明确黄河流域高质量发展背景下“水-能-粮-碳”系统韧性提升的具体策略，对于实现黄河流域生态保护和高质量发展战略具有重要价值。综合运用社会网络模型、解释结构模型、基于博弈论的熵权法和障碍度模型，探究黄河流域地区“水-能-粮-碳”系统韧性影响因素的作用路径，在分析2021年黄河流域地区“水-能-粮-碳”系统韧性空间格局的基础上，诊断了系统韧性的关键障碍因素，并结合影响因素的因素作用路径和因果属性提出相应的提韧策略。研究发现：①黄河流域“水-能-粮-碳”系统提韧的主要障碍因素为农业机械总动力、已建成水库总容量、人均水资源量、再生水生产能力、人均能源产量以及地下水综合生产能力，除人均水资源量外其余因素均作为系统中的原因因素存在，5个主要障碍因素在解释结构模型中均属于底层因素和中层因素，对“水-能-粮-碳”系统整体韧性水平起到驱动作用；②研究期内水资源子系统障碍度最大，阻碍黄河流域“水-能-粮-碳”系统韧性发展的障碍因素大多都属于水资源子系统，中游的水资源子系统障碍程度与上、下游相比更高，上游的能源子系统和粮食子系统障碍程度大于中、下游地区。碳子系统障碍程度三者区别差距较小，中游地区率高于平均水平。

在全球变暖气候背景下，由于气温升高而导致的植被春季物候提前已经被熟知。气候变暖的同时加剧了土壤水分（Soil Moisture， SM）和饱和水汽压（Vapor Pressure Deficit， VPD）亏缺，二者作为植被生长必要的水分条件，对植被春季物候的影响尚不明晰。为此，研究基于日光诱导叶绿素荧光数据集通过多项式-导数法、双逻辑-曲率最大值法和Timesat法提取了2001-2018年以来中国植被春季光合物候始期（Start Of Season， SOS）的参数；其次，运用近地面气象驱动数据集和彭曼公式计算了研究期内的VPD值；最后，采用Teil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验、敏感性分析法，阐明了SOS、VPD和SM的时空变化规律，揭示了春季SM和VPD对SOS的影响机制。结果表明：①SOS先随着纬度的上升逐渐推迟，在35°N以北开始平稳波动，平均SOS在第130 d；②中国春季SM和VPD呈大面积不显著干旱化趋势，土壤水以0.037 m³/（m³?10 a）的速度干化，VPD以0.34 hPa/10 a的速度升高，SOS呈大面积不显著提前趋势，以5.1 d/10 a的速度提前；③干旱地区的SOS对春季SM和VPD的变化最敏感，并且随着春季SM梯度的降低，VPD对SOS的重要性逐渐增加，SM的重要性逐渐减少。研究对于理解和预测全球变暖背景下植被生长对水分条件变化的响应，以及对于制定应对气候变化的政策至关重要，可为我国生态环境建设提供科学依据。

洪涝灾情评估能够直观呈现洪涝灾害强度和破坏程度，准确评估洪涝灾情是有针对性开展防洪减灾工作的基础。为充分表征洪涝灾害范围及深度，基于洪涝灾害的主要承灾体，从人口受灾、农作物受灾、房屋倒损、水利防洪设施损坏和经济损失5个洪涝灾害主要影响层面筛选洪涝灾情评估指标，分目标层、因子层、指标层构建全国及各地区年度洪涝灾情评估指标体系；基于年度洪涝灾害等级和年度洪涝灾害综合损失程度评估年度洪涝灾情，通过耦合CRITIC权重法和灰色关联分析模型构建CRITIC-加权灰色关联分析模型进行年度洪涝灾害等级评估，采用灾情指数法进行年度洪涝灾害综合损失程度评估；基于ArcGIS直观呈现空间数据的优势，将各地区年度洪涝灾害等级及综合损失程度采用区划图的形式展现。基于以上方法对2006-2021年全国及各地区进行年度洪涝灾情评估，结果表明：在全国年度洪涝灾情评估结果中，2010年为特大洪涝灾害，2013年和2016年为重大洪涝灾害；在各地区年度洪涝灾情评估结果中，湖南省2006年和2017年、河南省2021年年度洪涝灾害等级达到特大洪涝灾害；历年洪涝灾情较重且灾情频次较高的省份依次是四川省、湖南、湖北、江西、广东、海南；基于CRITIC-加权灰色关联分析模型和灾情指数法的年度洪涝灾情评估结果，可作为地区开展防洪减灾工作的依据。

正确认识并理清长江经济带水资源、经济社会、生态环境三者之间的协调发展关系，对促进长江经济带的可持续发展具有重大意义。结合长江经济带发展的实际情况，并综合考虑水资源、经济社会、生态环境三者发展的内外部因素，构建了包含30项的水资源—经济社会—生态环境的评价指标体系。同时，基于综合评价指数模型、耦合协调度模型及障碍度模型，对2008-2021年长江经济带11个省（市）系统综合发展水平、耦合协调度的时空演化规律及影响系统耦合协调度的障碍因素进行分析。结果显示：长江经济带水资源、经济社会、生态环境三系统的综合发展水平呈上升趋势，但子系统间省际差异明显，尤以社会经济子系统的差异最为突出；三系统整体始终保持着高水平的耦合状态，且子系统间的相互制约作用越发明显；系统耦合协调度逐年增加，经历了从濒临失调衰退到初级耦合协调的转变，空间上各省（市）耦合协调度发展节奏不一，具体表现为“下游＞中游＞上游”的分布特征；根据障碍因素分析可知，城市节约用水量、工业污染治理投资额是影响系统耦合协调发展的重要因素。长江经济带未来可在水资源管理与生态环境治理上多下功夫，同时注重经济社会方面的问题，以实现长江经济带的高质量发展。

我国东南沿海地区常因复杂的洪涝致灾因子和复合的地形特征，导致流域行洪不畅而引发洪涝灾害，建立适合此流域特征的洪涝模拟模型，并通过洪涝减灾分析制定有效的防洪减灾手段十分必要。利用流域数字高程数据、河网数据、土地利用数据等资料，建立模拟沿海丘陵-平原复合流域洪涝过程的水文-水动力耦合模型，探讨基于工程调度的降低洪涝风险的方法。选择浙江省沿海城市—临海市的大田港流域作为研究区域，充分考虑研究区丘陵汇流、水库下泄、潮位涨落、河道初始水位、闸门泄洪等流域特征要素，设计模型边界条件，模拟不同设计洪水以及工程调度影响下研究区的洪水演进过程和洪水淹没情况。结果表明，所建立的模型能够较好地模拟丘陵-平原复合小流域的河道洪水演进过程。对于极易造成洪水淹没的重点防洪区域，通过调节内河初始水位和控制流域内的防洪挡潮闸门有效的缓解了大田港下游主城区和灵湖景区的洪水淹没情况。大田港流域东北侧区域与山丘接壤，下游工程调度对该区域洪水淹没的缓解效果延时。情景模拟结果为研究区洪涝灾害的预演、预报、预警以及预案提供了数据支撑，为城市防洪工程和平原排涝工程的进一步推进提供依据，为沿海丘陵-平原复合型小流域多致灾因子导致的洪涝灾害提供了解决思路。

为深入研究河南省水资源空间均衡状况，针对水资源空间均衡的模糊性与不确定性，研究建立了空间均衡判别准则量化指标体系，计算了区域水资源负载指数、水土资源匹配系数及用水效益，引入基尼系数刻画水资源空间均衡程度，通过鲁棒等级计算、联系数方法进行不确定性转换判定等级、减法集对势方法计算空间均衡趋势，构建了具有鲁棒特性的水资源空间均衡评价模型，对河南省进行水资源空间均衡评价。结果表明：2020年河南省水资源负载指数为38.996，负载较大，各区域负载北部大于中部，中部大于南部，南部开发潜力最优，分布极不均衡；水土资源匹配系数为0.544，各地市差异较大；用水效益均衡情况较好。2020年河南省水资源空间均衡分布较不均衡，均衡等级为Ⅳ级；18个地市中，均衡等级分布不一，总体南部优于北部。其中安阳市水资源空间均衡状况最差，等级为Ⅴ级，完全不均衡；郑州、洛阳、鹤壁、许昌水资源空间均衡等级为Ⅳ级，较不均衡；其余城市均处于Ⅲ级及以下，均衡状况较好。区域水资源负载较大、水土资源匹配程度低、区域内各县域指标差距较大，极差较大是造成水资源空间不均衡的重要原因。河南省整体水资源空间均衡呈现较小的正向演化趋势，开封等11个城市水资源空间均衡状态呈现正向演化态势，其余7个城市均存在不同程度的负向演化态势。

精准实时的月径流预报是实现流域水资源优化调度和防汛抗旱的基本保证。受到气候变化和人类活动的双重影响，流域径流过程的趋势型非平稳特征较为显著，打破了传统月径流预报方法的平稳性假设前提。为此，聚焦于非平稳条件下水文变量间动态可变的相依性特征，构建一种考虑非平稳性的动态图形建模和贝叶斯网络结合（NGM-BNs）模拟方法，并将其运用到新疆地区喀什流域的月径流预报中。具体实施过程如下：首先通过合理的数据转换方法使研究变量序列满足正态分步假设，极大提升了贝叶斯网络模型的预报精度；其次，通过动态调整分步预报阶段的贝叶斯网络结构和参数，实现对非平稳条件下的月径流预报模拟。基于5种模型性能指标（归一化均方根误差，Kling-Gupta效率系数，纳什效率系数，一致性指数，决定系数）的计算，NGM-BNs的预报精度明显优于4种常见的数据驱动模型（包括非平稳和平稳条件下支持向量回归（SVR）模型和自适应模糊神经网络（ANFIS）模型）。由于非平稳贝叶斯网络模型将变量间的时变特性纳入到模型构建过程中，其在捕捉极值流量方面展现了更强的模拟预报能力。本研究的开展可为气候变化背景下流域防洪减灾提供可靠的技术支撑和理论保证。

为有效提高缺乏气象数据时嘉陵江流域参考作物蒸散量（ET ₀）计算精度，选取流域及周边20个气象站58 a（1960-2017年）逐日气象数据，基于不同气象要素组合，构建16种基于长短期记忆网络（Long Short-Term Memory，LSTM）的ET ₀计算模型，并将其与Hargreaves-Samani、Makkink和Irmark-Allend等3种在嘉陵江流域计算精度较高的模型进行对比，研究LSTM模型在嘉陵江流域的适用性。结果表明：①LSTM模型能精准地捕捉输入参数与ET ₀之间复杂的非线性关系，基于最高气温（T _max）、最低气温（T _min）和地球外辐射（R _a）建立的LSTM2模型计算精度能达到应用要求（MAPE平均为14.6%，RMSE平均为0.476 mm/d，NSE平均为0.891，R ²平均为0.903），模型计算精度随输入气象要素数量的增加而升高。②模型输入参数中增加R _a，可有效提高模型计算精度（MAPE平均降低17.3%，RMSE平均降低11.1%，NSE平均升高0.779%，R ²平均升高0.715%）。③基于最高气温（T _max）、最低气温（T _min）、地球外辐射（R _a）和日照时间（n）构建的LSTM12模型是嘉陵江流域缺乏气象数据时最适宜的ET ₀计算模型。④LSTM模型的计算精度均优于相同输入参数依赖下的Hargreaves-Samani、Makkink和Irmark-Allen模型。⑤LSTM模型在嘉陵江流域具有很强的可移植性，不同气象站点建立的LSTM相互移植时，能保持较高精度（MAPE低于7.42%，RMSE低于0.242 mm/d，NSE高于0.972，R ²高于0.980）。因此，基于长短期记忆网络（LSTM）建立的ET ₀模型在嘉陵江流域具有很好的适用性，可作为气象数据缺乏时嘉陵江流域ET ₀计算的推荐模型。

随着汉江流域经济社会的发展，水环境水生态压力加大，引江补汉工程的实施可能导致汉江水质水量发生进一步变化。因此开展引江补汉工程调水前后汉江中下游水体水质水量模拟分析与预测，对控制该流域水体污染具有重要意义。采用分段马斯京根法及一、二维水质模型，预测了引江补汉工程引水后黄家港—王甫洲段水量水质响应。结果表明：①引江补汉工程采用全年无间断引水方式引水后，黄家港—王甫洲河段的流量有所增加，夏汛流量增加高于秋汛，王甫洲断面流量增加略高于沈湾断面；②调水前后沈湾断面月均总磷浓度都达到Ⅱ类水质标准，月均总氮浓度处于Ⅳ类~Ⅴ类标准。各项水质指标在情景二下的增长率是情景一的2~3倍，相较于调水前，情景一总磷浓度最大增长为4.68%，情景二总磷浓度最大增长为13.45%。其次为总氮，情景一总氮浓度最大增长为1.15%，情景二总磷浓度最大增长为3.44%；③调水前后王甫洲断面汛期月均总磷浓度均达到Ⅱ类水质标准，引水后枯水年总磷浓度有所增加，丰水年浓度略有降低。整体上枯水年较丰水年的水质变幅更大，各项水质指标在两种情景下的变幅相差不大。

为探究特斯拉阀鱼道和两种竖缝式鱼道能否满足鱼类洄游条件，基于Fluent采用标准RNG k-ε湍流模型和VOF多相流对自由水面进行捕捉的方法，对3种鱼道池室流场进行三维湍流数值模拟，主要采用相同的边界条件研究3种鱼道的水力特性对四大家鱼洄游的影响。分析得出，3种鱼道主流明确，流态分区明显，从底层到高层，主流流态越来越不明显，流速呈减小趋势。双侧竖缝式鱼道、异侧布置竖缝式鱼道和特斯拉阀鱼道的平均流速分别为0.49、0.45和0.69 m/s，平均回流区占比分别为0.67、0.71、0.69，最大流速分别为1.24、1.49、1.54 m/s。双侧竖缝式鱼道、异侧布置竖缝式鱼道和特斯拉阀鱼道的断面最大流速分别为1.09、1.38、1.54 m/s，断面平均流速为0.75、0.57、0.85 m/s。双侧竖缝式鱼道最大湍动能0.054 m²/s²出现在上层水体隔板后方，其余绝大部分区域湍动能小于0.05 m²/s²；异侧布置竖缝式鱼道最大湍动能0.072 m²/s²出现在上层水体竖缝出口处，其余绝大部分区域湍动能小于0.05 m²/s²；特斯拉阀鱼道最大湍动能0.221 m²/s²出现在上层水体的单元回路中，主干道的绝大部分区域湍动能小于0.05 m²/s²。分析得出3种鱼道的流速、流态满足鱼类洄游条件，3种鱼道预计鱼类洄游路线区域的湍动能满足鱼类洄游条件，本文研究成果可为以后的鱼道结构设计提供思路。

为了研究柔性淹没植被带内植被间水流流速的分布规律，选用柔性塑料草进行水槽实验，在矩形和梅花形两种排列方式下，通过设置不同的流量和淹没度，对植被间沿水流和垂直水流方向的流速进行了分析。结果表明，植被间沿不同方向的纵向垂线流速曲线有较大差异；流量、淹没度等水流条件的增加和排列方式的交错化都会使植被对水流抑制效应增加，但水流条件对植被冠层区流速的影响要大于排列方式；垂线平均流速在两种排列下，随流量的增加，流速增幅减小，随淹没度增加，流速降幅增大；梅花形排列的流速较矩形小，水流条件改变时流速变动幅度也小，实际工程中阻滞水流、调洪和错峰效果更好。

准确的水质预报及关键因素识别是流域水环境控制及水资源保护的重要依据。针对地表水水质评价指标的多样性以及原始数据的非线性、非平稳的特征，在改善传统的分解-预测-集成时间序列预测框架之上，提出了一种基于集合经验模态分解（EEMD）和灰狼优化集成策略（GWO）数据预测模型。该模型采用集合经验模态分解方法对数据进行分解，得到不同频率的分解分量，再分别运用Elman神经网络、长短记忆神经网络（LSTM）和支持向量回归（SVR）作为基学习器进行预测，然后利用灰狼动态优化集成策略对预测结果进行集成，最后，以长江下游水质断面的数据对模型有效性进行评估，并与单一预测模型和平均集成策略的预测模型进行对比。研究结果表明，该模型在误差评价指标和DM检验上表现优异，相较于其他模型更具优势，其中，对于溶解氧的预测，相较于平均集成策略的预测模型，通过灰狼优化集成模型的平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）以及Theil不等系数（TIC）分别降低了16.29%、13.17%、13.24%，对于最终水质等级的预测正确率为98.6%，证明该模型能够准确预测水质等级并识别关键影响因素，进而为水环境污染治理提供科学依据。

堆石矮堰是中小河流中常见的低水头水工建筑物，其表面常附着河流微生物形成的生物膜而影响着河流生态环境。已有研究多关注河床石块上生物膜中的微生物特性，对堆石矮堰等石块堆积体表面的生物膜关注较少。基于高通量测序技术，研究了天然中小河流中堆石矮堰表面生物膜中的微生物群落组成。结合相关性分析，探索了结构周围不同水环境因子对堰表生物膜中微生物群落的影响。研究结果表明：①堆石矮堰周围不同区域水流的水动力条件差异明显，但理化性质具有空间相似性；②堰表不同区域的生物膜中微生物群落的多样性不同，堰顶区最低，堰上游区次之，堰下游区最高；③堰表不同区域的生物膜中微生物群落的组成相似，变形菌门（Proteobacteria）为各区域共同的优势物种，但堰顶区的优势菌属与其他区域存在一定差异；④堰周多种水环境因子对堰表生物膜中微生物的群落结构存在影响，其中堰周水流的流速、水深和溶解氧的影响达到显著性水平。研究结果揭示了天然中小河流中堆石矮堰表面生物膜的微生物群落特性，为认识堆石矮堰的生态效益提供了一定基础。

农户参与农村污水治理工作的意愿与行为是影响农村污水治理成效的关键。为从农户层面推进农村污水治理工作，研究基于知情行理论，从农户认知、态度因素出发，结合农户基本特征、责任主体意识共四个维度，利用江西省景德镇438个农户的调查数据，构建了经济较发达地区农户参与农村污水治理意愿的二元Logit模型，分析了满意度、参与意愿及支付意愿的主要影响因素；结合满意度量表，找出了该类地区制约农村污水治理工作满意度的短板，指出了改进农村污水治理工作的主要措施与方向。研究结果表明：该地区农户的满意度受性别、认知因素影响显著，参与意愿与农户认知因素、态度因素、责任主体意识显著正相关，支付意愿则受年龄、性别、态度因素影响显著，与经济发达和欠发达地区存在明显差异。农村居民周边水体水质情况、污水处理设施建设及使用情况是影响治理工作满意度的主要短板。提升地区的经济发展水平、强化治理工作的责任主体意识、着力优化农村污水处理设施的建设及运行，开展女性及青少年等特征群体的环保宣传教育，是综合提高农户治理意愿、助力农村污水治理的主要改进方向。研究成果可从环境行为学角度为我国农村污水治理工作的有效推进提供参考。

为探讨河长制实施背景下江西省水环境治理的成效，运用超效率SBM模型和Tobit模型，对2010年至2021年间江西省11个地级市的水环境治理效率开展测算评价及影响因素分析。研究结果表明，江西省水环境治理效率从2010年的0.948下降至2014年的0.792，然后增加到2021年的0.978，呈现出先下降后上升的趋势。此外，江西省水环境治理效率在空间分布上呈现出赣北优于赣中、赣中优于赣南的特点。自河长制实施以来（2016年至2021年），江西省的水环境治理效率提高了9.4%。分析还发现，经济水平和科技创新对江西省水环境治理效率呈正相关，而产业结构、资源禀赋和空间集聚则表现为负相关。提高经济发展水平和优化产业结构是江西省各地水环境治理效率提升的关键。研究成果可为江西省水环境治理效率提升、河长制的实施以及打造生态文明的“江西样板”提供科学依据。

研究通过地面高光谱遥感技术，针对香溪河中游的水质参数——总氮（TN）和总磷（TP）进行反演分析。研究选取160个数据样本，采用了单波段分析、一阶微分波段分析、波段比值分析、双波长差异指数、归一化差异指数以及偏最小二乘回归（PLS）分析6种方法建立反演模型。结果显示，单波段分析和一阶微分波段分析对于TP和TN的反演效果不佳。而波段比值分析在一定程度上提高了TN的反演准确性，其二次幂回归分析的R ²可达0.367 4。在双波长差异指数的3次幂分析中，TP的预测模型达到最高R ²值，为0.401 4。PLS回归分析在TN反演模型中表现突出，波段差值混合模型的R ²达到0.39，RMSEP为0.501，ARE为40.278%，展现一定的预测准确性。研究结果有助于利用高光谱遥感预测香溪河中游TN、TP长时间变化趋势，但模型预测精度仍受限于数据集和水体类型，未来研究需进一步探索和优化模型算法。

进行水库移民后期扶持效果评价有利于全面了解政策实施情况，及时发现问题并提出纠正对策。针对目前大多数后期扶持效果评价方法存在的主观性较强、可能导致评价结果失真等问题，提出了一种基于集对分析-可变模糊集的水库移民后期扶持效果评价方法。首先，参考文献和专家意见构建了水库移民后期效果的评价指标体系；其次，使用数据场势能函数计算初始聚类中心，再利用K-means聚类法进行指标分级；然后，采用熵权法确定指标权重，将集对分析和可变模糊集进行耦合提出了水库移民后期扶持效果的评价方法；最后，使用提出的评价方法对广东省大中型水库移民后期扶持政策实施情况进行了实例分析。结果表明，该方法能客观地反映当地移民后期扶持的效果，评价结果较为合理、可信。研究结果可为政府相关部门及实施机构的科学决策提供参考。

灾害风险研究对工程项目顺利实施起着重要性的作用。以四川地区水利水电工程临时道路为研究对象，以地震为致灾因子，从构造背景和地震危险性两大方面进行分析，采用模糊集合理论和判断矩阵法，建立了临时道路遭受地震影响的风险评估的数学模型，分析了四川地区18 912个格网单元遭遇地震后道路破坏情况的可能性。结果表明：四川地区水利水电工程临时道路遭受地震中等破坏的可能性较大，其中阿坝州的九寨沟县和汶川县及绵阳市的青川县等地区破坏情况可能最为严重。

考虑梯级水电站上网电价季节性差异与未来电价变动的可能，以发电效益最大化为目标，构建了梯级水电站联合优化调度模型，采用动态规划-逐步优化算法（DP-POA）进行求解，研究了平均电价，非汛期电价上浮和汛期电价上浮等3种电价情景下梯级发电效益，并提炼了联合优化调度策略。以金沙江中游梨园、阿海、金安桥、龙开口、鲁地拉和观音岩等6座梯级水电站为研究对象，研究结果表明：①金沙江中游梯级水电站非汛期上网电价明显高于汛期，但相较非汛期，汛期发电量更大，发电效益更高；②联合优化调度可增加金沙江中游梯级水电站多年平均发电量和发电效益，不同电价情景下，最多可分别增加7.33亿kWh和2.01亿元；③相较常规调度过程，联合优化调度下金沙江中游梯级的水位主要在5月和6月提前消落，8-9月延后蓄满。研究成果可为金沙江中游梯级水电站联合优化发电调度提供参考依据和技术支撑。

为了研究叶片仿生表面对液力透平性能的影响，基于鲨鱼皮肤表面结构的减阻特性，设计3种不同尺寸的V型槽，将其布置在透平工作面进口前段1/3处。利用RNG k-ε湍流模型对液力透平进行数值模拟及试验验证，研究不同流量下液力透平的外特性、叶片壁面剪应力及透平内流特性。结果表明：与光滑表面叶片相比，3种V型槽叶片液力透平的水力效率均有提高。V型槽能够降低叶片近壁面流体的速度梯度，使流体与壁面之间的摩擦阻力减小，叶轮内湍动能减小，降低了能量耗散。1.125Q _BEP工况时，s=1.5 mm的V型槽液力透平水力效率增幅最大，为1.8%，V型槽叶片壁面剪应力降幅最大达43.97%。

针对叶片进口在不同位置对离心泵水力性能的影响问题，以NM150-250/30型离心泵为研究对象，采用试验测试和CFD数值模拟相结合的方法，从离心泵外特性和内部流场方面进行分析和探究。采用SOLIDWORKS软件建立3个不同叶轮模型，利用TurboGrid进行六面体网格划分，CFX19.2进行定常数值模拟计算。研究发现，在设计工况下，随着离心泵叶片进口向叶轮进口前伸时，离心泵扬程和效率也随之增大；在小流量工况下离心泵流量扬程曲线出现类似混流泵的马鞍区，泵效率迅速下降且高效区较窄；随着叶片进口位置不断前伸，在小流量工况下流动产生的进口回流不断增强，离心泵马鞍区增大，流动状态变差。

基于水电机组振动信号存在的非平稳和非线性，提出一种结合二次分解和简单循环单元（SRU）与注意力结合（ Attention ）的方法。首先采用ICEEMDAN和VMD方法对振动信号进行二次分解，将信号分解成本征模态函数（IMF）；随后，引入基于SRU的深度学习模型，将提取得到的IMF信号输入到SRU中进行学习得到水电机组故障识别器。为了进一步提升模型的性能，在SRU中加入了注意力机制，使模型能够动态地关注不同IMF的重要信息。结合故障识别器和实时振动信号特征，即可识别水电机组运行状态为：正常、预警或故障类型；最后，为验证该方法的有效性，通过对比试验，结合实际电站机组样本数据，验证了所提方法在挖掘信号特征方面的可行性和优越性。

含沙水流会对沿黄泵站造成严重的磨损破坏。泵站进水池漩涡的存在将会加重水泵磨损，严重影响水泵的运行寿命。为探究含沙条件下泵站进水池控涡技术，基于仿生学原理研发了一种带波状前缘翼型喇叭口的消涡装置，并通过模型试验，在清水和含沙水两种环境下，研究波状前缘翼型喇叭口对进水池内漩涡的影响特性。结果表明：无论在清水还是含沙水条件下，波状前缘翼型喇叭口均能有效抑制附底涡的产生、降低附底涡的出现频率、减小进水管内水流的预旋强度，有利于改善水泵的进水流态，防止泥沙磨损的进一步加剧。

梳理了数字孪生技术缘起背景和发展进程，分析指出数字灌区是建设数字孪生灌区的重要基础，现代化数字灌区是推进数字孪生灌区建设的重要发展阶段。基于对数学模型的功能认知，在数字孪生灌区框架下，首次提出将数学模型划分为3个层次，即普适性平台模型、针对性应用模型和友好性交互模型。同时，基于数字孪生灌区定义，分析指出数字孪生模型具有实时动态性及闭环反馈性本质特征，物理灌区与孪生灌区存在同步仿真、虚实交互与迭代优化的过程，二者在灌区全生命周期相互影响，相互促进，孪生灌区不仅随着物理灌区的改变而实时改变，而且基于孪生灌区所做的分析和决策也会实时反馈给物理灌区，并影响物理灌区的行为。因此，具体工作实践中，应基于物理灌区现代化改造需要，发现问题，遵循确有需要、节水高效和可以持续的原则，精准选择灌区数字孪生对象，优化创新数学模型，着力突破关键技术，有序开发重点应用，强化网络安全和数据安全，以期能够更有序、更精准、更高效地推进数字孪生灌区建设。

探究遥感影像高效准确的提取河套灌区土壤盐渍化信息的机理，通过构建特征模型对河套灌区盐分进行反演，为河套一带土壤盐渍化治理提供数据参考。基于Landsat 7 ETM+、Sentinel-2遥感影像数据，根据不同波段提取光谱参数：盐分指数SI（Salinity Index，SI）、归一化植被指数NDVI（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）、地表反照率指数（Albedo）以及修改型土壤调节植被指数MSAVI（Modified Soil-Adjusted Vegetation Index，MSAVI）。结合以上光谱参数构建遥感盐分监测指数模型（Salinization Detection Index，SDI），对河套灌区盐渍化土壤信息进行提取分析，并结合实测数据构建混淆矩阵对模型精度进行了验证，选取精度验证结果较高的模型分析河套灌区土壤盐渍化程度。通过混淆矩阵对模型进行精度评价后得到SI-Albedo特征空间模型SDI2模型的总体精度最高，达到86.79%，Kappa系数为0.82，SDI1、SDI3和SDI4与混淆矩阵的总体分类精度分别为79.25%、45.28%和69.81%。结果表明，SI-Albedo特征空间模型SDI2对河套灌区盐分信息提取及反演较为适宜，在四类遥感盐分监测指数模型中，SI-Albedo特征空间模型SDI2对研究区的盐分反演具有较强的参考意义。

干旱与半干旱区土壤盐分的高度空间变异性严重影响作物种植，地统计学是刻画土壤盐分空间分布的有效方法，序贯高斯模拟用来评估土壤盐分高度空间变异性对作物种植的盐胁迫具有更高的可信度。选择新疆焉耆盆地中下游为研究区，利用2005年和2019年土壤盐分数据，采用地统计学方法刻画土壤盐分空间分布特征，以作物幼苗期耐盐值为阈值，计算超过阈值的概率评价土壤盐分对作物盐胁迫的概率，为研究区耕地资源合理利用、作物种植规划提供参考。结果显示，2019年土壤含盐量相比2005年明显降低，从表层、中层到深层下降幅度分别为36%、48%和50%，表层土壤盐分空间变异性增强，变异系数98%变为108%。土壤含盐量在水平方向呈现越靠近开都河越小的趋势；在垂向上，大部分呈表聚型；序贯高斯模拟统计结果更好地反映焉耆盆地土壤盐分空间变异特征，变差系数与原始数据的差异在5%以内，能够克服普通克里格带来的高值低估的问题，结合作物阈值，可以定量评估作物受盐胁迫的概率；基于作物超过阈值概率图，番茄、玉米、小麦和棉花种植在二十二团东部、四十里城子镇西南角地区受盐胁迫概率高于60%，分别占研究区面积的4.5%、2.5%、1%和0.7%。对于含盐量大于10 g/kg区域，可以适当增加灌溉水量、春灌洗盐等方式降低作物受土壤盐分胁迫的概率。

电阻率是混凝土物理力学性能的重要表征指标。在低温条件下，混凝土的抗拉、抗压与弹性模量与常温环境差异明显，监测冻结混凝土受荷载作用过程电阻率变化，对于混凝土结构的工作状态进行预警和评价具有重要意义。选取饱和含水率混凝土试样在28、-5、-10、-15、-20 ℃五个温度下进行单轴压缩测试，同步监测试样相对电阻率变化，直至试样破坏。依据混凝土受力变形破坏过程分为压密阶段、弹性变形阶段及裂缝扩展3个阶段。结果表明：①与28 ℃条件对比，低温环境显著延缓了混凝土试样开裂后达到极限荷载的时间，试样温度为-15、-20 ℃的荷载-位移曲线后期，裂缝扩展延伸阶段的曲线变缓，试样断裂时加载点的位移增加，其他条件相同情况下，温度越低，试样最终破坏时间变长；②低温环境提高了饱和含水率混凝土试样的峰值强度和弹性模量。温度由-5 ℃降低至-15 ℃时，试样的峰值强度和弹性模量均逐渐增大；当温度为-15 ℃时，峰值强度和弹性模量达到峰值，且弹性模量的增幅高于峰值强度增幅；③单轴压缩情况下饱和含水率混凝土试样在不同阶段，相对电阻率变化各有差异；孔隙压实阶段，相对电阻率随着试验环境温度降低逐渐增大；弹性变形阶段，相对电阻率曲线逐渐由上凸形转为下凹形，其差值逐渐减小；裂缝扩展阶段，相对电阻率突然增大，直至混凝土试样形成贯穿性裂缝而破坏。因此，相对电阻率可作为低温条件下饱和含水率混凝土结构发生临界破坏的预警手段。

为研究水闸消能防冲控制条件的确定方法，以铜城闸实际工程为例，采用数值模拟方法在优选模型的基础上分别选取消能设计工况与消能校核工况的5个闸门开度进行消能防冲计算，通过分析确定过闸最大单宽能量找寻该水闸运行时的最不利工况。模型优选后闸前上游段计算长度选取90 m、防冲槽下游段计算长度选取40 m、网格划分形式选取基于粗网格下的局部加密网格、湍流模型选取RNG k-ε模型，在此模型基础上最终计算分析得出消能设计工况下闸门开度为4.0 m时，过闸单宽能量最大，此工况下上游水位10.1 m，下游水位5.6 m，即为该水闸的消能防冲控制条件。研究内容打破了将水闸泄洪工况作为最不利工况的传统思路，更能保障该水闸的安全运行，具有较好的工程应用价值，能够为同类水闸工程确定消能防冲控制条件提供参考。

为了提高复杂地质结构平原区水库浸没计算精度，提出一种新的河间地块地下水浸没计算方法。该方法的主要理念是，地下水浸没只能发生在上层为弱透水层，下层为中透水层的二元地质结构中，重点开发地下水连通域算法（GCDC）进行计算和预测。GCDC方法利用钻探数据和临界安全超高定义三维地质模型，融合地表土地利用类型DEM数据，构建拓扑关系进行地下水浸没的连通搜索。以赣江尾闾工程中支和北支之间的河地地块为例，对该方法的应用和效果进行了验证。结果表明，GCDC方法可以模拟平原区水库浸没的计算与预测，并可以在一系列条件表征不同水位条件的地下水浸没。同时，GCDC方法还可以划分的地下水浸没严重程度分区。总体上来讲，GCDC方法是有用的开展地下水浸没影响评价的工具，因为它具有较好的渗流理论的可靠性和数据输入的可操作性。

现有水工隧洞围岩分级方法仍以经验性为主，易造成围岩分级结果存在偏差，进而导致隧洞支护设计不合理，甚至开挖过程发生围岩失稳。依托犬木塘水库大山岭引水隧洞工程，采用数字图像技术对HC法进行修正，可实现对水工隧洞进行精细化围岩分级，为合理的隧洞支护设计提供依据。为此，首先明确了水工隧洞围岩分级HC法中岩石强度采用点荷载试验，岩体完整程度、结构面状态、结构面产状采用数字图像技术进行确定的评分方法；其次，通过对九龙岭隧洞2号支洞的实际应用表明，所取岩体的岩石单轴抗压强度为24.22 MPa、结构面走向与洞轴线夹角为32.5°、结构面倾角为40.1°，结构面充填物主要为岩屑、呈微张状态、起伏较为粗糙，岩体体积节理数3≤Jv≤10；最后，参照《水力发电工程地质勘察规范》，并结合HC法评分准则，评定犬木塘九龙岭2号支洞ZG23+717.5处围岩总评分T为29分，围岩级别为Ⅳ类围岩。该方法具有图像采集便捷、计算过程简洁、分析结果准确等优点，可为水工隧洞开挖支护设计提供重要的决策支持，具有显著的工程实用价值和广泛的应用前景。

为解决滇中引水工程剧烈砂化白云岩隧洞超前小导管支护效果不佳、超挖超耗严重等问题，通过数值模拟计算了以超前小导管长度、环向间距、循环进尺为因素设计的正交工况。根据数值模拟计算结果，基于主客观组合赋权对围岩变形、结构受力和施工成本等指标进行了综合评价。研究结果表明：增大超前小导管长度和减小循环进尺分别可以有效控制拱顶沉降和隧洞侧壁收敛，结构受力受循环进尺影响程度最大，小导管长度和循环进尺对施工成本的影响稍大。结合综合评价以及现场试验结果，在依托工程的剧烈砂化白云岩地层条件下，超前小导管支护参数宜为长度3 m、环向间距0.2 m、钢架间距0.6 m、循环进尺1.8 m，经监测该参数组合下围岩稳定性良好，掉块现象减少，超挖控制效果增强。

澜沧江流域HD水库地处云南省西北部、横断山脉区域，水库区为工程地质条件复杂的高山峡谷地貌，存在大量监测难度较大的滑坡体。为加强对HD库区CYP滑坡的监测，利用2020年7月至2021年7月之间的28景Sentinel-1A降轨和24景Sentinel-1A升轨雷达影像，采用SBAS-InSAR技术分析获取CYP滑坡升降轨时间序列形变速率。结果表明，CYP滑坡LOS向最大形变速率为-150 mm/a，垂直向累计最大形变为-172 mm，处于持续滑动状态。通过将SBAS升降轨时序监测结果与已有GNSS监测数据对比分析，在CYP滑坡区域降轨影像分析结果分解出的垂直向形变与GNSS垂直向形变契合度较高，符合实际情况，可以为滑坡识别和预警提供参考。此外，将时序形变与水库水位、降雨量进行对比分析发现，CYP滑坡形变情况与库区水位、降雨密切相关。