气候变化与人类活动对大汶河生态健康影响日益显著，为维持河流生态健康的稳定性，开展生态流量评价至关重要。以大汶河流域济南段为研究范围，采用多源遥感资料提取水体面积信息，由水体面积与实测流量构建拟合方程，推求基本生态流量对应的生态水体面积，开展基于遥感数据的生态流量评价。研究结果显示：1985-2021年大汶河流域济南段水体面积41.84 km²，水体面积呈增加趋势，其中季节性水体占32%，永久性水体占68%。6种水体指数中EWI、NDWI适用于大汶河流域济南段，精度达到90%。由线性拟合方程推求，陈北、马小庄流域生态水体面积分别为13.98 km²、18.49 km²。1985-2021生态流量保障率分别为65%、42%。受自然因素与人为因素影响，2004年前后生态流量保障率变化明显，分别由43%、7%提高到83%、73%，至2020年均达到100%。交叉小波与小波相干谱分析表明，水体面积与气候因素中降水、平均湿度呈正相关，与平均风速呈负相关，与平均温度的相干性不显著，降水与平均湿度是影响水体面积变化的主要因素。土地利用因素中，水体面积变化主要受耕地、草地面积影响，呈负相关。由不同水体面积比例，确定流域内雪野水库生态水体面积10.82 km²，生态水位228.97 m，生态库容1.02 亿m³。研究成果可为大汶河流域生态流量评价、监管与调度提供技术支撑。

松花江流域作为东北地区的母亲河，评估其水生态系统服务价值对松花江流域生态系统的可持续发展具有重要意义。以2020年为基准年，采用了InVEST模型法、市场价值法、当量因子法、分摊法等评价方法对松花江流域的水资源供给、渔业产品、水利发电、河道采砂、水源涵养、水质净化、固碳释氧、生物多样性、土壤保持、休闲旅游、内陆航运、科研教育等12项指标进行了定量评估。结果表明：2020年松花江流域水生态系统服务价值总量为5 907.32 亿元，约占2020年黑龙江省GDP的43.12％。调节功能价值占水生态系统服务总价值的72.32％，居于首位；支持功能价值与服务功能分别占比为10.63％、12.20％；而提供产品价值最小，仅为总价值量的4.84％。科学的建立黑龙江省水生态系统服务价值评价体系，为加快构建补偿机制，提出切实可行的生态补偿对策提供了科学依据与数据支撑。

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。

为了抑制低比转数离心泵的空化，提出改变叶片开槽轴向角度的方法，并设计了3种叶片斜开槽方案。通过数值模拟的方法，对比离心泵试验结果，分析叶片斜开槽对离心泵空化抑制的效果。模拟结果表明：轴向角度为5°的叶片斜开槽对低比转速离心泵的空化抑制效果最明显，断裂扬程提高了0.281 m；叶片斜开槽抑制了离心泵叶轮流场内空泡的发展，在空化严重阶段空泡体积最多减小了67.25%；叶片斜开槽优化了叶轮流场结构，缩小了叶轮进口低压区，降低了叶轮流道内的湍动能。

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。

丁坝的合理布局有效地调整了水流结构和河床冲淤形态，不仅起到护岸作用，同时在丁坝附近形成的深潭、浅滩等多样化的河床，为水生生物提供丰富的栖息地，促进生态可持续发展。基于CFD技术，采用RNG k-ε 模型进行参数率定验证，对180°弯道凹岸处不同挑角的丁坝单元附近的水流动力学特性及河床冲淤演变展开深入研究。结果表明，在能量损失和水位变化方面，正挑丁坝表现最为显著，水位差最大，能量损失亦最为严重；上挑丁坝次之，下挑丁坝最小。涡旋强度与河床冲淤程度呈正相关关系，其中逆时针涡旋促进淤积，顺时针涡旋易引起冲刷。在切应力分布方面，坝头处及丁坝对岸形成的强切应力区的范围和强度呈现正挑丁坝最大、上挑丁坝次之、下挑丁坝最小的规律。由此可见，丁坝挑角的选择对河床冲淤、水流特性及生态效应具有深远的影响。科学合理地设计与布置丁坝，是实现河床冲淤控制、河道生态平衡维护与工程安全共赢的关键所在。

水库防洪调度对于有效减少洪水灾害、保障人民生命财产安全至关重要。此过程是个多阶段、非线性的、高纬度的工程问题，具有许多复杂的约束条件和相互依赖的决策变量。为了提高水库群优化调度问题的求解效率，充分发挥水库群协同防洪能力，提出了改进的沙猫群算法（Sand Cat Swarm Optimization Algorithm， SCSO），利用Cubic混沌映射策略实现调度方案的分散均匀性，引入鲸鱼算法的螺旋搜索策略提高种群的局部搜索和全局搜索能力，融合麻雀算法后阶段的预警机制增加算法后期全局搜索的能力，使用经典测试函数和秩和检验对算法的精度进行检验，结果表明，改进后的沙猫群算法的收敛速度和精度都得到了明显的提升；并首次将算法运用在水库群防洪优化调度上，建立防洪控制点处最大削峰准则模型，对黄河中下游5座水库联合防洪调度系统应用研究，同时，将改进的沙猫群算法（ISCSO）与原始沙猫群算法（SCSO）、蜣螂算法（DBO）的优化结果进行对比分析，其中DBO算法求得的控制点峰值流量为21 274.3 m³/s，削峰率为46.62%，SCSO算法求得的控制点峰值流量为21 248.6 m³/s，削峰率为46.68%，ISCSO算法求得的控制点峰值流量为20 687.1 m³/s，削峰值最率最大，为48.09%。结果表明，改进的沙猫群算法在解决水库防洪调度问题中削峰效果最好，且有效实现下游错峰效果，保证了下游河道以及防洪控制点的安全。研究成果为解决水库群防洪优化调度提供了新的思路和方法。

快速城市化导致土地利用格局和产汇流特性改变，致使城市内涝问题频发。预测城市未来土地利用情况，探究土地利用变化情景下城市内涝风险演化，可为提升城市防灾减灾规划与可持续发展提供参考依据。以南京市为例，利用FLUS模型预测2030年土地利用格局，结合MaxEnt模型和风险评价指标体系，识别城市内涝风险主要影响因子及其贡献，分析土地利用变化情景下的城市内涝风险格局及其演变。研究结果表明：①南京市土地利用变化特征以耕地减少、建设用地增加为主，预估2020-2030年间南京市耕地面积减少约2.6%，城市建设用地增长约4.81%；②土地利用类型和距道路距离等指标对南京市内涝风险分布有着较高的贡献率，而年内日降水量超过50 mm的天数及年内总降水量等指标则有着较大的重要性。③南京市2010、2020和2030年高风险面积占比分别为4.77%、5.37%和5.94%，高风险区主要分布在长江沿岸中心城区，其中鼓楼区、秦淮区、玄武区的高风险区面积占比在2030年均超过50%；④随着土地利用格局改变，南京市较高风险区有23.36%的概率转换为高风险区，中风险区有21.74%的概率转化为更高风险区，总体上风险等级有增强趋势。

针对城市供水企业在日供水量预测方面的需求，提出并设计了一种基于自动控制双闭环调节原理和自适应机器学习的水量预测模型参数调整方法。该方法创新性地引入了日变化系数和15 min变化系数，在超出预设误差阈值时启动内外环控制流程调整输出偏差。通过对广东省某自来水公司实际供水数据的分析，采用双闭环自适应调参法建立的水量预测模型在预测日供水量变化时相较于传统预测方法预测精度提升了15%，模型预测结果稳定性也得到一定程度的提高。结果表明，该模型能有效提高供水量预测的准确性和稳定性，为城市供水调度和水资源节约提供了一个先进实用工具，在城镇智慧水务发展中具有重要的应用推广价值。

以马鞍山郑蒲港新区排涝系统为代表性案例，探讨基于调蓄演算法和SWMM模型联合的城市排水系统设计应用研究。郑蒲港新区于2012年设立，定位为现代临港物流区、现代临港工业区及产城一体主城区，具有重要的战略发展功能。首先，收集新区地理、气候和排水系统相关数据，运用基于水量平衡的调蓄演算方法对排涝系统及规模进行分析。然后，将优化方案应用于SWMM模型，对雨水径流等过程进行动态模拟和分析。研究表明，为达到20年一遇暴雨不积水的设计排涝标准，研究区域需外排总设计流量为111.9 m³/s，扣除现有3座泵站合计流量后，尚需增加30.5 m³/s外排流量。研究成果为郑蒲港新区姥下河北片区的排涝减灾和排涝系统整治提供科学参考依据，有助于新区发展建设需要。同时，此研究方法可作为基于调蓄演算法和SWMM模型联合的城市排水系统设计应用研究的参考，推动城市排水系统设计领域的发展。

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。

为进一步提高阻力型水轮机的效率并降低其对管道液体输送能力的影响，通过单因素试验法分析了叶轮参数对其性能的影响，筛选出了四个关键参数及其取值范围。接着采用响应面法设计试验方案，利用最小二乘法拟合关键参数与效率和水头损失的函数关系，得到了回归模型。最后运用MOPSO算法对回归模型进行寻优，获得了叶轮最佳参数组合。结果表明，优化后的阻力型水轮机效率平均提高4.053%，水头损失平均降低0.679%。

基流作为河川径流中相对稳定的一种组分，同时也是干旱半干旱地区枯水期径流的主要来源，对流域的水资源优化配置及生态环境的维护有着十分关键的意义。基流分割结果的准确性对于预测流域水文过程以及探究基流变化规律有很大的影响。汾河作为黄河中游重要支流，关系着整个中游地区的经济发展，研究汾河的基流变化能有效表征黄河中游基流的变化机制，因此，选取适宜的分割方法显得尤为重要。基流分割方法众多，数值模拟法凭借其客观性、可重复性和易操作性等特点，且可对长系列冗长繁琐数据进行高效便捷处理，因此在实际应用中受到广泛认可。基于黄河中游汾河静乐水文站2006-2014年日径流资料，采用8种常用的数值模拟方法进行基流分割计算，分析径流年内、年际变化特征，从基流指数的不稳定系数、标准差和变异系数3个角度分析其特征，并分析年基流指数的相关性，比较典型年的基流过程与径流过程，选用Nash-Sutcliffe效率系数、平均相对误差和相关系数这3个指标来进行基流分割结果的有效性检验。结果表明：Chapman滤波法、Chapman-Maxwell滤波法和Eckhardt滤波法是静乐水文站控制流域较为适宜的基流分割方法，计算所得的BFI值分别为0.491、0.495、0.496。研究结果为黄河中游基流分割和基流变化规律等研究提供技术支持，为黄河中游水资源合理利用和更好地建设当地生态环境提供科学依据。

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。

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。

为了深入了解嘉陵江水沙关系的变化规律。基于嘉陵江出口北碚水文站1965-2022年的年径流量和年输沙量资料，利用Mann-Kendall检验法、双累积曲线法并结合物理成因法诊断水沙关系的变异点，通过AIC、BIC、RMSE对径流量和输沙量的边缘分布函数和Copula函数进行优选，确定最优Copula函数并建立嘉陵江流域水沙联合分布模型，运用模型对流域内水沙丰枯遭遇概率、联合和同现重现期进行计算，进而对比分析水沙单变量和联合变量设计值。结果表明：①水沙关系在1989年发生突变，变异前的水沙相关性强于变异后的水沙相关性；②1965-1989年阶段水沙序列最优边缘分布都为Logn， 最优水沙联合分布模型为Gumbel Copula模型。1990-2022年阶段径流量和输沙量的最优边缘分布分别为Gamma、GP，最优水沙联合分布模型为Frank Copula模型；③2个阶段水沙序列同步概率分别是59.77%、61.14%，均大于异步概率，且出现极端情况“水丰沙枯”、“水枯沙丰”类型的概率 极低，表明水沙概率存在较大的相关性，来水来沙条件相对稳定；④联合变量设计值大于单变量设计值，通过两变量联合分布计算的径流量和输沙量设计值更加可靠。水沙联合重现期集中在2年附近，同现重现期绝大部分小于50年。通过探讨嘉陵江流域来水来沙联合变化特征，可为流域的水沙调控、防灾减灾等工作提供参考。

水利工程的建设改变了下游河流的水文情势，对河流生境产生了不利影响。在嘉陵江全江渠化的工程背景下，梯级航电枢纽形成的缓流江段将无法为漂流性鱼卵提供适宜的漂流条件，导致鱼卵下沉死亡，鱼类资源萎缩。针对嘉陵江干流漂流性鱼卵孵化受阻的问题，提出利泽航电枢纽生态调度方案。首先，建立桐子壕航电枢纽至草街航电枢纽一维水动力模型，并验证了模型的可靠性；其次，确定了漂流性鱼卵孵化的流速阈值，据此制定利泽航电枢纽生态调度方案；最后，根据利泽航电枢纽的调度规则计算了生态调度期间的经济效益损失。研究结果显示，一维水动力模型模拟结果与实际径流相关系数为0.88，纳什效率系数为0.78，能有效反映了模拟江段的流速变化过程。制定了利泽生态调度的第一天泄水1 550 m³/s，第二天泄水1 820 m³/s，第三天泄水2 000 m³/s，第四天泄水2 400 m³/s，第五天泄水1 980 m³/s，第六天泄水1 550 m³/s的最小下泄流量，能够满足漂流性鱼卵的流速需求；当天然径流无法满足时，需要亭子口水库配合开展联合生态调度。研究结果可为考虑漂流性鱼卵孵化需求的生态调度提供技术支撑。

随着水利工程信息化建设的不断发展，智慧水利和数字孪生实施不断深化，水利工程运行管理系统引入BIM技术，具备了管理可视化、数据实时化等特点。为准确展示大型泵站运行管理中泵装置内部流动状态，同时降低计算成本和时间，结合西淝河北站运行管理平台，提出了一种BIM与CFD技术联合应用的思路。通过预先进行大量工况的CFD计算，并将计算成果处理成需要的特征断面流态图，建立不同工况条件的流态图数据库，再根据实时工况选择展示最接近的流态图片。研究成果已在西淝河北站运行管理系统得到应用，可为类似工程应用提供参考。

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。

为了解决模板测量过程中由于安置棱镜和人工测量所产生的大量人工成本以及减少大坝高空作业所带来的安全隐患，提出了一种基于视觉AI的连续翻升模板自动测量方法。以图像全站仪为主要感知设备，利用机器视觉算法代替人工观测方式，对大坝施工现场的连续翻升模板进行自动检测与测量，提高大坝施工放样效率降低测量员工作强度。该方法设计了同心圆加数字作为协作目标来代替棱镜；应用了一种基于交比不变性的圆心检测算法，实现了测量点的识别与定位；应用一种DP控制器来实现图像全站仪的精准照准。使用图像全站仪Leica TM50I在TB大坝浇筑现场开展了自动化测量实验。实验结果表明，测试距离在70~131 m内，该方法与传统人工测量之间的误差在5 mm以内。

利用有限元软件ABAQUS对不同长宽比条件下单边切槽梁（SENB）试样I型应力强度因子进行了数值模拟，探讨了支点摩擦作用对试样无量纲应力强度因子Y _Ⅰ及无量纲T应力T*的影响规律。结果表明，试件长宽比增大会导致Y _Ⅰ和T*的值逐渐增大，摩擦系数增大会导致Y _Ⅰ减小；长宽比较小的试样经支点摩擦作用后，T*会减小并使断裂轨迹更加稳定。通过压实黏土I型断裂试验，对比了考虑和不考虑支点摩擦效应的试验结果，验证了数值模拟的准确性。

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。

防渗墙的抗压强度与渗透系数之间的相关性及其分布模型是影响土石坝防渗墙强度及大坝渗透可靠性的关键因素。收集了9座土石坝高喷桩防渗墙检测数据，采用AIC准则识别抗压强度与渗透系数的最优边缘分布类型与构造相关联合分布模型的最优Copula函数，Bootstrap方法模拟识别结果的统计不确定性。结果表明：抗压强度和渗透系数之间存在显著负相关性、主要服从威布尔分布，构造两参数相关非正态联合分布的最优Copula 函数为Frank Copula，识别结果差异主要来源于防渗墙施工质量导致的频率分布差异。研究结果可为土石坝高喷桩防渗墙强度可靠度与坝体/坝基渗透稳定可靠度分析提供简单、有效的分布模型。

长距离隧洞常用于穿越复杂地形，利用钻爆和TBM开挖方法联合开挖高原长隧可以充分发挥钻爆法的灵活性和TBM法的高效性，但是增加了工程进度管理的复杂度。考虑高原长隧常面临开挖工期长、地层复杂，气压低、气温低等不利条件，在钻爆法和TBM开挖进度仿真模型研究的基础上，研究开挖工艺切换的工期及其影响，建立钻爆和TBM联合开挖的高原长隧开挖进度仿真模型，并以工期函数和控制流程的形式表达。实例分析结果表明，本模型可以适用长隧施工的支洞和主洞多工作面同时开挖、以及钻爆和TBM联合开挖等复杂施工边界条件。可为高原区引水、公路、铁路等长距离隧洞的开挖进度管理提供支持。

以广东省揭阳市揭西县为研究对象，采用2021年下半年的时间序列哨兵一号数据，分析了实测样本的水稻、玉米、坑塘水面、未耕种、树林和蔬菜等耕地上不同覆盖物的时间序列后向散射系数特征和类间差异性，结果表明耕地种粮类型分类的最优极化方式为VH极化，在此基础上构建了基于长短期记忆网络（Long Short-Term Memory networks，LSTM）的耕地种粮类型识别模型，模型精度达到90%。根据模型提取了研究区的水稻、玉米、坑塘水面、未耕种、树林和蔬菜的空间分布，为多云地区的耕地种类监测提供了新的遥感技术手段。

针对确定性径流预报不能提供径流预报不确定性度量，难以充分发挥预报价值的问题，提出基于Vine copula函数的贝叶斯转移预报（Vine Copula based Bayesian Transition Forecast，VCBTF）模型，对确定性径流预报结果进行后处理得到概率预报结果。首先，通过多种水文预报经验模型获得入库径流预报的集合结果；其次，采用集合Kalman滤波技术将入库径流预报的集合结果融合为后验预报结果；最后，采用VCBTF方法对融合预报结果进行后处理以量化径流预报的不确定性并得到入库径流的概率预报结果。以雅砻江流域具有多年调节能力的两河口水库为研究对象开展中长期入库径流概率预报研究，考虑以月为预见期，研究结果表明：① VCBTF模型在均方根误差、平均绝对误差和纳什效率系数评价指标上均优于确定性径流预报模型，且至少增加2.7%的预报合格率；② VCBTF模型的连续概率排位分数指标的平均值为104.54 m³/s优于GPR模型的106.92 m³/s，VCBTF模型的α-index指标均高于0.89且优于GPR模型的相应结果，表明基于VCBTF模型的概率预报结果具有更高的可靠性；③ VCBTF模型的单位平均相对区间宽度所包含的实测点据比例指标的平均值为2.2优于GPR模型的1.87，表明VCBTF模型的概率预报结果具有更高的集中度。因此VCBTF模型可以更有效降低径流预报的不确定性，能够提供更可靠的预报区间信息，可为开展流域梯级水库优化调度提供有力的技术支持。

为定量评估广州市荔湖片区海绵城市建设成效，研究通过本底分析、资料收集等构建了片区排水分区尺度上的SWMM模型，并从年径流总量控制率、管网过流能力和内涝风险方面对广州市荔湖片区海绵城市建设效果进行了模拟分析，以期验证该区域按照海绵城市建设实施方案开发建设后，片区防灾减灾能力，同时本研究成果可为南方高密度地区海绵城市建设对缓解城市内涝提供理论参考。通过对广州市荔湖片区模拟计算得出主要结论如下：①广州市荔湖片区低影响开发建设后，年径流总量控制率显著提升，2022年片区年径流总量控制率为81.46%，较2019年低影响开发建设前提升了15.37%；②对广州市荔湖片区低影响开发建设前后排水管网过流能力模拟分析，结果表明片区在低影响开发建设前，在不同重现期降雨条件下，管网均出现溢流情况，且随着设计重现期的增大，管网溢流比例增加。片区低影响开发建设后，在不同重现期降雨条件下，管网溢流情况均明显降低；③对广州市荔湖片区低影响开发建设后内涝风险模拟分析，结果显示在发生百年一遇24 h降雨（累计降雨量322 mm）时，片区基本为无风险区域，极少部分为低风险区域，荔湖片区海绵城市建设后能有效应对百年一遇暴雨。广州市荔湖片区通过海绵城市建设可有效降低雨水外排，提升了片区防灾减灾能力。

针对现有露顶式弧形闸门静动力学分析存在一定简化的问题，应用ANSYS有限元软件对比分析了闸门单体和闸坝一体化的静动力学特性。以某水电站溢流表孔弧形闸门瞬启工况为例，建立了考虑止水摩阻、支铰体系和预应力锚索的闸坝一体化有限元模型。研究结果发现：在静力学方面，两侧止水对闸门各钢结构构件应力影响不大，最大差值为14.08%；闸坝一体化得出的固定支铰应力分布较闸门单体更为合理；锚块对闸门结构整体位移结果影响较大，闸门单体整体位移＜不考虑锚索预应力的闸坝一体化整体位移＜考虑锚索预应力的整体位移。在动力学方面，考虑流固耦合效应下止水降低了闸门结构的各阶频率；预应力锚索对闸坝一体化动力特性影响较小。

岩体初始地应力是地下工程研究中的重要内容，依托大型地下厂房工程，采用三维水压致裂法和常规水压致裂法对洞内孔ZK1和地表孔ZK2分别进行地应力测量，获得岩体初始地应力；基于实测数据利用三维数值模拟方法进行地应力场反演计算，获得所需工程区的地应力场分布规律。研究表明：水压致裂法可以有效地获得初始地应力，三维水压致裂法获得的地下应力情况更为准确且可以与垂直孔测试数据互相印证；数值模拟获取的地应力计算值和实测值具有一致性，厂房隧洞布置较为合理且工程区发生岩爆概率较低；现场原位测试结果与回归地应力场分布规律可为工程设计提供有效的科学支撑。

岩土颗粒材料的应变局部化失效问题广泛存在于工程设计应用中，主要表现为介观尺度上的应变局部化现象和宏观尺度上的剪切带产生，目前在微观尺度上的形成机理尚不明确。为了系统研究颗粒集合体的应变局部化的形成与演化过程，通过使用离散单元法（Discrete Element Method，DEM）模拟了指定平面应变加载路径的真三轴试验，获取了宏观和微观尺度上的颗粒材料几何、运动以及力学信息。为了找出表征应变局部化特性的最佳特征量，比较了颗粒温度、波动位移和局部剪胀角等微观指标，发现波动位移在表征应变局部化方面与其他参数相比相关性更好，并选定其作为应变局部化表征变量。为了量化颗粒集合体从应变局部化开始产生到发育完成的具体应变区间，采用莫兰指数对波动位移的空间分布特征进行统计和分析，确定了颗粒集合体在弹塑性转换阶段的发育区间。进一步对颗粒集合体应变局部化发育区间内的波动位移空间分布进行探究，并统计不同空间区域内波动位移的概率密度函数，发现研究区域外部的局部塑性在过渡阶段停止演化，而内部塑性以逾渗模式发展。最终，通过波动位移的空间分布进行聚类分析，获得了描述介观尺度上应变局部化的团簇体模型。该模型可以将颗粒集合体宏观剪切带的形成与发育和单个颗粒的微观塑性发展相联系，刻画颗粒集合体从介观尺度上的应变局部化出现到宏观尺度上剪切带完全形成的演化过程。

为探究黄河流域甘肃段实施水土保持重点工程后效益水平、演化规律及障碍因素，基于“调水保土-生态-经济-社会”主题框架构建了水土保持综合治理效益评价指标体系，运用熵权TOPSIS模型和耦合协调模型定量评价2000-2021年黄河流域甘肃段9市州水土保持治理综合效益时空演化过程及子系统间的耦合协调性，引入障碍度模型识别9市州水土保持治理综合效益提升的障碍因素。结果表明：2000-2021年间，黄河流域甘肃段水土保持综合治理效益呈逐年增长态势，由2000年极度恶化状态转变为2021年良好状态；水土保持综合治理效益9市州空间上差异性明显，兰州、白银、平凉水土保持综合治理效益较高，9市州间差距呈现逐年缩小良好均衡趋势；调水保土、生态、经济、社会效益系统发展水平均呈现逐年增长趋势，生态效益系统发展水平滞后于调水保土、经济和社会效益系统；9市州水土保持综合治理效益系统耦合协调度呈逐年增长趋势，由濒轻度失调阶段过渡到良好协调阶段，且空间上表现为比较均衡局面；产水模数、地表径流深、植物固碳量、植物释放氧气量、人均农业机械总动力是阻碍黄河流域甘肃段水土保持综合治理效益提升的主要障碍因素。研究表明黄河流域甘肃段水土保持综合治理效益逐年日益明显，整体向着健康、协调均衡的方向不断发展，同时流域在水土保持综合治理和农业生产条件现代化等方面仍有较大的提升空间。

为探究河套灌区适宜的再生水灌溉向日葵模式，针对向日葵关键生育阶段（出苗—现蕾期、现蕾—灌浆期、灌浆—蜡熟期）设置T1（HHH）、T2（HZZ）、T3（ZHZ）、T4（ZZH）、T5（ZZZ）共计5组黄河水（H）与再生水（Z）灌溉方式，结合膜下滴灌技术开展连续两年野外大田试验，结果表明，各试验处理黄河水灌溉量服从T5＜T2＜T4＜T3＜T1，反之，再生水灌溉量服从T1＜T3＜T4＜T2＜T5；再生水与黄河水轮灌对膜内和膜外0~40 cm土壤pH无显著性影响；再生水灌溉水量越高，膜内土壤含盐量变化幅度、土壤及籽粒中典型重金属元素含量越大；T2处理对应轮灌方式相对其他灌溉方式更有利于促进向日葵生长、增加籽粒产量、提高籽粒粗蛋白和粗脂肪含量；然而T3处理对应土壤及籽粒中砷、铅、镉、铬含量相对其他试验处理更低，且相对T1处理节约黄河水量100~120 mm，籽粒产量、生物量、籽粒粗蛋白和粗脂肪含量则分别提高了4.34%~7.19%、6.20%~6.68%、9.25%~20.50%、7.39%~13.37%；短期再生水灌溉不会导致向日葵籽粒和收后0~100 cm土体中的典型重金属元素含量超标。以节水控盐、增产提质为目标，推荐T3处理对应轮灌方式为河套灌区向日葵生育期内适宜的再生水灌溉方式，该研究结果可为内蒙古河套灌区再生水安全高效灌溉向日葵提供理论指导。

为了提高水电站机组运行的安全性和稳定性，实时监控机组的运行状态，准确有效判定水电机组转轮碰磨故障发生概率，提出了一种基于主客观综合赋权与模糊理论相结合的故障判定模型。首先提取转轮碰磨故障对应的征兆指标，构建“故障-征兆指标”的判定结构体系；其次通过层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）和优劣解距离法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution，TOPSIS）获得各征兆指标主、客观权重，基于极差最大化法计算征兆指标综合权重；采用高斯阈值法确定振摆类征兆指标限值，同时采用行业规范确定温度类征兆指标限值；基于征兆指标限值确定水电机组征兆指标偏离度，构建“偏离度-隶属度”映射函数，计算获得隶属度判定矩阵；将隶属度判定矩阵与综合权重相结合得到故障判定矩阵，根据故障判定矩阵的最大隶属度反映该故障发生概率。以国内SK水电站故障案例实际运行数据为例，对转轮碰磨故障判定模型进行验证，判定结果与实际故障情况相符。

为提高水库中排沙洞的排沙效率，研发了一种新型旋流排沙装置。利用数值模拟试验和水工模型试验两种方法，研究了旋流排沙装置中叶轮组合、旋流场的流速分布特征、旋流排沙装置对排沙洞口泥沙的冲淤特性和排沙效率的影响。数值模拟结果表明，旋流排沙装置中单叶轮的流场范围随转速的增大而扩大，但当叶轮转速增加至20 r/s时流场范围不再增加；旋流排沙装置中组合旋流场范围取决于叶轮的转速及其布置方式，当以三角形方式布置时，组合流场范围也随叶轮转速的增加而扩大，但叶轮间距布置过小会导致能量耗散过高，叶轮间距布置过大则不能形成有效的组合流场，旋流排沙装置的最优运行状态为叶轮距离为70 mm、转速为20 r/s。数值模拟和模型试验结果表明，旋流排沙装置可有效增大排沙洞的排沙效率和冲淤范围，当库区水位较深形成冲沙漏斗时，旋流排沙装置可使排沙洞的排沙效率提高71.5%；当库区水位较浅形成冲沙廊道时，旋流排沙装置能使排沙洞的排沙量增加4.02 kg，说明该装置对库区水深较浅的淤积泥沙具有较好的排出效果，对解决甘肃河西水少沙多型水库内的泥沙淤积问题具有重要意义。

当调节阀在大流量和高压差的工况下运行时，节流区域很容易产生空化现象，引起阀体的异常振动及噪声，甚至损害阀体。以DN200的活塞式调流调压阀为研究对象，基于西门子LMS数据采集系统测量了调流阀在不同开度及空化数下的水下噪声信号，并计算了水下空化噪声的均方根值（RMS），绘制了不同开度下的空化数-噪声曲线，得到了不同开度下的初生空化数及持续空化数，部分开度还得到了阻塞空化数。结果表明，调流阀小开度下抗空化性能更好，随阀门开度增加，初生空化数和持续空化数先快速增加，至70%开度以后缓慢增加，呈抛物线增长规律。研究结果对活塞式调流调压阀的特征空化系数曲线的确定、空化状态监测、降噪减振优化设计以及阀门的安全稳定运行具有一定指导意义。

针对大变幅流量下重力流系统末端调流阀流量特性的选型问题，基于一维水锤理论，采用数值模拟方法，结合工程实例，从调流阀流量特性对稳态运行开度的影响、调流阀关阀水锤最不利流量工况确定、调流阀流量特性对关阀水锤的影响等3个方面，对线性型、抛物线型和等百分比型等3种流量特性进行比较研究。结果表明：①等百分比型流量特性更有利于调流阀在小流量工况的稳定运行。该工况下，等百分比型调流阀的稳态运行开度更大，可避免因开度过小导致的汽蚀和振动。②关阀水锤的最不利流量工况应考虑初始流量最小工况。该工况的调流阀前初始压力最大，关阀历时最短，阀前最大水锤压力往往最大。③等百分比型流量特性更有利于减小调流阀的关阀水锤压力。在相同的初始流量和关阀速率下，等百分比型调流阀的初始开度更大，实际关阀历时更长，在小开度区域的流量系数变化梯度更小，因而关阀水锤压力更小，更有利于管道安全。

降雪作为青藏高原水循环的重要组成部分，对维持区域水资源平衡和生态平衡具有不可替代的作用。然而，随着全球气候变暖的加剧，青藏高原地区降雪变化特征不仅对区域气候稳定性构成了挑战，也对水资源管理和生态环境保护提出了新的课题。为了深入理解青藏高原降雪变化的时空特征及其对气候变化的响应，研究选取了拉萨河、年楚河、那曲河、长江源、黄河源和澜沧江源等6个具有代表性的流域作为研究对象，旨在通过多源遥感降水数据融合技术，揭示这一时期内青藏高原降雪的时空变化规律。研究选取了CMFD、CPC和TRMM三种网格降水数据，通过构建基于整体偏差和偏差组分的降水数据评价指标，对这些数据进行了精度评估和优化融合。研究结果表明，2002-2018年间，青藏高原典型流域内的降雪率总体呈现下降趋势，特别是在海拔5 000 m以上的地区，其降雪率的减少更为显著。降雪率的降幅由大到小排序为拉萨河（28.2%）、黄河源（18.2%）、长江源（17.8%）、年楚河（15.4%）、澜沧江源（12.1%）和那曲河（10.5%），这一下降趋势呈现出自南向北逐渐增强的空间分布特征。这一发现与全球气候变暖紧密相关，为理解青藏高原对气候变化的响应提供了重要的科学依据。此外，本研究对于青藏高原地区的水资源管理和气候变化适应策略的制定具有重要的参考价值，也为相关领域提供了数据支持和研究方法，有助于推动青藏高原气候变化研究的深入发展。

河湖疏浚会引起底泥悬扬，造成水体浑浊。为控制疏浚带来的环境污染，尝试利用气泡幕拦浑，现场与室内试验随即开展。通过比较有无气泡幕时固定测点泥沙浓度的变化，探究气泡幕对天然泥沙和高岭土颗粒的拦截效果。在此基础上，提出气泡幕拦浑率的概念。测量气泡幕后侧泥沙浓度时空变化，分析单宽曝气量对气泡幕拦浑率的影响。试验结果表明：气泡幕具有一定的拦浑效果，其对天然泥沙的拦浑率达0.8，对高岭土颗粒的拦浑率超过0.4；随着单宽曝气量增加，气泡幕拦浑率先增长后降低；气泡幕在防疏浚底泥扩散方面具备良好的适用性，特别是，与防污帘组合使用时，可进一步减少悬浮泥沙扩散量，又能允许船舶自由通行疏浚水域。

三峡电站34台机组，总装机22 500 MW，是国家电网“西电东送、南北互通”的电网骨干电源，在保障电网安全稳定运行中发挥重要作用。三峡电站年度检修工作，因设备多、机组型号多、电站设备技术改造诉求的多样性，导致年度检修策划、执行、调整过程十分复杂且不确定性高，存在人工工作量大等问题。三峡电站检修计划安排平台依托SpringBoot微服务架构，设计开发了三峡电站运行调度与最优检修方式安排系统，提供了面向电厂决策层、管理层、执行层和运营人员分级操作服务框架，实现了三峡电厂设备年度检修作业策划、执行、反馈、修正的全方位数字化管控。同时针对不同情况下的检修要求，基于检修过程安全性和稳定性，提出了多种检修计划方案并进行优化分析。目前该平台有效服务于三峡电站常规性的检修调度工作。

衬砌的外水压力对富水深埋隧洞衬砌厚度和排水方案的确定具有重要意义。现有研究往往忽略宏观地质条件对渗流场的影响规律分析，导致深埋隧洞外水压力估算结果和衬砌设计方案缺乏可靠性的评价。论文依托引汉济渭秦岭输水隧洞工程，将富水地区深埋隧洞概化为分水岭下、傍山区域、河流下3种代表性的宏观地质环境模型，研究地质条件因素和工程措施对围岩渗流场和衬砌外水压力的影响规律和机理。结果表明：①洞顶地下水高度相同和衬砌不透水条件下，分水岭隧洞周围地下水的渗流方向以竖向为主；河流下隧洞周围地下水的渗流方向以水平为主。分水岭隧洞、傍山区域隧洞、河流下隧洞外水压力折减系数依次增大。分水岭下隧洞外水压力折减系数随着埋深增大而增大，依次为0.72、0.77、0.84；而傍山隧洞、河流下隧洞外水压力折减系数几乎不变，分别是0.91、0.91、0.93和0.95、0.96、0.96。②采取相同排水措施后，随着埋深增大，分水岭隧洞外水压力折减系数依次为0.15、0.42、0.64，降压效果最好；而傍山隧洞、河流下隧洞外水压力折减系数分别是0.48、0.67、0.77和0.63、0.80、0.83，降压效果逐渐变差；③隧洞埋深1 200 m时，分水岭、傍山和河流下隧洞外水压力折减系数随着围岩渗透系数的增大外水压力折减系数分别介于0.43~0.73、0.67~0.89和0.80~0.95，均呈现外水压力随着隧洞埋深增大而增大的规律性。研究成果具有普适性，可以从隧洞宏观水文地质条件与外水压力折减系数的规律性评估富水地区隧洞衬砌抗水压设计的合理性。