研究以骆马湖为研究区，基于Sentinel-2卫星影像、实测水质数据和光谱数据，采用数学统计和机器学习方法分别构建骆马湖透明度和悬浮物的遥感反演模型，综合比较两种模型在水质反演中的性能，最终选取了最优模型对骆马湖水质的空间分布特性进行深入分析。研究结果表明，①Sentinel-2等效遥感反射率与水质参数相关性分析结果显示，波段组合后的相关性相比单波段均有显著提升，透明度与B3/B4相关性最高（0.85），悬浮物浓度与B5/B4相关性最高（0.68）；②相较于基于数学统计回归的反演模型，透明度与悬浮物浓度在机器学习模型中有着更高的反演精度，透明度（测试集：R ²=0.85，RMSE=7.25，MAE=5.25）与悬浮物浓度（测试集：R ²=0.87，RMSE=3.36，MAE=2.49）的最优反演模型均为GA-XGBoost模型；③骆马湖水质反演结果表明，东北部近岸地区悬浮物含量较高，透明度较低，可能与该地区仍存在鱼塘养殖等人为活动有关；④通过对2018-2022年反演结果的长时序分析发现，骆马湖水质呈现显著的季节性特征。春秋季节悬浮物浓度较高，透明度较低；冬季则悬浮物浓度下降，透明度提升。2018-2020年期间，悬浮物浓度和透明度大部分时间在一定范围内小幅波动，仅因季节或天气影响出现过几次较大波动。2021年和2022年，因骆马湖北部清退圈圩和围网，湖底沉积物扰动导致悬浮物浓度上升，透明度下降。

高效、精确进行混凝土坝缺陷图像检测分析是确保大坝安全运行的必要工作。针对混凝土坝表面缺陷图像具有多类别、独特性以及现有大坝现场巡视检查高质量样本不足等问题，首先通过自制混凝土板模拟裂缝和渗漏等典型缺陷，构建混凝土坝多类别缺陷数据集，进而采用Yolov8+U-Net“两步法”建立混凝土坝多类别表面缺陷检测分析模型，最后以某混凝土重力坝现场巡视检查表面缺陷图像作为测试对象，采用所建立的检测分析模型进行智能检测。结果表明，采用Yolov8+U-Net算法的“两步法”模型可实现混凝土坝渗水和裂缝缺陷的高效、准确检测，所建模型识别定位精确率为0.84、召回率为0.98，分割精确率为0.91、召回率为0.71。

跨河桥梁会对河道水流结构产生一定影响，当阻水作用过大时，可能影响防洪安全及桥梁自身安全，阻水比是反映桥梁阻水影响的重要参数，值得深入研究。通过资料分析、概化计算，分析了不同桥型、不同桥跨及桥墩斜交对阻水比的影响。结果表明，拱桥和悬索桥的阻水比较小，斜拉桥次之，连续梁桥相对较大；当桥墩直径相同时，桥墩跨径越大，阻水比越小；当桥墩与水流斜交角度增大时，桥梁阻水比显著增加，建议斜交角度宜控制在5°或10°内。以长江中游武汉河段为例，分别采用一维和二维水流数学模型，模拟计算概化桥梁的壅水影响。结果表明，在设计洪水条件下，当阻水比为2%～20%时，采用一维模型计算得到桥前断面水位壅高值为0.02～0.22 m；采用二维模型计算得到墩前冲高为0.12～0.30 m，桥前断面平均壅高值为0.01～0.14 m，两种模型计算结果存在差异的原因在于模型原理和概化方式的不同。综合壅水计算成果及相关技术标准，建议跨河桥梁阻水比宜控制在5%内，对于高山峡谷、无重要防洪保护对象的河段，经论证对防洪安全影响较小的，阻水比要求可适当放宽。并提出了减小阻水比的措施建议，包括选择阻水比小的桥型，加大桥梁跨径，采用流线型、圆形桥墩，将桥墩轴线顺水流布置等。研究可为桥梁工程设计、洪水影响评价及河道管理提供科学依据与参考。

黑龙江省是我国高纬度多年冻土的主要分布区，在气候变暖的趋势下，多年冻土退化严重，引起的水文、生态和环境等问题成为相关科学研究关注的焦点。基于黑龙江省34个气象站1971-2019a的气温和地表温度数据，采用冻融指数和地面冻结数模型，结合趋势拟合和局部薄盘光滑样条函数插值法等，研究了黑龙江省年平均气温、年平均地表温度和冻融指数的时空变化，冻土分布特征及其影响因素。结果表明：黑龙江省多年平均气温和地表温度变化范围分别为-8.64~5.60 ℃和-6.52~7.58 ℃，空间分布上随纬度和海拔呈带状分布，年平均气温和地表温度年际升温速率趋于一致，分别为0.34和0.33 ℃/10 a。从1971-2019年，大气冻结指数和地面冻结指数分别以-5.07和-5.04 ℃·d/a的速度下降，大气融化指数和地面融化指数分别以7.63和11.89 ℃·d/a的速度上升。大气/地面冻融指数的空间分布上均呈现出纬向趋势，但是在北部山区海拔的影响大于纬度。多年冻土主要分布在北部的大、小兴安岭，零星分布在中部山区，1970-2010s多年冻土的南界向北移动约2°左右，多年冻土的总面积从1970s的11.1 万km²缩减为2010s的6.53 万km²，冻土分布与气温、地表温度和气温冻结指数的相关性最大，其空间分布与纬度和海拔有较强的相关性。研究结果对分析黑龙江省以及整个东北地区高纬度多年冻土退化的趋势具有重要意义，也可为冻土区自然冷资源开发、生态保护和工程建设等提供参考。

基于2002-2022年黄河流域上中下游3个典型水文站（兰州、龙门和利津）的降水量、径流量和输沙量数据，利用Mann-Kendall趋势检验法、Pettitt突变检验法、水沙关系曲线以及双累积曲线分析了其水沙变化特征及其驱动因素，并计算了气候变化和人类活动对径流量和输沙量变化的贡献率。结果表明：兰州水文站（汛期和非汛期）和利津水文站（非汛期）的径流量具有显著增加趋势且变化率分别为4.83、2.47和3.37 亿m³/a，龙门水文站输沙量在非汛期具有显著的减小趋势且变化率为-128.01 万t/a；各水文站降水量、径流量和输沙量的突变点具有一定的差异性，如汛期时兰州水文站、龙门水文站和利津水文站输沙量的突变点分别为2008年、2009年和2018年；兰州水文站（非汛期）和利津水文站（汛期和非汛期）的水沙关系拟合相对较好，其中龙门水文站（汛期）和利津水文站（非汛期）河道受径流侵蚀作用而使输沙量较大，兰州水文站（非汛期）和利津水文站（汛期）受到河道水流侵蚀能力最强；在非汛期人类活动对龙门水文站（径流量）和利津水文站（输沙量）的贡献率较大分别为94.69%和94.50%，降水对兰州水文站和龙门水文站输沙量的贡献率较大分别为99.54%和99.03%。研究成果可为黄河流域上中下游的水沙合理调控及生态环境高质量可持续发展提供一定的科学基础。

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。

井式泵站是一种新型的泵站布置方式，水泵沿内外工作井中外井的顶板周向布置，与传统泵站相比水泵进流条件复杂。基于SST k-ω湍流模型进行数值模拟，结合物理模型，对无消涡和不同消涡措施水泵进口周围流态进行了分析，并选择了合适的消涡措施。结果显示，无消涡工况下，进水口附近会周期性产生附顶漩涡，进水口内外侧水流不对称是导致偏流的重要原因。采用的4种消涡方案均能在不同程度上改善流态，其中设置水平盖板的方式改善效果最好，喇叭口附近流态均匀，进水条件良好。

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。

随着全球气候变化加剧，不同类型的干旱危害进一步增加。干旱成因复杂，自然和人为因素交织，单一干旱指数难以全面评价综合干旱。为了更准确的监测和评估干旱，结合降水数据和GRACE卫星陆地水储量数据，利用Copula函数构建了综合考虑自然因素和人类活动要素的干旱指数（saCMDI），并利用该指数对中国陆域2002-2021年的综合干旱进行了评估。结果表明，综合干旱指数saCMDI与常用的干旱评价指数SPEI3、WSDI和scPDSI相关性较好，saCMDI能同时监测出降水不足和TWS不足引起的干旱，可以有效地捕捉干旱事件的开始和结束，且识别的典型干旱事件和中国水旱灾害记录一致性较高，说明该指数对于评价较大尺度的干旱具有较高的可靠性。综合干旱的评估结果显示，中国陆域干旱存在显著空间差异：南部、东北部及部分西部地区干旱历时（2.5~3.5月）长于中部和东部地区（1.0~2.5月）；干旱半干旱地区的干旱频率（13%~18%）显著高于湿润半湿润地区（7%~13%）；干旱烈度则呈现自西北向东南逐渐增大的趋势；受干旱历时累计影响，南部、东北部和部分西部地区干旱强度较大。中国陆域大部地区的降水和土壤水减少是陆域干旱的主要贡献因素，但是部分流域地下水开采和地表水供水成为干旱发生的主导因素。研究结果可为中国不同地区的干旱风险防控和水资源规划提供科学依据。

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。

针对当前中小流域山洪灾害治理难度大的现状，水文模型的改进应深入考虑下垫面植被覆盖情况，进一步明确流域产汇流特性，从而提高预报预警精度。研究在传统TOPMODEL模型的基础上，以广东省清远市高田水流域与潖江流域为研究区域，分别选取高田水流域1975-2013年的15组及潖江流域1971-2002年的15组场次洪水进行模拟。以确定系数作为目标函数，采用SCE-UA优化算法进行参数率定及验证，以此讨论引入径流曲线数（CN值）与广义单位线理论对模型产汇流模块改进的可行性。研究结果表明：对于高田水及潖江流域，改进前后模型率定期与验证期平均确定系数分别从0.74与0.75上升到0.82及0.80，即相比于传统TOPMODEL模型，改进后的模型在两个流域内模拟精度均有所提高。根据《水文情报预报规范GB/T 22482-2008》规定，模型在两个研究区域预报结果合格率分别为80%、100%，这表明改进后的 TOPMODEL 模型总体上能够比较准确地捕捉洪峰流量及其出现的时间，对场次洪水的总径流量模拟也有较高的可靠性。同时，广义单位线作为尚未广泛使用的通用分析模型，仍需在更多实际应用中进行验证。研究所提供的多场次洪水模拟结果不仅有助于验证该模型，还能为研究广义单位线参数与流域下垫面特征之间的相关关系提供重要的数据支持和理论依据，进一步推动其在水文分析领域的广泛应用。

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。

老挝是“一带一路”建设的重要成员国之一，南公1水电站是中国-老挝清洁能源战略合作开发的重点项目。为解决南公1水电站混凝土面板工期短、疫情期间人员短缺、需在高温季节施工以及溢洪道开挖料作为筑坝料时质量难以控制等难题，通过材料优选、配合比实验、优化施工工艺等举措优化了面板混凝土的施工工艺及面板防裂技术，确保了混凝土面板的质量和大坝运行期的安全，主要研究成果如下：筑坝料在施工过程中，通过挤压边墙结构控制、混凝土面板及混凝土浇筑过程控制，有效解决了高温季节面板混凝土施工质量控制的难题，确保了南公1水电站混凝土面板的各项性能指标达到甚至超过设计标准及同类型面板；进行了混凝土干缩、水泥水化热对比试验等相关试验，结合混凝土拌和物工作性能、混凝土力学等相关试验成果，筛选出了满足设计要求的最优混凝土配合比，增强面板混凝土适应变形的能力以降低面板的裂缝发生。经检测，南公1水电站堆石坝面板与挤压边墙结合紧密，混凝土面板上未发现一条裂缝，质量优良，为大坝的稳定安全运行提供了保障。

平原地区河道纵横交错，水流速度慢且流向不定；闸站众多，导致水情、工情极为复杂，一旦发生洪水，将形成大面积的洪涝灾害，对人民群众生命和财产安全造成了较大的威胁。为了准确模拟平原地区洪涝水的产汇流过程，结合SCS模型和MIKEFLOOD模型的优势，充分考虑了各类下垫面产流特征和闸站调度规程，构建了水文水动力模型，选取了位于湖北省江汉平原腹地的通顺河流域作为研究区，利用实测数据对模型进行了率定、验证，分析不同降雨条件下对该区域的排涝影响。结果表明①利用2003年、2010年、2016年的实测水位对模型进行率定与验证，模拟的相关系数均在0.8以上，误差低于2%；表明该模型的模拟效果较好，可以用于通顺河流域的产汇流模拟。②将通顺河流域分为11个子排区，各个排区产流量最大为排湖排区；幸福、通北等7个排区的现状排涝能力均不足10年一遇3日暴雨3日排出。③当发生5~20年一遇的洪水时，流域的排涝时间达到10~12 d时，河道水位逐渐下降。当发生30年一遇的洪水时，流域内的水位先增长后趋于稳定，表明流域内的外排泵站排涝能力不足以应对30年一遇洪水。该项研究可为复杂平原河网地区的排涝措施制定提供参考。

地下水是济南市重要的供水水源，为实现地下水资源的可持续开发利用，有必要开展济南市地下水储量变化特征分析及地下水资源评价。研究以GRACE重力卫星和GLDAS全球陆面同化系统数据为基础，采用奇异谱分析法重构陆地水储量变化（ΔTWS）数据，构建多尺度地理加权回归（MGWR）模型，以蒸散发ET、降水量PRE、地表温度LST、植被指数NDVI作为回归变量，对济南市地下水储量变化（ΔGWS）数据进行降尺度，并开展ΔGWS时空变化特征分析及地下水资源评价。2002年4月-2023年12月，济南市ΔTWS、ΔGWS呈下降趋势，在年内，6月份ΔGWS最小，12月份最大，ΔGWS对降水变化的滞后效应明显。MGWR模型将济南市ΔGWS数据分辨率由0.25°提高到1 km，降尺度前后ΔGWS变化趋势、空间分布保持较高的一致性，表明MGWR模型对ΔGWS数据降尺度适用性较好。采用BEAST算法解构济南市ΔGWS时间序列，ΔGWS主要受趋势项控制，存在2个概率大于50%的突变点。济南市ΔGWS空间分布差异明显，莱芜区、钢城区地下水储量相对较多，平阴县、长清区较低，ΔGWS重心主要位于历城区。采用ΔGWS上升段水量表征济南市地下水资源量，2003-2019年，济南市平均地下水资源量为22.90亿m³，特枯年、枯水年、平水年地下水资源量分别为16.57、27.22、29.55 亿m³。研究结果对济南市地下水资源的合理开发利用提供科学参考。

准确的地下水位预测对于灌区地下水资源管理有着重要意义。然而，由于灌区非结构化的井位数据难以处理，传统的深度学习方法未考虑灌区各监测井的空间位置关系和各井的自身属性，导致深度学习模型严重缺少物理可解释性。充分考虑各监测井空间位置关系和井点静态属性以构建有充分物理含义的图结构，提出基于图神经网络的GWN模型，以河套灌区义长灌域为例，结合EEMD算法对地下水位数据进行预处理，模型地下水位预测结果与两个基线模型LSTM和GRU进行对比以验证模型的合理性。结果表明：添加EEMD算法的GWN模型相较于基线模型结果更优，MAE、RMSE、NSE等统计指标均优于基线模型；同时相较于基线模型的单井预测，GWN模型可同时预测所有监测井的水位，预测效率明显提高；此外包含物理意义的图结构经自适应迭代更新后再现了具有物理背景的灌域地下水网络，各井间的相互关系及原因可结合静态属性分布图从邻接矩阵中直观解读。总之，该模型有着良好的地下水位预测效果和可解释性，可为内蒙古河套灌区义长灌域地下水位管理提供参考。

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。

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。

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。

大坝边坡大变形或滑坡严重威胁库区长久运行安全。主流传统边坡变形预测模型未能充分考虑变形的时间和空间特征。引入Transformer、时空图卷积神经网络（STGCN）、时序卷积网络（TCN）和图卷积神经网络（GCN）四种代表性深度学习方法，提出基于深度学习模型的边坡测斜孔变形时空预测方法。利用某水电边坡测斜孔变形监测数据，对监测数据展开系统性分析。预测结果表明，GCN、TCN、STGCN和Transformer四种模型均适用于边坡时空预测，其中TCN模型相较于其他3种时空预测模型展现出了更高的预测精度和可靠性，评估指标MAE、MSE、RMSE、MAPE和R ²分别为1.007、2.208 2、1.486、102.40%和0.988 4。此外，4个模型的不同日期的预测结果与实测值的误差分布在0~4 mm之间，验证了4个模型在边坡测斜孔变形时空预测的准确性和有效性。研究结果为库区边坡变形时空短期预测提供了新思路。

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。

弯曲河流在自然界中普遍存在，其演变过程与机理十分复杂，为探讨弯曲河流水沙运动及河床演变，前人基于河工模型试验开展了大量研究。对现有弯道河工模型相关研究成果进行综述，系统归纳了理想河道模型和天然河道模型的发展历程、特点及其适用范围。总结发现，理想河道模型对天然河道做了高度概化，可概括为基于圆弧与直线组合、正弦派生曲线和Kinoshita派生曲线设计的三类弯道模型。理想河道模型具有普适性，在揭示一般规律和机理等河流泥沙动力学基础理论研究中较为适用。天然河道模型以实际河道为原型并遵循一定的相似原理，主要包括比尺模型和自然模型两类。比尺模型是原型河道按照一定几何比尺缩放后的物理模型，与原型之间满足水流运动相似和泥沙运动相似，适用于原型河道水沙输移、河道冲淤、河床演变等的反演和模拟；自然模型则是通过控制流量大小、流量过程等水流条件，以及河床组成、河床比降等河道边界条件，塑造出的与原型河床形态相似的模型小河，在河型演变相关研究中较为适用。两类天然河道模型与原型河道均具有相似性，可为工程实践应用提供直接参考。总的来说，理想河道模型与天然河道模型在基础与应用研究中各有优劣，可根据实际研究需求选择不同模型类型。

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。

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。

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。

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。

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。

白鹤滩水电站是我国第二大水电站，左岸地质条件复杂，地下洞室规模巨大，蓄水后厂房区域存在渗水现象，渗流作用对围岩变形和稳定性具有一定影响。为研究左岸地下洞室在蓄水过程的围岩稳定性问题，采用现场监测数据和数值模拟相结合的方法，分析库水位抬升影响厂区围岩变形的作用机制。利用监测数据分析厂区地下水自由面、渗压、渗漏量等渗流场特征，揭示厂房围岩变形规律和应力变化趋势；基于稳定渗流理论，采用有限单元法模拟上库蓄水至640、775和816 m水位时的左岸渗流场；通过有限差分数值仿真软件FLAC3D，研究地下水渗流对围岩变形的影响。数值模拟与监测结果对比反映两者变形规律基本一致，研究结果表明：蓄水过程中，白鹤滩水电站左岸地厂围岩变形与上库水位呈正相关，岩体变形量随库水位上升而逐渐增大，上游岩台最大位移可达8.27 mm；上库水位提升导致厂区渗流场发生改变，在地质构造发育区域尤为明显，厂区渗流场改变是蓄水期地下厂房围岩变形的主要原因。整体而言，蓄水期白鹤滩左岸地下厂房围岩稳定性良好，可通过扩大错动带C₂截流洞长度或加密错动带C₂揭穿区域的排水孔的方式来减弱错动带C₂渗流对厂房围岩稳定的影响。

风光水多能互补是提升新能源消纳量的有效手段。在短期调度期内，梯级水库群实施多能互补调度需协调各梯级水库出力与新能源出力的峰量关系，并考虑梯级水流时滞造成调度期内出库的滞后电量影响，面临调度期内、外的发电效益以及调度期内调峰效益的多目标协同调度问题。本文构建了梯级水库群风光水多能互补短期多目标优化调度模型，生成发电效益、调峰效益以及调度期外潜在电能的非劣解集，辨析了多目标矛盾协同关系，并通过对比分析定量评估了互补调度的综合效益。以沅水流域梯级水电站群为例，枯期与汛期典型日的模型计算结果表明：①长期调度效益和短期调度效益具有一定矛盾关系，梯级水库蓄能与滞后电能越大时，调度期内的发电效益越小；②发电效益和调峰目标间存在矛盾关系，且随着潜在电能的降低矛盾性减弱。③水电补偿风光有效地提高了系统总发电量，发电模式下枯期和汛期增发电量分别达808和520万kWh，调峰模式下枯期和汛期降低了最大余荷88和6 万kW。研究建立的梯级水库群风光水多能互补多目标优化调度模型对提高新能源消纳具有一定参考价值。

抽水蓄能电站进/出水口双向运行均须满足流态良好，水头损失小要求，对其进行水力优化事关电站运行安全和效益。一些低水头电站采用尾部明厂房布置，其进/出水口紧接尾水管，受尾水管弯肘段影响，出流不均匀问题显著，需提出新体型解决。以某抽水蓄能电站为例，应用CFD技术开展研究，发现原倾斜侧式进出/水口方案紧接尾水管，受离心力影响，其扩散段内主流偏移，水力特性评价参数不满足规范要求。从提前分配流量的原理出发，提出增设隔板的方案，使流态得到了改善。为了进一步优化流态，提出一种结合竖井式和侧式优点的创新体型，分析了其流态敏感性，给出了保证流态均匀的体型参数。这种特殊体型对采用尾部明厂房的抽蓄电站进/出水口设计有参考价值。

研究气候变化背景下渭河流域未来降水和干旱特征，为流域水资源管理、水旱灾害防御等政策制定和决策提供理论依据。基于渭河流域18个气象站点实测降水、平均气温、日照时数、平均相对湿度和平均风速，通过Penman-Monteith方法计算气象站点潜在蒸散发，选用CMIP6中CanESM5模式的SSP1-1.9、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5情景，采用SDSM统计降尺度方法，预测了渭河流域2031-2090年降水、潜在蒸散发和干燥指数。结果显示，SDSM能较好的模拟渭河流域潜在蒸散发和降水，且对潜在蒸散发的模拟效果优于降水，气候变化对渭河流域降水和干旱影响显著，不同气候情景、不同时间段影响程度均不同。时间上，渭河流域未来降水量将增加，四种情景下降水的年代际倾向率分别达2.34、13.3、32.5、25.1 mm/10 a，尤其SSP3-7.0情景下降水在2071-2090年相对基准期增幅达到35.2%；除SSP1-1.9情景，其余情景潜在蒸散发呈增加趋势；干燥指数平均减小0.145。空间上，降水呈现由西北向东南递增的特点，北洛河状头站以上区域降水量随着强迫情景的提升增加显著；潜在蒸散发由西到东递增，同一区域，强迫情景越高潜在蒸散发增幅越大；干燥指数由西北向东南递减，流域气候整体变湿润。未来渭河流域应通过加强风险监测、科学配置水资源、建立水旱灾害预警机制等措施，提升水旱灾害防御能力，有效应对气候变化带来的风险和挑战。

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。

为探讨清江长阳县城区段水环境污染物浓度变化情况，基于MIKE21水动力水质耦合模型进行3种水文条件（丰水年、平水年、枯水年）下的水环境模拟研究，采用单因素污染指数评价污染因子NH₃-N和TN两个指标，并对不达标场景提出3种排污口污染物排放改善措施。结果表明：清江城区段水质特征为丰水年污染物含量优于平水年，而枯水年水质最差，NH₃-N和TN浓度超标较多，无法由河段的自净能力来降低但通过降低排污口污水浓度后得到明显改善，TN降幅最高可达15%，NH₃-N降幅最高达到20%。研究结果有利于更好地了解长阳县城区污水排放对清江水质的影响机理，为清江城区段污染的防治和改善提供参考。

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。

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。

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。

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。

无人机遥感技术具有成本低、时效性强、操作灵活方便、影像分辨率高、干扰少等诸多优势，可用于监测多个水质指标，如总氮、悬浮物、浊度、总磷和叶绿素等，是河湖水环境监测技术体系发展的趋势。为验证该技术在河流水质监测中的适用性和可靠性，以鄱阳湖流域五大河流之一修水为研究对象，采集31个样本，通过无人机多光谱成像遥感数据对河流水体的SS、TP、TN、TUB、Chl-a等水质参数进行了定量反演，并基于人工监测的实测值，采用线性拟合、决定系数（R ²）、标准均方根误差（NRMSE）以及平均相对误差（MRE）等指标验证其监测精度；利用对比分析和经济性分析论证无人机遥感技术的适用性。结果显示：①无人机遥感技术对SS、TP、TN、TUB、Chl-a等水质参数监测的精度较高，各指标反演值与实测值线性拟合曲线的决定系数R ²介于0.565~0.89之间，且基本贴近1∶1趋势线，满足水质要素反演的精度要求，其中以Chl-a的精度最高，TP的精度最低，排序为Chl-aSSTUBTNTP；②各指标反演值NRMSE值位于0.1~0.3之间，表明模型拟合优度中等偏好；各指标反演值MRE介于13%~24%之间，与实测值总体较为接近，偏差基本在可控范围内；③无人机遥感监测的成本和工期相较于人工监测方法节省0.5倍以上，表明无人机遥感技术更具有经济性。研究创新性地采用无人机遥感技术对河流水质进行了反演，并验证了无人机遥感技术在河流水质监测中的可行性，为快速准确监测河流水体水质提供了新方法，对于促进水环境监测技术的发展具有一定的实践指导意义。