈问题时不仅充分考虑了电站的装机容量、保证出力等各项特征指标，也改善了人为赋权导致求解结果具有一定主观性的问题。故引入不对称Nash协商模型对溪洛渡、向家坝、三峡三座梯级水库联合调度的补偿效益分摊问题进行求解。首先由DIDF法等客观赋权方法确定各水库权重，再结合综合指标法等对比方法确定的谈判破裂点作为输入并根据K-T条件对模型进行求解得到补偿效益分摊方案。通过熵权-TOPSIS法计算由不对称Nash协商模型、单指标法及综合指标法求解所得分摊方案的贴进度对方案进行评优。结果表明：不对称Nash协商模型求解所得分摊方案贴进度普遍高于由单指标法、综合指标法求解所得分摊方案贴进度。且最优分摊方案均为不对称Nash协商模型求解方案。不对称Nash协商模型不仅能更加充分的反映水库的各项特征指标，也避免了人为赋权、构造函数等步骤带来的主观性较强的问题，求解的补偿效益分摊方案更为公平合理。有利于调动各成员水库参与水库群联合调度的积极性。

研究针对季节性冻土区高地下水位分散性土渠道护坡的冻融破坏问题，系统开展了不同初始条件下分散性土在水分、温度和应力耦合作用下的冻融变形特性试验。结果表明：①冻结过程中，随温度降低，冻结锋面自上而下推进，土中水分向冻结锋面迁移并聚冰，冰层及冰透镜体主要分布于最大冻深的1/2~2/3区间；②孔隙水压力随温度呈周期性波动，且具有显著滞后效应；③相同条件下，干密度越大，冻胀率越大，融沉率越小，冻融累积变形量越小；④外水补给显著影响冻胀，有补给时冻胀率为无补给的3~4倍；⑤3次冻融循环后，上覆压力越大，冻胀率越小，融沉率越大，表明上覆压力可有效抑制冻胀变形。基于研究结果，建议在季节性冻土区分散性土渠道护坡的抗冻胀设计中，重点关注外水补给的影响，并综合采用保温、换填、排水、控制干密度及优化防护结构厚度等措施，以提升抗冻性能。

Mohr-Coulomb强度准则用于计算挡土墙墙后土体极限或非极限土压力时没有考虑中间主应力的作用，计算结果偏于保守。参考Mohr-Coulomb准则极限状态下被动土压力系数与土体内摩擦角之间的换算关系后得到了不同强度准则对应的土体内摩擦角，随后考虑了墙后土拱效应、土层间剪应力等因素后建立了挡墙T位移模式下墙后土体的非极限主动土压力解析式，将计算结果与试验结果对比验证后对相关影响因素进行分析。研究结果表明：①基于Mohr-Coulomb准则得到的挡土墙墙身土压力分布明显大于试验结果，基于SMP准则、Lade-Duncan准则得到的墙身水平土压力分布与试验数据吻合较好，基于AC-SMP准则、广义Mises准则得到的墙身土压力分布小于实际土压力分布，且差距较大；②非极限状态下，基于不同强度准则得到的墙后土体φ ₀、β ₀存在一定差异，但随着η逐渐接近于1，φ_m 与β_m 的变化规律一致；③墙后土体从静止状态发展到极限状态的过程中，随着位移比η逐渐接近于1，作用在挡土墙墙身上的土压力合力越小，但是当挡土墙产生相同位移量时得到的非极限土压力下降幅值也会越来越小。

大型引调水工程调压塔承台混凝土浇筑体量大，混凝土水化热可能引起的温度裂缝是危害结构安全的重要因素之一。承台内部布置冷却水管后，结构内部温度场的分布更为复杂，难以开展理论计算。建立模型，采用三维有限元数值分析方法，结合工程现场实际条件，研究考虑水管冷却的调压塔承台大体积混凝土温度场分布特征与演化规律。结果表明，温度场以冷水管为中心，向周围温度逐渐扩散升高，温度峰值出现在相邻冷水管的中间区域；承台中间温度梯度较小，承台边缘范围内温度梯度较大，产生温度裂缝的风险较高；基于方案比较分析结果可以看出，通冷却水降温效果明显，各项指标均符合规范要求。

为求解全长黏结式锚杆轴向应力及锚杆-围岩接触面剪切应力，揭示其受力特性，基于微元体的局部平衡条件，建立锚杆-围岩接触面控制方程的增量格式，采用有限差分方法的思想对其进行求解，形成了全长黏结式锚杆数值求解模型。采用该方法深入研究了围岩变形、锚杆长度及锚杆半径对锚杆受力特性的影响，结果表明：锚杆的破坏表现为临近开挖面附近接触面的剪切损伤、随围岩变形的逐渐增大、接触面剪切破坏范围加大、锚杆轴向应力增大、中性点向内部岩体移动；锚杆长度具有一临界值，超过该临界值后，增大锚杆长度对锚杆受力影响不大；增大锚杆半径能减小锚杆轴向应力，但接触面剪切应力增大，剪切破坏加剧。

本文研究了聚乙烯醇纤维（PVA）、聚丙烯纤维（PP）和新型混凝土抗裂降黏剂对水工混凝土变形性能（自生体积变形、干缩）和抗裂性（平板开裂、温度-应力试验）的影响规律，并结合其对混凝土工作性和抗压强度的影响，综合评价抗裂降黏剂、纤维对水工混凝土变形和抗裂性能改善效果。结果表明：抗裂降黏剂复配有膨胀组分，早期水化反应的膨胀效能，可有效降低混凝土的收缩变形；纤维可限制塑性裂缝的扩展和扩张，从而有效改善混凝土早期抗裂性。“PVA纤维与抗裂降黏剂”复掺，混凝土水化初期7 d前自生体积变形均表现为“膨胀”，稳定时混凝土自生体积变形量减小104%、干缩变形量减小34%，平板开裂试验延长至48 h无裂缝产生，温度-应力试验第二零应力时间延后35 h、开裂温降提高16.5 ℃。在保证混凝土工作性和力学性能前提下，抗裂降黏剂、纤维复合使用效果最佳，水工混凝土变形和抗裂性能均有显著改善。

深埋隧洞穿越复杂地质结构，尤其在穿越宽大断层时，在高外水压力作用下，隧洞的涌水突泥问题突出，其中隧洞围岩的渗透特性是影响隧洞渗透稳定性的关键因素。以引江补汉深埋隧洞工程百峰段为研究对象，采用三维非稳定渗流数值模拟方法研究了隧洞开挖对工程区域渗流场的影响，评价了隧洞施工中超前渗控措施的效果。结果表明，在不采取任何超前措施的情况下，隧洞穿越百峰断层过程中将面临涌水突泥风险；超前灌浆措施可使涌水量减少70%、外水压力增大90%，断层岩体渗透坡降控制在6以下，但灌浆混凝土中的最大渗透坡降可达66；超前排水措施可使外水压力减小35%、涌水量增大64%，开挖过程中断层泥化碎屑物条带存在渗透破坏风险；超前灌浆与超前排水组合作用时，涌水量增大54%、外水压力降低32%，开挖过程中断层岩体渗透坡降均控制在允许值之内，但在超前排水孔端部渗透坡降较大，应采取反滤措施以避免发生渗透破坏。

受天然地形成库条件差、库盆基岩风化等因素制约，山地、丘陵地区水库建设面临较为突出的防渗处理问题，常采用全库盆土工膜水平防渗，土工膜随机缺陷与老化对水库渗漏的影响是水库设计需要考虑的关键问题之一。结合江西省某抽水蓄能电站上水库工程，开展库坝区水文地质条件分析与三维渗流场精细化模拟，系统评价了库底土工膜随机缺陷与老化对水库渗漏的影响。研究表明，库底土工膜缺陷尺寸、位置等因素对水库渗漏量均具有一定程度的影响，其中位于大坝面板与土工膜搭接处的缺陷对渗漏影响最大；同时，土工膜的随机老化也将造成库底排水廊道渗漏量显著增大，当老化面积占比达到50%且防渗性能下降2个数量级时，水库渗漏量将增大10%，土工膜老化的影响不可忽略。

由于水下环境的隐蔽性，在进行水下机械破岩时，难以对岩体的损伤规律以及破碎效率进行合理评价。为研究不同施工条件下岩体的损伤规律及破碎效率，采用动力有限元方法对水下砂岩的破岩过程进行仿真模拟。结果表明：采用液压破碎锤破碎水下砂岩，岩体表面会形成漏斗状的破碎区，随着钎杆的侵入，损伤的扩展主要集中在竖直方向；由于水的存在，应力在岩体内部的传播衰减更快，使得水下岩体的破碎方量平均仅为陆上破岩的65%；对水深（0~10 m）、岩体强度（30~120 MPa）、冲击功（10~90 kJ）以及凿击间距（0.3~1.0 m）四类影响因素进行分析，得到岩体的破碎方量随各影响因素的变化规律。基于仿真结果，通过三维曲面拟合得到破碎方量的预测公式，与现场试验进行对比，误差小于20%。

为充分优化梯级水电站对新能源的消纳以及提升其削峰能力，在不改变已有梯级水电站运行现状条件下，充分利用梯级水电站的上水库库容，将其扩建加装抽蓄机组形成梯级混合式抽水蓄能电站。为此，构建了一种在已运行梯级水电站中融合改造的混合式抽水蓄能电站容量优化配置模型，研究确定混合式抽蓄电站的装机容量。鉴于所构建的模型中含有众多非线性约束，直接求解模型较为困难，因此采用分段线性化、三维变量线性插值以及大M法将非线性模型转化为混合整数线性规划模型，然后采用Gurobi商业求解器进行求解。算例结果表明，两种运行方案得到的抽蓄机组容量分别为两台90 MW抽蓄机组以及两台190 MW抽蓄机组，混合式抽蓄电站与常规梯级电站相比发电收益更大，两种方案混合式抽蓄电站发电收益分别增加0.22和0.44亿元，验证了所建模型和求解方法的有效性。

为提高农村可再生能源消纳，促进能源系统高效发展，提出一种计及风光不确定性的风电、光伏、蓄电池和抽水蓄能电站互补发电系统的优化调度方法。针对风光出力的不确定性，综合考虑了风光出力的不确定性以及抽水蓄能电站和蓄电池的储能特性，通过WGAN-GP（Wasserstein Generative Adversarial Network with Gradient Penalty）方法和K-means算法生成典型出力场景，建立了一个面向调峰需求的分布鲁棒优化调度模型。该模型以系统运行成本最小化为目标，综合考虑了抽水蓄能电站的水力约束和机组运行约束，并采用列和约束生成（Column and Constraint Generation， C&CG）算法进行求解。算例分析结果表明，该策略能够有效降低电网负荷波动和风光出力波动的影响，并且可以进一步提高可再生能源消纳效率。

利用水电机组状态退化评估技术，有助于掌握水电机组的状态发展趋势，防止早期故障。基于混沌系统分析方法，在重构的相空间中建立反映水电机组动力学特性的健康模型，实现水电机组退化评估。利用海量健康状态下的在线监测时间序列数据，分析状态监测变量之间的非线性相关性，挑选最终用于建模的状态监测变量；对状态监测变量进行多变量相空间重构，在重构的相空间中建立相点轨迹运动数学模型，还原水电机组系统动力学特性；在相点轨迹运动数据模型基础上，建立基于iTransformer的机组健康模型，实现水电机组状态退化评估。为了验证方法的有效性，以某水电机组的在线状态监测数据为例，所提模型的均方误差为0.465，决定系数为0.901，均优于用于比较的4种不同模型，验证了所提模型的有效性。

为消纳风光资源，国家提出建设流域水风光一体化基地。风光与梯级水电打捆进行外送成为趋势，但风光出力日内不稳定性对流域梯级水电站运行方式和电网安全运行构成挑战。基于此，构建多能互补短期优化调度模型，并以大渡河流域某水风光一体化基地为案例，研究不同典型日风光场景下风光接入对源荷匹配度和梯级水电站的影响。结果表明：①丰、平水期典型日风光接入对源荷匹配度无显著影响；②枯水期风光占比超过26.18%时，因生态流量约束，需弃光伏电量161.59 万kWh以确保高源荷匹配度；③风光接入提升系统总发电量，但削减水电发电量，丰、平、枯水期分别减少0.02、0.02、7.49万kWh；④风光接入影响水电站运行规律，呈梯级递减趋势，控制性水电站受影响最大，下级影响较小。研究成果可为水风光一体化基地优化多能互补调度策略提供参考。

水库群联合发电优化调度可提高可再生能源的高效利用。现有发电调度研究多注重发电效益的最大化，较少关注梯级电站外送能力的限制问题。为此，研究提出了一种考虑潮流限值约束的水库群联合发电调度模型，模型外层采用动态规划逐次渐进法（DPSA），内层根据装机容量分配各机组的出力。以三峡-葛洲坝和清江梯级电站2020年秋季典型日为研究案例，并与实际调度运行过程作对比。结果表明，在无潮流限值约束条件下，三峡-葛洲坝与清江梯级电站联合调度方案能够实现最高的发电效益；而引入潮流限值后，系统发电量相较实际调度方案的增加比例下降了0.73%，其中三峡梯级和清江梯级电站的增发比例分别下降了0.72%和0.81%。这表明，潮流限值对源端发电厂的发电上限具有显著影响，合理分配各电厂机组出力对于保障电网的安全稳定运行至关重要。提出的方法为梯级水库的联合发电调度提供了理论依据和实践指导。

资源分析是水电工程设计的核心业务，完全依靠人工实现低效繁琐且容易出错。系统建立定额语义分析的相似度推荐算法，实现了适配定额的快速定位；提出定额参数的双向映射模式，实现了定额参数的自动分析。针对设计业务，基于树形知识结构建立了先验与后验相结合的定额配置体系；建立资源微分化分解与积分化求和技术，构建了具备统计周期适应性的资源分析系统。经应用分析，系统大幅缩短人工工时、易于追踪复核、对用户友好。该系统的应用将为水电工程设计智能化提供有力支持。

光伏出力预测对于电力系统管理和水风光多能互补调度运行至关重要，但考虑光伏场站时空关联性的光伏出力预测研究仍然较为有限。提出一种基于可解释深度学习的多场站时空关联光伏出力概率预测方法，旨在提高预测精度、提供更丰富的决策支持信息。首先，建立了基于双向门控循环单元（Bidirectional Gated Recurrent Unit，BiGRU）的单站点光伏出力预测模型。基于此，考虑邻近站点的时空关联性，构建联合输入矩阵，提出了多场站光伏出力预测模型，结合K均值聚类和核密度估计，建立了光伏出力概率预测模型，并且评价了考虑场站时空关联性的光伏出力确定性预测、概率预测性能。最后，为解释模型预测机制，通过沙普利可加性解释方法（SHapley Additive exPlanations，SHAP）辨析了影响模型预测结果的关键输入因子。以美国华盛顿州10个光伏场站为例开展实例验证，结果表明：①相较于单站点模型，多场站光伏出力预测模型在提前1步、3步、5步的确定性预测中，场站平均RMSE指标分别提高了6%、12.2%、15.5%，平均MAE指标改善了3%、13%、17.2%。考虑时空相关性的邻近场站联合输入显著提升了预测精度；②概率预测综合评价指标显示，相较于单站点模型，多场站模型在提前1步、3步、5步的概率预测中，CRPS极差分别改善了14%、6%、27%，多场站模型得到的概率预测结果普遍优于单站点模型，并且具有可靠性；③SHAP分析表明，邻近场站对出力预测有显著影响。该模型能够自动学习场站间的时空关联性，利用场站间的时空信息进行预测，效果优于仅考虑单站点信息的模型。

为从根本上破解传统以农业安置为主的移民安置方式难以解决失地农民长远生计这一难题，水库移民长期补偿安置方式在我国逐步得到应用，对该安置方式的实施效果进行评价研究有助于完善水库移民长期补偿的机制，保障移民的合法权益。结合长期补偿安置的特点构建了实施效果评价指标体系，基于网络层次分析法确定评价指标权重，该方法考虑了各指标间的相互影响，更贴近实际情况。已有水库移民安置效果评价研究文献中对突变级数法的运用较少，使用突变级数法构建水库移民长期补偿安置效果评价模型，以贵州省白市水电站6个实施长期补偿安置以及4个未实施长期补偿安置的样本村为例，对其安置效果进行排序，结果表明实施长期补偿有助于提高水库移民安置效果。评价结果与现场调查数据相符，可用于其他类似工程的移民安置效果评价。