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。

洪水预报是流域防灾减灾体系中最重要的非工程措施之一，具有显著的社会和经济效益。由于洪水的复杂性及人类对其认识的局限性，实时洪水预报中的模型输入、模型结构及参数等诸多环节均存在不确定性，导致预报结果存在误差。为了提供更可靠的洪水预报结果，采用博弈论模型平均方法（GMA）融合不同水文模型结构的影响，采用系统微分响应误差修正方法（SDR）处理降水输入项误差，基于“先校后合”和“先合后校”思路构建了耦合博弈论-系统微分响应的洪水校正方法（GMA-SDR和SDR-GMA），并在乌溪沟流域和老石坎水库以上流域开展了应用研究。结果表明：①新安江模型、HBV模型和垂向混合产流模型在研究区均有较好的适用性，确定性系数达到0.80以上。GMA能提供优于部分单一水文模型的预报结果，对预报精度提升有一定的帮助。相较而言，SDR的校正效果比GMA更加明显。②所建立的校正方法使得洪水预报精度有较大幅度改善，使得研究区场次洪水预报确定性系数平均提升了约10%和14%。GMA-SDR方法的应用效果更优，说明将多个水文模型耦合后的系统作为整体进行系统微分响应误差修正，是一种有效的综合校正途径。所提出的耦合博弈论-系统微分响应的洪水校正方法能够充分融合多个水文模型的预报信息，具有较好的校正精度和可靠性。

长江是中国战略水源地，为深入研究长江经济带水资源节约集约利用、强化水资源再利用，将水资源利用过程划分为社会生产和污水治理两个阶段，构建两阶段网络SBM-DEA模型，对长江经济带11个省市2011-2022年的水资源利用效率进行分阶段和整体效率测度分析，并借助泰尔指数和莫兰指数对其时空分异特征进行分析。结果表明：①2011-2022年长江经济带水资源利用效率均值呈“W”型波动，均值为0.62，距离最优效率仍有较大提升空间。其中污水治理阶段效率的变化与水资源利用效率的波动基本一致，说明污水治理阶段是影响水资源利用效率的主要阶段。②长江经济带水资源利用效率从东西高中间低的鞍型分布逐渐转向由西向东、由上游到下游递增的阶梯式分布，空间分布差异显著。根据泰尔指数分解结果显示，该种差异主要源于长江经济带上、中、下游地区内差距，其中上游地区长期贡献最大，是地区内差距的主要来源。2013-2022年下游地区贡献率年均增长16.03%，并在2021-2022年超越上游地区，跃升为地区内差距的主要原因。③2011-2015年长江经济带水资源利用效率在空间上呈随机分布，至2016年后显现空间正相关，其中高-高集聚区主要分布在江苏、浙江、上海，低-低集聚区分布在云南、贵州。研究期内，集聚区数量逐渐减少，区域协同效应尚不稳定，水资源利用效率的协调与提升亟待加强。

洪水是全球范围内常见的自然灾害之一，准确的洪水预报对于灾害预防和应急管理具有重要意义。传统洪水预报模型在处理复杂降雨数据和洪峰特征时存在局限性，为此，研究提出了一种融合注意力机制和自定义Floss损失函数的LSTM模型。研究以南宁市邕江流域为案例，收集了南宁市邕江流域2008至2024年15场历史洪水事件的降雨及洪峰数据，通过滑动窗口方法扩展为320组训练样本。模型训练过程中引入K折交叉验证，以提升泛化能力与收敛效率；同时采用粒子群优化（PSO）算法对网络结构和学习率等关键超参数进行自动化调优。为降低洪峰水位低估风险，设计了包含低估惩罚项和水位加权项的Floss损失函数，用以强化模型对高水位区域的敏感性。在测试阶段，对比了含有多头注意力机制和不含该机制的LSTM模型在Floss损失函数下的预测效果，并进一步对比了传统损失函数Huber、MAE、MSE与自定义Floss损失函数的预测效果。结果表明：①引入注意力机制的模型预测精度显著提升，测试集RMSE较基础模型（1.964 2）降低41.6%，达到1.146 2；②Floss损失函数通过低估惩罚（β=1.206 9）和水位权重调整（α=1.0），有效减少预测低估现象，其RMSE（1.146 2）优于Huber（1.183 4）、MAE（1.186 4）和MSE（1.231 3）；③融合注意力机制与Floss的LSTM模型在3场独立洪水事件中的洪峰水位未出现低估且误差在1.15 m内。结果表明通过引入注意力机制和自定义损失函数提升了模型的预测精度和鲁棒性，为洪水智能预报提供了新的方法路径与技术支撑。

河道洪水演进模拟分析对流域防洪减灾具有重要意义，但宽浅型河道两岸滩地水流相互交织作用复杂，传统水动力学模型适用性和准确性有待进一步探索。针对嫩江干流宽浅型河道两岸滩地地形复杂、涉水建筑密集的特点，以富拉尔基-江桥河段为例，利用高精度地形地貌数据精细刻画河道内地形、围堤等对水流演进的影响，采用TELEMAC-2D模型构建二维河道洪水演进模拟模型，并以MIKE21模型结果作为比较基准，探讨分析模型在嫩江干流汛期洪水演进模拟的效果。结果显示：TELEMAC-2D模型的洪水演进模拟效果较好，模型模拟淹没范围与同期遥感影像的实际洪水淹没基本吻合，且模拟结果能够较好地反映河道内围堤、局部微地形等对洪水演进的阻水效果；水文站不同年份汛期洪水的模拟、实测洪峰流量相对误差均小于20%，且绝大多数年份汛期洪水的模拟、实测流量序列确定性系数均在0.9以上；TELEMAC-2D模型的模拟结果与MIKE21模型差异较小，两种模型不同年份的模拟洪水过程序列起涨、消退趋势基本一致，且均与实测洪水涨落过程较为吻合；研究河段河道洪水漫滩流量阈值约为1 100 m³/s，模型对不同洪水量级工况下的漫滩、非漫滩型洪水均具有较好的模拟效果。结果表明TELEMAC-2D模型具有较好的洪水模拟性能，能够应用于嫩江干流复杂宽浅型河道洪水演进模拟分析。

全球气候变化改变了各地的降水模式，对地表、地下水资源量多寡造成影响，进而影响了水文过程。探究不同气候变化情景下径流的变化特征，能为流域水资源科学管理、洪水风险精准研判提供关键依据，具有十分重要的现实意义。以陆水河上游隽水河流域为研究对象，构建SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型模拟流域日径流过程，并基于EC-Earth3-Veg、FGOALS-g3和MRI-ESM2-0产品的四种典型气候情景模式（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5）下的降水数据模拟研究区未来的径流过程，分析流域未来水资源的变化特征。结果表明，选用的CHM_PRE再分析降水数据集可以较好的驱动SWAT模型模拟流域内的日径流过程，率定期和验证期的R²、NSE和PBIAS分别为0.70~0.89、0.64~0.88和-3.9~-30.4，率定期的误差主要由降水输入所导致的。研究区径流过程主要受地表产流、汇流、地下水补给和河道渗流等过程的影响。随着温室气体排放的增加，未来降雨量也逐渐增加，SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景模式下，未来年均降雨量分别为1 728~1 885、1 628~1 764、1 561~1 817、1 697~1 914 mm，未来年均径流量分别为2.39~2.76、2.22~2.49、2.08~2.61、2.39~2.81 亿m³。温室气体的排放，将增加流域内降雨量及径流量的年际变化幅度。当未来发展模式为SSP5-8.5情景时，未来日最大径流将呈显著增长趋势（P<0.05），显著增加了流域洪水灾害风险。研究结果对研究区远期规划水平年水资源管理、水电资源开发有着重要指导意义。

降水是生态系统水源涵养服务模拟中关键的输入变量，在生态系统水循环过程中发挥着核心作用。随着遥感技术的发展，多源遥感降水产品为流域生态系统的水源涵养服务模拟提供了丰富的数据支撑，但是其精度和适用性还有待进一步验证和评估。为此，以观测站点降水数据为参考，系统评估了湘江流域6种不同遥感降水产品及其在InVEST模型水源涵养服务模拟中的表现。研究结果表明：①MSWEP和GSMaP遥感降水产品与地面实测降水显示出较高的相关性（平均PCC ≈ 0.70）和较强探测能力（MSWEP： POD>0.80，GSMaP： POD>0.75），且误差指标较低（RMSE分别小于7.82 mm与9.05 mm；MAE分别小于4.56 mm与4.91 mm；FAR<0.36，CSI>0.57）。②在分别基于各降水产品率定最优参数的条件下进行模拟，发现基于观测站点ANUSPLIN插值降水数据驱动的模型产水模拟误差更小（年尺度NRMSE=0.11，季节尺度NRMSE=0.12），模拟性能更优（PCC均不低于0.90；KGE分别为0.89和0.88）。③基于采用ANUSPLIN插值降水率定所得InVEST模型参数作为参照，比较各遥感降水产品的模拟能力。结果显示，MSWEP与GSMaP在年与季节尺度下均能较好再现产水变化趋势（PCC年>0.85，季>0.88；KGE年>0.72，季>0.86），而CHIRPS与IMERG表现出较大偏差（PBias>31%，KGE<0.60）。④与ANUSPLIN插值降水相比，6种遥感降水产品驱动下的InVEST模拟年产水量普遍高估，季节性产水则呈现出显著的时间分配差异与空间分布变异性。本研究结果可为遥感降水产品在水资源变化监测与水源涵养评估中的应用提供依据，有助于制定科学合理的水资源管理战略，促进水资源的保护与高效利用。

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。

生态基流对保证河流生态安全，维系河流形态稳定和维持水生生物栖息地健康具有重要作用。本研究以秦岭北麓西安段4个流域为研究区，基于研究区马渡王、秦渡镇、黑峪口、涝峪口4个水文站1973-2019年的月流量数据和9个气象站同期气象数据，将秦岭细鳞鲑作为指示物种，使用生态水深-流速法计算生态基流和生态基流保障率，并与Tennat法、Texas法、ABF法3种水文学法的结果进行对比分析，评估各方法的适用性和可靠性。同时结合降水、潜在蒸散发（ET ₀）和标准化降水蒸散指数（SPEI），评估流域气候变化特征，探讨生态基流保障率与气候因素的相关性。结果表明：研究区呈现变旱趋势，但变化趋势不显著；水文站流量年内和年际波动较大，其中马渡王站流量呈显著下降趋势。生态水深-流速法计算的生态基流与Tennant法在细鳞鲑所在的黑峪口站结果接近，Texas法严重低估生态基流，而ABF法计算结果偏高，可能对水资源管理造成压力，生态水深-流速法与Tennant法结合能提高生态基流计算适用性与可靠性。生态基流保障率从高到低排序依次为：Texas法、生态水深-流速法、Tennant法、ABF法。生态基流保障率与ET ₀和SPEI显著相关，且随SPEI时间尺度增加，相关性增强，表明研究区生态基流保障率易受干旱影响。研究成果可以为秦岭生态环境保护提供科学依据。

对于缺水的北方河流，常常通过采用修建梯级蓄水坝的方式来拦蓄上游和区间来水，恢复和增加蓄滞洪区、湿地、人工湖泊及恢复流域内地下水位，提供充分的生态用水。为尽可能发挥筑坝对于生物栖息生存的积极作用，以汾河流域6种水鸟物种为目标鸟类，选取汾河中游梯级蓄水液压坝为研究对象，利用栖息地适宜度模型对原设计蓄水方案进行优化，在保证蓄水效果的基础上提出考虑水鸟栖息地加权可利用面积（Weighted Usable Area， WUA）最优的蓄水方案。研究结果显示：优化后的枯水期最大加权可利用面积（WUA）相较于原调度方案提高了37.1%，可为冬季汾河候鸟迁徙提供更广泛的适宜生境。液压坝控制区域上游段栖息地适宜度改善效果显著。在最大加权可利用面积（WUA）对应的蓄水方案下，高适宜度区域主要分布在坝前区域中上游部分。为使得梯级闸坝蓄水方案优化设计具有普适性，结合数值计算结果提出了对不同条件液压坝的蓄水方案设置的改进措施。研究结果可为枯季缺水的典型北方河流的水力调控提供参考。

降雨对水环境多维度、多因素的改变，导致水华消退的原因存疑。研究以香溪河库湾为例，于2023年9月对3次间歇性降雨事件（Ⅰ型短时强降雨、Ⅱ型长历时低雨强、Ⅲ型长历时中雨强）开展全过程高频监测，探究降雨序列对水华动态及浮游植物演替的影响机制。结果表明：降雨期间共镜检出浮游植物10门93属，蓝藻门主要优势种为微囊藻和伪鱼腥藻；硅藻门主要优势种为小环藻和骨条藻；绿藻门优势种为小球藻。降雨类型差异驱动水华呈现三阶段响应特征：Ⅰ型雨后叶绿素a（Chl-a）浓度先骤降73.7%，随后又迅速恢复至降雨前水平；Ⅱ型雨后Chl-a浓度呈波动下降趋势；Ⅲ型雨期间及结束后Chl-a浓度维持在5 μg/L以下的低值水平。浮游植物群落结构对三场降雨的响应表现为：Ⅰ型和Ⅱ型雨期间蓝藻门占绝对优势；Ⅲ型雨后硅藻门密度占比显著上升，群落结构呈现由蓝藻向硅藻演替的规律。多样性指数分析表明，降雨后浮游植物群落的多样性和丰富度下降。相关性分析表明，影响浮游植物群落结构特征的环境因子主要为水温、溶解氧、pH值、电导率、水位及流量。间歇性降雨的累积效应，通过前期降雨引发的环境胁迫协同作用促使水华消退，这为人工降雨调度防控水华提供了理论依据。

拦河水坝阻碍鱼类向上游迁徙，也会给鱼类下行带来风险。为了提高河流生态连通性，国外对鱼类过坝风险、上行和下行过坝技术开展了广泛且深入的研究。与国外相比，国内的研究多聚焦鱼类上行过坝技术方面，对鱼类下行过坝的评价、通道设计以及保护措施的研究十分贫乏。随着国家对自然生态的日益重视，河流生境与鱼类迁徙路径恢复与重建工作逐渐开启，下行过坝通道的设计建造与研究势在必行。通过深入了解国外相关研究现状，开展鱼类下行过坝安全措施综述研究，指出水坝给鱼类下行带来的主要风险，详细介绍鱼类友好型下行通道或途径，包括其原理、特点或运行要求，阐述布置在引水通道上游，旨在防止鱼类进入水轮机流道，并引导鱼类发现旁侧通道入口的安全屏障类型与布置策略，比较不同行为屏障（电、声、光、气泡）的使用场景与局限性，总结现阶段鱼类下行过坝研究尚存在的问题与面临的挑战，并为今后国内相关研究的开展提出以下建议：①制定下行通道的几何与水力设计标准；②开展长期的鱼类下行过坝监测；③聚焦鱼类下行过坝技术和设施的性能与适用条件；④采取跨学科的合作模式。

旨在探讨汉江流域生态系统服务的空间分布、生态服务之间的权衡与协同关系，以及驱动这些服务变化的关键因素。选取了生境质量（HQ）、产水量（WY）、碳储存（CF）、土壤保持（SC）、净初级生产力（NPP）5项生态系统服务作为分析对象，并利用Spearman方法评估了它们之间的协同效应和权衡关系，采用了XGBoost-SHAP模型进行驱动因素分析。结果显示：①各生态系统服务在时空尺度上表现出显著的不均衡性，在时间上，产水量和土壤保持呈现出先减少后增加的趋势，生境质量呈现出先增加后减少再增加的趋势，净初级生产力和碳储存呈现出持续增加的趋势；在空间上，产水量受降雨影响较大呈现东部地区产量较大，而其他4项生态系统服务总体呈现出东部数值较小。②产水量与其他四项服务呈现出明显的权衡关系，尤其是与碳储存的权衡关系最强，而其他4项服务之间则主要表现为协同效应。③降雨量是影响产水量的主要自然因素，而高程对净初级生产力、生境质量和碳储存有着重要影响，坡度则是土壤保持的关键决定因素。

硅砂蓄水池作为新型海绵城市基础设施，通过亲自然方式实现了城市雨洪管理的技术突破。采用理论分析及案例研究相结合的方法，系统剖析了硅砂蓄水池的自净化机理、蓄水净化机理及透气富氧原理，并探讨了硅砂蓄水池的结构与功能特点。以北京市龙潭西湖公园湖底硅砂调蓄自净化系统为工程案例进行了实证研究。研究结果表明，硅砂蓄水池通过构建了“沙漠风积沙骨架+生物滤塘功能”的净化体系，实现了微米级（悬浮物去除率≥95%）雨污水的高效过滤。同时，利用透气防渗材料的结构设计和自然动力学机制，借助自然温度差驱动的微循环，实现了无动力充氧（溶解氧8~10 mg/L），促进了大气—水体—土壤之间的气流、物质与能量的双向交换，增强了水体的自净能力，同步解决了传统调蓄池易淤积、维护成本高的技术瓶颈。工程实践证明，硅砂蓄水池有效缓解了合流制溢流污染，出水水质稳定达到《地表水环境质量标准》IV类限值，年雨水资源化利用量达93 万^{m3，流域内85% 降雨径流得以就地消纳。研究可为海绵城市建设中雨污水管理提供理论依据与技术支撑，对优化城市水环境具有重要的实践意义。}

轻非水相液体（LNAPLs）是典型的地下环境难降解污染物，其在水-气-NAPL多相体系中的迁移机制是地下水污染精准防控的关键问题。LNAPLs在含水层中的迁移过程通常可被地下水位的动态变化控制，潜水含水层动态水位的变动可能显著影响LNAPL迁移和释放，LNAPLs在区域性潜水面形态演变对多相流体系再分布的影响基质尚未明确。因此，针对上述科学问题，基于多点连续水位数据的方法量化潜水面方向变化过程和地下水动力学和多相流理论，通过构建包含水相、气相、LNAPL相、流场、化学场的多场多相流耦合模型，用于评估潜水面方向变化条件下如何影响LNAPL的迁移分布，系统揭示了潜水面形态动态演变对LANPL迁移转化的控制机理。数值模拟结果表明，①潜水面方向变化影响LNAPL迁移轨迹，LNAPL迁移和潜水面方向呈现正相关关系，若潜水面方向变平缓（形态趋缓），LNAPL迁移速度减慢，LNAPL运移速率下降达到38.2%；②若潜水面方向变陡（形态趋陡），LNAPL迁移速度加快；③潜水面方向变化影响LNAPL的饱和度变化，若潜水面方向变平缓，LNAPL饱和度变化相对较小；若潜水面方向变平缓，LNAPL饱和度变化较大；④潜水面方向变化影响温度场的变化，潜水面变化下下层水体和上层水体会发生混合，使得靠近潜水面的水体温度更为均匀，温度梯度由初始0.35 ℃/m下降至0.18 ℃/m；⑤潜水面方向变化影响LNAPL溶解相和挥发相的分布，随着潜水面发生变化，LNAPL的溶解相和挥发相变化速率变缓，溶解相浓度变化速率降低42%，挥发通量由0.15d^-1下降至0.09d^-1。本研究旨在揭示潜水面方向变化下对污染场地LNAPL迁移的影响。

为了研究离心泵机组停机过程中流道内的压力脉动特性及叶轮的暂态应力特性，本文基于泵站水道系统瞬变流的计算结果，模拟了离心泵机组停机过程，采用单向流固耦合方法分析了停机过程叶轮的应力和变形。计算结果表明，在停机过程中流道内的监测点受动静干涉的影响较大。无叶区的压力脉动在对应的叶频（50 Hz）及其倍频处出现较大的脉动幅值，固定导叶入口区域该幅值则迅速减小，叶片压力面和吸力面上的压力脉动在导叶通过频率（89 Hz）处出现较大的脉动幅值。随着导叶开度的减小，无叶区高速水环的阻水效应和叶轮进口旋涡堵塞效应的联合作用导致流量急剧下降，叶轮内的水流变得紊乱，叶轮进口、固定导叶区域出现的旋涡，导致了监测点出现低频高幅值的脉动压力。停机过程最大等效应力发生在叶片与上下盖板的交接处，最大变形量发生在与叶轮出口临近处的盖板处，变形量从中心向边缘逐渐增大，最大等效应力为121.3 MPa，最大变形量为0.26 mm。

水泵是现代工农业生产中的常见装备，其运行环境下普遍存在大量噪声，给基于数据驱动的故障识别带来了困难。研究表明，图神经网络对噪声信号下的故障特征提取有着显著优势。通过将一维信号转换为图结构数据，能够揭示信号中隐藏的故障信息。然而，故障识别的可靠性在很大程度上取决于输入图的构建策略。对此，提出了一种具有噪声强鲁棒的构图策略和图特征提取方法。其中，构图环节通过短时傅里叶变换来嵌入节点信息，并利用余弦相似度实现边关系的建立，保证样本内部的特征空间得到充分的描述。接着，提出了一种图剪枝优化方法，既增强了输入图的噪声鲁棒性，又减少了计算压力。进一步地，利用一种改进的GraphSAGE模型对构建得到的输入图进行逐层图特征提取，并利用SoftMax分类器得到每个样本的故障标签。通过轴流泵试验平台进行数据采集与方法验证，证明了所提方法在噪声背景下多部件故障识别的可靠性。

为了研究热力学效应对空化流动特性的影响，对Zwart-Gerber-Belamri空化模型采用了两种热力学效应修正方法进行修正，将NACA0015水翼的空化数值模拟结果与试验数据对比。结果表明：修正空化模型的数值结果与试验结果基本吻合，能有效预测热力学效应对空化的影响，热力学效应使得空化区域产生温降，抑制了空化的发展，并且随着温度升高热力学效应的作用逐渐增强，其中傅里叶定律修正的空化模型反映出更好的修正效果。并根据熵产理论对流动损失进行分析，其中速度梯度引起的熵产占据主导地位，占总熵产的97%以上，并且热力学效应改善流场结构，减少湍流脉动，从而降低能量损失，而温度梯度引起的损失相比速度梯度占比很小。

为了避免离心泵转子运行中发生共振，基于模态分析原理及方法，应用有限元软件建立了空气和水中的转子系统三维模型，从模态分析、临界转速计算以及疲劳特性分析3个方面讨论了离心泵转子系统在运行过程中的振动特性、应力分布以及疲劳破坏。研究结论如下：叶片通过频率为37.5 Hz，而离心泵转子系统在水中的1、2阶固有频率分别为60.78和60.81 Hz，因此离心泵在工作过程中发生共振的可能性较小。转子系统的一阶临界转速和二阶临界转速分别为592.6和627.4 r/min，比额定转速大得多，因此，离心泵转子系统是稳定可靠的，不会在运行过程中发生共振。根据转子系统疲劳特性分析，叶片和泵轴最大应力值均小于安全的许用应力，满足强度设计的要求。在应力幅作用下，泵轴的结构任何位置均可以承受10⁹次最大循环，在正常使用下不会产生低应力下的高周疲劳破坏。

为提升排涝泵站运行调度水平，降低运行能耗，以武汉市经济技术开发区泵站群为研究对象，开发了排涝泵站优化调度决策支持系统。系统包含数据管理、模型管理、调度管理及运行统计等四大功能模块，支持实时监测、调度预案生成与多方案比选，并依托AI水管家平台实现远程访问与智能化管理。基于动态规划模型，集成多源数据与优化算法，考虑水泵机组的变速、变角双调节功能，对非抢排涝水期以平均装置效率最高为目标生成最优调度方案。在2024年汛期调度中成功应用该系统优化了机组的运行方案，其中东湖低排泵站在非抢排涝水期间装置效率提升17.17%，在满足流量需求的同时降低了能耗。成果可为排涝泵站精细化调度提供技术支撑。

针对增设导流罩外部结构对低流速水轮机水动力性能的影响问题，提出了一种抛物线型外部结构，旨在提升水轮机的发电效率。采用计算流体动力学（CFD）方法和Fluent仿真软件，对增设外部结构前后的水轮机水动力性能进行了对比分析研究。结果表明，增设外部结构显著改善了水轮机工作区域流场稳定性；基于此进一步研究了外部结构不同上下轴比例对流场特性及叶轮性能的影响，发现增设19∶21轴比的外部结构优化了水流的均匀性，使叶轮的功率系数达到峰值，提升了水轮机的稳定性和发电效率。

基于正交试验设计与CFD数值模拟相结合的协联寻优方法，研究灯泡贯流式水轮机寻优前后尾水管压力及涡量变化过程。以新疆布尔津电站灯泡贯流式水轮机为研究对象，构建桨叶角度、导叶开度及运行水头的3因素4水平正交试验方案，通过极差分析方法探究各因素对机组效率与尾水管恢复系数的敏感性规律，结合全流道三维数值模拟分析协联寻优前后尾水管流场演化过程。结果表明：桨叶角度对效率影响占主导（极差30.59），导叶开度对尾水管恢复系数影响显著（极差0.074）；最优协联组合（A₄B₄C₁）下灯泡贯流式水轮机尾水管恢复系数达0.858，较寻优前提高11.9%；寻优后尾水管涡量峰值降低，各截面流速均匀度提升。可为灯泡贯流式水轮机协联寻优研究提供参考。

关埠泵站承担着向下架山泵站与河溪水库的双向调水任务，因两个方向的扬程差异显著，需通过关阀调节分配流量，导致较大的节流损失（占泵扬程28%以上），且在低水位单泵运行时存在汽蚀风险。为此，拟通过管路改造将双向调水分为两个独立的单向系统，并配置变频机组以实现流量调节与运行优化。基于泵组水力特性与调度约束，构建工况计算与优化调度模型，对比分析了改造前后的运行能效。结果表明改造后河溪方向的能效基本不变；下架山方向在避免节流损失的同时提升能效2.7%~10.2%，并有效消除低水位运行时的汽蚀风险。成果可为同类泵站节能改造与运行优化提供参考。

拉哇水电站围堰地基覆盖层含50 m厚的湖相沉积低液限黏土层，地层具有厚度大、承载力低、渗透系数低、抗剪强度低等特点，围堰快速填筑加载在地基饱和黏性土中会产生超静孔隙水压力，降低土体抗剪强度，带来围堰与基坑开挖形成的130 m高联合高边坡稳定问题、围堰大变形问题等等。通过研究及现场试验，首次采用70 m级深度的超深碎石桩加固软弱地基，加速土体排水、提高复合地基变形模量及抗剪强度。着重介绍针对复合地基的抗滑及变形稳定分析中遇到的关键技术问题。抗滑稳定计算建议采用极限平衡法，抗剪强度指标，按不同部位及不同计算工况取值，饱和黏性土要注意超孔隙水压力的不利影响，应分析超孔隙水压力时程变化；复合地基抗剪强度可按面积加权分析求得；复合渗透系数可按固结度相似原理推求。对拉哇围堰地基处理方案及施工情况进行介绍，为类似工程提供借鉴。

干湿循环作用下开挖卸荷损伤区内泥岩强度劣化是导致泥岩地区边坡、地基失稳的主要原因。选取巴东地区泥岩为研究对象，通过三轴加卸荷试验、核磁共振分析测试，研究了干湿循环作用下卸荷损伤泥岩宏观力学特性与细观孔隙结构演化规律，揭示了干湿循环作用下卸荷损伤泥岩劣化机理。结果表明，干湿循环作用下卸荷损伤岩样内部孔隙度增加，但增加速度逐渐变小，干湿循环对泥岩细观结构的影响效果逐渐减弱；干湿循环过程中，岩样内部孔隙分布呈现小孔隙、中孔隙逐渐向大孔隙转变的演化特征；随干湿循环作用次数的增加，岩样强度、弹性模量逐渐降低，岩样破坏时裂纹逐渐增多，劣化特征显著；建立的泥岩细观结构损伤度、宏观力学劣化度、干湿循环次数之间关系，可实现宏细观参数之间的相互印证与预测；卸荷作用下泥岩内部产生裂隙，水沿裂隙进入泥岩内部后，黏土矿物颗粒吸水膨胀、崩解，反复干湿循环作用下泥岩结构体系破坏，是导致泥岩力学性质降低的本质原因。

针对高水头闸门水封的密封失效问题，通过水封本构特性试验与力学建模揭示了跌落效应对密封性能的影响机制。结合跌落效应的密封力学模型，P _max-P' _作用、τ _固有-Δ _极限分别从力学承压性能、材料本构性能上表征水封密封有效程度，其中τ _固有-Δ _极限对明确跌落效应影响的水封密封有效程度更具有操作性。试验数据关联特性表明，τ _固有-Δ _极限总体上随着压缩率ε增大而减弱，并在ε>15%区域呈现显著跌落效应，导致水封密封有效程度出现急剧衰减特征，可为在役高水头闸门的极限承压性能预测提供重要参考依据。

堆石料级配尺度差异大，表观级配识别过程中，颗粒图像分割方法存在过分割、欠分割现象，限制了工程应用效果。为此，针对堆石料粒径跨度大导致的分割尺度不均衡问题，提出了一种多尺度视觉测量融合的轮廓提取方法。采集堆石料摊铺后的图像，结合Mask R-CNN构建了多尺度视觉测量信息融合模型，提出了对不同尺寸石块轮廓分别提取再融合的方法；依据轮廓提取结果，建立了颗粒三维形态重建与级配计算模型，实现了堆石料表观级配快速检测。现场实验表明，该方法提高了大跨度粒径高精度识别的问题，可为现场堆石料级配快速评价提供支撑。

针对水利工程蚁穴隐患人工巡查效率低的问题，提出了一种基于改进YOLOv7的无人机图像智能检测方法。通过在YOLOv7主干网络的3个特征层融合SENet通道注意力机制，强化模型对蚁穴目标的特征提取能力，构建包含1445张堤坝蚁穴无人机图像的增强数据集用于模型训练。实验结果表明：改进模型在精确率、召回率和mAP指标上分别达到91.2%、95.4%和91.5%，较原始模型提升2.7%、3.2%和3.4%，有效解决了蚁穴图像几何特征弱导致的漏检问题。基于PyQt5开发的智能识别系统实现了蚁穴智能识别模型工程化应用，支持图像、视频输入与多维度结果展示，为堤坝蚁害智能巡检提供了有效解决方案。

为探究深厚软土场地在近场地震动作用下的非线性动力响应特性，从NGA-West2数据库中筛选出各30条近断层脉冲和非脉冲地震动，并采用时域非线性计算方法对3个不同场地条件（C、D、E类）的KiK-net强震台站开展了数值模拟研究，探究了地震动脉冲特性对场地非线性动力响应的影响规律。结果表明：地震动脉冲特性对深厚软土场地的非线性动力响应影响显著，脉冲地震动组反应谱放大系数最大达2.26，相较于非脉冲地震动组，其数值高出17.9%；脉冲地震动组放大系数峰值随着场地变软而增大，并且深厚软土场地中放大系数峰值比硬土场地大43.8%。针对深厚软土场地中地震动卓越周期与场地自振周期比值和反应谱放大系数峰值的关系，提出了深厚软土场地在近场地震动作用下的反应谱放大系数峰值预测公式。所提预测公式可准确预测反应谱放大系数峰值，为近场地震动作用下深厚软土场地非线性动力响应特性评估提供了参考。

以某水资源配置工程中TBM段为研究对象，建立管片+豆砾石+围岩三维有限元数值分析模型，模拟施工全过程，研究豆砾石回填时机对于管片衬砌承载特性的影响。结果表明：随着施工的进行，围岩压力逐步释放，回填豆砾石灌浆层与围岩、衬砌形成整体承载结构，共同承担围岩开挖释放荷载，随着掌子面前移衬砌所受围岩开挖释放荷载增大并逐渐稳定；充水加压后，内水压力产生的拉应力与围岩开挖释放荷载部分抵消；内水压力主要由围岩和管片承担；初始地应力水平为自重应力场，围岩开挖释放荷载带来的管片预压应力在管腰处大、管顶管底处小，提前豆砾石回填时机可以有效增加管片衬砌预压应力，降低运行期管片的整体拉应力，进而提高混凝土的抗裂安全裕度。基于管片承载安全裕度（承载力安全系数≥1.2）与双护盾TBM施工程序约束条件，建议豆砾石回填距离掌子面12~14.3 m范围内尽早进行。

滑坡变形过程会改变力的传递和分布规律，同时在其逐渐变形和破坏的过程中，稳定系数也会相应发生变化。因此，研究滑坡体稳定性随变形的演化特征具有重要意义。针对滑坡的两种破坏形式（推移式和牵引式），分析了滑坡体沿滑面的力分布特点。通过深入分析边坡渐进破坏过程中滑面的不稳定区、临界状态区和稳定区动态演化特点，基于对边坡滑面应力、应变不连续特点的认识和滑面不同分区应力分布特点进行研究，引入了破坏率、破坏比和破坏面积比的概念，用于描述不同变形阶段的滑坡特征，并提出了现状稳定系数和摩擦阻力变化系数的概念引入综合下滑力-抗滑力法、综合位移法、主推-主拉力法、拉破坏法和富余位移法等多参量稳定性评价指标的评价方法。基于对滑坡破坏机理的认识，在已建立的剪应力模型上结合传统条分法衍生出一种新的分析方法。以兰新铁路张家庄段滑坡为例，分析结果表明，勘察结果与上述分析方法得出的临界状态条块均为第15条块，计算位移结果接近于实测值，综合评价方法能够合理科学的反映滑坡的渐进破坏全过程，为研究滑坡灾变力学演化提供了依据。