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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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%。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。