以历城区柳埠镇所在 3 个小流域为研究对象，选用 MIKE11 模拟软件建立了一维河道沿程洪水演进模型［1］，完成了不同量级洪水的演进过程模拟与分析。拟定了五种不同的洪水模拟方案，并对不同设计方案下的洪水的演进过程进行了模拟，得出了不同量级洪水沿程水面线动态结果、各断面洪峰流量及淹没水位结果和各断面淹没水深结果。结果表明: 模型对山丘区小流域洪水演进过程整体模拟效果可信，可应用于实际山丘区小流域的预警指标的计算分析中; 模型模拟结果符合河道洪水演进规律，可为该地区防洪评价及预警工作提供一定的数据支撑和参考依据。

为研究滴灌条件下水肥耦合对温室葡萄产量、水分利用效率以及肥料偏生产力的影响，以早熟“6-12”葡萄品种为研究对象，在陕北风沙区开展了不同水肥处理田间试验。灌水设置高水W1（3810 m3/hm2）、中水W2（3045 m3/hm2）、低水W3（2280 m3/hm2）三个水平，施肥设置高肥F1（930 kg/hm2）、中肥F2（840 kg/hm2）、低肥F3（750 kg/hm2）三个水平，完全组合共9个处理，每个处理3个重复。结果表明：水对葡萄产量、水分利用效率和肥料偏生产力的影响均大于肥，施肥对肥料偏生产力的影响显著；葡萄产量、水分利用效率和肥料偏生产力均受到水肥交互作用的影响，在一定范围内增加水肥用量有利于产量和水肥利用率的提高，但过高的水肥供给会带来明显的负效应。建立了灌水量和施肥量与葡萄产量、水分利用效率以及肥料偏生产力之间的函数模型，均达到了显著水平，能够较好地反映水肥用量与葡萄产量、水分利用效率以及肥料偏生产力之间的关系。通过计算机模拟寻优，综合考虑葡萄产量、水分利用效率和肥料偏生产力的大小，得出适宜本地区温室葡萄栽培的水肥用量为：灌水量2784~3462 m3·hm-2，施肥量784～893 kg·hm-2。

参考作物蒸散量（reference crop evapotranspiration，ET0）的精准模拟是智慧灌溉、农田水分高效利用及水资源优化调度的重要依据。为有效提高气象资料缺乏情况下对西北旱区ET0的模拟精度，在西北旱区选取4个代表性站点，并以FAO 56 Penman-Monteith（P-M）模型的ET0计算结果为标准值，基于“sin”、“radbas”和“hardlim”3种激活函数构建27种极限学习机模型（extreme learning machine，ELM，分别记为ELM-sini、ELM-radj、ELM-hardk），并将其模拟结果与Hargreaves-Samani（H-S）、Makkink（MK）、Irmark-Allen（I-A）模型进行比较。结果表明：ELM-sin7（输入u2、Tmax和Tmin）的R2和NSE均大于0.96，RMSE小于0.35mm/d，其GPI排名第4，模型模拟精度较高；ELM-rad5（输入Tmax、Tmin和n）和ELM-sin8（输入Tmax和Tmin）的R2和NSE分别大于0.78和0.76，RMSE小于0.93mm/d；H-S、MK和I-A模型的R2和NSE分别小于0.77和0.63，RMSE大于1.00mm/d，可见ELM-rad5和ELM-sin8模型精度明显高于相同输入下的其他物理模型；基于ELM-sin7探究隐含层节点数对模型精度的影响发现隐含层节点数为60~100时模型精度最高；基于ELM-sin7模型进行可移植性分析发现，ELM-sin7在西北旱区内各训练站点和模拟站点组合下模拟精度较高。因此，在相同气象因子组合输入下，ELM-sini和ELM-radj模型模拟精度明显高于ELM-hardk，其中ELM-sin7模拟精度较高适用于西北旱区气象因子较少时的ET0模拟；而较传统物理模型，仅有温度和日照时数时ELM-rad5模型在西北旱区适用性更好，仅有温度时ELM-sin8模型在西北旱区适用性更强。

随着经济社会的高速发展以及对节水型灌区建设的要求不断提高，宁夏水利厅颁布实施的《节水型灌区考核标准（试行）》（2011年）因存在考核指标设置不合理、考核标准偏低等问题，已不能满足当前节水型灌区考核评价的要求。在分析国家、省外节水型灌区研究成果和调研宁夏灌区用水特点的基础上，通过建立考核评价指标，细化评分标准，优化确定各项指标的赋分值等，修订完善了节水型灌区评价标准，最终确定了14项评价指标。以同心县菊花台万亩枸杞园、盐池县冯记沟天朗公司333.33hm2高效节水灌溉示范区为实例，应用所建立的评价标准进行了评价。结果表明两个示范区均可被评定为节水型灌区，说明所构建的评价标准科学合理。节水型灌区标准的建立对指导和规范宁夏节水型灌区建设、促进灌区节约用水均具有重要意义。

作物生长模拟能克服田间试验的不足，为水稻种植的节水增产提供参照。基于江西省灌溉试验中心站2012、2013年的田间试验资料对ORYZA_V3模型进行率定及验证。使用率定后的模型模拟1961-2016气象条件不同灌溉模式下试验区的早晚稻生长，分析丰、平、枯水文年组早晚稻产量、灌溉定额、灌水次数、腾发量、降雨利用率、水分生产率的差异。结果表明：在一定范围内降低灌前水分下限能提高试验区早晚稻的产量。当灌前水分下限降低到一定水平后增产率将有所下降。降低灌前水分下限，能降低灌溉定额、灌水次数及腾发量，提高降雨利用率及水分生产率。从节水增产的角度，推荐试验区早稻在丰、平水年采用重度干旱的节水灌溉模式W4（耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率65%），枯水年采用中度干旱的节水灌溉模式W3（耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率75%）。与传统淹灌模式W0相比在丰、平、枯水年能分别增产2.1%、2.6%、1.6%，节水38.4%、48.8%、47.4%。推荐试验区晚稻在丰、平水年采用中度干旱的节水灌溉模式W3，枯水年采用轻度干旱的节水灌溉模式W2（耕作层灌前土壤含水率下限占饱和含水率85%）。与传统淹灌模式W0相比在丰、平、枯水年能分别增产2.7%、3.2%、1.9%,节水37.6%、27.9%、15.7%。

昆明主城所处地理位置特殊，由于受上游松华坝大型水库下泄洪水、中游河道行洪能力不足、下游滇池洪水顶托以及外流域调水的进入、城市发展下垫面不断变化等因素的影响，城市防洪压力异常严峻。本文通过对纵穿昆明主城的盘龙江在加入外流域调水条件下的洪水进行分析，结合盘龙江现状行洪能力及存在问题，分析盘龙江主要防护对象昆明主城在安全泄量条件下的雨量预警指标，提出盘龙江现状行洪能力条件下的洪水调度方案，以期通过发挥水文气象监测、预警、预报及洪水调度等非工程措施的效益，减缓昆明主城防洪压力，达到科学指导昆明主城洪水调度、最大限度减轻城市洪涝灾害的目的。

基于洞庭湖水量平衡和长江干流对洞庭湖顶托作用，建立了一种经验的洞庭湖出口城陵矶流量逐日预报模型。首先建立了长江干流宜昌-枝城、枝城-监利流量的相关关系，推求枝城和监利流量；然后根据枝城站流量推求了三口分流量，根据鹿角水位或多输入单输出线性系统模型推求螺山流量；最后根据洞庭湖区鹿角水位以及长江干流监利站和螺山站的顶托作用求得城陵矶流量。模型计算结果与实测资料比较表明，不同水平年下城陵矶流量模拟的确定性系数均超过0.8，能为洞庭湖水文模拟提供新的方法。

在地表水地下水耦合模拟过程中，源汇项的不确定性会影响模型输出结果的可靠性，故对其进行不确定性分析十分必要。本文针对一假想算例建立了地表水地下水耦合模拟数学模型，并运用HydroGeoSphere软件对其进行同步并行求解。采用Monte Carlo方法分析源汇项的不确定性对于地表水地下水耦合模拟输出结果的影响。在不确定性分析过程中，为减少多次调用模拟模型所产生的计算负荷，采用拉丁超立方抽样和Kriging方法建立模拟模型的替代模型。结果表明：地表水地下水耦合模拟模型能够描述研究区地表水流与地下水流的水力联系；采用Kriging方法建立模拟模型的替代模型，能减少不确定性分析的计算负荷；结合风险评估，地下水水位低于地下水生态水位阈值的风险值为0.2；基于替代模型对地表水地下水耦合模拟模型进行不确定性分析，大幅度的减少了计算成本，为决策者的实际工作提供参考。

建立水资源环境承载能力监测预警机制是支持地区可持续发展的有效手段。本文以宁夏为例，在总结分析当前各界提出的水资源承载能力评价成果的基础上，采用偏最小二乘法进行指标筛选，运用非线性标准化法对数据进行标准化，经数据处理系统SPSS软件对宁夏水资源、经济社会发展、用水量等基础数据进行相关性检验，建立各变量因子系数矩阵关系，通过建立回归模型，最终提出符合宁夏实际的水资源承载能力评价指标体系，为全国正在开展的水资源承载能力监测预警机制提供有益帮助。

水文模型校准经验表明，单一目标函数不足以准确预报观测数据的所有特征。为解决这一问题定义多个目标函数用于度量系统模拟的不同方面，并根据多标准优化确定pareto非支配最优解。本文提出高效的MOSCEM-UA算法能够解决水文模型的多目标优化问题，MOSCEM是对SCE-UA全局优化算法的一种改进，它使用pareto非劣解概念而不是直接对单目标函数评估，pareto解集将最初的点群发展为一组解决源方案的稳定分布。通过对流域场次洪水的模拟，进行单目标与多目标模拟方案对比，从而选出较优的多目标优化的模型参数。结果表明，采用多目标最优非劣解准则选取最优解使筛选结果更具准确性和可靠性，为水文模型参数优化率定提供了较为综合的方法。

为解决现有水库群汛限水位控制系统控制难度大、效率低、控制系统复杂的特点，本文结合区域的实时雨量预报和水库群的防洪库容信息，提出基于降雨预测及库容补偿的水库群水位动态调节的逐次补偿调度模型。模型主要由天气预报的雨量预测单元、库容补偿的调度补偿单元、洪限水位的调节控制单元和单元间变量的协调单元等组成。主要采用基于逐步逼近的贝尔曼思想，以多次的迭代计算求得理想的讯限水位的动态控制方案。将控制方案运用在潘家口水库群中的结果报表明，该方案在保证防控控制调节的基础上可有效提高洪水资源的利用效率，提高发电效益。

基于鄱阳湖流域8个水文站和79个气象站逐日径流和降水数据，分析暴涨指数、超过年平均径流量天数比、年、干季和湿季径流系数和枯洪季径流比等水文特征参数，探究鄱阳湖流域径流的演变特征，并通过对比上下游站点的水文特征参数，探讨人类活动对径流变化的可能影响。结果表明：（1）流域各站暴涨指数主要呈下降趋势（下游的李家渡站例外）；相对于上游地区，下游地区站点的暴涨指数下降趋势较弱。（2）受城市化影响，下游站点的超过年平均径流量天数比明显小于上游地区。（3）流域各站年径流系数主要呈增长趋势（下游李家渡站例外）；下游站点的年平均径流系数略小于上游。（4）下游站点的干季与湿季径流系数相对于上游站点差值较大。

为了识别影响暴雨洪水管理模型（SWMM）的敏感性因素，给后续的模型率定和不确定性分析提供指导和参考，本文基于拉丁超立方抽样技术对各个参数进行抽样，分别以逐步回归法和偏秩相关法对SWMM模型进行全局敏感性分析，并以山东大学千佛山校区为例。结果表明：不透水区曼宁系数是对峰值时间和峰值流量最敏感的参数，并且随着不透水区曼宁系数的增大，峰值时间增大、峰值流量变小；汇水区面积比例因子是对总产流最敏感的参数，并且随着汇水区面积比例因子的增大，总产流量增大。逐步回归法和偏秩相关法都是线性分析方法，两种方法的对比使用，能够更加精确的识别SWMM模型的敏感性参数，对于精确建模和高效率定具有一定的借鉴意义。

南四湖是南水北调工程中十分重要的调蓄湖泊，对于南四湖水量水质之间关系的研究具有非常重要的意义。本文在总结分析前人对南四湖上级湖水量水质研究的基础上，由统计数据资料，运用MIKE21模型，模型参数主要选取湖内糙率、污染物扩散系数以及污染物降解系数，模型所选取的污染物指标为COD和TP两种。对模型参数进行验证后，模型具有一定的代表性和准确性。将模型应用于模拟方案进行模拟分析，模拟分析了多情景下南四湖上级湖内水质变化过程，并根据结果分析得到南四湖上级湖内水量水质响应关系,为南四湖水质改善提供理论依据。

水文情势变化是影响河流生态系统结构功能的主要驱动力。为了评价长江上游鱼类保护区河道内生态基流，选取了屏山水文站1956-2012年逐日流量资料，运用Mann-Kendall法、累积距平法检验以及滑动T检验法检验时间径流序列的突变性，将时间径流序列划分为累积效应不显著阶段与累积效应显著阶段，并以累积效应不显著阶段的径流资料作为制定推荐生态基流的参考数据，通过IHA-EFCS法计算河流环境水流参数，然后通过HEC-RPT可视化历年的鱼类生存繁衍关键期内的环境流量组成部分，并结合突变前后各种鱼类繁殖期内高低脉冲的变化情况，生成推荐的环境水流过程。所得的环境水流是一种具有生态保护目标的，带有时间节点的，包含流量、水位、频率、持续时间、变化率等多种水文要素特征的水文过程线。

随着我国城镇化水平的提高，城市内涝问题日益突出。研究选取华北地区某区域，利用暴雨管理软件SWMM构建了该区域降雨径流模型，模拟了不同重现期设计下的排水管网运行状况。在此基础上，模拟了雨水桶、下凹式绿地、透水铺装、绿色屋顶四种低影响开发（LID）措施单独布设以及组合布设这五种方案的径流控制效果。研究发现，在该研究区域内，采用LID措施的五种方案都可以减少径流总量并削减洪峰，在径流总量削减效果上，组合布设LID＞下凹式绿地＞透水铺装＞雨水桶＞绿色屋顶；在洪峰流量削减效果上，组合布设LID＞雨水桶＞透水铺装＞下凹式绿地＞绿色屋顶；LID设施在低重现期下径流削减效果显著，随着暴雨设计重现期的增大，LID设施的径流削减效果降低，但仍可以起到径流迟滞作用。

针对城市内涝积水及径流污染，基于地理信息系统GIS和SWMM平台建立雨水管网模型，对比分析布设LID措施前后降雨径流、节点积水、管道荷载及排放污染物负荷，研究LID措施水量水质调控效果。结果表明，LID措施削减径流量37.2%、减少节点积水量99.4%、降低管道充满度、削减排放污染物负荷。LID模式能够调控降雨径流、削减污染物负荷，缓解节点溢流积水，降低管网运行荷载，降低内涝积水和面源污染风险，具有良好的水量和水质调控效果。

水价与农业节水和农民利益紧密联系，合理的农业水价能够减少水资源量使用、提高用水效率，达到节水目的。以博爱县为研究区，利用水足迹理论，计算P=75%水文年作物生产水足迹，在避免浪费和浇灌不彻底条件下，核算作物灌溉用水量。计算结果显示，小麦的产品水足迹是0.632m3/kg，玉米的产品水足迹是0.622m3/kg，将蓝水足迹折算为基础水价，得到基础水价为0.23元/m3；为便于水费收取和管理，将其折算为抽水电费，得到终端水价，即基础电费1.33元/kwh。同时可结合用户节水情况，实施阶梯水价。该研究为农业水资源管理和水价综合改革提供参考。

针对钦州市水资源开发利用现状及供需不平衡的问题，阐述了三次平衡分析原则及计算原理，采用基于用水效率约束下的水资源三次供需平衡方法，分析钦州市2020年、2030年三种保证率下区域供需平衡态势，并结合用水总量红线对未来钦州市水资源利用分析面临的挑战及提出建议。三次平衡后的结果表明：2020年钦州市50%、75%、95%保证率下缺水0.04、2.60、8.29亿m3，2030年建成调水工程后，50%、75%保证率下钦州市有余水3.10、0.33，P=95%下缺水5.89亿m3。要完全达到总量红线控制目标和实现水量的综合平衡，应进一步推进钦州市节水型城市建设力度。

农业是我国最大的水资源消耗产业，提高农业水资源利用效率、降低农业水环境污染排放是推进农村“绿水青山”战略的必然选择。运用包含非期望产出的超效率SBM模型评价中国各省区和八大区域2011-2015年间的农业水资源环境效率，采用Tobit回归模型分析农业水资源环境效率的影响因素。研究结果表明：2011-2015年间我国大部分省区的农业水资源环境效率呈现递增的趋势；地区分布上，东部沿海地区效率值明显高于其他地区，东北、黄河中游和长江中游三大农业主产区的效率值排名相对靠后。Tobit回归分析结果表明：当前的作物种植结构降低了效率，节水技术类因素并未发挥作用，对外开放程度和环境规制呈显著正向影响。

从能反映小尺度力学性质空间变异性的随机场出发，并借助现代物理学逾渗临界理论，通过结合弹塑性有限元与随机模拟两种方法，研究了同一地质单元内的大尺度基岩整体屈服时的临界屈服条件及屈服概率，并以此为基础推导了用有限个小尺度岩体试块抗剪试验结果确定大尺度基岩宏观抗剪强度的理论公式。然后对岩体宏观抗剪强度的理论公式值与有限元随机模拟值进行了对比分析。最后探讨了小尺度摩擦系数和粘聚力的不同概率分布类型，以及弹性模量和泊松比的随机性对大尺度基岩宏观抗剪强度的影响。研究结果表明：岩体宏观抗剪强度的理论公式值与有限元随机模拟值基本一致，且大尺度基岩发生整体屈服时的小尺度岩体的屈服比例为2/3。通过对比计算分析，在小尺度材料参数实际可能变异的范围内，小尺度摩擦系数和粘聚力服从的概率分布类型，以及弹性模量和泊松比的随机性对宏观抗剪强度的影响都不大。

在缺乏坝体温度监测资料条件下，如何建立位移确定性模型是一个值得探讨的问题。本文针对运行期混凝土拱坝变形特点，在三维有限元数值分析方法的基础上提出在以气温和水温确定大坝温度边界时校验拱坝温度场的新方法，分别计算其水压和温度位移分量，从而建立混凝土拱坝的位移确定性模型。以东江拱坝为例，建立典型测点位移确定性模型且与实际观测位移资料进行对比，研究结果表明由此建立的位移确定性模型能够有效分离温度、水压以及时效等位移分量，精度且预测效果较好。这为我国大部分缺乏坝体温度监测资料的混凝土拱坝安全监控提供了一个新的思路。

经典PID控制的控制器参数经整定后一般设为定值，当控制对象参数受环境影响而发生改变时，其控制性能会有所降低。针对大型输水明渠这一特殊的控制系统，为适应受控对象的状态变化，保持较好的控制效果，本文提出一种可在线调节控制器参数的自适应PID控制算法，并针对多种优化目标进行分析、比选。该算法采用绝对值误差积分IAE与衰减率DAM、超调量OVR作为性能指标参数，通过控制器参数与性能指标的函数关系，提出自适应规则，根据该规则在线调节PID控制器的主要参数Kp、Ki值，使系统动态响应及控制性能进入优化区域。通过对某大型调水工程输水渠道系统干渠串联渠系进行建模仿真，结果表明经过自适应调整，渠系在常规PID算法的基础上系统闸门超调量降低9%~21%、闸门调节次数至少减少1~2次，稳定时间提前15小时以上。可见自适应优化算法对于变化的控制对象，能根据选定的性能指标进行控制器参数的自我优化，不依赖精确的数学模型，尤其针对受控对象部分参数存在缓慢时变的特点有针对性的优化，对于我国广大灌区渠系运行调度以及大型输配水工程的运行管理具有一定的参考价值和应用前景。

针对目前软土地基排水固结加固处理后地基土抗剪强度指标增长变化复杂的问题，基于抗剪强度摩尔包络线理论，推求了超固结淤泥质地基土任意固结度下地基土总应力抗剪强度指标解析计算式，并通过与现有计算理论对比分析，表明任意固结度下地基土抗剪强度指标随固结度的增加而增加，更符合浙江沿海地区淤泥质地基土实际工程经验理论; 最后通过实际工程案例现场试验检测对比分析，认为新推求公式计算值更接近于实际土工试验值。

如何对边坡稳定性进行合理的评价和科学的预测，提出科学合理的设计方案，减少边坡地质灾害，可有效解决水电站进场道路的通行安全问题。以水电站进场公路深挖路堑边坡为例，采用有限元与极限平衡相结合的综合分析方法，对边坡开挖过程的稳定性进行研究。研究结果表明：随着边坡逐级开挖施工，边坡的稳定性逐步增大，尤其是第二级和第一级边坡开挖后，边坡的稳定性有较大幅度提高，同时边坡可能的滑移面也逐步调整；两种计算方法得到边坡稳定性系数基本一致，滑移面的位置和形状也是一致，均为圆弧形滑动；鉴于泥岩在自然条件下继续风化，遇水崩解软化，泥岩的力学性质逐步劣化，边坡的稳定性也逐渐减低，可能从第二级边坡坡顶发生圆弧形滑动，建议对边坡第二级～第四级边坡采取锚杆框架植草防护措施，其他坡面采取挂网混植防护措施，为边坡工程治理设计提供参考。

国内研究一般针对施工期温控防裂过程和运行期防裂过程单独进行分析。而本文以白鹤滩发电尾水洞为例，利用仿真三维有限单元法对厚度为1.0m的衬砌结构段进行夏季施工与过水运行全过程模拟，并进行不同过水水温敏感性分析以及考虑计入日照的水温和前期浇筑温度对结构段在过水运行期的影响。根据仿真计算结果，为结构段在运行期的安全运行提供一定的参考。

温度和温度应力诱发拱坝开裂一直是混凝土拱坝工程中的热点问题。根据现场实测资料，基于ANSYS有限元软件，通过APDL二次开发及宏命令的运用，实现水泥水化反应、混凝土绝热温升、通水冷却、水温/气温等函数的开发。针对西南地区某混凝土拱坝模拟其施工过程，考虑分批冷却、封拱灌浆、蓄水计划等，对坝体温度场演化进行仿真分析。结果显示，拱坝温度场有限元仿真分析结果与现场监测结果规律一致。拱坝施工过程中，由于混凝土发生水化反应，导致坝体内最高温度达50℃，两次通水冷却效果明显，二冷结束后坝体内部温度降低到16℃以下。蓄水至正常水位后，坝体内部温度基本在16℃以下，坝顶表面和坝体下游面温度与气温一致，达27℃，坝体上游面温度分布受水温影响呈梯度变化，其中高程492m处温度最低，为15℃，高程540m处温度最高，为23℃。稳定运行一年后，坝体内部温度分布更加均匀、连续。

针对水利水电工程三维地理信息平台停留在客户端模式，采用WebGL技术搭建水利水电工程三维地理信息平台。平台基于B/S架构，集成Cesium开源三维地图引擎，整体技术框架采用三层架构，分别为数据层、应用支持层及表现层；采用缓存下载、切片技术实现高精度设计地形与正射影像的集成加载；通过模型格式转换将BIM模型及倾斜摄影模型转换为3D Tiles格式，叠加在地形上构建真实三维场景；平台不仅实现了水利水电工程三维可视化，还具有坡度高度分析、BIM属性信息管理及距离面积量算等实用功能。

从性能演变的基本观点出发，研究了混凝土的水化反应过程，提出了一种混凝土热-化学耦合模型，该模型可考虑混凝土实时温度对水化放热速率的影响。混凝土温度场与化学场的耦合主要通过引入水化度来达成——将水化度作为化学反应系统物理-化学耦合场的中间变量并建立水化度与放热量之间的关系。基于热力学及化学反应动力学的基本理论，本文推导了水化反应化学亲和力的公式；导出了水化反应的控制方程，建立了相应的水化模型，并详述了模型在有限元方法中的实现过程；最后，结合相关实验结果对该模型进行了数值验证。

为了研究不同空化条件下混流泵装置内部压力脉动特性，采用动态压力传感器对樊口二站混流泵站装置模型叶轮进口、叶轮出口、导叶出口3个压力监测点在3个扬程5m、9.02m、11.5m工况点下，进行了在未发生空化、临界空化、深度空化三种空化情况下的压力脉动试验。试验结果表明：叶轮进口处由于进水流道的导流作用，压力脉动曲线为平稳的近似正弦曲线；在叶轮出口处压力脉动时域图曲线谐波数目与不同的扬程情况和空化情况呈现一定的规律。通过快速傅里叶变换(FFT)获得了各监测点的频域结果：叶轮出口在各个扬程点工况下各监测点的压力脉动主频均为叶频通过频率(BPF)的整数倍频，随着扬程的增加，主频区域逐渐向高频段拓宽；在相同的扬程工况下，随着空化情况加深，主频区域向低频区域移动，叶轮进口和导叶出口受叶频影响较小。

为了研究设计工况下不同的叶轮出口宽度对离心泵非定常性能的影响，以一台比转速为66的离心泵为研究对象，保证设计模型其他几何参数不变的前提下，对叶轮出口宽度分别为11mm、12mm、13mm、14mm、15mm的离心泵模型进行数值模拟计算，分析其外特性、内部流场以及压力脉动的变化规律。结果表明：叶轮出口宽度对离心泵的外特性有显著影响，出口宽度越大，扬程越高，存在一个最佳的叶轮出口宽度使离心泵在设计工况下效率最高，即b=14mm；随着出口宽度的增大，叶轮和蜗壳的压力增大，叶轮流道内低速区面积增加，湍动能减小；蜗壳流道内监测点的压力脉动幅值随叶轮出口宽度的增加而增加，隔舌和出口处监测点的压力脉动幅值随出口宽度的增加呈先减小后增加的趋势，在b=14mm时压力脉动幅值最低。综合分析：说明存在一个最佳的叶轮出口宽度使离心泵性能最佳，为比转速为66的离心泵水力设计提供一定的参考价值。

液力透平的能量回收特性及压力脉动特性直接影响到装置是否能够高效、稳定运行。为了提高液力透平的运行稳定性，探究多级透平导叶与环形蜗壳进口的相对位置（时序效应）对其外特性和压力脉动的影响，本文建立了导叶在一个栅距内4种不同时序位置的透平模型，为了简化计算模型，取多级液力透平的首级叶轮进行数值模拟计算，对比分析了不同方案下该透平的能量回收特性及压力脉动特性。结果表明：当透平导叶A叶片的时序位置θ为110°时，透平在额定流量时的能量回收效率最高；当导叶A叶片的时序位置θ为90°时，透平蜗壳和导叶内的压力脉动能量幅值最大，导叶A叶片的时序位置θ为110°时，透平的压力脉动幅值最小；因此，透平蜗壳进口周向中心面位于两片导叶的中间位置以获得更好的外特性，并使得其内部压力脉动幅值更小。

采用物理模型试验方法对某城市排水泵站进水系统水力流动特性开展试验研究，发现闸门井主流偏斜使得进水箱涵两侧配水不均，进而导致前池、进水池进流不均，存在漩涡、回流等不良流态。为改善泵站进水系统水流流态，通过在闸门井内设置导流墩、在前池内设置导流墩、横梁以及消涡板构成的组合式整流措施，并对其开展物理模型试验研究。结果表明，闸门井内设置导流墩有效提高了进水箱涵配水均匀性，前池进流在受到导流墩、横梁以及消涡板的综合整流作用下，显著改善了前池和进水池的水流流态，尤其是进水池内水流在平面上分布较均匀，在立面上呈底部大、表层小的分布规律，有利于水泵抽水并可防止表面涡形成，有助于保障水泵机组的安全稳定运行。

针对水轮发电机组调速器PID的参数优化问题，建立了水轮机调节系统仿真模型，并采用粒子群算法进行求解，对比分析了标准粒子群算法、引入混沌扰动理论的混合粒子群算法等的优缺点。研究表明，该混合算法整定PID参数后的调节系统具有超调量小、稳定性好等特点，能有效改善水轮机调节系统过渡过程的动态性能，另外该算法收敛速度快、准确度高，有效地克服了标准粒子群算法易早熟等缺点，提高了算法的精确性。

为了实现高频变压器磁芯的合理选择，提出了一种基于反激式电源I-P特性的高频变压器磁芯选择方法。该方法建立了考虑高频变压器和反激式开关电源外围电路的联合仿真模型，计算了不同磁芯对应的电源I-P特性曲线，借助拟合工具推导了不同磁芯的I-P特性拟合公式，根据磁芯最大工作磁密得到了不同磁芯对应的电源最佳输出功率，并结合电源的最大设计功率，实现了开关电源在不同功率应用区间的磁芯合理选择，有利于降低反激式开关电源的设计成本。研制了由两种不同磁芯构成的高频变压器样机，搭建了反激式电源模块功率特性测试平台，测试了工作电压为220V时两种磁芯的I-P特性，并与联合仿真结果进行了比较，吻合较好，验证了该方法的正确性，为高频变压器的磁芯选择提供了参考。

目前大型水电机组通常安装有状态监测系统可记录机组的振动数据，而如何从海量的数据中提取出机组的故障特征是水电机组故障诊断的难点和热点。本文提出了一种基于变分模态分解和复杂度分析的振动信号特征提取方法，该方法首先对降噪后的振动信号进行变分模态分解，再结合复杂度算法求得各模态分量的复杂度值，得到以各模态分量复杂度值为元素的反映机组故障信息的特征向量,最后利用支持向量机对特征向量进行分类。试验结果表明：基于变分模态分解与复杂度分析的特征提取方法对水电机组不同运行状态具有较好的区分度，是一种有效的振动信号特征提取方法。

尾水调压室位置的选择与优化是电站设计中影响调节保证计算的重要因素。基于特征线法针对调压室不同的位置分别建立了某抽水蓄能电站的输水系统和水轮机调节系统的水力－机械数值仿真模型，对由于位置变化带来的机组过渡过程进行敏感性分析。仿真结果表明: 当尾水调压室位于岔管之前时，由于布置位置更靠近机组且每条支管都直接与调压室相连，对于相继甩负荷工况下尾水管真空度有较为明显的改善作用; 不同大小的阻抗孔面积对于过渡过程计算也有相应的影响。通过调压室位置选择为机组过渡过程中尾水管真空度优化提供了研究思路和依据。

水轮机磁悬浮导轴承是一种无油轴承，其工程可靠性一直没有很好的解决。作者应用理论分析方法及基于其 Halbach 阵列的动力学特性 ANSYS 仿真，对水轮机径向混合磁悬浮导轴承动力特性的非线性模型及其线性化方程进行研究，设计了一种水轮机径向混合磁悬浮导轴承。研究表明在单一自由度上水轮机径向混合磁悬浮导轴承具备自稳定的特性，其负刚度可以通过轴承永磁特性调节; 单元磁环厚度越大，Halbach 阵列的水轮机磁悬浮永磁导轴承径向磁力越大，一定程度内表现为近似线性，之后过渡到非线性趋势，最后磁力趋于某一定值; 计算结果与仿真结果偏差小于0．69%。该研究结论为水轮机径向磁悬浮导轴承装置在工程应用中提供一定指导。