受长江上游两河口、乌东德、白鹤滩水库建成运行的影响，三峡水库的来水来沙和水文情势发生了显著改变，现有的运行方案已经无法满足新需求。基于长江上游流域1961-2022年降雨和宜昌水文站1882-2022年流量资料系列，采用多种数理统计方法对三峡水库汛期进行划分。进一步分析长江中下游梅雨和华西秋雨时序特征、对比三峡实测和还原入库洪峰洪量，探讨三峡水库汛期划分和运行水位动态调整的必要性和可行性。依据降雨流量资料系列统计分析得到三峡水库的主汛期从6月21日至9月10日。梅雨主要集中在6月下旬至7月份；华西秋雨8月下旬开始，长江上游大部分水库进入蓄水期，导致三峡入库洪水量级显著减小。综上，建议将三峡水库汛期细分为4个阶段，即汛前消落期（5月1日至6月20日）、梅雨主汛期（6月21日至7月31日）、过渡期（8月1日至9月10日）和华西秋雨蓄水期（9月11日至10月31日）。在实际运行调度中，可根据气象预报的入梅和出梅日期确定各分期节点，出梅后三峡水库预留的防洪库容可以逐步释放并上浮运行水位，华西秋雨期间择机提前蓄水；依据1~5 d洪水预报过程开展运行水位动态控制，统筹考虑防洪抗旱和水资源高效利用的需求，进一步提高三峡水库的综合利用效益。

探明流域内各驱动因子与水质演变的内在关系有助于环保部门因地制宜地开展水环境治理工作，但现有研究多根据流域内各点到监测断面的欧氏距离进行空间分析，且驱动因子常局限于人类活动或气候变化的某一方面，缺少对人类活动和气候变化驱动因子的综合分析。因此，研究基于长江流域的地区生产总值（GDP）分布数据、人口分布数据、土地利用类型分布数据、降水分布数据、气温分布数据、断面流量数据和断面水质数据，分别以汇流长度、欧氏距离、县级行政区边界和市级行政区边界划分了4种研究区域，对比研究了不同空间距离下，各类型驱动因子与长江干流典型监测断面水质演变间相关性的差异，进而识别出驱动因子的关键影响区域。研究结果表明，在长江流域，对于高锰酸盐指数、氨氮和总磷，汇流长度小于200 km的范围是长江水质的关键影响区域，且长江干流各监测断面驱动因子的主成分数量为3个，对应的总方差的解释程度平均为86.7%。其中，第一主成分包括GDP、人口、人均GDP、耕地面积和居民用地面积，第二主成分包括降水、草地面积、水域面积和林地面积，第三主成分包括气温和断面流量。

为缓解锈蚀标注的主观性，提高标注效率，以快速实现基于深度学习的水工金属结构锈蚀检测，本文提出了一种基于YOLOv8级联架构的锈蚀检测方法。为了实现对锈蚀目标的准确检测，将MobileViTv3模块融入YOLOv8n，提出了YOLOv8-vit。在YOLOv8-vit的基础上提出了YOLOv8-vit-cls用于锈蚀等级的学习和判定，该网络可借助YOLOv8-vit的预训练参数来更快学习不同锈蚀等级的特征。最后通过YOLOv8-vit和YOLOv8-vit-cls构建级联架构，实现了水工金属结构的锈蚀检测和等级判定任务。

平陆运河建设内容中涉及大量的裁弯取直工程，裁弯所形成的半封闭河段会因流速降低导致水体交换受限，对局部湿地生境和生物多样性产生一定不利影响。为优化水流连通性，以平陆运河某裁弯取直段为研究对象，采用三维数值模拟方法，对裁弯段设置砾石丁坝的整治方案进行优化分析。通过计算水体交换时间、分析砾石坝间特征断面低流速区占比，探讨了河道缩窄率与坝间间距对水体交换效率的影响，并通过坝身开孔的手段对整治效果进一步优化。研究结果表明，在坝间间距175 m、缩窄率15%的工况参数下，弯道水体交换时间最短，典型断面低流速区占比最小。与整治前相比，水体交换时间缩短29.7%~35.6%，坝间典型断面的低流速区占比分别为11.3%、8.9%和19.5%。此外，采取坝身开孔的方式可以进一步改善坝间流速分布特征，其中坝根开孔的效果较坝头开孔更优。研究为航运建设中裁弯河段的水动力优化和生态修复提供了较优的整治方案，具有一定参考和借鉴价值。

建立多场耦合模型对混凝土性能演化预测已成为一种重要手段，而模型中各项参数的取值对计算结果影响很大。针对早龄期混凝土有限元模拟中参数难以确定导致模拟精度不足的问题，提出一种融合物理实验与BP神经网络参数反演的混凝土化-热-湿（CTH）多场耦合模拟方法。首先，通过引入了优化的化学亲和力函数和修正后的可蒸发水方程，实现对相对湿度多阶段演变的准确模拟；随后，利用基于BP神经网络的参数反演方法，结合物理实验数据，反演优化CTH多场耦合模型关键参数，构建高精度数值模型，并运用在混凝土分块浇筑模拟计算中。该方法的BP神经网络模型训练结果稳定性良好，湿度下降期预测值与实验数据拟合度达90%以上。模拟结果表明构建的CTH多场耦合模型能够精确模拟混凝土内部温湿度场的时空演化过程。这项研究成果为早龄期混凝土多场耦合模型参数标定与工程预测提供了理论与方法支撑。

旱涝急转作为一种复合型极端气候现象，给生态环境、农业生产以及社会经济带来了严重的负面影响。为深入理解中国夏季旱涝急转事件的区域特征和整体变化规律，基于观测数据，采用长周期旱涝急转指数和短周期旱涝急转指数两种方法，识别中国夏季八个分区的旱涝急转事件，揭示其频次、强度的时空分布、趋势和未来持续性，并重点探讨不同转换时间下的短周期旱涝急转事件特征及其影响因素。结果表明：①旱涝急转事件主要发生在中国东部，尤其是华南、西南、东北以及西北东部地区。长周期和短周期涝转旱事件的发生频次均呈显著上升趋势，各分区未来事件频次和强度的趋势均与过去58年一致。②转换时间发生在5-6月间的短周期旱涝急转事件总体上强度较强，并呈现逐渐增强的特征。③各转换时间下，短周期事件均主要集中在中纬度地区（20°N~40°N），其中东部地区旱涝急转事件的转换时间与雨带的推移规律相一致；同时，不同转换时间下的重度涝转旱事件的发生频次较为稳定，且始终维持较高水平。④后期（1991-2018年）相对于前期（1961-1990年），东部地区受南海夏季风爆发时间提前的影响，旱转涝的转换时间发生于5-6月（6-7月）间的事件增多（减少），涝转旱发生于6-7月（5-6月和7-8月）间的事件增多（减少）。

为揭示京津冀城市群水-能-粮-生态（WEFE）系统安全与经济韧性协同演化机制，研究利用2007-2022年京津冀13个地级市的面板数据，构建压力-状态-响应三维评价框架，综合运用耦合协调度模型、修正引力模型、社会网络分析及二次指派程序，系统解析2007-2022年区域耦合空间网络特征及影响因素。通过量化资源约束与经济韧性的非线性关联，旨在破解传统单一要素研究局限，提出差异化网络化治理路径，为城市群突破“资源消耗换增长”路径依赖、实现生态优先的可持续发展提供理论支撑与决策依据。研究发现：2007-2022年京津冀WEFE系统安全与经济韧性耦合协调度均值从0.38升至0.48，但区域差异显著扩大，空间格局从“核心-边缘”碎片化结构演变为“多极网络化”形态。网络关联数量与密度提升的同时，关联性与稳定性仍待优化：北京、天津通过“虹吸-辐射”效应形成技术资本外溢，石家庄、保定等中介城市发挥“结构洞”功能促进边缘融入；地理邻近性显著强化网络关联，而人口素质、政府效能、技术创新、开放水平及气候风险差异对网络形成具有抑制作用。基于此，研究建议通过构建动态监测与三级治理架构推动要素多向循环，实施核心节点反哺机制与奖励基金促进网络协同，并建立跨域协作、人才共享及气候适应机制，以实现京津冀WEFE系统安全与经济韧性耦合的差异化网络化治理。

水库作为流域水资源管理的重要基础设施，其蓄放水过程直接影响流域水资源的利用调控。准确监测水库蓄水量变化，对于了解水库运行过程以及对流域水资源的影响具有重要意义。合成孔径雷达（SAR）卫星与光学遥感卫星因其覆盖范围广与精度高的优点，为水库蓄水量的准确监测提供了有效手段。然而，SAR影像存在入射角效应，这会导致不同轨道间水体面积提取出现差异，从而影响水库蓄水量提取的准确性。因此，以岷江流域的毛尔盖水库和硗碛水库为研究对象，针对Sentinel-1影像的多轨道水体面积提取差异问题，结合Sentinel-2光学影像构建回归校正模型，以减少入射角效应对面积结果的影响。同时，利用实测数据构建面积-蓄水量模型，对Sentinel-1/2的水体面积提取结果进行蓄水量拟合，并对反演结果进行一致性检验。研究表明：Sentinel-1与Sentinel-2数据的组合可提高观测频率，增加水体淹没面积及蓄水变化测量的连续性，实现周尺度的连续观测；分轨道面积校正可减少轨道间差异，提高构建的面积-蓄水量模型的拟合精度。拟合模型能够较好地模拟水面面积与蓄水量的响应关系；研究区两座水库蓄水量均超过1亿m³，且符合多年调节性水库的运行特征，同时两座水库在2022年汛季为应对长江流域干旱出现提前放水的现象。该方法为水库的遥感智能化管理及非控区水库的监测提供了可靠的技术支持。

水库常规蓄水调度图受限于静态规则与线性化假设，难以表征水库群系统中动态耦合机制与非线性约束关系，为此，本研究基于系统动力学理论，构建了水库群汛末提前蓄水调度模拟模型。以金沙江中下游6座梯级水库（鲁地拉、观音岩、乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝）为研究对象，通过系统动力学的反馈回路机制与存量-流量结构解析水位-库容-流量间的动态耦合路径，利用LOOKUP函数和IF-THEN-ELSE条件语句耦合优化调度技术、刻画水位-库容曲线、机组出力限制等的非线性关系，实现了水库群蓄水调度的多目标动态模拟。研究结果表明：该系统动力学模型能精确刻画汛末提前蓄水过程动态性与非线性特征，其模拟结果与优化调度结果高度吻合，在不同水平年（丰、平、枯、特枯水年）情景下，水库群水位过程的纳什效率系数（NSE）均高于0.99，出库流量过程的NSE均高于0.97，水位模拟的平均绝对误差（MAE）不超过0.11 m，均方根误差（RMSE）控制在0.28 m以内，出库流量模拟的MAE值不超过54 m3/s，RMSE值小于171 m3/s；相较于现行调度方案，系统动力学模拟调度方案可提升多年平均发电量24.95亿kWh/a （改善率3.21%）、减少多年平均弃水量14.35 亿m3/a （改善率15.61%），水库群蓄水调度计算平均时效从6 h降低至5 s，充分验证了模型的准确性和可靠性，可为水库群优化调度决策提供技术支撑。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

为实现建筑弃渣的资源化利用，并解决黄铁矿强化生物滞留系统除氮过程中出水pH降低的问题，研究构建了建筑弃渣基复配介质型生物滞留系统。通过考察建筑弃渣添加量和介质复配方式对系统除污性能的影响，并结合微生物群落和副产物控制效应的分析，探明最佳介质复配方式。结果表明，在传统介质中添加40%（V/V）的建筑弃渣可使系统对NH₄ ⁺-N和TP的去除率分别提高8.70%和9.69%。但受碱性浸出的影响，COD去除率反而下降5.27%，且出现了明显的NO₂ ^--N累积现象。介质复配在一定程度上缓解了建筑弃渣的碱性胁迫效应，可发挥建筑弃渣对氮磷的强吸附性能，并结合黄铁矿作为自养反硝化电子供体的特性增强反硝化作用。该策略提高了微生物群落α多样性，增加了硝化功能菌属（Nitrospira）和反硝化功能菌属（Denitratisoma和Bacilli）的相对丰度，同时抑制了硫杆菌属（Thiobacillus）和陶厄氏菌属（Thauera）的生长，进而增强了系统除污能力，有效解决了出水NO₂ ^--N累积问题，并实现了出水pH、TFe和SO₄ ^2-等副产物的控制。尤其将40%（V/V）的建筑弃渣添加于种植层，而将20%（V/V）的黄铁矿添加于淹没层的介质复配方式能实现高效的除污性能，对COD、TP、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N和TN的去除率分别为84.49%、96.94%、91.83%、87.11%和82.13%，且副产物浓度均未超过限值。

在陆-气水热交换体系中，空气动力学阻力表征大气湍流的物质交换能力，其准确性对水热交换模拟估算具有重要意义。然而，由于缺乏大气层结资料，现有研究通常基于中性层结假设来估算空气动力学阻力，存在较大的不确定性。为此，基于全球187个通量站数据，结合莫宁-奥布霍夫相似原理、Penman-Monteith公式、Thom模型以及非线性回归等方法，在日尺度当量空气动力学阻力估算的基础上，构建了综合考虑地表大气与植被特征的空气动力学阻力估算模型，并结合潜在蒸散发探讨了其生态水文学意义。结果表明：①全球187个通量站日尺度当量空气动力学阻力值平均为44.6±24.6 s/m，而基于中性假设的传统方法估算值平均为125.1±22.7 s/m，存在普遍高估现象；②下垫面特征包括冠层高度（h_c ）、叶面积指数（LAI）、归一化植被指数（NDVI）与增强型植被指数（EVI），在较大程度上解释了空气动力学阻力系数变化（R ²=0.81），基于该模型估算的空气动力学阻力平均为57.8±51.9 s/m，相对于传统方法改进效果明显；③基于传统空气动力学阻力估算方法的潜在蒸散发存在普遍低估现象（回归系数0.55），而改进模型具有更准确的估算结果（回归系数1.15），尤其是在落叶阔叶林、常绿阔叶林、混交林等具有较高冠层的土地利用类型中，改进模型提升效果更为明显。研究成果可以为准确评估陆-气水热交换过程和水热耦合模拟模型构建提供重要理论支撑。

第六次耦合模式比较计划（CMIP6）数据常用于全球尺度下气象要素变化评估，但是在预测区域尺度方面无法达到理想效果。新疆伊犁河流域（IRBC）海拔起伏巨大，地形复杂，不同气象站点的数据模拟结果往往有巨大差异，需要一套准确的气象数据以支撑气象研究工作。研究选取可靠性集合平均（REA）、卷积神经网络（CNN）、随机森林（RF）和贝叶斯模型平均（BMA）4种集合方法，基于CMIP6中多个全球气候模式（GCMs）数据，构建多套新疆伊犁河流域多模式集合气象数据集。研究通过泰勒图、泰勒技巧得分（TSS）和Kling-Gupta Efficiency（KGE）等指标评估多模式集合和单模式数据性能，筛选对研究区域降水和气温模拟效果最优的方法。结果表明，对于降水而言，BMA数据集合对各个极端降水指标的模拟效果最优，相较于其他方法，其在率定阶段（1961-1999年）的极端降水指标日降水量95%分位值的湿润日年累积降水量（R95PTOT）最高，在验证阶段（2000-2014年）BMA的秩和比（RSR）为1.1，排第一位，表明其综合模拟效果最优。BMA在指标年最大日降水量（Rx1day）、年最大连续5日降水量（Rx5day）和R95PTOT的KGE分别为0.32、0.39和0.52，均优于其他数据集。而在平均气温模拟中，RF数据集的模拟效果最优，在率定阶段标准化偏差（SD）、中心均方根误差（CRMSE）、相关系数（r）和TSS计算结果分别为1.005、0.088、0.996和0.49，均为该指标下最优结果。在验证阶段RF多模式集合数据集的RSR为1.18，明显优于其他方法的结果。该研究结果评估了不同模式和方法生成的气象数据对研究区域对气象数据的模拟性能，可以为未来情景下气象数据分析提供可用方法，为IRBC的气象灾害管理和水资源管理提供科学依据。

钢拱架+喷射混凝土联合支护结构被广泛应用于软弱围岩隧洞中，受限于钢拱架尺寸较小、布置密集的特点，实际工程中难于对其进行非线性有限元分析。鉴于此，根据钢拱架的力学特性，提出了钢拱架结构四节点等参单元模型，通过刚度叠加模拟其力学作用，基于Mises屈服准则和二次塑性流动模型，建立钢拱架弹塑性本构模型以模拟钢拱架的屈服、硬化行为。采用弹性损伤本构模拟混凝土的损伤软化行为，最终形成钢拱架+喷射混凝土联合支护结构非线性数值模拟方法，通过平面圆形隧洞算例，验证了其合理性。采用该方法深入研究了联合支护结构的受力特性，结果表明：围岩压力较小时，混凝土处于弹性状态，具有较高的承载能力，是主要的承载结构；围岩压力较大时，混凝土发生压缩损伤，多余应力传递给钢拱架结构承担，致使钢拱架应力显著增大，钢拱架演变为主要承载结构；减小钢拱架间距能在一定程度上减小钢拱架应力、减缓混凝土损伤的发展、增强联合支护结构的支护效果。

全球气候变化导致水文循环过程发生了显著的变化，从而使得水文干旱发生的风险增加。因此，研究变化环境下水文干旱的变化对水旱灾害预警及水资源管理具有十分重要的意义。选择中国南北典型流域（湘江和渭河流域）作为研究区域，以1982-2015年为基准期（也即历史时期），2030~2060年为未来时期，通过CMIP6提供的SSP126、SSP245和SSP585三种情景下的五个全球气候模型（Global Climate Models，GCMs）输出未来时期气候数据，利用极端梯度提升树法（Extreme Gradient Boost，XGBoost）对GCMs输出的降雨和温度进行降尺度，从而驱动水文模型得到未来时期径流量，继而对比分析历史与未来时期湘江、渭河流域水文干旱演化特征。结果表明，经过XGboost降尺度后，模拟湘江、渭河降雨方面的RMSE分别降低了57.6%、51%，与实测值的相关系数分别提升了20%、32%。在模拟气温方面的RMSE分别降低了50.9%、51%，与实测值的相关系数提升了4.3%、6.25%。未来时期湘江流域降雨量的增多增加了流域的径流量，从而缓解了当地的水文干旱，干旱严重程度、持续时间、强度与强度峰值相较于历史时期平均减少了6.3%、4.8%、10.6%与6.5%。与湘江流域相反，气温与潜在蒸散发的上升使得渭河流域径流减少，渭河流域在未来时期将要面临更大的干旱风险，在所选的不同情景中，SSP585情景下的干旱情况最为严重，干旱的严重程度与持续时间比历史时期分别上升了72.7%与30.8%。

深埋引水隧洞TBM施工针对岩爆风险防治手段有限，一旦遭遇极强岩爆，将会掩埋TBM施工机械，研究适用于TBM开挖的岩爆风险防控手段意义重大。提出在深埋引水隧洞施工中采用钻爆导洞先行开挖进行应力释放的方法，对比了钻爆导洞开挖与全断面开挖方法（单一钻爆或TBM法）诱发的围岩应力调整过程，分析了导洞开挖诱发TBM扩挖掌子面附近的应变能演化规律，结果表明：钻爆导洞超前开挖降低了TBM扩挖工作面附近应变能积聚程度，应变能峰值积聚位置远离隧洞表面，使TBM扩挖断面处于应力释放区域，岩爆风险有所降低，最后依据现场案例验证了钻爆导洞开挖的应变能释放效果。

水力机械的高能效一直是众多学者追求的方向。离心泵是一种应用广泛的水力机械，其效率一般在70%~80%之间，优化离心泵，提升其效率的方法是值得探讨的。采用一立式单级单吸蜗壳式离心泵进行模拟流体计算分析。基于RNG k-ε湍流模型对离心泵进行0.5Q_d ~1.3Q_d 7个不同流量进口条件下的流体模拟计算，得到了其在大小流量工况下的水力性能表现。主要表现为小流量工况下效率低下，扬程较高；大流量工况则正好相反，效率高扬程低。之后，利用Bezier样条曲线对离心泵叶轮进行了优化，主要表现在叶片进口边型线弯曲程度的改变，建立了包括初始模型在内的5个方案。将不同方案均在额定工况下进行模拟数值计算，分析其效率和扬程随叶片进口边型线弯曲成的变化并对其不同方案情况下叶片压力、速度矢量以及出口管流态的不同进行比对，最终得到最优方案，效率提升到91.2%，扬程更加接近设计扬程。

钢纤维混凝土因其优异的力学性能在工程实践中得到广泛应用。然而，与其他类型纤维相比，钢纤维在腐蚀性环境中易发生锈蚀，导致混凝土力学性能和耐久性的退化。从钢纤维的锈蚀机理、影响因素及其对混凝土力学性能和耐久性能的影响等方面，系统总结了国内外关于锈蚀钢纤维混凝土的研究进展。已有研究表明，钢纤维的耐腐蚀性能与混凝土的水灰比、纤维种类、混凝土的开裂情况以及外界侵蚀环境等有关。在未开裂的混凝土中，钢纤维仅在表层约5 mm内发生锈蚀。随着锈蚀程度的加深，钢纤维强度逐渐下降，锈蚀产物对孔隙的填充和挤压在不同时期发挥不同的主导作用，导致钢纤维与水泥基体间黏结性能的退化，影响了钢纤维混凝土的力学性能。目前，大部分研究均未考虑钢纤维锈蚀对钢纤维混凝土强度的影响，尚未建立钢纤维锈蚀与混凝土性能退化之间的定量关系。最后，结合现有研究成果，讨论了钢纤维锈蚀研究中存在的问题，并对未来研究方向进行了展望。

制定现实可行的水量分配方案是解决缺水情势下跨行政区河流争水冲突的关键。因计算原理简单、分水比例透明、方案易于操作，需求比例法在水资源管理实践中获得广泛应用。然而，该方法仅以地区用水需求作为水量分配的影响因素，未关注其他特征因素的影响，因而分配结果可能存在一定片面性。针对需求比例分配法在解决跨行政区河流水量分配冲突方面的局限性，构建考虑水量贡献、社会公平、尊重现状、用水效率及生态环境可持续等原则的水量分配指标体系，并结合信息熵-CRITIC法和破产博弈理论，提出跨行政区河流水量分配非对称需求比例模型。随后，以湖北省汉江流域为研究对象，以可分配水量、需水量、多年平均径流量、人口规模、当前用水量、GDP、生态环境流量及污水排放量等基础数据为模型输入，开展两种供需情景下跨行政区河流水量分配研究。结果表明：相较于需求比例分配法，所提模型因综合考虑了利益主体在水量贡献、用水人口、用水需求、用水效率及生态环境等方面的差异性，在枯水年需水量较高且权重系数较大的十堰和襄阳两市获得的水量分配满足度均提高2.39%，而需水量较低且权重系数较小的随州和潜江两市的水量分配满足度则分别降低47.25%和33.54%；在特枯水年十堰和襄阳两市获得的水量分配满足度分别提高32.09%和23.10%，而随州和潜江两市则分别降低46.71%和40.94%。所提模型能够突出主体在水量分配中多种影响因素的差异性，又能确保个体理性原则不受破坏，在解决跨行政区河流水量分配冲突问题中具有较高的应用价值。

准确的水量推求是流域水资源合理开发利用的基础，其主要基于干流径流资料采用适线法进行水文频率分析，为保证可供水量设计值计算的准确性和合理性一般需要考虑不同的分布曲线和适线准则，同时为考虑各地区用水需求的差异，不可忽略可供水量的地区组成。建立了一种基于遗传算法和Copula函数的流域可供水量计算模型，模型选取两参数Gamma、P-Ⅲ和对数正态3种不同分布线型，基于相对离差平方和最小准则和均方根误差最小准则两种适线准则通过遗传算法完成优化适线求解流域各支流水量服从的最优分布线型，并以此为基础基于GH Copula函数构造流域下游设计断面可供水量的联合分布函数，计算可供水量的同时能够反映水量的地区组成。应用于流溪河流域，得出不同情景下各支流的最优分布线型，计算出不同保证率下流溪河流域下游控制断面可供水量范围。在流域各支流水量优化适线结果中，基于离差平方和最小准则进行优化适线的结果对于样本的低水点据有较好的拟合效果，而基于均方根误差最小准则进行优化适线的结果对于整体样本点据的拟合效果较好，同时基于此结果使用GH Copula函数构造流域设计断面可供水量的联合分布函数求解流域可供水量可能够较好的反映其地区组成并且较传统的可供水量推求方法有较高的准确性。

受融雪、土壤冻融等过程影响，季节性冻融区融雪产流期日尺度水、氮产出过程模拟仍面临一定困难。研究以典型季节性冻融区吉林省长春市黑顶子河流域为例，基于2014-2016年冻融期流域出口水、氮日监测资料进行SWAT模型的率定和验证，探讨了SWAT模型在融化期日径流及日氮素负荷模拟的适用性。结果表明，在SWAT模型中，CN₂，CNFROZ，SNOCOVMX和CN₂，SDNCO，CNFROZ分别是对日径流和日硝态氮出产影响最大的3个参数；SWAT模型在日径流模拟上表现较好，校正期和验证期日径流模拟的NS_E 、R ²和R_e 分别为0.75、0.78、-12.76%和0.54、0.51、5.65%，精度变差的主要原因是SWAT模型未考虑积雪对产流的迟滞作用以及融雪再冻结过程，且为了准确的模拟冻土融化期融雪产流过程调得的参数往往导致非冻融期的降雨产流过程产流过大，基流较小；受径流模拟偏差及模型中冻融过程对氮素转化影响刻画不足影响，SWAT对日硝态氮负荷模拟精度相对较低，校正期和验证期硝态氮日模拟值NS_E 、R ²和R_e 分别为-0.19、0.44、2.7%和0.60、0.26、-13.79%。研究验证了SWAT模型在季节性冻融区的适用性，揭示了其局限性，为模型优化与应用提供科学依据。

研究收集并计算了国内40余座典型船闸年峰上下游水位差，得出静水压力的不定性参数及变异系数。基于现行规范下的抗力统计参数，采用改进JC法，校准计算了各级船闸人字门不同构件的可靠指标，提出了承载能力极限状态设计表达式中分项系数的确定方法。研究方法和理论框架可供同类水工钢闸门结构可靠度的研究提供参考，为规范修编提供方法论指导，有助于推动规范的更新和完善。

降水作为水文过程中最重要的驱动因子之一，其数据来源和准确度是影响洪水预报精度的关键因素。受水雨情监测系统不完善、流域范围较小等诸多因素影响，中小流域实测降水数据的精度较高，但分布不均，进而影响水文模型的模拟结果。为提高流域洪水预报精度，研究通过构建CNN-LSTM神经网络模型将测站数据与卫星产品降水数据进行融合，并结合HEC-HMS模型开展场次洪水模拟，以陕西黑河流域金盆水库以上集水区为例，探讨星地融合降水在场次洪水模拟中的应用效果以及适用性。结果显示：①以站点降水数据为输入的HEC-HMS模型在研究区的适用性较好，率定期和验证期均能达到乙级精度。②两类IMERG卫星产品与实测降水的相关系数都较低，整体高于实际值，误差较大，在经过CNN-LSTM数据融合后与实测降水数据接近，并且IMERG-Early产品的融合效果更好。③融合卫星产品后的HEC-HMS模型对于10场洪水的模拟合格率为80%，平均确定性系数为0.856 9，洪峰时差的绝对值均值为0.8 h，达到甲级精度。④星地融合降水进行洪水模拟的结果确定性系数增加，平均洪峰时差绝对值减小；洪峰流量的模拟效果下降且明显偏小。结果表明：中小流域将实测降水数据与适当的卫星降水产品数据进行融合，可以在一定程度上提升洪水预报模型的精度。

水生植被是天然河道生态系统的重要组成，通常生长在近岸区域，对岸坡稳定及河道行洪能力有重要影响。植被在生长过程中，随植被高度变化或水位变动，淹没度（水深与植被高度的比值，H/h_v ）会发生改变，进而影响水流特性。通过构建沿河岸分布淹没植被群的明渠三维数值模型，采用大涡模拟（Large Eddy Simulation，LES）方法，研究了4种淹没度（4.0、3.0、2.0、1.5）下植被群周围的平均流场和湍流结构。结果表明：当明渠单侧分布淹没植被时，断面上最大流速偏离渠道中心，出现在非植被区一侧，且随淹没度减小，逐渐向自由水面靠近。淹没植被群引起垂向混合层产生，加剧水流紊动，高紊动能区域分布在植被与非植被区交界面以及植被群顶端界面附近。随淹没度减小，水平剪切层涡的尺寸明显增加，淹没度为1.5时，水平剪切层涡可以延伸至非植被区内部，同时断面二次流的强度也随淹没度减小而增强，整个流场内的紊动更加剧烈。

智能灌浆技术在水利工程和地基加固中起着至关重要的作用。目前在注浆过程中，注浆压力和单位注浆速率主要依赖人工调节控制，存在灌浆精度低、超压频繁等问题。研究设计了一种智能灌浆压力控制系统，集成了调压平台、智能控制单元和上位机主控中心，能够控制压力并处理实时数据，确保灌浆过程的稳定性和安全性。系统硬件包括注浆泵、分流阀、进浆流量计、压力表、回浆流量计和电动调节阀等关键组件，通过PLC与电动调节阀的结合，实时调整返浆压力，保持压力的稳定和精准控制。设计了灌浆过程数据采集及压力稳定性控制逻辑程序，灌浆压力控制采用积分滑模控制器，并对其在动态和干扰工况下的性能进行了验证，结果表明该控制器能够快速响应压力变化，适应不同的灌浆需求，提升了灌浆作业的自动化和智能化水平。详细设计了智能灌浆系统，研究了不同压力控制算法的应用效果，并在实际工程中进行了验证。研究结果表明，智能灌浆系统运行稳定，压力控制精准，为智能灌浆技术广泛应用提供了坚实基础，具有广阔的应用前景。

揭示黄河流域水资源利用和经济高质量发展的耦合协调关系，对于改善自然资源和经济社会宏观调控、推进区域可持续发展具有重要意义。以河南沿黄城市为研究对象，构建水资源利用和经济高质量发展指标体系。基于2012-2022年河南面板数据，运用熵权法和变异系数法相结合的综合赋权-TOPSIS法，对水资源利用和经济高质量发展水平进行测度；结合耦合协调度模型和相对发展度模型，对两系统耦合协调发展态势和交互作用机理进行分析。结果表明：①研究期间内河南沿黄城市的水资源利用效率呈波动上升趋势，郑州水资源利用效率最高，新乡水资源利用成效最差；②河南沿黄城市的经济高质量发展指数总体不断提升，郑州经济高质量发展指数最高，濮阳经济高质量发展水平最低；③河南沿黄城市整体呈现出经济高质量发展同步水资源利用的特征，但各市差异明显；④河南沿黄城市水资源利用效率与经济高质量发展耦合协调度整体处于上升趋势，但水平仍较低，在时序上经历了勉强协调-初级协调的演变历程，在空间上呈现黄河以南>黄河以北的分布格局，且各市耦合协调演变历程不尽相同。要结合城市特点，注重节能环保、提升农业工业节水措施、加强科技创新能力，提升水资源利用和经济高质量发展耦合协调性。

水土资源是“三生空间”的基本组成要素，内蒙古自治区水土资源的特殊性使其“三生空间”优化面临重大挑战。基于“三生空间”视角和PSR模型构建内蒙古自治区水土资源承载力评价指标体系，运用熵权TOPSIS评价模型研究内蒙古自治区2013-2022年水土资源承载力的时空演变趋势，引用耦合协调度模型研究水土资源承载力“三生空间”的耦合协调度。结果表明：①各盟市的水土资源承载力总体呈现波动上升的演化态势，且主要处于较低承载力、一般承载力和较高承载力3种水平，没有出现低承载力水平和高承载力水平。②研究期内，各盟市的水土资源承载力可以划分为两个阶段：第一阶段（2013-2017年），各盟市的水土资源承载力呈现缓慢、波动的上升态势，主要处于较低承载力和一般承载力水平，承载力评价值主要集中在0.3~0.6；第二阶段（2018-2022年），各盟市的水土资源承载力总体呈现稳定上升趋势，主要处于一般承载力和较高承载力水平，承载力评价值主要集中在0.4~0.7，相比第一阶段承载力整体上提升明显。③内蒙古自治区水土资源承载力“三生空间”的耦合协调度总体呈现上升趋势，各盟市水土资源承载力“三生空间”的耦合协调度变化趋势与水土资源承载力的时空演变趋势基本一致，是生产、生活和生态空间之间协调稳步改善的结果。研究结果可为内蒙古自治区水土资源的可持续规划利用与管理，以及其“三生空间”格局的优化提供参考。

依托某抽水蓄能电站上水库面板堆石坝，从坝体永久变形、坝坡抗震稳定性、坝体抗拉裂破坏能力、面板抗震安全性等方面阐述面板坝极限抗震能力分析方法和安全控制标准。采用地震波超载法，对大坝开展不同地震峰值加速度下的三维地震反应计算，并基于坝顶震陷率、坝坡最小安全系数小于1.0累计持时、累计滑移量、坝体震后变形倾度、面板应力等指标定量分析面板堆石坝极限抗震能力。经过深入综合分析，可以得到以下结论：大坝具有较强的抗震性能，其极限抗震能力位于0.55~0.60 g之间。计算分析成果为科学评估面板堆石坝抗震安全性和合理制定抗震加固措施提供参考。

三峡水库蓄水后，枢纽下游分汊河段在不饱和挟沙水流作用下发生长时段冲淤调整，主支汊的分流比发生复杂变化，依据实测资料，采用不同方法判断汊道冲淤调整方向，为分汊河段防洪规划、两岸经济发展布局规划等提供支撑极为重要。以长江干流武汉河段铁板洲分汊段为例，采用主支汊过流面积变化分析、实测分流比变化分析以及河工模型试验相结合的方法，对三峡水库蓄水后该分汊段主支汊的冲淤调整方向进行多方法判断。结果表明：①3种方法对铁板洲顺直分汊河段冲淤调整态势的判断定性上具有一致性，即铁板洲分汊段总体呈支汊冲刷发展，支汊的过流面积占比增加，分流比增大，主汊分流比减小；②支汊来沙不饱和度超过主汊和径流过程调平是铁板洲分汊段支汊冲刷发展的主要原因；③主支汊过流面积变化、实测分流比变化和河工模型试验法均可以定性判断主支汊冲淤变化方向，而河工模型试验法还可以定量给出分汊河段同流量分流比的变化，三峡水库蓄水以来，大水至枯水不同流量级下支汊分流比增加7.4%~13.4%。

为更好探究全球极端热浪的时空演变规律，基于超热因子指数（EHF），引入气温阈值门槛，分析了热浪事件发生次数、发生频率、持续时间和平均累积强度的时空演变特征，对比了20个IPCC分区不同热浪指标增长的区域特征，评估了基于ERA5、MERRA2、JRA55和NCEP/NCAR四种全球气温数据集热浪特征识别的差异。研究结果表明：在2002-2021年期间，极端热浪事件次数、发生频率和持续时间在欧洲、非洲北部和南部、北美南部、南美洲东部以及澳大利亚东部地区较大，而平均累积强度较大的区域集中在中纬度地区；进入21世纪以来，四种极端热浪特征增长趋势显著增大，其中，极端热浪发生天数的增长趋势要大于累积强度；西亚地区、南欧和地中海区域不仅经历了更频繁的热浪天气，且极端热浪的累积强度较大；四套不同的再分析数据集在热浪事件次数、发生频率和持续时间的表征上存在一定差异，但在表征极端热浪的平均累积强度方面具有高度的一致性。研究结果有助于理解极端热浪的全球分布差异，为减缓极端事件带来的不利影响，提升区域适应气候变化的能力提供科学依据。

为解决声信号用于检测供水管道运行状态易受噪声干扰从而导致泄漏检测和漏点定位精度低的问题，提出一种结合变分模态分解和希尔伯特变换的振动声信号降噪方法。首先，利用变分模态分解将泄漏信号分解为若干个固有模态函数，确定分解模态数量，并对固有模态函数分量进行希尔伯特变换得到边际谱，通过边际谱特征和互相关系数初步筛分噪声；然后，通过滤波器和互相关系数进行二次噪声筛分；最后对降噪后的信号进行时延估计，结合定位原理计算漏点位置。为了验证方法性能，通过试验对互相关法、变分模态分解-相关系数法和所提方法进行对比分析，结果表明，所提方法相较其他两种方法，能够有效地降低泄漏信号中的噪声，减小定位误差。

与单一水库相比，梯级水库连溃灾害影响更大、致灾因素更加复杂，然而梯级水库心墙坝连溃过程数值模拟仍面临较大困难。提出了梯级水库连溃过程数值模拟方法：采用DLBreach模拟溃坝洪水过程，采用天然河道一维水动力高精度数值模拟方法模拟溃坝洪水演进过程，基于C#语言开发了梯级水库连溃数值模拟程序，采用文本交互数据方式将溃坝模型和洪水演进模型连接。实例研究表明：DLBreach模型模拟射月沟水库溃坝洪水洪峰与实测值相对误差仅为1.8%，峰现时间仅相差1.2 min，模拟精度较高；溃坝洪水演进方面，方法与HEC-RAS（FVM）模拟洪峰流量相对误差仅为1%，洪水演进过程接近，表明该方法适用于天然河道溃坝洪水演进模拟。本文方法计算精度、计算效率均较高，实现了梯级水库心墙坝连溃快速、高精度数值模拟，为突发洪水事件及其后果的快速预报、预警和应急响应创造有利条件。

湿地的固碳释氧功能对区域大气调节具有重要作用，是湿地重要的生态系统服务功能之一。为量化黄河三角洲湿地生态系统固碳释氧能力并解析其驱动机制，采用CASA模型估算了2005-2020年黄河三角洲湿地的净初级生产力（NPP），通过光合作用方程换算成固碳释氧量，并利用地理探测器和贡献指数识别了固碳释氧功能演变的主要驱动因素及贡献量。研究结果表明：黄河三角洲湿地2005-2020年多年平均净初级生产力为321.5 g/m²，总量为907.9 Gg/a，2005-2020年NPP整体上呈减少趋势；固碳、释氧量多年平均分别为309.3 g/m²、836.4 g/m²，2005-2020年固碳释氧量整体上呈减少趋势；从空间分布看，固碳释氧量的空间分布特征与NPP的空间分布特征是一致的，高值区主要集中在林地，其次为草地和农田；地理探测器探测结果表明土地利用类型和NDVI是固碳释氧空间分布的主要控制因子；贡献指数的分析结果表明林地、草地、农田对固碳释氧功能具有正贡献，养殖池、盐田、建设用地等土地利用类型对固碳释氧功能为负贡献，2005-2020年养殖池、盐田、建设用地的贡献指数呈增长趋势，表明黄河三角洲湿地城市化、围垦养殖等人类活动的发展对于黄河三角洲湿地固碳释氧功能的消极影响在逐渐加强。研究结果可为黄河三角洲湿地生态系统稳定及持续健康发展提供科学依据。

为揭示水对黏性土宏观变形特性影响的细观力学机制，结合室内三轴压缩试验结果，借助颗粒流软件PFC^3d，从细观尺度研究了不同初始含水率条件下黏性土压缩破坏的力学机制。结果表明：所建立的DEM模拟结果可以反映不同初始含水率条件下土体的力学性能；土体的峰值强度、切线弹性模量、黏聚力和内摩擦角均随含水率的增加而降低；随着轴向应变的增加，在试样两端产生较大位移量，中部区域产生较小位移，同时在中部区域形成剪切带，土体表现为“先剪缩，后剪胀”的变形特点。并在围压施加完成时，颗粒接触法向各向异性较小，但随着土体达到峰值状态，颗粒体系的接触法向表现出较强的各向异性；剪切过程中试样微裂纹发展经历了零发展，快速发展和缓慢发展阶段，并且剪切裂纹占主导地位；模型中边界能量随着剪切的持续，大部分转化为弹性应变能，小部分转化成阻尼能。研究可为探索不同初始含水率下土体压缩变形破坏行为提供一种新思路。

为探究引气剂掺量对非饱和水工混凝土毛细吸水饱和度影响，采用上吸法和侧吸法，开展了低温环境下不同引气剂掺量（质量分数分别为0?，2.50?，3.75?，5.00?，6.25?）的非饱和水工混凝土毛细吸水试验，进而研究了引气剂掺量对混凝土孔隙率、抗压强度及毛细吸水饱和度的影响，最后建立了耦合不同吸水深度和不同引气剂掺量共同作用下的非饱和水工混凝土毛细吸水饱和度预测模型。研究结果表明：随着引气剂掺量增加，水工混凝土孔隙率呈线性增大，抗压强度略呈上凸曲线减小，饱和度逐渐下降，且饱和度和吸水深度呈指数关系，上吸法、侧吸法混凝土饱和度和引气剂掺量分别呈线性关系和二次函数关系；进而基于分离变量模型建立了非饱和引气水工混凝土毛细吸水饱和度预测模型，分析表明，新模型可较好预测不同吸水深度和不同引气剂掺量共同作用下的非饱和水工混凝土毛细吸水饱和度分布规律。