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。

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。

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%。

小浪底水库运行后，黄河下游游荡段冲刷剧烈，研究其河床下切特点及影响因素对游荡段河道整治具有重要意义。利用1999-2020年黄河下游游荡段28个淤积断面汛后实测地形数据，计算了游荡段各断面及河段河床累计下切深度及平滩水深，利用水文资料得到了各水文站逐年水位-流量关系曲线，并计算了一定流量下水位的逐年变化。结果表明：①1999-2020年黄河下游累计冲刷量达20.5亿m³，其中游荡段冲刷量最大，约为14.7亿m³。②黄河下游游荡段在2000-2007年期间河床下切最为剧烈，多年平均河床下切深度达0.24 m/a，2008-2020年游荡段河床下切程度有所减弱，多年平均河床下切深度减小至0.05 m/a。③各站水位-流量关系发生了较大变化，游荡段各站给定流量下水位下降明显，沿程水文站水位下降存在一定的时间滞后，滞后时间约3~4 a。各站在500 m³/s下的水位下降幅度均大于3 000 m³/s水位下降幅度，其中高村站的下降幅度最大。④游荡段平滩水深由1999年的1.6 m逐步增大到2018年的4.0 m，之后又降低至2020年的3.8 m。⑤从来水来沙条件和河床边界条件两方面探讨了影响游荡段河床累计下切深度的因素，发现前期6年平均来沙系数是影响累计平均河床下切深度的关键水沙因子，定量揭示了游荡段持续的河床粗化对河床下切起抑制作用。

长短期记忆网络（LSTM）模型能够有效地模拟降雨-径流间的非线性响应，在洪水模拟及预报中的应用日趋广泛。为了提高模型在不同应用场景下的适用性和模拟精度，基于LSTM模型及其5个变体模型，以皖南山区舒家流域1986-2000年30场洪水的降雨径流时间序列开展实例研究，探讨了包括不同损失函数、不同预见期以及不同训练规模等多种情景下，LSTM及其变体模型的洪水模拟效果；并开展了LSTM 模型及其变体模型与极端梯度上升（XGBoost）模型的集合模拟研究。结果表明：①4种损失函数都能较好地实现舒家流域出口断面的洪水过程模拟，模拟精度：相对均方根误差（RSR）>纳什效率系数（NSE）>均方误差（MSE）>克林-古普塔效率系数（KGE），其中RSR在LSTM及其变体模型下测试集各场次的纳什效率系数（NSE）均能达到0.7以上。②随着预见期的延长，模型在处理长时间序列时面临信息遗忘或误差累积等问题，采用LSTM及其变体模型进行洪水模拟的精度总体呈下降趋势；相同的预见期情景下，随着训练规模的增加，模型模拟精度先上升达到最佳后趋于稳定。③LSTM模型及其变体模型与XGBoost模型进行模型集合，降低了单一模型的模拟偏差，使得整体预测更具准确性和可靠性；并且通过引入残差模拟，弥补了单一模型未能捕捉到的复式洪水的特征，进一步提高了复式洪水的模拟精度。

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。

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。

水文与气象预报相结合可以有效提高洪水预报的精度和延长预见期，陆气耦合模型已成为水文气象学者研究的重点。WRF-Hydro模型作为新一代分布式陆气耦合模型在多尺度洪水预报中具有广阔的应用前景，但由于各物理过程参数化方案复杂，模型计算量大，对该模型的参数敏感性研究还不充分，也影响着模型的模拟精度。研究以湿润区的新安江上游屯溪流域为研究对象，构建多个单目标和多目标函数，并结合Morris全局参数敏感性分析方法，探究了WRF-Hydro模型在不同目标函数下的参数敏感性。结果表明：土壤参数（DKSAT、SMCMAX、BEXP）主要影响壤中流和地表径流，对径流量影响显著，尤其DKSAT最为敏感，直接影响水在土壤中的下渗速度，增大时基流量显著增高而洪峰流量则明显降低；产流参数（SLOPE、REFKDT）主要影响地表径流和基流分配，对洪水过程线形状有重要影响；河道汇流参数ManN影响汇流速度并主要控制峰现时间；植被参数MP对于总水量有一定影响；坡面汇流参数OVROUGHRTFAC和地下水参数Zmax则最不敏感。不同目标函数下的参数敏感性顺序和最优参数取值有一定差异，单目标函数中以相对误差为优化目标会更侧重于全年径流总量和低流量部分的模拟精度，而以效率系数和Kling-Gupta系数为目标则更侧重于场次洪水和高流量部分的模拟效果；基于几个单目标函数组合的多目标函数综合考虑了不同目标函数的影响，结果在一定程度上优于单目标函数。研究可为合理确定WRF-Hydro模型参数优化策略提供参考。

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。

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。

为了研究导叶对泵作透平流动状态及漩涡演化规律的影响，基于Omega方法分析泵作透平最优工况下涡结构演化过程。首先以无导叶Z ₀=0透平为基础，然后为其添加导叶。结果表明：Z ₀=0时漩涡结构比较紊乱，特别是出口涡相互作用使得其形态结构杂乱无序；Z ₀=9时出口涡范围较小，漩涡形态及演化较为清晰；导叶内漩涡结构简单，演化过程十分清晰。Z ₀=0时尾水管内主涡与小涡相互作用使得漩涡结构形态及旋向不明显；Z ₀=9透平尾水管内螺旋形主涡与叶轮旋向相同，与小涡旋向相反。Z ₀=9透平尾水管三个截面的切向和轴向速度均比Z ₀=0有所提高，Z ₀=9透平P1截面切向动能最大值比Z ₀=0高96.40%。综上，导叶可以减少漩涡的产生，提升透平流场速度，降低水力损失。研究结果可对导叶式透平的设计运行提供一定的理论基础。

再分析数据集对于水文模拟和可靠的水资源管理具有吸引力，特别是对于气象资料匮乏的地区。研究以黄河源为研究区，使用中国大气同化驱动数据集（the China Meteorological Assimilation Driving Datasets for the SWAT Model，CMADS）驱动SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型进行日尺度径流模拟并使用SWAT-CUP（SWAT Calibration and Uncertainty Program）和SUFI-2（Sequential Uncertainty Fitting-2）算法进行率定和验证，评估CMADS的精度及其对黄河源区水文模拟的适用性。结果表明：①CMADS在黄河源区的日尺度气温精度非常高，与流域内8个气象站实测数据的相关系数均在0.95以上。汛期日降水精度令人满意，相对误差基本在±10%之间，非汛期的日降水精度差，相对误差基本在-30%到-50%之间。②SWAT模型在黄河源区水文模拟的适用性非常强，利用气象站观测数据驱动SWAT模型得到率定期和验证期的NSE、R ²、PBIAS、RSR和KGE各项评价指标等级均为非常好。③采用两种方法对CMADS水文模拟适用性进行评估。方法一是用CMADS驱动SWAT模型率定和验证并进行水文模拟；方法二是用CMADS驱动已经用实测气象数据率定好最佳参数的SWAT模型进行水文模拟。结果发现，CMADS在黄河源区水文模拟与实测流量相关性高，但是容易低估流量，总体来看，CMADS在黄河源区水文模拟适用性不错，其中方法一比方法二的水文模拟效果好。研究的结果证明CMADS可为气象资料稀缺的高寒山区提供较为可靠的数据来源，为扩大水文模拟的时间和空间尺度提供了可能。

随着大容量水电机组和大规模新能源并网运行，水轮机调速系统作为电网调峰调频主要控制设备承担越来越繁重的调控任务，其健康状态直接关系到水电站安全稳定和发电效率。基于数字孪生五维模型，依据调速系统运行原理和空间结构，提出一种面向数字孪生思想的水轮机调速系统状态评估新框架，建立了水轮机调速系统数字孪生模型，包括三维物理模型、运行机理模型和数据驱动模型，并以其为支撑完成面向数字孪生的水轮机调速系统状态评估系统构建。可为水电机组数字孪生建模提供参考。

为探究未来气候变化下河北省滑坡灾害发生的变化规律，从而对防灾减灾的统筹规划提供科学的依据，使得人们更能规避滑坡灾害带来的危害风险，运用ENMeval算法（Ecological Niche Modeling evaluation Algorithm，ENMeval）对最大熵模型（Maximum Entropy Model，MaxEnt）进行优化，基于调查、收集到的860个滑坡灾害点和影响灾害的11个因子，在探讨主要影响因子的基础上进行滑坡灾害风险评估，并结合未来（近期：2041-2060年、中期：2061-2080年、远期：2081-2100年）三期气候数据的3种辐射强迫情景模式（低等强迫情景：SSP126、中高等强迫情景：SSP370、高等强迫情景：SSP585），预测滑坡灾害潜在风险区的空间分布格局和变化规律。结果表明：①经过优化的MaxEnt模型的AUC值（Area Under the Curve，AUC）在0.9以上，说明该模型在预测滑坡灾害潜在风险区方面表现出色。②通过优化Maxent模型计算的综合贡献率分析，确定影响滑坡灾害的主要因子依次为：最湿季度降水量、最湿月降水量、高程和降雨量季节变异系数，这表明降水相关的因子是影响滑坡发生的最主要因素。③对14个CMIP6气候模式（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6，CMIP6）数据进行综合评估，得出BCC-CSM2-MR在降水方面相比其他气候模式，具有最优的模拟能力，其次是CMCC-ESM2和ACCESS-CM2。④在未来气候强迫情景下，滑坡灾害低风险区面积均有所下降，中、中高、高风险区的面积占比均有所增加，这和未来降水量的变化预测趋势相同。

水力机械设备在当前国民生产中扮演着重要角色，其安全稳定运行至关重要。针对单一深度特征难以有效反映机组故障信息的难题，提出了基于卷积神经网络与图卷积网络特征融合的水力机械设备故障诊断模型。首先利用卷积神经网络获取水力机械设备监测信号卷积深度特征，同时利用快速傅里叶变换获取监测信号频谱值，构建监测信号图数据，建立图卷积网络提取样本关联特征。然后利用注意力机制对不同类型特征进行加权求和实现多模态特征融合。最后利用全连接层实现设备的故障诊断。通过水电机组、水泵主机组故障实测数据以及轴承故障数据进行验证，结果表明所提模型能有效实现水力机械设备故障诊断。

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。

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。

在国家“双碳”战略背景下，合理的水库汛期运行水位动态控制可在兼顾流域防洪安全前提下提高洪水资源利用率，充分发挥水利枢纽的综合效益。构皮滩、思林、沙沱水电站是乌江中下游干流梯级电站，由于现有防洪库容是基于单库调洪计算，并未考虑水库联合调度运行，汛期运行水位静态控制，电站机组出力受限，汛期综合效益尚未得到充分发挥。研究基于预报预泄和库容补偿作用，统筹乌江中下游多区域防洪风险，构建梯级水库汛期运行水位动态控制调度模型，对基于构皮滩水库的拦蓄作用下抬升思林、沙沱水库运行水位的动态策略及其风险进行研究。研究结果表明：实施梯级水库联合防洪预报调度可以抬升思林、沙沱水库前汛期（6-7月）运行水位2.10~3.86 m、6.09~6.42 m，后汛期（8月）可分别抬升4.17~4.86 m和6.21~6.42 m，并可以减轻梯级枢纽、乌江中下游保护对象（思南县和沿河县）和长江中下游的防洪风险。研究结果可为构皮滩、思林、沙沱梯级水库汛期防洪及洪水资源利用的安全运行提供技术参考。

为了解决单一模型在大坝变形预测中可能带来的信息损失问题，将差分进化算法（DE）用于长短期记忆神经网络（LSTM）模型的参数优化，并结合多元线性回归（MLR）模型建立MLR-DE-LSTM串联组合模型。基于某重力坝的水平位移原型监测数据，对该模型进行了验证。结果表明，DE算法可以有效提高LSTM模型的预测精度，LSTM模型可以有效挖掘MLR模型尚未完全解释的信息。相较于单一模型，组合模型在预测位移数据时具有更高的准确度和稳定性，组合模型在充分利用数据信息方面具有更大优势。研究结果为提高大坝变形预测精度提供了参考价值。

梯级水库消落水位是影响梯级水电站发电量的重要因素。随着具有多年调节性能的两河口水库的建成投运，确定两河口水库和下游锦屏一级、二滩水库联合调度的消落水位，提高雅砻江梯级发电量有待进一步研究。以梯级水电站发电量最大为目标，构建了雅砻江中下游梯级水电站联合优化调度模型，采用动态规划—逐步优化算法（DP-POA）进行求解，统计两河口、锦屏一级和二滩水电站消落水位、径流量和发电量信息，并采用K-means聚类算法开展梯级水电站中长期优化调度下消落水位与径流量、发电量之间的相关关系分析。研究结果表明：①相较梯级水电站常规调度多年平均发电量，联合优化调度可增加91.08亿kWh发电量（对应增幅为9.36%），且锦屏二级水电站作为高水头的水电站，增发电量更为明显；②对于大部分来水年份下，联合优化调度下两河口、锦屏一级和二滩水电站消落水位分别为2 800，1 825和1 175 m，相较常规调度，可增加40.43亿kWh发电量，对应发电量增幅为4.16%；③梯级水电站发电量与径流量呈现正相关关系，上游两河口水电站消落水位与入库径流量呈现负相关关系，而受上游电站径流调节影响，下游二滩水电站消落水位与径流量相关关系较弱。研究成果可为雅砻江中下游梯级联合调度和消落水位控制提供参考依据。

在土石坝工程中由于现场施工碾压的不确定性、料场取料的不均匀性导致坝料的力学参数在坝体空间上存在着变异性，这会使得采用确定参数的传统土石坝预测分析结果与坝体实际的应力变形性状存在差异。参考已建工程的坝料土工试验结果，引入空间随机场理论，通过构建平稳随机场进行坝体三维静力分析，获得了邓肯-张E-B模型各力学参数对坝体沉降及水平位移的影响状况，研究了邓肯-张E-B模型各力学参数的敏感性问题，并给出了敏感性排序结论。结果表明，邓肯-张E-B模型中参数 K_b、K、 {\phi }_{\mathrm{0}}对坝体变形的影响较大，其中以参数 K_b的影响最为明显，参数n、 R_f的影响次之，而参数Δφ、m较不敏感。研究结论可为土石坝坝体变形的合理预测和坝料特性研究提供参考。

河流水体中溶解氧骤增或耗竭均会引发系列环境污染、物种多样性破坏等问题，准确预测河流溶解氧（DO）浓度对河流水环境治理具有重要意义。为提高模型输入特征的可解释性及模型精度，获取河流DO浓度最优预测模型，研究利用黄河流域山西境内水质监测站点数据，以双向长短期记忆网络（BiLSTM）为基础，结合卷积神经网络模型（CNN）和注意力机制（Attention Mechanism），基于随机森林模型（RF）进行特征优选，建立RF-CNN-BiLSTM-Attention（RF-CBA）模型，进一步利用吸血水蛭优化算法（BSLO） 、黑翅鸢优化算法（BKA）、白鲨优化算法（WSO） 等仿生优化算法，构建了BSLO-RF-CBA、BKA-RF-CBA、WSO-RF-CBA共3种优化模型，并与深度学习中CNN-A、LSTM-A、BiLSTM-A、CBA、RF-CBA模型对比，分析得到河流溶解氧预测结果，以平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）、均方误差（MSE）、决定系数（R ²）、全绩效指标（GPI）和相对误差（MAPE）评价不同模型精度，结果表明：①RF模型通过对影响河流DO特征值进行排序、筛选，可消除冗余特征对水质预测模型的影响，提高预测精度。②利用仿生算法优化RF-CBA模型的神经元数量、学习率、正则化系数等参数，模型模拟精度进一步提升，总体上捕捉到了DO波动的时间序列特征，模型表现出强稳定性和泛化能力。③BSLO-RF-CBA模型模拟精度最高，对DO变化捕捉能力突出，具有更强的捕获全局依赖关系的能力，推荐用于河流溶解氧预测模型。该模型具备扩展至不同河流溶解氧等污染物浓度预测的能力，为河流水体污染预警与系统化管理提供技术支撑。

由于不科学的地下水开发活动，导致我国部分地区地下水位下降严重，引发系列地质环境问题，迫切需要制定地下水位-水量双控管理措施，以实现地下水的可持续开发利用。然而单一的水量控制指标无法满足取水控制的科学管理需求，因此以襄阳市平原区为例，运用地下水数值模拟法，并结合不同情景的模拟预测，研究地下水位-水量的响应关系，从而确定出双控取水指标。结果表明：研究区的地下水位与开采量和降雨量呈现出良好的相关关系，随着开采强度的增大，地下水位出现明显的下降趋势，地下水位与开采量的响应关系可作为确定取水控制指标的重要依据；通过控制降水条件和超采区水位阈值，根据水位-水量响应关系计算出水位和水量阈值，得出浅层地下水在现状开采条件下的允许开采量阈值为1.16 亿m3，平均水位阈值为93.11 m；并考虑水文地质条件的空间异质性，对双控指标进行了空间差异化分区，为地下水的科学管理提供了参考依据。

城市化进程与水安全、粮食安全协调发展是实现高质量发展的必然要求，都市圈是优化资源配置，促进区域协调发展的关键引擎。以南京都市圈为实例，深入分析1990-2020年水安全、粮食安全、城市发展演变规律，运用耦合协调模型揭示三者协调发展的时空特征，并通过灰色关联分析法识别关键影响因素。结果表明：①1990-2020年水安全等级和城市发展指数呈现稳步上升态势，而粮食安全等级先下降后回升。整体上，水安全和粮食安全状况均表现良好，到2020年各城市水安全和粮食安全等级均已达到较安全水平，南京作为都市圈中心城市，其城市发展指数远高于其他城市。②水安全-粮食安全-城市发展耦合协调度持续提升，从1990年的失调状态逐步进入中级协调或良好协调阶段。各城市水安全发展尤为突出，处于优先地位。其中，扬州协调发展水平最高，而宣城、芜湖、马鞍山水安全和粮食安全远优于城市发展指数，城市发展潜力大。③建设用地面积扩张、城镇化率、人口密度增加是影响三者耦合协调度的最主要因素。此外，建成区绿化覆盖率、粮食价格、第三产业占比以及单位面积化肥使用量等因子也发挥了重要作用。研究为统筹水、粮食、城市发展之间的协调关系、实现区域资源的优化配置，推动都市圈高质量发展提供参考依据。

针对进行水体提取时传统水体指数容易将阴影、建筑物和冰雪等非水体识别为水体的问题，基于Sentinel-2数据通过分析不同地物光谱特征，选取蓝光波段（490 nm）、绿光波段（560 nm）、红光波段（665 nm）、植被红边波段（783 nm）与近红外波段（842 nm）提出了一种新型多波段组合水体指数模型（NMCWI）。为验证NMCWI的水体提取性能，对比了常用的几种水体提取算法，包括改进的归一化差异水体指数MNDWI、修订型归一化水体指数（RNDWI）、归一化多波段水体指数（NDMBWI）、植被红边水体指数（RWI）与三角形水体指数（TWI），选取了6个试验区进行水体提取实验。结果表明：各个试验区NMCWI的总体精度与Kappa系数均高于95%，相较于其他水体指数提取精度更高，其可以减小绝大部分阴影、建筑物和冰雪等非水体对水体提取的干扰，同时NMCWI适用于绝大多数地区，能够有效提取水体。

干旱是干旱、半干旱区时常发生且最具破坏性的自然灾害之一，其频率高、持续时间长和波及范围广的特点，对全球范围内的生态、经济和农业系统造成了严重影响，且气候变暖背景下其时空特征愈加复杂。开展不同气候区多尺度气象干旱特征及其潜在影响因素研究旨在减轻旱灾损失，促进流域可持续发展。因此，研究以黄河流域为研究对象，充分考虑流域气象、下垫面要素的空间异质性影响，采用Mann-Kendall趋势检验、游程理论和多时间尺度SPEI指数方法，揭示不同气候区多时间尺度气象干旱的时空演变特征，并量化评估极端气候变量对不同气候带多尺度气象干旱的相对贡献。结果表明：时程上，流域多时间尺度气象干旱整体呈“湿润-干旱-湿润”的趋势变化规律，干旱化程度高时段主要出现在90 a左右；空间上，流域中游（D和E区）干旱化程度最大，其次为下游，而上游最小；同时，干旱特征变量、极端气候指标（降水和温度）在不同气候区均表现出较强的空间异质性，SDII、R10、R20、CDD、R99pToT、R95pTOT、R95p、Rx5day、Rx1day、TX90p和SU共11个变量解释了80%以上的气象干旱的演变特征，且Rx5day变量对不同时间尺度气象干旱的贡献占主导地位，其贡献高达65%左右。研究结果可为流域生态保护、水资源管理和气候变化适应性提供重要信息，并有效提高干旱过程的可预测性。

机动车行驶过程中产生的轮胎磨损颗粒（TWPs）易随着道路雨水径流进入生物滞留系统（BRS）并发生持续积累，对系统除氮功能产生潜在威胁。为此，考察了TWPs不同胁迫时间下BRS除氮性能的变化规律，并结合TWPs对土壤理化性质和微生物代谢活性的影响，识别了TWPs胁迫对除氮性能的主要驱动因素。结果表明，TWPs短期（0~30 d）胁迫对BRS除污性能无显著影响，但长期（31~101 d）胁迫可减弱BRS对NH₄ ⁺-N和TN的去除能力，去除率分别降低16.90%和6.89%（P<0.001），并显著抑制种植层硝化速率（NR）（P<0.05）。但其可增强底物诱导呼吸速率（SIR）和脱氢酶活性（DHA）（P<0.01）。同时，TWPs长期胁迫可显著提高种植层土壤有机质（SOM）和TN含量，并显著降低土壤NH₄ ⁺-N含量（P<0.01），但其并未对淹没层土壤特性产生影响。此外，偏最小二乘路径模型分析表明，种植层土壤健康化学指标（SOM和TN）与生物学指标（DHA和SIR）间存在强显著正相关的路径效应（0.001<P<0.01），且土壤SIR和DHA的升高是BRS对NH₄ ⁺-N去除性能下降的关键驱动因素。研究证实，TWPs在BRS中的长期累积会对种植层微生物代谢活性产生不利影响，进而直接影响除氮过程。

通过一维固结试验、扫描电镜试验和压汞试验探究了干湿、冻融两种环境作用对不同初始含水率压实黏土的压缩特性及微观结构的影响，并提出考虑环境作用影响的压实黏土压缩模型。结果表明：最优含水率干侧的压实黏土试样为团聚体结构的影响，其试样孔径分布曲线为双峰模式，而湿侧试样为分散体结构，其试样孔径分布曲线为单峰模式；干湿和冻融两种环境作用均能促进两种试样内部小孔隙向中、大孔隙的转变，导致试样的压缩性提升，具体表现为先期固结应力的减小以及再压缩指数的增加，而压缩指数的变化有限。干湿循环对试样孔隙系统及压缩性的影响程度大于冻融循环，环境作用对湿侧试样压缩性的提升效果明显高于干侧试样。所提出的考虑环境作用影响的压缩模型能够较好的描述压实黏土的压缩特性。

随机环境下的水库多目标优化调度结果是一组具有不确定性的非劣解集，传统的确定性决策方法难以定量考虑水库调度决策过程中的综合不确定性因素和风险。若按确定性决策结果进行调度，会给水库实际调度带来风险。为应对不确定性因素对水库调度决策问题的影响，减小随机环境下水库调度决策的风险，提出了一种考虑多重不确定性的水库调度风险型群决策模型。首先，采用概率分布量化了决策指标的不确定性。然后，提出了基于熵权法、模糊层次分析法、博弈论和偏差最小准则的决策群体偏好冲突消解和赋权方法，采用可行权重空间推求指标权重可行域。最后，建立了基于SMAA-GTDM的水库调度风险型群决策模型，提出了风险型群决策的两阶段流程，并定义了决策风险度指标对决策结果进行可靠性评估。以大渡河流域瀑布沟水库防洪调度为实际案例，与确定性GTDM模型做了对比分析，论证了SMAA-GTDM风险型群决策模型及其两阶段决策流程在处理风险决策问题方面的可行性和优越性。进一步与原始的SMAA-2模型开展对比验证，结果表明，两个模型结果中综合排序最优方案获得最优排序的概率分别为68.95%、45.61%，置信因子分别为69.1%、46.22%，决策风险度分别为0.04%、1.55%，说明SMAA-GTDM模型能在随机环境下提供更明确的排序结果，显著减小决策风险，可为水库调度提供更为稳健的决策支撑。

近年来，数字孪生技术在水利领域正在快速发展。其中，数字孪生数据底板存储着水利工程全生命周期中的信息，存在数据量庞大、管理复杂、更新成本增加等问题。同时，以WebGL为核心引擎渲染加载的应用层数字孪生平台受网络带宽和计算机性能的限制，面临着轻量化处理的挑战。针对数字孪生虚拟实体维度中的几何模型数据，利用改进QEM（Quadric Error Metrics，二次误差测度）算法和Low-Poly算法进行轻量化处理，选取水轮机导水机构作为案例，研究在满足数字孪生业务需求下的最优简化程度。结果表明：轻量化的处理是必要的；轻量化处理后的模型文件大小大幅度减小；在满足数字孪生精细度等级4个精度等级的简化程度的上限分别为原始数据、40%左右、70%左右、98%左右。

为探究冷冻-微波法净化污水水质效果，研究设计室内污水冻结成冰，结合微波快速解冻，按T1~T5时间段收集融出水试验。结果表明：①17 min的微波解冻可取代传统14.5 h的污水冰解冻。②T1+T2的微波处理，去除污水中59.18%和64.57%以上的理化指标含量和离子含量，同时色度、浑浊度、絮状沉淀也显著减少。③微波解冻17 min后的水产品中，TDS与总硬度浓度比最大仅0.16，总碱度、HPO₃、PO₄ ^3-、COD_Mn、SiO₂、H₂SiO₃的浓度在0.20~0.41之间；K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄ ^2-、HCO₃ ^-、NO₃ ^-浓度比仅在0.05~0.20之间；As的浓度接近0。④主成分分析结果显示，冷冻-微波法净化TDS及总阴离子净化效果最好，主成分综合得分Y分别为4.55和3.65。总体而言，结合冻融过程与微波快速解冻，可快速、高效地实现污水处理。

微胶囊自修复技术是解决混凝土劣化、提升耐久性的有效方法，近年来研究者对毫米级和百微米级自修复微胶囊的研究揭示了微胶囊的自修复作用，但都造成了基体混凝土力学性能的减低。通过控制搅拌速率等措施合成了粒径40 μm和粒径8 μm的微胶囊，并对混凝土的力学性能影响进行了研究，结果表明：①两种粒径微胶囊化学结构稳定，热稳定性较好，加入混凝土在搅拌后大粒径微胶囊有破碎现象，小粒径微胶囊表面变得粗糙。当混凝土受损出现裂缝时，微胶囊会及时破裂，囊芯材物质会流出对混凝土进行修复。②40 μm的微胶囊掺入混凝土后，均造成混凝土抗压强度和抗折强度的下降；8 μm的微胶囊掺入混凝土后，在4%以下掺量时混凝土抗压强度和抗折强度逐渐上升，超过4%以后开始下降。③40 μm和8 μm的微胶囊均对混凝土抗压和抗折造成的损伤具有修复作用，40 μm的微胶囊混凝土最大抗压、抗折强度恢复率为110.2%、113.0%，8 μm的微胶囊混凝土最大抗压、抗折强度恢复率为115.6%、114.7%。但当掺量增加到一定量时会到达拐点，然后修复效果开始降低。水工混凝土应用可通过控制微胶囊粒径，能够有效改善混凝土力学性能，且在混凝土受到破坏损伤时及时自我修复。

作为一种不可再生资源，磷在作物生长过程中有着不可替代的作用，而基于鸟粪石结晶法从废水中回收磷可以实现资源再利用，延长磷资源的使用寿命。以磷石膏堆场渗滤液废水为研究对象，系统研究了鸟粪石结晶法回收磷对温度（5~30 ℃）的响应优化，以期为大规模处理渗滤液，并回收废水中的磷，获取高品质鸟粪石肥料提供理论支持和数据支撑。研究结果显示，在Mg/N/P摩尔比为1/1/1的前提下，当温度为10 ℃时，渗滤液废水中的磷回收率最高，为77.5%，同时，结晶反应后废水pH也经历了最大的降幅（从8.8下降至5.86）。而随着结晶温度继续升高，磷回收率呈现显著的降低趋势。当温度为30 ℃时，磷回收率仅为35.6%。渗滤液中通过结晶作用形成的晶体粒径随着温度升高呈现增加趋势，在温度为30 ℃时晶体粒径最大，为68.2 μm。X射线衍射和傅里叶红外光谱技术分析结果显示，不同温度条件下形成的晶体中鸟粪石纯度均较高，同时基本都存在少量磷酸钙。但是，温度越高，形成的晶体中的铵根离子含量越低。综上分析，在较低温度条件下（10~15 ℃）最适宜处理磷石膏渗滤液废水，经加碱处理后通过鸟粪石结晶法回收废水中的磷，可以在磷回收率、鸟粪石粒径和纯度等参数指标方面达到最佳的平衡。

为了解决电力系统电源短缺情况下的电源规划优选问题，在考虑机组优化组合经济运行特性、多电源之间的互补特性、电价的波动特性的基础上，将建设、运行阶段的费用和效益视为一个整体，以总成本费用最小和运行效益最大为目标建立了考虑电力系统特性的补充电源多因素多目标优化模型，并采用约束法将多目标问题转化为单目标问题，给出了基于动态规划的求解方法。应用于某区域电力系统的算例分析结果表明，在不考虑各类电源资源条件限制的情况下，模型可以更为经济合理地给出在有限组补充电源方案中的优化推荐方案，对于电力系统中补充电源的策略优选提供了一定的参考。

针对小型土石坝的异常人员和渗漏安全检测效率低、成本高的问题，提出了一种创新的智能巡检方法。该方法基于无人机图像和深度学习目标检测技术，改进了YOLOv8s网络结构，引入细粒度卷积和新型MPDIoU损失函数，细粒度卷积能够捕捉到更丰富的图像细节，而新型的MPDIoU损失函数则有助于提高模型的定位精度。在自制的大坝异常人员和渗漏数据集上进行了实验，实验结果表明，所提出的智能识别算法在人员与渗漏的综合识别能力上具有显著优势，提高了对土石坝工程库区入侵人员和大坝渗漏的检测准确度，并能适应不同环境下的实际应用需求。

为制定碾压混凝土坝资源均衡性更优的网络计划，以提高资源利用率、降低工程投资，提出把混合微粒群算法应用于碾压混凝土坝“工期固定、资源均衡”优化中。搭建以工序开始时间为自变量的资源强度方差评价函数，把模拟退火算法作为微粒群算法的收敛判据以提高其全局收敛能力和收敛精度，引入基于动态时差的速度检测方法，使混合微粒群算法与碾压混凝土坝“工期固定、资源均衡”优化有效融合，建立多约束下的优化数学模型。在工程实例应用中，计算获得了资源均衡性更优的网络计划，验证了把混合微粒群算法应用于碾压混凝土坝“工期固定、资源均衡”优化中是合理的、有效的，较传统方法收敛速度更快、成果更优。

代冲溪水库重力坝坝基发育23 m宽的断层破碎带，破碎带岩体力学特性较弱，在大坝的施工、蓄水和运行过程中会对坝基的稳定性产生重要影响。基于工程地质条件和岩体力学参数提出了坝基处理的微拱形混凝土塞置换基础方案，并开展了三维有限差分数值模拟计算和坝基F1断层岩石力学参数的敏感性分析。研究得出，在宽大断裂带软基岩体情况下，变形模量差异和断层带的弱承载力导致坝基的不均匀变形现象明显。通过微拱混凝土塞置换之后，蓄水过程坝基承载力及重力坝应力变形均满足要求。由于混凝土塞能够较好的发挥作用，断层破碎带参数的变化对大坝和坝基应力变形影响被削弱。相关研究为跨越宽大断层重力坝的基础处理提供了重要的参考价值。

灌溉定额影响水稻水分利用率和稻田产能，为探寻水稻灌溉定额的变化规律及其与产量的关系，2014-2021年在南宁市灌溉试验站，连续8年开展稻田水层定位监测补充灌溉试验，为量化桂南双季稻区水稻灌溉定额提供基础数据。在水稻返青期、分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期、乳熟期和黄熟期，分别设置稻田水层上下限范围，利用测针每天定位监测水层深度。低于下限时进行补灌，计算累积灌水量。同时利用站内气象设施测降雨量。水稻成熟期，测量穗长、千粒重和产量等指标。试验结果显示：①降雨量大小及其时间分布是影响稻田灌溉定额的重要因素，其中，水稻生长期间降雨量分布不均，是造成灌溉定额出现显著差异的主要因素；早稻灌溉定额210.1~438.4 mm，晚稻灌溉定额243.9~477.5 mm。②灌溉定额在200~320 mm的范围内，水稻穗长、千粒重和产量均随灌水量的增加而提高；灌溉定额大于320 mm时，继续加灌不利于水稻增产。由此可见，在整个试验期间，水稻的适宜灌溉定额为320 mm。灌水不足或过量均会影响水稻收成，降低水资源的有效利用率。

针对传统蠕变模型难以反映岩石加速蠕变阶段特征的问题，为了全面提升岩石蠕变3个阶段的准确描述，在传统Maxwell模型的基础上，充分考虑原有黏壶元件蠕变参数的非定常化的同时，串联一个非线性黏塑性元件，提出了一种改进的非定常Maxwell蠕变模型，并推导出相应蠕变本构方程。同时运用origin软件引入不同蠕变数据进行拟合，研究结果表明，该蠕变本构模型能够对岩石蠕变试验曲线进行较好拟合及参数辨识，能够较好模拟不同应力水平下岩石蠕变变形特征，准确反应岩石蠕变全过程的非线性蠕变特征，表明新建立的蠕变本构模型具有较强的适用性与正确性。为今后的岩土工程提供了一种新的蠕变本构模型。

细菌是水生态环境的重要组成部分，细菌群落结构会随着环境因子的变化而产生变化，同时也对水环境有着反作用。为探究生态修复工程对排水沟水体和沉积物微生物群落结构的影响，于2021年8月（工程实施前）、2021年12月、2022年5月及2022年7月进行水体和沉积物样品采集调查，测定水体中8种理化因子（pH、电导率、盐度、总氮、COD_Mn、COD_Cr、总磷及F^-）含量，通过16S rDNA高通量测序，分析第五排水沟水体及沉积物细菌群落结构特征，并探究其与水体理化因子间的响应关系。结果表明，生态修复工程实施后，水体电导率、盐度、总氮、总磷、COD_Mn及COD_Cr显著降低，水质得到改善。水体细菌物种多样性指数增加，群落丰度提高，均匀度提高，优势菌门、细菌群落结构组成存在显著变化，优势菌门Proteobacteria和Bacteroidetes等相对丰度增加，Cyanobacteria相对丰度减少。沉积物细菌优势菌门在生态修复工程实施前后无明显变化，为Proteobacteria、Bacteroidetes和Desulfobacterota，生态修复工程实施后Proteobacteria相对丰度增加，Bacteroidetes、Desulfobacterota相对丰度减少。沉积物细菌物种多样性和丰富度、均匀度高于水体，时空分布也存在较大差异。TP和F^-是水体细菌群落结构的主要影响因子，盐度、TP和COD_Mn是沉积物细菌群落结构的主要影响因子。