卫星技术的进步和广泛应用为提高监测降雨的准确性和时效性提供了可能性。本文利用HEC-HMS模型，将TRMM RT卫星降雨数据应用到洪水模拟预报中。结果表明，TRMM RT实时降雨资料具有时空连续性好等优点，总体上降水具有一定监测精度，但目前直接采用其开展洪水模拟还无法满足预报精度要求。本文采用降雨分级校正方法有效地降低了实时卫星降雨监测误差，显著提高洪水模拟精度。未来还需进一步提高卫星降雨的实时监测能力，充分利用站点和卫星遥感等多源降雨数据，提高洪水模拟预测精度。

流域各点流速的计算对流域汇流有着重要的影响，提出考虑雨强的曼宁公式计算方法，构建空间流速场，使汇流计算更加精确。该计算方法充分考虑了地形地貌、水力条件以及降雨强度对流速的影响，对比于曼宁公式计算方法，其计算条件更趋于实际情况。通过流速计算构建出的空间流速场，推导流域汇流时间概率密度分布函数即地貌瞬时单位线，将其应用于万泉河水系内定安河流域，结果表明考虑雨强的曼宁公式计算方法推求出的洪水过程线优于曼宁公式计算方法。

准确评估可用水资源量对水资源规划管理、维护生态完整性和社会经济发展至关重要。本文基于流域下垫面特征的概率Budyko方程和降尺度后的CMIP5气候模式数据，预估了四个典型流域未来水文气象变量及其可用水资源比率的分布和不确定性。结果表明：四个典型流域（黑河流域、滦河山区、汉江丹江口以上流域和赣江栋背以上流域）未来潜在蒸散发量均显著增加，而降水的增加趋势不明显；流域可用水资源比率值随着湿润程度的增加而增加，且可用水资源比率的不确定性从高到低依次是滦河山区、赣江栋背以上流域、汉江丹江口以上流域和黑河流域；不同的排放情景对四个典型流域可用水资源比率的分布及其不确定性影响较小；在加入相同的下垫面因素（植被覆盖指数）后，干旱区域（黑河流域）比湿润区域（赣江栋背以上流域）可用水资源比率的预估更加精确。

近年来，洪水灾害事件频发，洪水预报是有效预防和抵御山洪灾害的重要非工程手段，为流域防洪预警提供重要决策依据。实时校正可以有效地改善洪水预报精度。本文以湖北省三个典型中小流域（高家堰、西河驿、渔洋关）为研究区，基于时变增益水文模型，采用具有可变遗忘因子的递推最小二乘法作为校正方法进行洪水预报实时校正研究。结果表明，未校正前，三个流域洪水预报所得纳什效率系数总体均值为0.78。实时校正后，三个流域各自的纳什效率系数均值均达0.90以上，峰现时间和洪峰流量预报合格率均达乙级及以上，预报精度得到明显提升。

尼洋河流域位于青藏高原东南部，由于海拔较高来自印度洋的暖湿气流在沿河谷上升时受气温降低的影响，降水形式主要是降雨和降雪。通过MODIS遥感数据观测，流域常年被积雪覆盖，积雪覆盖率与径流量相关关系明显，融雪径流机制明显。HBV水文模型拥有融雪模块，适合水文机制为融雪径流地区使用。通过HBV模型在尼洋河流域的应用，得到率定期平均效率系数R_eff为0.75，验证期平均效率系数R_eff为0.81。表明HBV模型在以尼洋河流域为代表的青藏高原地区具有较高的适用性，为研究高原山区水文机制和水资源利用打下基础。

近年来洞庭湖季节性干旱问题日益突出。为缓解洞庭湖湖区旱情，湖南省和湖北省政府提出了建设城陵矶综合枢纽工程的设想。本文采用中国水利水电科学研究院的“长江中下游一江两湖水动力模型”计算了该枢纽不同调度方案下洞庭湖湖区水位的抬升变化。结果表明：城陵矶水位每抬高1m、鹿角站水位雍高约0.93m、营田站水位雍高约0.90m。城陵矶水位由25.5抬高至26m、26抬高至26.5m、26.5m抬高至27m、27m抬高至27.5m，相应杨柳潭站水位分别抬高0.17、0.22、0.3和0.4m，小河咀站水位分别抬高0.06、0.09、0.12和0.20m。枢纽工程能够在一定程度上解决洞庭湖枯水期缺水问题，水位抬升对湖泊水质和生态系统演化可能造成一定程度的影响。

随着防洪理念由“洪水控制”转向“洪水管理”，洪水预警预报成为了水科学研究的重点问题。本文以鳌江流域为例，构建水文、水动力耦合模型进行洪水预报预警和动态风险分析，在此基础上，搭建鳌江洪水预报与风险预警管理平台，并对洪水演进过程进行动态三维展示。通过对2017年“鲇鱼”台风应用验证，为流域风险预警预报提供强有力的技术支撑。

近年来，河长制信息化系统建设如火如荼，其庞大的用户群体与海量的地理数据需要GP服务提供强大的Web空间分析功能。论文在总结前人研究的基础上，提出了河长制GP服务的总体思路，并详细地介绍了GP服务的关键技术，最后通过GP服务的构建、发布与调用进行了实践应用。研究表明，GP服务可以为河长制信息化系统应用提供强大的空间分析服务，实现了海量位置数据与河流河段的自动关联。

以塔里木河边缘的渭-库绿洲（渭干河-库车河绿洲）为研究区，采用在特征选择和分类提取方面具有明显优势的随机森林算法，对研究区内的湿地信息进行提取。基于多时相、光谱信息丰富的Landsat8 OLI数据生成包括光谱特征、植被和水体指数、盐分指数、纹理信息在内的4种特征变量；根据以上特征设计6种不同的提取方案，对绿洲内部的干旱区湿地信息进行提取并验证不同方案的提取精度，旨在选取最佳方案提高湿地信息提取的精度。结果表明：(1) 多种特征变量的有效组合是提高湿地信息提取精度的关键，就不同特征对湿地信息提取的贡献度而言，光谱特征＞植被和水体指数＞纹理特征＞盐分指数；(2) 基于随机森林算法优选的特征变量提取速度最快，效果最佳，总体精度为90.09%，Kappa 系数为 0.8825。提取方法在挖掘特征变量的同时，保证了湿地信息提取的准确性，提高了运行效率。湿地提取结果对当地绿洲制定科学的水肥管理措施及进行干旱状况评估具有一定的现实意义。

简单介绍了国内常用的评价河流水质的单因子评价法、内梅罗污染指数法以及国际上常用的评价饮用水水质的加拿大水质指数( CCME WQI) 法，并以四川省金堂县境内的沱江水系为例，进行实例分析。结果表明: 就评价方法而言，单因子评价法和内梅罗污染指数法的评价结果均会受极端指标的影响，而 CCME WQI 法考虑了“范围、频率、振幅”3 个因素的共同作用，能够很好地平抑极端指标的影响，同时，CCME WQI 法还能利用水质指数值对水体进行分级，是一种比较全面的水质评价方法; 就评价指标而言，不同指标的选择会对评价结果产生一定影响，亟须建立完善的评价 指标体系，根据不同的需求选用不同的子指标体系，并由此得到不同的子指数或等级来进行水质评价。

针对城市内涝监控系统内涝点监测数据利用有限问题，提出一种基于 PSO－ESN 的内涝点降雨积水预测方法。分别选取历史降雨和液位为输入向量、当前液位为输出向量，通过回声状态网络动态逼近输入和输出向量之间的映射关系建立预测模型，以迭代多步预测方法得到未来液位，并采用粒子群算法解决回声状态网络模型关键参数和时间序列嵌入维数选择主观性问题。应用实例表明所述模型在内涝点降雨积水预测中的适用性，与传统 Elman 神经网络和 BP神经网络相比，所述模型预测精度分别提高 52．9%和 82．4%。该方法能够有效利用监测数据，为内涝预警以及排水系统 优化调度提供科学依据。

为了研究城市区域的雨洪径流特征以及加装不同低影响开发措施（LID）对径流削减的规律，该研究以西安市城区重点雨捞区为研究对象，基于SWMM模型模拟现状条件下不同设计雨峰系数、不同设计降雨重现期降雨径流的变化及加装4种LID措施组合：15%透水路面和无绿色屋顶，15%透水路面和25%绿色屋顶，15%透水路面和50%绿色屋顶，15%透水路面和75%绿色屋顶后降雨径流削减规律。结果表明：当加设15%透水路面和75%绿色屋顶时，洪峰洪量削减效果最为明显。并且在设计降雨重现期P=1年时，较现状条件下洪量削减36%；设计降雨重现期P=10年时，洪量衰减率减至24.3%。所以LID措施能有效降低城市内涝发生的频率，但随着设计降雨重现期的增大，加装LID措施效果明显减小。

为指导阳明湖水系综合治理工程，校核防洪水位计和改善水系流场，基于MIKE 21 FM 模型构建了阳明湖二维水动力模型，模拟30年一遇降水（风速22m/s）、30年一遇降水（平均风速1.9m/s）平水期、枯水期（引水量2.3m3/s）和枯水期（引水量4.6 m3/s）5种不同工况下水系的水位及流场分布情况。结果表明，在30年一遇降水（风速22m/s）工况下，最高水位为31.29m，略超过规划洪水位31.1m,其余工况下未超过规划洪水位；5种工况下，阳明湖北部湖区水动力均较差，枯水期随着引水量的增加稍有改善；建议优化设计方案，减少死水区及水流较差区域。

在调查中，未发现地面沉降现象的情况下，结合地下水超采区多年的地下水位动态监测数据，根据含水层厚度、岩性和水位降幅等资料，采用水文地质条件比拟法划定甘肃省地下水超采区地面沉降控制区。对地下水超采区地面沉降控制区进行了分级，分级结果均为三级，并对地面沉降控制区进行了命名，可初步作为甘肃省地面沉降控制区范围，以便为制定地面沉降控制区地下水压采方案提供依据。首次提出了在没有地面沉降监测资料的情况下进行地面沉降控制区范围划定的方法。

为更精确的研究射洪县非点源污染现状，采用考虑降雨和地形影响改进后的输出系数模型（IECM），通过ArcGIS软件计算射洪县2016年非点源污染负荷量，计算结果为：TN、TP负荷量分别为2854.32t，256.42t，TN、TP负荷量空间分布格局一致、具有较大的空间异质性，局部集中、靠近河流水域。TN负荷量中土地利用类型、农村生活污染、畜禽养殖三种污染源的贡献率依次为65.57%、29.22%、5.21%，TP负荷量中土地利用类型、农村生活污染、畜禽养殖三种污染源贡献率依次为57.57%、38.80%、3.63%。将模拟计算结果和未改进的模型计算结果与监测值进行对比,改进后的模型能够提高模型模拟的精度，提高模型在降雨不均匀的丘陵地区的适用性。

对水土流失区进行综合治理的同时改变了流域水分循环，为了进行水土保持措施对流域产流规律的影响研究，利用王家沟对比观测小流域的降雨径流资料，将降雨划分为A、B、C、D、E五种类型，采用NRCS-CN模型进行径流模拟，确定出两个流域不同雨型相应的参数取值。结果表明：进行流域综合治理后模型参数取值总体减小，羊道沟初损率值介于0.05~0.2，CN值介于40.72~92；插财主沟初损率适宜取值为0.01，CN值的取值范围集中在20~50。插财主沟中B和E型降雨径流深减少率与CN值减少率呈正相关关系，与初损率减少率呈负相关关系，A和D型降雨则呈相反规律，但C型降雨无此规律。

人民胜利渠覆盖范围广、节点建筑物多，其信息化面临海量分散数据的传输共享与分析困难，结合现代信息技术探讨了灌区智慧管理平台的搭建。首先面向灌区信息化建设的内在需求，剖析了大型灌区智慧管理的内涵和重要特征，包括多源信息的全面感知、广泛互联、深度融合及智能应用等；继而提出了基于NB-IoT的信号无线传感器节点、基于物联网的云检测与云计算、基于深度学习的系统诊断等关键技术，重点解决信息高效传输共享、深层挖掘诊断等问题；搭建了人民胜利渠多源信息传输的拓扑结构及灌渠系统智慧管理平台框架，包含信息感知传输、互联处理、融合再现、泛在服务等多层次。平台的搭建可为充分发挥渠系整体效能、提升管理水平提供科技支撑。

本试验以温室番茄为供试作物，以常规滴灌为对照，研究痕量灌溉条件下水肥耦合c处理对番茄产量、品质和水肥利用效率的影响，以基于层次评价体系的综合评价指数为应变量，水肥用量为自变量建立回归拟合预测模型，经解算得到最优灌水量和施肥量。结果表明:当灌水下限为60.99%、灌水上限设置为90%，施肥量为N:297.728kg/hm2、P:148.864kg/hm2、K:297.728kg/hm2时，痕量灌溉番茄的综合评价指数最大可达66.82，此时番茄产量为10.70×104kg/hm2，灌溉水利用率为37.07kg/m3，化肥利用率143.68kg/kg，与常规滴灌模式相比，经优化后的痕量灌溉水肥管理模式在保证番茄果实产量和品质的前提下可较常规滴灌增产28.14%，灌溉水利用率提高36.74%，化肥利用率提高46.91%。

三维激光扫描仪在山区多地物地区进行1:500地形图测绘时，如何从点云数据中快速获取高精度的高程和平面信息一直是测绘界研究的重点和难点，通过实验与实践，利用空间聚类理论和统计学思想，针对贵州山区野外出现最频繁的地物-田坎进行了自动化提取以及绘制研究。该研究成果，已经成功应用于夹岩水利枢纽工程、黄家湾水利枢纽工程中，极大提高了三维点云数据处理工作效率，具有很高的推广应用价值。

在陕北米脂县西北农林科技大学试验基地进行了涌泉根灌肥液入渗试验，研究了不同灌水器埋深条件下湿润体特征值的变化规律及水氮运移特性。结果表明：涌泉根灌肥液入渗累积入渗量及入渗率均随灌水器埋深而减小；累积入渗量与入渗时间之间符合Kostiakov幂函数模型；水平方向和竖直方向湿润锋运移距离均随入渗时间增长而增加，随着灌水器埋深越深，各向湿润锋运移距离呈减小趋势。随着埋深越深，土壤含水率峰值出现位置越深，湿润体上部含水率越低，这有助于减小地表蒸发损失。随着灌水器埋深增加，土壤NH4+-N含量峰值出现位置越深；以NH4+-N峰值为界限，峰值以上，灌水器埋深越深，相同位置处NH4+-N含量越低，峰值以下，相同位置处NH4+-N含量越高。不同灌水器埋深条件下，土壤剖面NH4+-N含量分布差异较大，埋深越深，入渗结束后NH4+-N含量峰值越深，但随着时间的延长，土壤表层NH4+-N含量升高速度更快。

径向力特性是泵运行稳定性的一个重要指标。为了研究固体颗粒物性对固液两相流泵径向力的影响，采用 Mixture 多相流模型对双叶片泵内部流动进行三维非定常模拟计算，并分析了不同工况和颗粒物性下泵径向力特性的变化规律。研究结果表明：固液两相流工况时的叶轮径向力峰值及其峰峰值均比对应流量的清水工况时要大，最大增幅分别达到7.8%和8.2%；两相流条件下，一个叶轮旋转周期内前后半个周期的叶轮径向力分布重合部分均较少；随颗粒密度、体积分数和粒径的增大，叶轮径向力大小和方向波动的越来越剧烈，叶轮径向力矢量中心有从坐标系第二象限向第四象限移动的趋势。

为探究多工况长短叶片水泵水轮机空化特性，选取3个水轮机和2个水泵工况，采用Rayleigh-Plesset空化模型对某长短叶片水泵水轮机进行三维定常数值模拟。结果表明：计算结果与流场测试数据吻合，根据其预测了各工况的能量特性变化及空化性能。在水轮机工况，空化发展引起水力效率下降，转轮发生严重空化的速率随流量降低而加快；伴随空化数减小，大、中流量下长叶片吸力面靠近下环根部的空化程度逐渐加重，并沿下环线形成类似鱼尾的拖拽区，而小流量的空化区域则沿长叶片吸力面出口边的中部向来流方向蔓延。在水泵低扬程工况下，空化主要发生在长叶片压力面，高扬程工况长叶片吸力面易发生严重空化；空化严重时，易引起叶片表面流体脱流及流道漩涡现象，导致扬程急剧下降。

平面S形贯流泵装置是特低扬程泵站的重要装置型式之一，以黄金坝泵站为研究对象，通过对该贯流泵装置S形弯管和流道的优化设计，达到了提高泵装置能量性能的目的。经物理模型试验结果表明，在叶片安放角为+2o时，平面S形轴伸贯流泵装置的最高效率达78.35%，此时泵装置的流量为244.21 L/s，装置扬程为2.003 m。在扬程1.5~2.0 m范围内，泵装置的效率均在73%以上，泵装置高效区运行的流量范围较大。该优化方法为后续S形贯流泵装置的优化设计提供了有效的参考。

大坝安全评价是一个多因素、多层次、具有复合不确定性的复杂综合评价问题。充分考虑大坝安全综合评价过程中的模糊性和随机性，引入云模型理论确定模糊隶属度；针对AHP法未考虑到因素之间的影响，引入DEMATEL法优化指标权重；针对重力坝的特点构建风安全评价指标体系。提出基于AHP-DEMATEL及云模型的重力坝安全综合评价模型，应用于实际工程案例分析，验证该方法的合理性和可行性。实例表明该模型有较好的适用性，为大坝安全综合评价提供了一种新方法。

堤防工程关系着人民的生命财产安全，受堤身、堤基及外界条件等多种因素影响，如何识别其风险因素种类及权重并进行安全评价是目前研究的重点，本文在广泛调研上海市长江口及杭州湾北岸重要岸段的基础上，对影响堤防安全的风险因素进行识别、分类，构建了堤防工程多层次多目标综合评价指标体系。结合具体工程，运用改进的模糊层次分析法（FAHP）与熵权融合来确定各评价指标权重，通过对工程现场进行调查，基于专家评分法获得各项指标的评价值，最终可得到综合安全评价值，从而对堤防工程的安全作出评价，结果合理可靠。 The dike project is related to the safety of people's lives and property. It is affected by many factors such as the embankment, foundation and external conditions. Based on extensive investigation of the Yangtze River estuary in Shanghai and the north shore of Hangzhou Bay, this paper identifies and classifies the risk factors affecting the safety of dikes, and constructs a multi-level and multi-objective comprehensive evaluation index system for dike projects. Combined with specific projects, the improved fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) and entropy fusion are used to determine the weights of each evaluation index. By investigating the project site, based on the expert scoring method, the evaluation value of each index can be obtained, then the comprehensive safety evaluation value can be obtained, so that the safety of the dike project can be evaluated finally, and the result is reasonable and reliable.

为了控制弧形钢闸门因流激荷载引起的过大振动，在闸门支臂上设置约束阻尼层减振，以保证结构的整体安全运营。首先利用模态应变能法和复模态法分析约束阻尼层的动力参数，并与精确解对比，选用复模态法计算钢闸门动力参数。基于空间有限元理论，通过模态应变能分布集度和动力计算参量，确定合理的约束阻尼层设置位置及其物理尺寸。利用精细积分法，分析了钢闸门设置约束阻尼层前后的流激荷载响应值，结果表明：约束阻尼层能有效降低闸门的流激荷载响应。本文研究成果为约束阻尼层在水工结构中减振设计提供了可靠的设计依据。

三峡库区涉水土质边坡在长期的库水位涨落条件下，消落带土体长期处于周期性的饱和-干燥-饱和过程，对边坡的稳定性不利。以某滑坡消落带土体为研究对象，以干湿循环作用过程模拟消落带土体环境，对完成干湿循环作用后的试样进行直剪试验，得到试样参数在水作用下的弱化程度，在此基础上采用Geo-slope软件对滑坡的稳定性进行分析。试验结果表明，土体的黏聚力c和摩擦角φ随着干湿循环作用次数n的增加均呈指数型降低趋势，拟合度达0.99以上；土体弱化程度随干湿循环作用次数n的增加非线性增大；周期性干湿循环作用主要通过水分的渗入与渗出造成土体强度的弱化。将滑坡岩土体分为自然条件影响区域、干湿循环作用区域及浸泡饱和区域，依据试验结果对干湿循环作用区域土体强度参数进行折减，并进行数值计算，结果表明，滑坡体安全系数F随着干湿循环作用次数n的增加呈指数型降低趋势，滑坡体由基本稳定状态向欠稳定状态发展，直至边坡失稳。

为严格控制管道流量，速度式流量计在水利工程中有着广泛应用，同时为了保证速度式流量计的准确性，其校准工作必须定期执行。本文基于工程校准实例，结合水力学管流计算公式，分析了速度式流量计在线校准测量不确定度评定条件和评定结果，介绍了测量不确定度分析计算方法，包括不确定度分量引入，标准不确定度A类评定、B类评定与合成不确定度评定。阐述了测量不确定度评定中需关注的事项，为类似流量计校准分析提供了参考。

严寒地区长距离输冰运行的渠道在进行跨沟建筑物选择时，因存在冬季输冰淤堵及检修排沙困难等缺陷而不会采用倒虹吸方案。论证了冲沟位于零温断面之前，尤其是处于下游梯级电站时是可以选用倒虹吸方案。一般情况下水电站冬季出库水温基本在 3 ℃左右，通过经验类比严寒地区约每 5 km 水温降低 1 ℃，故 15 km 以内没有冰凌问题。倒虹吸方案具抗震、耐久性及抗渗性能好等优点，尤其是工程占地和投资少，比渡槽、高填方等方案更经济安全。

在水电机组状态监测与故障诊断中，轴心轨迹是反映机组运行状态的重要特征。本文提出了将图形处理中的改进不变矩与概率神经网络相结合的方法，运用不变矩改进算法对水电机组几种不同运行状态下的转子轴心轨迹进行特征提取，得到相应的特征矩向量，构建概率神经网络进行训练分类，并结合电站实测数据进行了验证。结果表明，该特征提取与分类方法简单稳定，对不同形状的轴心轨迹具有较高的区分度和较好的识别率，可以为水电机组故障诊断提供有效依据。

针对一种桨栅呈辐状式分布的冷却塔用新型水轮机，本文设计出一种适用于该水轮机的特型蜗壳，该蜗壳在结构上首次采用由圆形截面向椭圆截面过渡的轴向出水方式，这种设计不仅能有效节省冷却塔内部空间，同时也具备可观的引水性能。本文蜗壳设计采用了理论分析和CFD数值模拟计算相结合的设计和优化方式，根据蜗壳纵向断面压力和速度分布图得出其断面处的压力和速度分布规律；结合蜗壳出口处速度矢量图，分析出口环面上标称圆圆周速度、随机点轴向速度和圆周分速度矩的分布特点，结果表明，该蜗壳的水力性能与理论设计相符，具有很高的实用价值。

水电机组对安全稳定性运行要求不断提升，为了能够准确提取有效故障特征，提出了一种基于回溯算法与参数敏感性分析的自适应 VMD 方法。首先，通过参数灵敏度分析选择合适的分解预设参数，然后使用回溯算法计算最优参数值。最后用该自适应 VMD 方法对振动信号进行分析。结果表明，该方法不仅解决了 VMD 参数不能自适应的问题，同时也具有良好的振动信号特征提取功能。。