TBM隧洞管片衬砌结构计算是衬砌设计的重要环节。结合华南地区某引调水隧洞工程实例，分别使用修正惯用法、梁-弹簧法及三维有限元法建立管片结构计算模型，对比各方法下衬砌结构计算内力、变形等特征，并研究了拼装错缝角度对管片衬砌结构内力的影响。计算结果表明：各方法计算所得结构最大轴力及最大剪力较为接近，整体结构最大弯矩及最大变形大小顺序为：修正惯用法>梁-弹簧法>三维有限元法；根据内力计算结果，修正惯用法设计所得结果安全储备较高，计算简便，可用于工程初步设计；三维有限元法适用于管片的精准计算与初步设计校核，可以研究管片细部结构受力特点；梁-弹簧法计算结果处于两者之间，相对较为经济，比修正惯用法能更为精准的反映管片间接头的刚度贡献，同时比三维有限元模型更为简单，使用较为方便，适用于工程设计；同时梁-弹簧法最大弯矩受错缝效应影响相较于三维有限元法更为明显。

为探究节理倾角对节理砂岩动力学破坏机制的影响，利用Ansys/LS-Dyna对含不同倾角节理的砂岩开展动态劈裂数值模拟，系统揭示了节理倾角对砂岩力学行为、破坏模式及能量耗散特征的影响规律，并基于Weibull统计函数构建了节理砂岩动态劈裂损伤本构模型。研究结果表明：砂岩在巴西劈裂条件下，其峰值应力随节理倾角的增加而增大，而峰值应变则呈现先减小后增大的趋势；节理倾角较小的试样主要沿节理方向发生劈裂破坏，而倾角较大的试样则沿加载方向劈裂破坏；随着节理倾角的增加，试样的破坏程度减小，能量反射效率下降，而能量吸收效率和传输效率则显著提高；砂岩耗散能密度随节理倾角的变化表现为“先下降后上升”的趋势，并在节理倾角为45°时出现拐点。此外，通过应力-应变曲线对所构建的动态劈裂损伤本构模型进行修正，修正后的模型曲线与试验结果高度吻合，能够较准确地表达不同节理倾角砂岩在劈裂破坏过程中的应力-应变特性。研究成果为地下工程、岩土工程等提供了重要的理论依据和技术指导。

高海拔地区的温度应力变化对混凝土双曲拱坝的整体承载能力具有显著影响。为分析ZY水电站混凝土双曲拱坝在温度作用下的整体承载能力，保障工程的安全设计、施工与运营。基于TFINE程序的三维非线性有限元分析方法，建立了拱坝－坝基整体数值模型，首先对温降及温升作用下，正常水位工况时的拱坝位移、应力和屈服状态进行分析，得到较不利工况。随后在该工况下，通过超载法对拱坝位移、不平衡力、余能范数和屈服区体积等进行拱坝承载能力分析。结果表明，温度应力作用下，在正常水位工况时，拱坝的安全性满足要求，其中温降工况为较不利工况。当超载倍数为1.2～1.5时，上游坝踵开裂；超载倍数为4.0～5.0时，坝体处于非线性变形；超载倍数为7.5～8.5时，坝体失去承载能力。

管涌是土石坝典型的渗透破坏形式，其演化过程伴随着土石堤坝内部物理场信息的变化。研究揭示土石坝内部物理场信息变化与管涌演化的关系，对管涌状态判识具有重要意义。首先基于土石坝运行中的多物理场信息，构建管涌演化多场信息融合分析实施框架；在此基础上，结合土石堤坝管涌演化进程中的渗压-温度-电位-流速场信息，通过归一化和数据降维，利用矩阵分解融合方法和主成分分析理论，对多场拟合函数进行融合分析，建立具有关联性的量化表征函数，分析渗压-温度-电位-流速场之间的逻辑共生关系；最后进一步通过分析管涌演化不同阶段的特征，利用综合函数曲线极值点和驻点，将归一化后的土石坝管涌演化时间划分为（0，0.481）、（0.481，0.663）、（0.663，1）3个阶段，分别对应管涌演化发展的初始期、拓展期和临界期。论文提出的土石坝管涌演化进程的多场信息融合及状态判识方法，可为土石坝渗流安全监测及预警提供参考。

在隧道施工初期，不同地层不同施工条件下获取的盾构机掘进数据较少，导致基于大数据的盾构机掘进进度预测模型的预测精度下降。依托深圳某隧洞盾构工程，采用数值离散元软件（EDEM）构建了单层地质的EDEM数值盾构模型，通过仿真模拟获取更多盾构机在不同地层及施工条件下的掘进参数，并基于EDEM数值模拟参数进行了复合地层下盾构机掘进进度预测以及掘进参数的初步优化。研究成果表明：①基于EDEM对单层地质进行建模及盾构仿真模拟是可行的，能精确模拟特定单层地质的盾构实际情况；②盾构机掘进速度与刀盘推力以及刀盘转速呈非线性正相关，刀盘扭矩与刀盘推力以及刀盘转速呈线性正相关；③EDEM仿真模拟结果能够用于掘进进度预测模型且预测精度良好。

某水电站上游土石围堰最大堰高62 m，围堰联合基坑开挖形成边坡高度135 m。土石围堰位于最大厚度71 m的深厚覆盖层上，覆盖层“承载力低、渗透系数低、抗剪强度低、压缩性高”，为保证围堰及基坑边坡安全稳定，采用振冲碎石桩加固堰基深厚覆盖层。设计的碎石桩深度远超现有技术水平，属国内大规模应用于工程实践的最深碎石桩。为解决超深振冲碎石桩施工并验证碎石桩加固与排水效果，通过现场生产性试验确定了超深碎石桩施工装备与工艺，得到了碎石桩桩体及桩间土的抗剪强度、承载力和压缩模量、碎石桩渗透系数等物理力学参数，并总结了一套可应用于围堰地基碎石桩大规模施工、质量检测的控制方法。相关成果为水电工程地基处理设计、施工、验收提供了重要参考价值。

桩土复合地基因其承载性能良好，已成我国西南地区水电工程常用的深厚覆盖层处理方式。桩土地基联合效应强，如何高效快速评价复合地基增强体效果是工程设计的问题之一。基于有限元数值分析方法，建立桩土复合地基三维有限元模型并开展了一系列数值试验，依据数值试验的结果提出了一种改进的复合地基等效压缩模量计算模型；将改进的模型应用于实际工程中，分析了闸坝结构的应力变形规律和稳定性。计算结果表明：改进的复合地基计算模型优于面积加权法且适用于群桩计算，地基处理后的位移水平和应力水平相对地基未处理时明显降低，可为工程的建设实践提供参考和计算依据。

已有混凝土坝变形监控模型较少考虑多测点序列在时空特征上的动态关联，进而限制了变形的预测精度。鉴于此，构建了一种基于聚类分析、长短期记忆（LSTM）网络和注意力机制的混凝土坝空间变形动态预测模型，该模型通过合理引入动态关联因子，提升目标测点的变形预测精度。以某重力坝多个测点的水平位移监测数据为例，通过与其他3种基于LSTM的模型进行对比，验证了该模型的有效性以及空间动态关联因子的重要性；进一步针对不同测点，通过两种可解释性机器学习算法，将多重影响因素对模型输出结果的贡献程度进行了量化，其排序结果符合坝工先验知识。研究成果可为促进大坝变形智能监控模型的工程应用提供参考。

金沙江是长江上游干流，控制了长江上游约50%的水量以及60%的沙量，且该流域支流众多，水沙来源复杂。近年随着大型梯级水库的陆续运行，金沙江水沙输移特性发生了改变，有必要深入认识金沙江水沙变化。基于1977-2020年金沙江下游控制站向家坝（屏山）水文站实测水沙资料，划分场次洪水过程，采用Mann-Kendall（M-K）分析、水沙关系、输沙曲线以及水沙异步研究等方法，分析了金沙江下游向家坝、溪洛渡水库运行前后场次洪水水沙输移特性及其变化趋势。结果表明：受水库拦沙影响，金沙江下游输沙量大幅减少，相较建库前减少99%；水沙关系也随之发生了变化，建库前水沙满足良好的幂律关系，水库运行后中、洪流量级的输沙能力不再受水动力条件影响，更多受到泥沙物源的限制。但10 000~13 000 m³/s流量级仍然是主要的输沙区间，同时伴随着水库的削峰补枯作用，输沙能力曲线出现了明显坦化。异步分析的结果表明，天然条件下洪水过程中泥沙物源减少，后续泥沙供给不足，导致了沙峰主要表现出超前的异步特性；水库运行后洪峰沙峰异步特性出现了突变，滞后沙峰成为主要类型，造成这一现象的主要原因是坝前水位抬高带来的水动力条件的大幅弱化。研究结果可以明确金沙江下游水沙物质输移特性，同时为水库泥沙调控提供理论基础。

非完全宽尾墩消力池因其消能效果好、跃后水面波动小、可与常规辅助消能工组合消能等优势，被广泛运用于低Fr数底流消能中。研究者重点对其消能机理和常规水力特性进行了深入研究，但其消力池底板压强脉动和空蚀特性有待进一步探讨。采用水工模型试验与数值模拟的方法，对设置T型墩的非完全宽尾墩消力池底板压强脉动及空蚀特性进行了探究。结果表明：VOF方法+RNG k-ε湍流模型可以较好地反演复杂体型下的三维水跃特性，数值模拟结果与试验成果基本一致；在低Fr数入流条件下，宽尾墩孔中轴线及闸墩中轴线脉动压强分布差别较大，消力池首部水跃剧烈，中部及尾部紊动迅速减弱，底板压强最大脉动幅值均在时均压强的10%以内，概率密度接近正态分布，且具有明显低频特征；测点空化数大于限值，消力池内发生空蚀空化的可能性较低。试验结果可为今后类似工程的设计提供参考。

大型水利工程施工导流水位的联动效应对防洪度汛安全具有重要影响，现有研究大多针对单一工程施工导流分析，多区域协同施工导流水力特性问题研究尚不充分。基于平面二维水流数学模型，以平陆运河企石枢纽至青年枢纽工程河段为例，分析了不同导流类型河段水面线的变化规律，探讨了多区域协同施工沿程水位的联动效应。结果表明：沿程水位受导流方式和地形条件影响显著，低流量时水位主要随河床纵向形态变化，流量增大后河床纵向控制能力减弱，河流平面形态和局部弯道卡口逐渐成为主导因素；不同导流类型区域协同施工与水位的联动存在明显空间差异，裁弯贯通可有效降低上游及本河段水位，与河道扩挖相结合，可进一步增加水位降幅，而局部弯道卡口削弱了开挖断面对水位的影响，导致区域联动效应减弱；尾水位变化所导致的回水影响由协同施工与来流大小共同决定，低流量下尾水变化能较好地向上游传递，影响范围较广，而高流量下主要受限于末端未贯通的裁弯河段；根据上述发现，未来类似工程施工中，应优先贯通裁弯河段，结合断面开挖提升水位调控能力，同时合理安排施工项目，优化过流地形，强化区域协同效应。研究成果可为大型水利工程多区域协同施工导流优化和水位调控决策提供参考。

珠三角城市群区域氮素输入负荷的增加导致珠江口总氮含量呈上升趋势。为了揭示珠江口复杂河网不同形态氮含量时空变化规律和主要无机氮组分硝态氮的来源特征，研究于2023年丰、枯水期开展涨、退潮时段地表水采样监测工作，在分析不同氮素形态时空分布规律的基础上，基于硝态氮氮氧同位素（δ¹⁵N-NO₃ ^-和δ¹⁸O-NO₃ ^-）示踪技术，使用SIAR模型对硝态氮来源进行定量解析。结果表明：珠江口无机氮以硝态氮为主要存在形态，均值为1.85 mg/L。除个别点位上游跨界区域来水外，氨氮、亚硝态氮浓度在绝大多数监测点位中都显示出较低的数值，氨氮浓度普遍低于0.50 mg/L，亚硝态氮浓度多数低于0.10 mg/L。此外，尽管枯水期部分点位氮素出现较高浓度，但其对年度总负荷的贡献远低于丰水期。氮氧同位素组成变化范围分别在+3.08‰~+10.03‰之间和+0.51‰~+5.12‰之间；定量来源解析表明硝态氮主要污染贡献比依次为农业源（44.7%）＞生活污水（36.4%）＞工业废水（18.9%）；在涨、退潮时段，不同硝态氮污染源的贡献比例无显著差异，涨潮期间，农业源、生活污水和工业废水的贡献率分别为45.6%、36.2%和18.2%，退潮期间则分别为43.4%、36.5%和20.1%。珠江口氮素浓度及通量显著的空间异质性及来源特征为珠江口区域实施总氮污染削减管控策略提供了科学依据。

入库水沙资料是预测水库泥沙淤积分布、水库排沙率并开展水沙调度的必要条件，但很多位于小流域或建设年代久远的水库，其入库水沙监测资料匮乏，仅可查询到不同年代地形资料及出库流量含沙量过程。这种资料的缺失使水库的水沙调度和泥沙管理方面缺乏基础数据的支持，难以满足泥沙调控分析的需要，制约了相关研究与管理工作的深入开展。以位于海河流域子牙河水系滏阳河支流沙河上的野沟门水库（邢台市信都区境内）入库水沙资料拟合为例，提出水库水量演算及采用临近水文站水文比拟法拟合野沟门水库入库流量、含沙量日过程。采用野沟门水库出库流量、水位、蒸发量等日过程资料及库容曲线等推算入库流量日过程；从流域面积、气候特征、下垫面条件等方面分析，确定参证区域，采用同一流域内有长系列水沙观测资料的坡底水文站含沙量-输沙率关系，拟合野沟门水库入库含沙量日过程；进一步基于野沟门水库2017-2022年实测地形资料、库区淤积量、出库水沙过程及悬移质级配资料，运用水沙数学模型验证上述所拟合的入库流量含沙量日过程的正确合理性。验证结果表明，拟合的野沟门水库入库流量及含沙量过程在总沙量验证和水沙过程验证中与实际相关数据之间的误差较小。研究成果可为少资料地区水库入库水沙条件拟合提供一个可靠的方法，该方法可用于小流域且同流域其他相关河流有水文站实测资料的水库入库水沙条件拟合，具有实际应用参考价值，对水库泥沙调度及安全运行具有重要的理论和实践意义。

以防洪为主的水库，在实际调度运行中多采用单一固定泄量或补偿调度进行调度，流域水库群缺乏联动、协调、统一的防洪调度，难以充分发挥水库间的水文补偿和库容补偿作用。国内外学者围绕线性规划、非线性规划、动态规划以及多种智能算法，开展了大量梯级水库联合防洪调度研究，由于数学优化算法存在“维数灾”、收敛稳定性差等问题，鲜有纳入水库实际调度计划或实时防洪调度。深入挖掘梯级水库内在水力联系，将物理与数值算法耦合，提出一种操作相对简单、可实施的梯级水库库容互补防洪补偿调度方法（CRFC-CS），基于下库分级水位划分，建立了补偿调节的梯级水库控泄调度模型，实现了上下库关联、防洪库容互补，应对复杂洪水地区组成流域的防洪调度。CRFC-CS方法模型易于求解，操作流程清晰简单，具备很强的工程实用性，实现了水库防洪规划阶段与实时洪水调度运行全阶段的协调统一，解决了规划与运行脱节的问题。为验证方法的有效性，研究将其应用于长江一级支流清江流域上游水库的防洪调度，相比传统的常规固定泄量调度方式，采用CRFC-CS方法后，在满足同等防洪安全标准的前提下，系统的拦蓄最大洪水量显著减小了52.5%，证明了CRFC-CS方法在提升库容利用效率、优化防洪调度方面的实用性和优良性能，为复杂流域水库群的协同防洪调度提供了高效可靠的新方案。

在气候变化和人类活动共同影响下，城市洪涝灾害频发，这对经济社会发展产生了严重影响。为了有效应对城市洪水风险，科学开展城市流域的洪水模拟与预警研究成为重中之重。研究以江西省南昌市乌沙河流域为研究区，构建了WRF（Weather Research and Forecasting）天气预报模型以及MIKE SHE/MIKE 11耦合模型，分别用于城市流域降水模拟、河道水位模拟以及流域径流模拟。首先，研究构建了四层单向嵌套网格WRF模型，对2020年7月流域内的一场降水过程开展模拟。研究结果表明，WRF模型能够较好地捕捉流域的降水特征，模拟偏差Bias为-0.3 mm。其次，研究构建了MIKE SHE/MIKE 11耦合模型对乌沙河流域2022年1月1日至8月26日的降雨径流过程进行了模拟。其中，MIKE 11模型主要负责模拟河道水位变化，为MIKE SHE模型提供水动力边界条件。以乌沙河湾里站附近的河道水位模拟为例，MIKE 11模型的决定系数R2达到0.86，表明其能够准确反映河道水位的动态变化趋势；而MIKE SHE/MIKE 11耦合模型则进一步整合了流域的地表和地下水文过程，在对湾里站的实测流域径流进行模拟时表现出较好的模拟性能。在整个模拟时段内，模型模拟的纳什效率系数达到0.7，并且模拟流量与实测流量高度吻合。研究所建立的WRF模型与MIKE耦合模型为城市洪水预警及灾害风险评估提供了有效的技术支撑，对城市防洪减灾策略的制定具有重要意义。

为实现水库安全稳定运行和流域水资源高效利用，关键在于探明水库的运行规律和调度策略。为此，针对传统神经网络在模拟水库调度运行策略时存在梯度消失、陷入局部最优解和超参数难以确定的问题，提出了一种结合动量梯度算法（SGDM）和贝叶斯超参数优化算法（TPE）的改进深度神经网络模型（TSD），其通过改善网络参数训练方式和自动优化超参数提升了深度神经网络模型的精度和适用性，同时考虑到影响水库调度决策的因素众多，分别采用F检验法（FR）和互信息法（MIR）实现了输入因子的优选，进一步基于决策树模型（DT）、支持向量机模型（SVM）和改进深度神经网络模型构建了6种水库调度策略模拟方法：FR-DT、MIR-DT、FR-SVM、MIR-SVM、FR-TSD和MIR-TSD，并以阿海、金安桥、二滩和瀑布沟四座水库为对象开展实例研究。研究结果表明：相比于其他方法，FR-TSD和MIR-TSD方法在各个水库上进行调度策略模拟时的确定性系数更大，均方根误差和平均绝对误差更小，表明FR-TSD和MIR-TSD方法的模拟效果更好、精度更高，能够更准确的模拟水库调度运行策略，从而为实际水库调度运行提供决策支撑；此外，分析不同水库同一方法下的模拟结果可知，模型模拟效果受水库调节库容和水位允许变化范围的影响，调节能力和水位允许变化范围小的水库模拟效果较差，反之效果较好。

土壤盐碱化是影响河套灌区农业可持续发展的关键因素之一，精确把握其演化过程需要合理预测及防治。对比已有成果，常以代表指标土壤剖面EC或总盐作为指标评估盐碱化演化趋势，而很少关注离子组成的变化。由于不同盐分离子理化行为与运移能力各异，使得土壤盐分在受灌溉淋洗、蒸发、冻融等外力影响时，不仅发生总量的变化，还会产生盐分离子组成的变化。为深入研究盐分离子在不同土地利用类型中的分布、运移规律，选取内蒙古河套灌区义长灌域一典型区域研究不同土地利用类型盐离子分布特征。于2017-2019年开展了不同离子分布过程的观测，分析了水盐及离子的动态过程与离子分异性特征。不同土地类型土层含水量由表层至根区及以下土层随水分入渗和持水性能逐渐增大，变异性则呈相反的规律，与土层深度呈反比。耕荒地土壤剖面EC均随深度增加而减小，呈表聚性分布。各土壤利用方式中离子分异表现以Na⁺、Cl^–和SO₄ ^2–最为突出，同时，作为主要离子组成其含量也较大，和HCO₃ ^–一致，但在土层中无明显的差别。其他离子组成中，阳离子Ca²⁺和Mg²⁺土层中的含量大幅减下少。因此，对于不同土地类型的离子组成均表现出分异规律，其中，总体分异规律表现为阳离子的分异性Na⁺＞Mg²⁺＞Ca²⁺，这与离子的土层迁移速率有关，阴离子则Cl^–分异性最强，HCO₃ ^–较弱。

黄河流域扬黄泵站水泵面临比较突出的泥沙磨损和汽蚀问题，水中携带的泥沙颗粒和空化泡溃灭导致水泵过流部件表面出现凹坑、材料渐脱等磨蚀现象。如果不采取防护措施，会造成水泵结构强度降低、出水量减小、效率下降、能耗增加，甚至引发设备故障，影响供水保证率。结合宁夏红寺堡扬水泵站水泵磨蚀问题治理实践，分析了环氧金刚砂涂层和高分子复合陶瓷涂层在水泵磨蚀防护方面的特点，提出了在泵体涂护环氧金刚砂涂层或高分子复合陶瓷涂层的技术思想，给出了涂护时机、涂护方法和涂护效果；提出了在水泵叶轮上涂护高分子复合陶瓷涂层的技术思想，给出了相关工艺要求，介绍了叶轮涂护效果。经实践检查，环氧金刚砂和高分子复合陶瓷涂层在扬黄泵站水泵涂护修复中的应用后，水泵大修周期可增长1 000 h左右，水泵有效工作寿命提高一倍以上。文中所介绍的耐磨材料涂护模式为黄河流域水泵磨蚀防护提供了技术支撑。

在深入调研的基础上，梳理了农村供水和标准化发展历程、现状与问题，分析了农村供水标准化发展需求，提出了加快推进农村供水标准化发展的若干思考和建议。农村供水标准化要坚持问题导向和需求牵引，突出技术创新，强化产学研用深度融合，培育和发展新质生产力，发挥标准引领作用释放创新动能。按照统筹发展和安全的原则，构建覆盖规划设计、建设施工、运行维护、水质安全、管理服务等全生命周期的技术标准，健全完善“2+N+M”的农村供水标准体系。在工程规划上，需要有效衔接国家水网、城乡融合、乡村振兴等战略，优化完善农村供水总体布局。在工程建设上，坚持对标达标，抓好农村供水工程标准化建设，健全完善农村供水工程体系，实现供水系统总体最优。在运行管理上，做好提标升级，推动农村供水向专业化、均等化、数智化的现代化管理模式转变，推动农村供水高质量发展。

针对农业初始水权分配中单一准则分配局限性的问题，综合考虑农业用水权分配的公平性、有效性、合理性，构建了包含3个准则层，12个指标层的递阶分配指标体系的AHP-熵权法耦合模型，以宜都市4个灌区为例，进行了农业初始水权分配实证分析。结果表明，通过AHP-熵权法耦合模型获得的幸福渠灌区、大溪灌区、九道河灌区和红山灌区农业水权分别为2 392.82、1 322.64、794.70、350.12 万m3，模型分配结果与各灌区实际需水情况具有高度一致性，本模型验证了多准则综合考量在分配过程中的重要性，克服了单一赋权方法的片面性，提高了权重与分配比例的科学性。本研究结果可为后续灌区农业用水权动态调整提供夯实的理论基础。

小浪底北岸灌区工程作为黄河流域现代水网的重要组成部分，面临边坡失稳、冒顶、地面沉降等复杂地质问题，针对灌区广域地表形变监测需求，引入融合分布式散射体差分干涉技术（DS-InSAR）构建“普查分级+重点监测”的稳定性评估体系。成功提取研究区813 372 个监测点，平均形变速率为-14.119 mm/a，最大累积沉降68.044 mm，识别出10处隐患区，结合实地调查验证隐患区多与施工扰动、土地平整相关，形变处于合理区间且趋于稳定；提取的隐患区完全涵盖灌区工程建设过程中采取了应急处置措施的重点工程部位。经InSAR变形过程反演分析，重点工程部位的时序形变趋势与施工日志吻合，具有"趋势可预警、量级难匹配"的特征，为黄土区水利工程安全运维及同类型项目地质灾害防治提供了重要参考。

水工钢筋混凝土服役于各种复杂环境中，研究钢筋锈蚀导致混凝土损伤开裂的影响因素，对于预测结构耐久性和制定修补方案十分重要。以韶山灌区钢筋混凝土锈胀开裂为例，基于PF_CZM相场断裂模型，建立单根钢筋锈蚀模型，分别模拟并分析了保护层厚度、混凝土材料强度、非均质性和骨料分布对于锈胀开裂的影响。模拟结果与实际观察到的保护层破坏形态相近。研究表明，保护层厚度主要影响保护层锈胀开裂形貌，随着保护层厚度的增加和钢筋直径的减小，两条主裂纹之间的夹角不断增加。但对于保护层出现明显损伤和明显裂纹时的位移无明显影响，因此对结构的耐久性影响不大。混凝土材料强度和非均质性主要影响结构的耐久性，随着混凝土材料强度和材料的均质性的增加，保护层出现明显损伤和裂纹时的位移将增加，而裂纹拓展形貌无明显变化。

泵站技术升级是构建国家水网、实现“双碳”目标，以及统筹水资源、生态与能源安全的重要环节。国外泵站在水力设计、材料应用、信息化与能源协同方面已取得显著进展，表现为对极端工况的适应能力提升、智慧运维水平提高、生态运行方式完善以及绿色供能体系发展。然而，在高含沙、强腐蚀等复杂条件下，仍存在设计精度不足、故障预测不完善、生态响应机理不清晰及多能协同优化有限等问题。梳理了国外最新研究成果与工程实践，重点总结了反问题与机器学习融合设计、数字孪生技术、鱼类友好型流道与生态保护措施、风光储互补评价等关键技术，并提出面向国家水网及南水北调后续工程的技术路径，为“十五五”时期水利基础设施现代化与智慧水利建设提供参考。

虾稻共作作为一种新型生态农业模式，在我国农业发展中逐渐占据重要地位。掌握其水稻生长环境变异特征对提高虾稻田粮食产量，保障“一水双收”成效具有重要意义。基于此，综述了当前我国虾稻共作发展现状、产业优势和实际生产中仍然存在的理论和技术难题，结合现有文献和研究基础，综述了虾稻共生系统特点以及共作管理方式改变带来的土壤环境、田间水层控制方式和生物-生态环境变异特征等研究进展，总结了以上特征变化对水稻生长带来的影响，最后从虾稻共生系统耦合机理、节水减排降碳协同调控技术、模型研发3个方面展望了未来值得深入研究的科学问题，以期为稻渔综合种养农田稳粮增收和农业资源高效利用提供科学依据。

及时、准确的土壤水分反演是实施农田精准灌溉管理的重要基础，对提高灌溉水资源利用效率具有重要意义。研究基于Landsat-8/9和Sentinel-2A/B遥感数据，分别构建了综合考虑非线性干湿边界的热光学梯形模型（Thermal Optical Trapezoid Model， TOTRAM）及光学梯形模型（Optical Trapezoid Model， OPTRAM），并进一步在OPTRAM模型中考虑物候期的影响。随后基于实测土壤含水率数据评估了改进模型在旱区农田土壤含水率反演中的准确性。结果表明，改进前的TOTRAM模型要好于OPTRAM模型，两者RMSE分别为0.183 m³/cm³和0.141 m³/cm³。在梯形模型中引入非线性干湿边界后，两个模型的土壤含水率反演精度均得到了有效的提高，且二者提升幅度相当，RMSE值分别为0.145 cm³/cm³和0.126 cm³/cm³。在进一步融入物候特征后，OPTRAM模型土壤水反演精度达到了最高，RMSE为0.096 cm³/cm³。综上，改进后的OPTRAM模型在旱区农田土壤含水率反演中表现出更高的精度，且相较于TOTRAM模型具有更高的时空分辨率，可为精准灌溉管理提供技术基础。

为探究施用蓄水陶土对黄土高原土壤团聚体结构和导水能力的影响，通过土壤培养试验，系统分析了不同粒径、施用量、培养时间的蓄水陶土对土壤容重、土壤团聚体分布及稳定性、土壤总有机碳和土壤饱和导水率的影响。蓄水陶土设置3个粒径水平（<2、2~5、5~10 mm），3个施用量（5%、10%、20%），分别于培养第0、42、84 d取样测试。结果表明：与对照组相比，施用蓄水陶土后土壤容重降低了2.8%~20.2%且土壤容重整体上随粒径、施用量、培养时间的增加而降低；同时，施用蓄水陶土还显著提高了>2 mm的水稳性团聚体含量、平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）。其中，大于0.25 mm水稳性团聚体占比平均增加了13.7%，MWD和GMD分别平均提高了46.44%、25.13%。土壤总有机碳含量平均降低了0.561 g/kg。施用蓄水陶土显著提高了土壤饱和导水率且随施用量的增大而增大，最大提高了13.49倍。综合培养过程看，施用蓄水陶土可以降低土壤容重，提高水稳性团聚体稳定性，增大土壤饱和导水率，研究结果能为改善黄土高原土壤结构、稳定性及导水能力提供理论依据。

永磁同步电机作为一个控制对象具有多变量、强耦合、非线性和参数时变的特性，为了提高其运行过程中对转速的稳定性要求，将粒子群算法与PID控制方式相结合，利用粒子群算法对PID控制器的参数进行优化整定。实验结果表明，粒子群优化PID控制方式具有更快的响应速度和更强的抗干扰能力，转速稳定性效果更好。

河道水沙运移特征包含了水动力特征以及泥沙运移特征，能够帮助分析河流的水沙运动以及河道地貌变化规律。河道水沙运移特征的计算检测对于水电站、水库的使用安全监测和疏浚整治具有重要指导意义。河道水沙运移特征的计算中，场景的经验分析、能量平衡方法对于河道参数信息需求严格。在多样的河道形态计算中，水利参数获取往往面临困难。因此为了精确判断水库的淤积状态并评估水电站河道的冲淤形态，研究采用有效剪力方法计算水电站水沙运移特征，并将优化的计算公式嵌入Delft 3D模型中，改进模型的泥沙运输模块。借鉴国内剪力计算方法的优化方案，去除其中难以获取的河道水力半径和比降资料，简化有效剪力的计算。并将优化的剪力计算方法嵌入到Delft3D的泥沙输运模块之中，同时联合模型的水动力模块，获取精确的河流挟沙力数据。在中国典型河流的实测验证中，通过河道信息和室内计算验证了基于Delft 3D模型与有效剪力计算方法的可靠性。实验表明，相较于其他方法，改进有效剪力法的均方差最小，为0.56，相关系数最高，为0.83，表明改进有效剪力法在算法中性能表现最好。同时，在水电站及河道模拟实验中，模型优化前后的流速计算平均绝对误差降低0.04，相对误差降低16.5%。而在含沙量计算中，模型优化前后的含沙量平均绝对误差降低0.1 kg/m³，平均相对误差降低38.2%。实验表明，研究构建的模型对于河道流速和含沙量的预测性能有明显提升，表现出更高的准确性和可靠性。通过有效剪力计算方法优化Delft 3D模型之后，模型表现出更优秀的兼容性。研究通过构建河流的挟沙力的计算方法，能够模拟水库在未来40年内的泥沙淤积量，为水电站的淤积状态判断进行科学支持，从而为水电站下水库的整治提供资料依据。基于Delft 3D模型与有效剪力的水沙运移特征模拟方法在水电站的运行管理具备实践价值。

抽水蓄能机组在高比例新能源电网中担负重要调能任务，其安全可靠与健康运行至关重要。健康状态评估能有效获取机组真实运行状况，是实现机组预知性维护的重要内容。实际运行中引起抽蓄机组振动和摆度的因素高维复杂，为得到一种实用性较强且具有较高精度的抽蓄机组健康状态的预测方法，将随机森林回归算法引入抽蓄机组运行状态评估领域，结合流形空间的主曲线方法，提出一种基于主曲线的抽水蓄能机组健康状态评估新方法。首先，采用随机森林回归算法搭建出客观准确的标准健康模型；然后，在评估时刻基于标准健康值与实测值的偏差，采用主曲线结合豪斯多夫距离实现机组关键设备运行可靠性评估；最后将所提方法应用于抽蓄机组的实测数据，结果验证了所提评估方法的准确性和可行性。

抽水蓄能电站是我国重要的能源基础设施，上、下库水流泥沙不断交换，相互影响，入库泥沙导致库容损失且细颗粒泥沙随水流带入压力管道产生空蚀空化或带入电站水轮机磨蚀叶片。以蕲春花园抽水蓄能电站为例，基于考虑上、下库水流泥沙交换的一维水沙数学模型，运用长系列水沙资料模拟研究电站运行100年内过机含沙量及级配，并进一步预测了机组磨蚀条件。结果表明，日平均过机含沙量与下水库入库日均悬移质输沙率呈正相关关系。下水库支流入库输沙率越大，过机含沙量越大，泥沙粒径越粗。日平均过机含沙量最大值出现时刻对应下水库入库日均悬移质输沙率峰值，且沙峰过后过机含沙量有延滞效应。日平均抽水过机含沙量最大值为0.19 kg/m3，最大粒径为0.031 mm。因过机含沙量较小且粒径较细，过机泥沙导致蕲春花园抽水蓄能电站压力管道空蚀空化及发电机组磨蚀在可控范围内。为保证电站安全运行，压力管道在施工中应严格控制不平整度，泵工况运行约12 000 h需进行水泵水轮机大修。研究成果可为电站建设及安全运行提供基础支撑。

多能互补发电系统是实现清洁能源基地建设和“碳达峰、碳中和”目标的重要途径。提出了一种考虑季节性波动的水火风光多能互补发电系统容量优化配置双层模型，该模型基于研究区域的资源特性和电力需求，外层模型以系统经济性和环保性为优化目标，内层模型综合考虑系统稳定性和清洁能源在丰水期、平水期和枯水期典型日出力特性与消纳情况，以甘南藏族自治州为例，采用NSGA-II优化算法进行优化配置和优化调度研究。研究结果表明水火风光多能互补系统的最优装机容量配置配比：水电62.55%，火电21.32%，光伏发电9.74%，风电6.39%；丰平枯水期的风光弃电率分别为：5.18%、3.56%、0%；同时发现枯水期水火风光联合出力波动较大，运行成本高。相关结果可为建设多能互补新能源基地的规模和配置方式提供参考。

针对山地风电场资源模拟的复杂性，以某复杂山地风电场为例，基于风电场附近已有的测风塔数据，根据山体的形状走势和风电场主风向的相对关系，利用计算流体力学（CFD）Windsim 12.0模拟软件，截取了风电场两种不同边界范围建立相应的数字地形模型，对风电场区域的流场进行模拟计算，并将两种模型的发电量计算结果与风电场实际发电量进行对比。结果表明为了能准确评估复杂风电场区域内的风能资源，在建模时应有效避免地形流场数值模拟时发展不充分以及边界条件对内部流场的不利影响。揭示了数字地形模型的建立对复杂山地风电场资源评估的关键作用，为复杂山地风电场风能资源评估和合理利用提供了参考，为相似环境下的风能资源开发提供了技术支持和经验。

水电机组振动监测在机组健康状态评价以及劣化预警方面占据着至关重要的地位，对机组各部位振动摆度的趋势进行精准预测，能够提早发现机组的运行异常，切实增强机组运行安全性与稳定性。然而，现场监测到的水电机组振摆信号存在噪声，当前有关水电机组振动摆度预测方法多对机组单一位置进行预测，对机组运行稳定性评价存在片面性，且没有充分考虑多个测点振动摆度之间的相互作用。针对上述挑战，提出采用交互图神经网络（Cross Graph Neural Networks， CrossGNN）对水电机组多个位置的振动摆度信号进行预测。CrossGNN是一种具有线性复杂性的图神经网络模型。能够对水电机组多元振动信号进行跨尺度和跨变量交互，从而隐性揭示机组多个位置振动信号的时空关系。为有效处理时间维度上的噪声，借助自适应多尺度识别器（adaptive multi-scale identifier，AMSI）构建具有降噪功效的多尺度时间序列。进而提出跨尺度神经网络，用于精准提取趋势明晰、噪声较弱的尺度。同时，基于不同变量之间的同质性和异质性构建跨变量GNN。通过同步聚焦于显著性分数较高的边缘并对分数较低的边缘加以约束，CrossGNN的时间和空间复杂度得以与输入序列长度L呈线性关系，从而有效提升预测精度与通用性。最终，以国内某水电站机组为例，通过对机组6个位置的振动摆度信号进行预测，验证了所提方法的有效性，为水电机组振动预测提供了一种新思路。