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。

绿色屋顶作为城市低影响开发与海绵城市建设的重要基础设施之一，如何建立一种简单实用的降雨径流计算方法，并以径流系数为重要指标，进而评价其降雨径流削减效应是一个重要的问题。根据绿色屋顶不同场次降雨径流实测数据，在SCS模型降雨径流深计算公式的基础上，进一步推导建立了径流系数的计算表达式，并采用事件分析法，通过合理确定初损量以反推计算当时可能最大滞留量，分析当时可能最大滞留量随时间的变化规律。结果表明，初损量与当时可能最大滞留量基本呈线性关系，平均初损率约为0.28；当时可能最大滞留量在降雨期受雨水截留作用会有所减小，随后在非降雨期逐步得到恢复，且总体呈现出初始恢复速率较快、随后逐渐降低、最后趋近于0的变化趋势，据此推导建立了当时可能最大滞留量随时间（包括降雨期与非降雨期）变化的计算表达式。基于SCS模型径流深与径流系数计算公式，结合绿色屋顶当时可能最大滞留量随时间变化的计算表达式，对绿色屋顶不同场次降雨径流深与径流系数进行连续演算模拟，并分别采用确定性系数R ²与Nash-Sutcliffe效率系数NSE对模型效果进行评价。结果表明，不同场次降雨径流深与径流系数计算值与实测值的变化趋势基本吻合，相应R ²值分别为0.93、0.85，NSE值分别为0.94、0.85，具有良好的模拟效果。

为有效评估城市配水工程的质量，并充分考虑到评估过程中的影响因子模糊性和随机性，提高配水工程对城市供水系统的稳定性和可靠性，全面反映配水工程实际质量状况，提出了一种基于组合赋权法和云模型的城市配水工程质量评价模型。通过构建包含水质状况、人员因素、施工质量、政府监管、设备材料5个一级指标及32个二级指标的评价体系，并进一步划分为不同的评价指标质量等级。同时，为了确保权重分配的科学性和合理性，运用拉格朗日乘子法将最优最劣法（Best-worst Method，BWM）和改进的Critic法得到的权重进行最优化组合。并基于云模型理论最终确定了各质量等级的评价参数，并应用于杭州市第二水源千岛湖配水工程进行进行质量安全评价，通过计算云相似度来确定最终工程质量等级，并与模糊综合评价法对比验证。研究结果表明，基于构建的模型能够准确反映实际城市配水工程的质量状况。最终该工程当前的质量等级为优秀（II级），与实际工程评估结果相符，主要影响因素为培训效果（X _2，4）、团队协作能力（X _2，6）及设备校准与检验（X _5，4）。此外，将该模型的评价结果与传统的模糊综合评价法对比结果发现，所建模型在解决指标的关联性、模糊性和随机性问题上具有显著优势，提高了城市配水工程质量评价结果的稳定性和可信度。

农业用水生态足迹对于了解水环境的生态状况以及衡量农业发展对水资源的生态占用具有重要意义。利用水生态足迹模型、可视化地图、Kernel密度估计、Moran指数以及地理探测器分析中国农业用水生态足迹的动态演变规律及驱动因素。结果表明：①2005-2022年全国总的农业用水生态足迹从0.19亿m²上升至0.21亿m²，地区排序为东北>中部>西部>东部，万元GDP农业用水生态足迹从2.13下降至0.49，地区排序为西部>东北>中部>东部；②万元GDP农业用水生态足迹呈现“由北向南”、“西北向东南”递减的空间变化特征，高值区分布在新疆、西藏、宁夏，低值区分布在西南的四川、重庆及华北的河南、山东、河北；③Kernel密度估计呈现“波峰高度增加、波峰数量减少、曲线向左运动、右尾缩短、宽度缩小”的动态变化规律；④考察期内空间Moran指数显著为正且主要分布在第一、二、三象限；⑤地理探测器结果揭示，驱动因素的平均解释力排序为：财政支农力度（0.25）>经济发展水平（0.23）>第一产业占比（0.20）>水资源禀赋（0.19）>农田水利基础设施（0.19）>畜牧业占比（0.15）>农业受灾率（0.11）>农业机械化程度（0.07），农田水利基础设施、财政支农力度、畜牧业占比、农业受灾率的解释力呈波动上升趋势。研究结论表明：我国万元GDP农业用水生态足迹存在下降趋同与收敛集聚态势；在空间上主要呈现正相关集聚形态，“低低集聚”地区所占比例45.16%，为最主要的集聚模式；财政支农力度、农田水利基础设施是持续推动空间分异的核心因素。

气象旱涝急转规律对数据源时空尺度具有相依性，厘清数据源对规律影响意义显著。采用江西省及毗邻区59个气象站、302个雨量站汛期月降水资料和130项气象气候监测指数，综合运用旱涝急转指数（Drought-flood Abrupt Alternation Index，DFAI）、时间序列分析、地统计、机器学习等方法评价汛期旱涝急转时空分布规律、驱动因子及其对数据源的响应。结果表明：两种数据源下汛期旱涝急转主要类型和强度相反，气象站数据源下旱涝急转类型为旱转涝，事件发生频次自1979年增加2.5倍、急转强度降低超10%；雨量站数据源下旱涝急转类型为涝转旱，事件发生频次自1991年增加2.6倍、急转强度增强超69%。两种数据源下旱转涝事件空间分布差异显著，气象站数据源下在年尺度和典型年尺度上旱转涝、涝转旱事件主要集中在研究区东部、南部，而雨量站数据源下在年尺度和典型年尺度上旱转涝、涝转旱事件均主要集中在研究区北部、南部。两种数据源DFAI时程变化驱动因子差异显著。基于随机森林和K近邻算法等适用算法，气象站数据源下西藏高原指数和厄尔尼诺-南方涛动指数是主要驱动因子，相关系数、偏相关系数绝对值分别在0.32~0.35、0.33~0.36间变化，对DFAI时程变化贡献率均大于45%；雨量站数据源下，亚洲经向环流指数是主要驱动因子，相关系数、偏相关系数绝对值为0.32、0.38，对DFAI时程变化贡献率为79%。

土壤水分在水循环和气候变化等领域中均至关重要，但由于土壤水分的时空异质性较强，如何高效监测和估算土壤水分仍具有很大挑战。为优化土壤水分的监测站点布设与预测，以美国宾西法利亚州中部亨廷顿县Shale Hills为研究区，基于研究区33个站点3 a（2011年5月20日-2014年5月19日）的日尺度数据，展开时间稳定性分析；再将分析结果结合研究区地貌单元划分对各土壤层监测站点进行优选；最后将优选站点作为模型输入值，分别采用线性（逐步多元线性回归）与非线性（反向传播神经网络）模型构建其他站点（27个）与优选站点（6个）土壤水分间的关系模型，以此预测优选站点以外的各站点土壤水分，并比较两模型的适用性。研究结果表明：基于时间稳定性分析优选站点是可行的，再结合地貌单元的划分可以在各土壤层分别优选6个站点作为模型的输入值；对于研究区而言，非线性模型更适用于土壤水分预测，对于研究区整体、各地貌单元、各站点均有良好的预测效果，在各土壤层验证数据集分别有32、29、30个站点R2达到0.7以上；RMSE值均低于土壤水分探头的精度，就RMSE与实测土壤水分比值，整个小流域不超过6%，在各地貌单元不超过8%，90%以上站点该比值不超过10%。研究成果为优化土壤水分监测、解决部分站点数据缺失提供了理论依据。

GRACE及其后继卫星GRACE Follow-On提供的时变重力场模型数据空间分辨率较低，限制了其在高分辨率长期干旱监测中的应用。为解决这一问题，研究结合多种水文气象数据，利用XGBoost机器学习方法对中国大陆2002-2022年陆地水储量变化进行降尺度重构，生成中国九大流域0.1°分辨率的GRACE TWSA，并对比了不同流域的建模效果，然后利用基于GRACE数据的干旱指数GRACE-DSI与传统干旱指数scPDSI和SPEI进行比较，分析了中国九大流域不同等级干旱的空间分布特征，最后监测了中国九大流域干旱事件以及2022年干旱空间分布。结果表明：除内陆河外，其余八大流域降尺度重构模型性能较好，降尺度重构后GRACE TWSA与NOAH TWSA一致性进一步提高。降尺度重构后的GRACE-DSI与scPDSI和SPEI干旱指数的相关性也显著增强；黄河流域中下游、海河流域和珠江流域的干旱频率较高且主要为轻旱，相似的松辽河流域南部干旱频率也较高，但主要表现为中旱和轻旱；此外，九大流域轻旱、中旱的占比接近，重旱和特旱存在差异，淮河流域和松辽河流域的重旱占比最高，分别为14%和13.4%，长江流域特旱占比最高为16.5%，而海河流域的特旱比例最低仅6.1%；2002-2022年间，严重干旱事件大多发生在北方流域，严重程度排名前6的干旱事件中有3次发生于松辽河流域；相比scPDSI和SPEI，GRACE-DSI监测到的干旱空间变化与实际情况更加一致，但由于GRACE数据代表了所有水分的变动，冰川融水可能导致对GRACE-DSI的低估。

针对传统空间插值模型对样本数据的依赖性及其预测偏差的缺陷，提出一种新的降水量空间分布数字制图方法——集成学习 （Ensemble Learning， EL）算法。基于降水量分布随多元地理环境因素（地理位置、地表覆盖、地形特征）变化的假设，以中国地区2019年的618个气象站点年降水量观测资料为样本数据，建立基于EL降水量空间制图模型，该EL模型以广义线性回归（Generalized Linear Regression， GLM）模型为元学习机来整合样条函数（Anusplin）、地理加权（Geographically Weighted Regression， GWR）和高斯过程（Gaussian Process Regression，GPR）模型产生的初级预测，最后制取全国1 km空间分辨率的降水量栅格面。结果显示，EL模型取得较可靠的预测结果，模型验证精度决定系数（Determination Coefficient， R ²）达0.96，均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）仅为55.17 mm；EL模型性能优于其他模型，比传统的GPR、GWR和Anusplin模型的RMSE分别降低了10.95%、16.54%、18.02%。本文提出的EL模型在大尺度范围的站点式气候要素空间制图领域中显示出良好的应用潜力。

为提高日含沙量时间序列预测精度，改进深度混合核极限学习机（DHKELM）预测性能，对比验证十种鱼群算法——电鳗觅食优化算法（EEFO）/成吉思汗鲨鱼优化（GKSO）算法/白鲸优化（BWO）算法/白鲨优化（WSO）算法/鲸鱼优化算法（WOA）/金枪鱼优化（TSO）算法/旗鱼优化（SFO）算法/海洋捕食者算法（MPA）/?鱼优化算法（ROA）/蝠鲼觅食优化（MRFO）算法在基准测试函数和实例目标函数上的优化效果，提出时变滤波器经验模态二次分解（TVFEMD^Ⅱ）-十种鱼群算法-DHKELM日含沙量时间序列预测模型。首先，利用TVFEMD^Ⅱ对日含沙量时间序列进行分解处理，得到若干分解分量，合理划分训练集和预测集；其次，基于各分量训练集构建DHKELM超参数优化实例目标函数，同时选取8个基准测试函数作为对比验证函数，利用十种鱼群算法分别对基准测试函数和实例目标函数进行极值寻优与对比分析。最后，建立TVFEMD^Ⅱ-十种鱼群算法-DHKELM模型，通过云南省龙潭站汛期日含沙量预测实例对各模型进行验证。结果表明：①十种鱼群算法对基准测试函数寻优总排名与对实例目标函数寻优总排名仅有10%相同，总体上EEFO、GKSO寻优效果较好，ROA、WSO较差。②十种鱼群算法对实例目标函数寻优总排名与十种鱼群算法优化的各模型预测精度总排名基本一致，表明鱼群算法极值寻优能力越强，其优化获得的DHKELM超参数越优，由此构建的预测模型性能越好，日含沙量预测精度越高。③TVFEMD^Ⅱ-十种鱼群算法-DHKELM模型对实例日含沙量预测的平均绝对百分比误差（MAPE）在0.927%~1.583%之间，模型计算规模小、预测精度高、稳健性能好，具有较好的实用价值和意义。④在分解分量十分有限的情形下，TVFEMD^Ⅱ能将复杂的日含沙量时间序列分解为更具规律、更易建模预测的模态分量，大大改进时间序列分解效果，显著提升日含沙量预测精度。

为研究弧形坡道式出水箱涵内部流场流态，探究不良流态的优化方案，采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法研究分析其内部水流流态，针对其不良出水流态，在压力箱涵内部设计两种不同的整流方案，并对箱涵内部的特征断面流态、流速及压强分布进行研究比较。研究表明：在原设计方案下，箱涵内部涵道间出现串流、进水前端出现回流等不良流态；同时，涵道内流量分配系数达到最高36.07%，最低只有8.73%，隔墩两侧的压强差最大达到354.90 Pa；采用“隔墩位置＋挑流底板坡比优化”组合方案后，箱涵内部串流现象得到消除，箱涵进水前端回流部分消除，涵道流量分配系数最低降至20.23%，最接近理想流量分配；其余隔墩两侧压强差减小到35.15 Pa，整流效果显著，为以后类似泵站流态改善提供参考。

采用室内模型试验和数值模拟的方法，以单幅双墩和双幅四墩的布设形式为研究对象，研究了利用透水护圈对前排桥墩防护时，与水流斜交布设时斜交角度对其余桥墩局部冲刷防护效果的影响及机理。模型试验结果表明：随着角度增加，前排桥墩的局部冲刷变化不大，后排桥墩的局部冲刷逐渐增加。当斜交角度较小时，前排桥墩的防护对后排桥墩有明显的遮蔽作用。当斜交角度大于30°时，前排桥墩的防护对后排桥墩的遮蔽作用基本消失，单幅双墩布设时后排桥墩最大冲深大于前排桥墩。双幅四墩布设时，对第2和第3个桥墩局部冲刷有一定的减冲效果，但会加剧第4个桥墩的局部冲刷。因此，建议多桥墩的布设角度不宜超过30°，否则须对最下游的桥墩进行防护。数值模拟结果表明：前排桥墩利用护圈防护后，桥墩两侧绕流流速明显降低，其下游的遮蔽范围明显增大，遮蔽作用显著增加。随着斜交夹角的增加，前后排桥墩的绕流叠加效应导致后排桥墩的墩侧流速和河床切应力增加，使其局部冲刷的加剧。

水气沙三相流是含沙条件下水力机械进水系统中最复杂的流动，其核心特征是漩涡同时夹气携沙进入水力机械系统，加剧叶轮等关键部件的磨损破坏，严重影响其安全稳定运行。采用实验方法观察含沙条件下进水池的三相涡旋流动，重点分析夹气涡对底部颗粒运动的影响，并进一步探讨含沙条件下临界淹没深度的规律。通过实验观察明确进水池底部的推移质会随着涡旋流动进入水力机械系统，其物理过程显示在附底夹气涡形成到消散的阶段，夹气涡会明显增强底部漩涡携沙运动，使其螺旋向上进入管内。与清水条件下相比，含沙情况下，附底夹气涡出现的频率更高、持续时间更长，并且影响临界淹没深度，说明有必要单独制定含沙条件下的设计标准。

河道承载着水资源，是物质转移与能量传输的通道。涉河建设项目管理是保障河道的防洪排水、河势稳定等功能中的重要一环。阻水比是涉河建设项目管理的一个重要控制指标，其计算方法的研究对控制涉河建设项目影响具有重要意义。传统的阻水比，即结构阻水比，是指在某设计洪水位下，涉河建设项目占用河道过水断面面积的比例。文章揭示了现行结构阻水比在反映涉河建设项目对水流动力传播的阻滞程度的不足。结构阻水比弱化了河道主槽附近涉河建设项目的防洪影响，并且过大的反映了河道浅滩附近的涉河建设项目的防洪影响。在结构阻水比的基础上，结合河道的水深、流速等水文属性，提出了水力阻水比。水力阻水比指在某设计洪水位下，涉河建设项目占据的过流断面的流量占整个河道断面总流量的比例。与结构阻水比相比，水力阻水比更有效地反映涉河建设项目对水流动力传播的阻滞程度，且计算方法简便，能弥补结构阻水比的不足。建议将水力阻水比纳入涉河建设项目的管控指标，有效控制涉河建设项目对河道行洪的影响程度。

基于某高水头、大流量竖井式溢洪洞工程，提出一种新型龙抬头式竖井溢洪洞。采用数值模拟计算，对比分析原设计有压板式竖井溢洪洞和优化的新型龙抬头式竖井溢洪洞两种体型，后者水流衔接平顺，流态较好。进一步采用数值模拟计算和模型试验的方法，对新型龙抬头式竖井溢洪洞开展水力特性研究。研究发现：消力井内水垫较深，底板冲击压力和脉动压强较小，提高了消能井中湍动强度与消能率，减小了空化空蚀风险；龙抬头衔接段的水流稳定，避免了水流冲顶现象。新型龙抬头式竖井溢洪洞的水工模型试验和数值模拟计算的水面线、流速和压力等参数，二者结果吻合较好。优化的新型龙抬头式竖井溢洪洞有效提高竖井的消能，为工程提供了一种新的竖井消能方案。

在双层非均匀沙河床上，表层土临界击穿条件下桥墩局部冲刷坑会继续向下发展，河床组成的变化影响河床上桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层级配特性，桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层会影响到桥墩的最大局部冲刷深度。利用天然非均匀沙模拟单层和双层土壤河床，并通过水槽试验，设置4组流量与非均匀沙，对表层土临界击穿条件下双层泥沙河床上桥墩局部冲刷坑底部覆盖层的级配特性进行了研究。结果表明：与单层泥沙河床相比，双层泥沙河床的冲刷过程更为复杂，表层泥沙初始床沙级配、底层泥沙初始床沙级配等因素影响到冲刷坑底部粗化覆盖层的形成过程；在表层土临界击穿条件下，双层泥沙河床桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层泥沙级配曲线处于表层泥沙与底层泥沙作为单层河床时所得粗化覆盖层泥沙级配曲线之间；在表层土临界击穿条件下，超冲刷率随表层土厚度、表层土相对粗化度、覆盖层相对中值粒径等要素的增大而减小。并在此基础上提出了桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层泥沙级配计算公式，应用公式计算值与实测值进行对比，验证了该公式不仅适用于表层土临界击穿条件下双层泥沙河床冲刷坑底部粗化覆盖层级配的计算，还可以较好的计算单层泥沙河床冲刷坑底部粗化覆盖层的泥沙级配，结果误差较小。

河口岸线在河流泥沙补给、径潮动力及人类活动的共同作用下处于动态变化中。基于1987-2022年海南岛万泉河加积站水沙监测数据与遥感卫星影像，厘清入海水沙与河口岸线的演变趋势，结合回归分析，进一步揭示入海水沙变化对于岸线特征的影响。结果表明：万泉河流量无显著的趋势性变化，平均流量为145 m3/s，丰水年流量与枯水年流量差异较大。含沙量呈显著下降趋势，近5 a降幅达32%；输沙率也表现出一定的下降趋势，并在2015年前后发生突变，突变后比突变前下降了70%。河口岸线长度总体减少6.19 km，但人工岸线比例从14%增长到43%；岸线分形维数略有减小，岸线复杂度降低；而岸线位置变化不大。回归分析显示岸线长度和分形维数与输沙率之间存在良好的正相关关系，表明河流入海泥沙通量直接影响岸线结构，但岸线位置人为干预下维持相对稳定。

在地形地质等条件限制下，多级消力池往往由于水流衔接不畅导致下游的流态与消能效果较差。基于河北省青山水库溢流表孔及泄洪底孔消能防冲设计，采用数值模拟与模型试验相结合的方法，对一级消力池与二级消力池不同体型参数下池内特征水力参数的变化规律进行了研究。结果表明：当一级消力池池长满足稳定水跃发生条件后，继续增大池长对消能率的影响较小；尾坎高度（即池深）的降低导致收缩断面弗氏数逐渐增大，表孔侧与底孔侧一级消力池消能率随着坎高降低呈先增大再减小的变化规律；二级消力池直线段长度增大导致水跃位置下移，弯曲段轴线角度适度增大有利于提高消能率，但角度过大时消能率降低；在此基础上推荐了一级消力池与二级消力池联合消能的组合体型，并进行了数值模拟与模型试验研究。结果表明：延长一级池内的导墙可以显著改善二级池流态，各级消力池内跃前断面弗氏数均超过4.50，发生的水跃属于稳定水跃；综合消能率达到70.12%，较初设方案有明显提升。研究成果可为类似工程设计参考。

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。

为探究压剪断裂破坏下准脆性材料开闭合裂缝对裂缝起裂的影响，采用尺寸为150 mm的闭合裂缝与非闭合裂缝立方体石膏试样，开展压剪断裂试验。研究了裂缝倾角和裂缝形态对试样抗压强度、破坏模式和起裂角的影响规律，揭示了准脆性材料不同裂缝形态下的压剪张拉断裂特征。同时基于考虑T应力的压剪张拉起裂准则，预测了不同形态裂缝试样的起裂角，并与传统理论预测曲线和试验结果对比分析，发现考虑T应力后的压剪张拉起裂准则预测结果更加准确。并引入相对临界尺寸α，通过两种不同裂缝形态试样互相对比，得出本文准脆性材料临界尺寸α为0.1，验证了准则的适用性。最后阐释了两种裂缝类型下，不同预制裂缝倾角对起裂角的规律和闭合裂缝与非闭合裂缝的差异化断裂行为。

在地质环境日趋复杂和恶劣的工程背景下，注浆加固的质量要求越来越高，单一注浆方式、材料已不能满足工程建设的实际需要。通过材料复合与工艺复合，提出砂质隧道复合注浆的理念，以满足高水头、大流量松散砂砾地层对防渗和加固目标的苛刻要求。即针对低渗性致密砂层，采用高压劈裂方式产生构建浆脉骨架，继而对局部薄弱松散砂土区域实施渗透注浆，最终形成致密坚实的复合结构体系。对复合注浆技术中浆液劈裂扩散力学机制进行分析，推导了劈裂宽度、浆液压力及极限扩散距离的基本关系，然后基于弹性力学、结构力学的基本理论，对浆脉骨架、围岩复合结构稳定性进行了分析，科学评价了复合注浆的加固效果。最后选取重庆地铁10号线区间隧道，对复合注浆的实际加固效果进行了现场检测。

针对巴基斯坦巴沙大坝工程中，天然火山灰在1 710万m³ 1年长设计龄期碾压混凝土中的应用需要，综合采用强度活性指数法、X射线衍射法和选择性溶解法研究了真实的长龄期活性，并采用低温煅烧、颗粒级配优化探索了提高天然火山灰活性的可行性。结果表明：天然火山灰的活性指数随龄期增加呈持续倒缩的趋势，主要矿物成分以惰性晶体为主，其反应程度仅与石英粉相当；煅烧虽然可使火山灰中的绿泥石和高岭石活化，但由于含量较少，难以有效提升长龄期活性指数；通过级配优化，可提升50%高火山灰掺量下的复合胶材抗压强度比6%，填充效应得到充分发挥。

开挖后围岩状态的准确判别对指导洞室开挖施工，完善支护方案具有重要的指导意义。针对传统有限差分模拟方法中塑性区指标不能准确反映围岩开挖影响范围的问题，提出了一种基于局部弹性应变能释放的围岩状态判别指标，基于FLAC^3D有限差分数值模拟阐明了该指标的可行性。同时通过弹性应变能释放与塑性区分布的对比，开展了巩义抽水蓄能电站地下洞室群开挖稳定评价。结果表明，弹性应变能释放范围明显低于塑性区深度，能较好反映围岩承载力丧失，基于弹性应变能释放的围岩状态判别方法在巩义抽水蓄能电站厂房顶拱开挖支护稳定评价中适用性良好。

输电线路嵌岩桩基础多采用钢筋混凝土材料，实际环境中的干湿循环作用对嵌岩桩基础的岩石与混凝土结构面的基本力学特性影响明显。对灰岩-混凝土接触面试样进行不同次数的干湿循环处理，开展了室内法向恒载条件下的剪切试验，获取不同法向应力水平条件下的剪切力学特性，建立了灰岩-混凝土接触面抗剪强度-干湿循环次数关系数学模型。结果表明：灰岩-混凝土试样与灰岩单一试样的剪切应力-应变曲线有明显差别；随着试样干湿循环次数的增加，接触面黏聚力呈现降低趋势，接触面的抗剪强度及残余强度不断减小，试样内摩擦角变化则不太明显；接触面抗剪强度-干湿循环关系数学模型能很好反应不同干湿循环条件下峰值应力变化的一般规律，经验证与实际实验数据误差最小仅为4%，最大为12.8%，可为岩溶区输电基础桩岩界面基础力学研究提供理论依据。

为了详细揭示间断级配粗粒料颗粒在循环剪切作用下的形状演化规律，使用人工染色石膏颗粒进行了不同剪切次数下的单剪试验，并采用激光扫描仪获取了颗粒的三维形状。结果表明：间断级配粗粒料中，小颗粒对大颗粒具有打磨变圆的作用，表现为大颗粒具有更低的延伸率、更大的球形度和磨圆度；随着剪切次数的增加，大、小粒径的存活颗粒（破碎后仍处于原粒径组的颗粒）先后经历碎裂破坏，但是最终颗粒形状均趋向于规则；迁移颗粒（破碎产生的颗粒）的形状随剪切次数的增加也逐渐趋向于规则，但与相同粒径的存活颗粒相比仍具有较大的差异，说明使用整体级配泛化描述颗粒的破碎行为是不合适的；大颗粒的形状更倾向于球状和扁平状，而小颗粒更容易形成球状和柱状；SH重构颗粒的形状参数分布与真实状态极为相似，部分形状参数之间存在较强的线性相关性。研究结果可为阐明颗粒形状保护机制以及构建形状演化模型提供参考。

针对聚甲醛（POM）纤维自密实混凝土开展性能试验研究，分析纤维几何特性、纤维掺量对自密实混凝土（SCC）的工作性能的与力学性能的影响规律及机理。研究表明：纤维长度一定时，掺量在0.8~2.4 kg/m³范围内增加时，SCC坍落扩展度下降，SCC的力学性能呈先增后减的趋势；纤维掺量一定时，纤维长度6~20 mm范围内增大时，SCC坍落扩展度变化不大，SCC力学性能呈先增后减的趋势。掺量1.6 kg/m³、长度12 mm的圆柱状纤维对SCC抗压强度提升幅度最大，较素SCC的28 d强度提升了3.6%；长度12 mm扁平状纤维与长度6 mm圆柱状纤维混杂，掺量为1.6 kg/m³时，SCC的28 d劈裂抗拉强度提高14.52%。POM的掺入，使得对SCC微观结构更为密实，纤维与胶凝体紧密结合可有效吸收破坏产生能量，实现宏观力学性能提升。研究结论可为POM纤维自密实混凝土工程应用提供参考。

灌溉用水计量是实现灌区精准配水及按方收费的必要手段。提出一种以矩形断面偏心文丘里管为节流件的灌溉配水测流装置，适用于斗农渠渠首配水与测流。通过物理模型试验及水力模拟分析，探究其用于灌溉渠道测流的可行性并确定矩形断面偏心文丘里管适宜缩高比。结果表明：利用矩形断面偏心文丘里管灌溉配水测流装置进行测流是可行的，实流试验流出系数相对误差小于5%；S500~S1000六种规格矩形断面偏心文丘里管适宜缩高比范围分别为0.30~0.55、0.30~0.55、0.30~0.55、0.30~0.50、0.30~0.50和0.30~0.50。在要求流量测量精度较高时，宜选择缩高比较小的矩形断面偏心文丘里管；在要求水头损失较小时，宜选择缩高比较大的矩形断面偏心文丘里管。该新型配水测流装置兼有配水与测流功能，建设成本低，水头损失小，操作管理方便，在灌区斗农渠用水计量中具有较好的推广应用价值。

为探究淮北平原砂姜黑土和黄潮土夏玉米潜水蒸发量变化规律与气象因子及埋深关系，选取五道沟实验站2011-2022年气象观测及蒸渗仪数据资料，对夏玉米生长期潜水蒸发量与气象要素进行相关性分析，采用步进法构建了多元线性回归模型；用获得的直接通径系数将模型自变量进行通径分析，揭示了夏玉米潜水蒸发量的主要影响要素，构建了回归模型；并提出潜水蒸发系数与0.2~5.0 m埋深非线性拟合函数。结果表明：①砂姜黑土埋深0.2 m、0.4 m潜水蒸发量与水汽压力差相关性显著，埋深0.6 m其与水汽压力差、绝对湿度相关性显著，埋深1.0 m其与水汽压力差、日照时数、相对湿度相关性显著；黄潮土埋深0.2、0.6和1.0 m潜水蒸发量与水汽压力差相关性显著，埋深0.4 m其与水汽压力差、绝对湿度和平均气温相关性显著。②构建夏玉米在不同土质及埋深下潜水蒸发量与各气象因素回归模型，模型均满足精度要求（砂姜黑土模型R ²>0.810，黄潮土模型R ²>0.800）。③潜水蒸发系数与埋深的非线性拟合表明，砂姜黑土玉米呈对数函数关系（R² >0.75）；黄潮土玉米初期和后期呈逆函数关系（R ²>0.800），发育期和中期呈指数函数关系（R ²>0.950）。④砂姜黑土夏玉米极限埋深Z_m 在2.7~3.1 m范围内；黄潮土夏玉米Z_m 在3.5~4.6 m范围内。研究揭示了夏玉米潜水蒸发量变化规律及不同土质间差异性，计算模型满足精度要求，可用于生长期潜水蒸发量计算。

研究旨在深入探讨不同微咸水灌溉模式对盐碱土壤盐分分布、水稻的生理生态特性以及产量的影响。根据微咸水利用情况，设置四种灌溉模式处理：淡水灌溉（对照组）、退水重灌、淡水-微咸水浅湿交替灌溉和淡水-微咸水交替灌溉，通过盆栽水稻试验，分析不同微咸水灌溉模式下水稻生长影响以及土壤盐分动态变化。结果表明：①淡水-微咸水浅湿交替灌溉和淡水-微咸水交替灌溉能够降低水稻叶片的最大光化学量子产量（F_v /F_m ）、实际量子产量（Ф _PSⅡ）、光化学淬灭（q_p），同时这两种处理也能降低水稻叶片净光合速率（P_n ）、蒸腾速率（Trmmol）和气孔导度（Cond），而降低水稻光合速率是非气孔因素造成的。②淡水-微咸水浅湿交替灌溉和淡水-微咸水交替灌溉相比于淡水灌溉均显著增加土壤上层盐分，退水重灌主要能够降低0~30 cm土壤盐分。所有灌溉模式均对土壤盐分进行了不同程度的淋洗，0~50 cm土壤层的脱盐率均超过40%，其中退水重灌处理的脱盐效果最为显著，达到了58.3%。③不同微咸水灌溉模式抑制水稻生长，不同处理下产量大小依次为：退水重灌>淡水灌溉>淡水-微咸水浅湿交替灌溉>淡水-微咸水交替灌溉，水稻生育期期间，淡水-微咸水浅湿交替灌溉用水量最少，且作物水分利用效率最大。在盐碱土背景下实施淡水-微咸水浅湿交替灌溉策略，不仅能够有效提升水稻产量，还能显著提高作物的水分利用效率。这对于淡水资源有限的盐碱地区，提供了一种切实可行且可持续的农业灌溉解决方案，具有重要的实践意义和推广价值。

为了探究棉花在不同土壤类型下对不同滴灌流量的响应。通过盆栽试验，比较了4种滴灌流量水平（0.4、0.8、1.2、1.6 L/h）下在砂质壤土和粉砂质壤土中种植的棉花生长发育及产量的差异，并通过结构方程模型综合分析了各指标与土壤砂粒含量和滴灌流量的关系，探讨了蕾期与花铃期棉花生长生理和产量指标之间的相互影响。结果发现，棉花蕾期的净光合速率P_n 在不同土壤类型和滴灌流量下差异显著，棉花花铃期的叶面积指数在不同滴灌流量下差异显著。砂质壤土中，棉花在1.2 L/h滴灌流量下产量最高，而粉砂质壤土中，棉花在1.6 L/h滴灌流量下产量最高。砂质壤土中的棉花产量整体高于粉砂质壤土。通过结构方程模型发现，蕾期棉花的初始荧光产量F_o 对最大荧光产量F_m 具有直接的负效应。在花铃期，叶面积指数对蒸腾速率T_r 具有直接的抑制作用，SPAD对叶面积指数具有直接的促进作用，叶面积指数、P_n 和SPAD是影响棉花产量的关键指标。综上所述，砂质壤土是棉花种植推荐土壤类型，1.2和1.6 L/h分别为砂质壤土和粉砂质壤土的推荐滴灌流量。研究成果可为棉花优质高效生产提供理论参考。

水库移民安置是水利水电工程建设的重要组成部分，随着国家对移民的日益重视和移民维权意识的不断提高，能否保障移民的可持续发展是项目能否顺利推进的关键。由于水库移民可持续发展能力涉及多方面因素，且部分数据存在模糊和不确定性，目前相关研究视角较为分散，缺乏系统性的实证研究。引入粗糙集理论，从移民自身发展要素内外两方面展开分析，构建了水库移民可持续发展评价指标，基于研究对象之间的优劣对比情况分别计算了水库移民恢复与适应能力、学习与认知能力、居住环境水平和社会保障水平的优势度，运用集成赋权法得到各个指标的权重，进而得到不同区域移民的综合可持续发展能力评价，为水库移民的后期扶持方向提供一个新的研究范式。实例分析表明，CSD水库移民不同样本村（镇）的可持续发展能力差异较大，应根据不同区域的发展特点，制定相应的帮扶措施。

采用大涡模拟（LES method）和四阶龙格库塔耦合（fourth-order Runge-Kutta method）的双向流固耦合方法，在雷诺数范围为2×10³~1.4×10⁴的条件下对圆柱的单自由度涡激振动进行了数值模拟。数值模拟结果预测的振幅比、频率比以及尾流涡结构均与实验结果吻合的较好，准确的再现了圆柱单自由度涡激振动的3个响应分支，即初始分支、上端分支和下端分支。在此基础上，从圆柱振动与涡旋演变相互作用的角度，对圆柱单自由度涡激振动的3个响应分支的响应机理进行了详细的讨论。结果发现，在初始分支，圆柱振动对涡旋演变的影响非常小，主要是涡旋演变对圆柱振动的作用。在上端分支，圆柱的振动与涡旋演变间存在剧烈的相互作用。进入下端分支后，圆柱的振动与涡旋的演变之间的相互作用变弱，但仍存在一定的强度。

为精确预测混流式水电机组在过渡过程中的水力机械特性，利用实测甩负荷试验数据开展过渡过程反演分析，辨识包含6个水轮机分区模型参数在内的8个不确定性混流式机组参数。此外，基于模糊层次评价法提出一种综合考虑过渡过程多输出响应多种时域特征的综合目标函数，考虑水轮机特性曲线内在转速约束条件，采用优化算法IMODE开展参数辨识。基于参数辨识的反演结果显示，训练组和预测组的过渡过程仿真精度均有效提高，校准反演后的甩负荷仿真精度评估值提升12.55，当甩负荷过程进入制动工况区域、导叶完全关死以及空载调节过程的仿真精度提升最为明显。所提出的过渡过程反演分析方法可有效提高过渡过程仿真模拟精度，进而助力保障水电机组安全稳定和高效运行。

基于现有风电极端场景提取方法存在提取小概率场景的针对性不足以及描述极端场景发生概率不准确等问题，提出一种基于K-means赋值聚类边缘筛选方法和改进同步回代缩减（Simultaneous Backward Reduction，SBR）算法相结合的极端场景提取方法。首先通过形维、量维特征值将风电日出力场景集赋值为空间点集并进行K-means聚类，接着依照给定概率筛选出与各聚类中心点加权距离较大的边缘场景。其次使用改进SBR算法以保留边缘场景的原则进一步去除相似场景。最后采用我国西北某省电网风功率实际数据进行了算例分析，通过布莱尔分数（Brier score，BS）指标验证了所提方法的有效性，该方法能够提高SBR极端提取精度约60%及其计算效率，将为电力系统规划与运行提供更准确的数据支撑。