针对造成北方城市水资源短缺的症结所在，基于水资源可持续利用的用水模式，提出科学解决策略，即在配置方法上，注重多源统筹调控; 在利用方向上，实现先内后外，次序开发; 在措施保障上构建水系连通网络。合理配置本地地表水、地下水、再生水、雨洪水、外调水、过境水多资源，提升城市供水保证率; 构建丰枯互济的大水源连通网络，实现地下水采补平衡; 确保外调水与本地水、地表水与地下水、常规水源与应急水源联合调度。以廊坊市为研究区，遵循“先节水后调水，先治污后通水，先环保后用水”的理念，基于“三次平衡”分析思想实现水资源供需平衡。结合廊坊市的水资源平衡分析结果，2030 年廊坊市多年平均缺水量为 0．02 亿 m3 ( 需水量为 13．63 亿 m3，供水量为 13．61 亿 m3) ，缺水率为 0．1%。论文提出解决廊坊市缺水的水量调度原则和绿色水系网络连通方案。研究成果为解决北方缺水城市水量不足问题提供经验借鉴。

城市的管道排水系统和区域排涝系统两者设计历时及设计标准存在差异，会造成管道排水与河道排涝工程运行不衔接，基于沭阳县1981~2015年的降雨数据，经过拟合精度分析选取合适的边际分布函数，采用Copula函数建立年最大2小时短历时管道排水暴雨和其对应时段的最大1日长历时区域排涝暴雨的联合分布概率模型，计算超过某一设计值的短历时暴雨与超过某一设计值的长历时暴雨的同现重现期，在短历时暴雨不超过某一设计值的条件下长历时暴雨超过某一设计值条件重现期，研究结果可为城区排水防涝系统的建设提供科学依据，保障城区排水防涝安全。

为了完备水文站测验资料，减少水文站工作负担，有必要研究距水文站测验断面较近的上游水电站泄流量的演进过程，根据姚家山电站的泄流量资料以及占贝水文站测验断面的测流资料，依据水量平衡原理，应用灰色关联分析法推求姚家山占贝段的流量传播时间，采用马斯京根改进的建模方法对河段的流量过程进行模拟，建立姚家山占贝河段的流量演进模型。同时，将模拟的流量过程与利用相关关系模拟的结果进行对比分析。结果表明，模型模拟的日平均流量过程与实测的流量过程较吻合，符合预报精度要求，模拟结果较传统的相关关系精度更高，更为可靠，可以应用到实际的作业预报中。

对城市雨水资源进行潜力计算与效益识别是进行城市雨水利用的基础，研究分析了目前常用的城市雨水资源潜力计算及其效益识别方法后，建立了改进的基于水量平衡的城市雨水利用潜力分析模型及功能与需求耦合效益识别模型。之后利用云南省某市建成区1956-2015年水文资料及统计年鉴资料，通过以上两个模型计算分析出了该区域年平均雨水利用潜力为537.29万立方米，2020年雨水资源化利用潜力的效益因子识别结果为：工业需水、城市供水、生态需水和补充地下水。结果表明：改进的基于水量平衡的城市雨水利用潜力分析模型有效，计算结果与实际情况更加接近；功能与需求耦合效益识别模型对于城市雨水利用的效益因子识别更加精确。

SWAT模型是目前解决流域水文模拟、环境评价等问题的主要工具之一。以葫芦河流域为研究对象，建立2006-2012年流域月尺度SWAT模型，探究不同亚流域划分下径流、泥沙、营养物的响应情况，确定流域亚流域划分水平，并在此基础上进行月尺度的径流模拟，验证其适用性。结果表明：（1）随着亚流域数量的增加，产流、产沙以及营养物负荷均呈现先显著上升后下降，最后趋于稳定的变化规律，并确定流域合理的亚流域划分为37个；（2）基于37个亚流域划分的径流模拟，率定期和验证期的R2值分别为0.84和0.81，Ens值分别为0.76和0.62，模拟效果理想。研究结果可为葫芦河流域进一步的水文模拟研究提供有效的参考依据。

新安江模型分水源计算时较多的待定参数往往会导致“异参同效”现象的发生，这样不仅使得率定出的参数可能不准确，而且给模型的使用带来不便。将流域出口的流量过程线进行径流分割，计算得到壤中水径流深。同时将壤中水径流深与分水源参数建立函数关系，从而利用流量过程线估算新安江模型分水源参数。以陕西省陈河流域为例，将估算出的分水源参数应用于新安江模型进行洪水模拟，并取得了良好的模拟结果。与传统的参数率定方法相比，本方法能够快速且较为准确地估算出新安江模型的分水源参数，减少了待率定的参数的个数，在一定程度上降低了异参同效对模型应用的影响。

缺资料地区水文预测一直是水文领域研究的重点和热点问题之一。目前，国内外学者对于缺资料地区水文预测常规方法是区划方法。通过文献梳理对缺资料地区水文预测的研究进展进行了总结分析，并就区划方法的适用性、存在的问题及不确定性这三个方面进行讨论，最后提出关于未来研究中需要亟待解决的几个问题以及突破口。

植被覆盖格局与水土流失之间的相互作用是流域水文、土壤侵蚀研究的热点议题。定量植被覆盖格局是反映流域植被格局变化水土流失效应的途径之一。基于水土流失过程发展而来的指标在这方面有很好的潜力。文章拓展了小尺度上发展起来的渗透指数（Leakiness Index, LI），结合黄土高原6个流域2000-2008年的径流、输沙监测数据和植被覆盖度数据，在流域尺度上对其有效性进行检验。结果表明，渗透指与流域输沙之间具有很好的指数关系，使用该指数可定量表达流域植被覆盖格局对流域输沙的影响，但对植被格局对径流的影响表达不足。该指数具有一定的过程意义，可作为评价不同植被配置格局输沙效应、甄选流域水土保持植被格局设计方案的工具。

为了更深入地了解植物、微生物对N去除的贡献及两者联合作用的机理，通过构建室内模拟系统对N在包含植物、微生物的完整生态体系中迁移转化的定量研究进行了拓展，利用Illumina平台高通量测序技术对NH4+-N浓度为400mg/L的微生物、空白组中微生物群落结构和多样性进行分析。结果显示，植物、微生物对NH4+-N浓度降低的贡献大小为：植物+微生物＞植物＞微生物组，降低量分别为25.01~39.97、11.88~39.96、4.62~8.97mg，植物+微生物、植物组主要通过反硝化作用和植物吸收去除N，其中反硝化作用贡献最大，为49%~79%，植物吸收占15%~37%；微生物组主要通过反硝化和同化作用来实现，分别为51%~62%、26%~36%。植物+微生物组中植物对N的吸收量均大于植物组，且所有组植物地上部含N量大于根；反硝化作用能力大小：植物+微生物＞植物＞微生物组；微生物同化作用利用N能力大小：植物+微生物>微生物>植物组。在门和属分类水平上，微生物组细菌存在16个门和105个属，优势菌群有Proteobacteria、Acidobacteria门，相对丰度分别占细菌群落的70.74%、26.72%，优势属包括Burkholderia、Rhodanobacter和Rhizobium，相对丰度分别为30.78%、23.56%、和1.37%，Psedomonas、Bacillus属也被检测到，Rhodanobacter属可在缺氧条件下将NO3-、NO2-和N2O还原为N2，Rhizobium、Psedomonas、Bacillus属具有异养硝化好氧反硝化功能；微生物组真菌由25个属组成，其中相对丰度分别占群落18.16%、2.83%的优势菌Gibberella、Talaromyces能够进行反硝化作用产生N2O或NO，Penicillium、Kluyveromyces、Rhizopus、Alternaria、Fusarium等具有产生N2O能力的菌属也被检测到，微生物对N的去除主要依靠异养硝化和有氧条件下的反硝化。

圭塘河是长沙市唯一的一条城市内河，研究圭塘河的底栖动物及水生态现状对城市河流的生态管理及治理具有一定的指导意义。2016年5月~7月对圭塘河的底栖动物及河流水质进行了野外调查，主要研究了圭塘河底栖动物的空间分布特征及群落多样性，所有采样点共鉴定底栖动物24科，其中软体动物4科、寡毛纲2科、水生昆虫13科、十足目3科、蛭纲2科、端足目1科。研究结果显示，圭塘河物种丰富度较低，从生物量来看，除S2外上下游段各点生物量较中游段各点明显偏少，至S10已降至0.0546g/m2；从生物指数来看，S4~S7的各项指数较其他点明显增大，说明这一段栖息地环境得到改善。颤蚓科为圭塘河优势物种，数量百分比为85.37%，水质分析结果显示，圭塘河的水质为V类水，颤蚓科的大量繁殖与其关系密切。在功能摄食类群上，圭塘河以直接收集者（collector-gatherers）为主，其次为捕食者（predators）和刮食者（scrappers）。该河流的生态状况整体较差，但部分经河流生态治理工程治理后，栖息地环境和生态状况有所改善。

遭受暴雨与内涝的侵袭和困扰，是我国城市在经济发展过程中遇到的普遍问题，在广州地区表现尤为突出。住宅小区是城市的最基本组成单元，小区雨洪管控是杜绝城市内涝的重要措施。采用SWMM模型，选取广州市一规划设计阶段的住宅小区作为研究对象，将其排水系统进行概化，模拟小区开发前后雨洪的变化，对比分析加入下凹式绿地、透水地面、屋面雨水收集系统等低影响开发措施（LID）要素对雨洪的管控作用。结果显示，小区开发后区域洪峰流量显著增大、径流系数变大、洪峰时间提前，采用下凹式绿地、透水地面和屋面雨水收集系统均可有效地消减洪峰流量、减小径流系数、缓解雨水管网的排洪能力，三者的组合实施可在低造价的基础上更好地发挥雨洪管控的作用，并可实现雨水的回用。

以南昌大学前湖校区为例，利用SWMM模型对其进行水质模拟。通过使用实测降雨数据对该模型进行参数率定，论证了该模型能够较真实地模拟出本地区降雨径流非点源污染的特性。在此基础上，通过SWMM模型设计了不同的重现期、雨峰系数、前期干旱天数等气象条件，以此来分析雨水径流中的TSS、CODcr、TN和TP等污染物浓度随降雨历时的变化过程。结果表明：①随着重现期增大，污染物浓度峰值变大，峰值出现的时间提前；②随着雨峰系数的增大，污染物浓度峰值变大，峰值出现的时间延后；③前期干旱天数只会影响污染物的浓度峰值和前期浓度增长趋势，对峰值出现的时间没有影响。

为利用稻壳灰去除水中低浓度Pb(Ⅱ)，对吸附前后的稻壳灰进行傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析，采用静态吸附法考察了稻壳灰对水中低浓度Pb(Ⅱ)的吸附特性。结果表明，稻壳灰表面存在多种基团，部分极性基团参与了Pb(Ⅱ)的吸附；随着pH的升高吸附量增加；当Pb(Ⅱ)初始浓度为20 mg/L、温度为25℃时，稻壳灰去除Pb(Ⅱ)的最佳投加量为1.8 g/L，去除率为98.1%；溶液中Na(Ⅰ)、Ca(Ⅱ)的存在会抑制稻壳灰对Pb(Ⅱ)的吸附，相同浓度的Ca(Ⅱ)对吸附的抑制比Na(Ⅰ)更明显。分析结果显示，Freundlich方程能够更好的地拟合不同温度的吸附等温线，该吸附存在多层吸附，温度升高有利于吸附。吸附热力学研究表明，ΔG?<0、ΔH?>0和ΔS?>0，说明该吸附是自发、熵增的吸热过程。准二级方程能够很好地拟合稻壳灰吸附Pb(Ⅱ)的动力学数据，可能是由表面吸附和颗粒内扩散共同控制。

采用基于水环境容量的流域跨界生态补偿标准测算方法，并以闽江流域为例，根据2011-2015年闽江流域的情况，测算了流域内的跨行政区生态补偿量。结果表明，上游地区基本上均是接受补偿者，龙岩、宁德、泉州等3地市获得的补偿额分别为2045.82~3023.91万元、3037.71~4009.84万元及6205.73~6605.81万元，中游地区三明及南平市既需要向上游地区支付生态补偿费用，同时也应得到下游地区的生态补偿，最终支付/获得的生态补偿额分别为-2476.78~1967.35万元及-5062.21~4091.23万元，下游地区福州市总共需要支付的生态补偿额为10426.13~16148.56万元。针对补偿标准测算结果提出了水体污染控制方式、生态补偿模式、资金筹措相结合的闽江流域生态补偿机制的建议。

在地方降雨强度公式的基础上，按照芝加哥雨型对降雨强度进行时程分配。概化出渗透型低影响开发（LID）设施的水力学概念模型，并利用差分的形式求解渗透型LID设施的水量平衡方程，得到LID设施不同分层的水量变化过程。将求解结果与传统的调蓄容积计算方法对比，结果表明基于降雨强度过程调蓄容积计算方法得到调蓄容积更准确，更经济，而且可以根据渗透型LID设施不同分层结构的水量过程进行结构设计,可以为海绵城市建设中低影响开发设施的规模计算提供一定的参考。

为探明宁夏中卫市腾格里湖水环境承载力状况，分别于2013年至2015年春（4月）、夏（7月）、秋（10月）、冬（1月）对腾格里湖的水环境和水生态因子进行采样分析，选取氨氮（NH3-N）、总氮（TN）、总磷（TP）、高锰酸盐指数（CODMn）、化学需氧量（CODCr）、浮游植物Shannon-Wiener指数、浮游动物Shannon-Wiener指数、底栖动物Shannon-Wiener指数与综合营养状态指数做为评价指标，采用人工神经网络模型，分析研究腾格里湖的水环境承载力。结果表明，腾格里湖2013至2015年水环境承载力指数分别为：0.69、0.63、0.46，呈逐年下降趋势，处于基本可承载力状态，需及时采取措施进行水环境治理。

为探讨增江流域径流的变化特征及其对气候变化和人类活动的响应，选取1960-2015年河流实测径流量进行计算和分析。结果表明: 56a年来，增江流域径流总体呈微弱增加趋势，每10a增加0.6mm， 60s径流量最少，2000s的径流量最多，1960-1972年为枯水期，1972-1984年为丰水期，1984年至1991年为枯水期，此后至今一直为平水期。增江流域具有明显的丰枯季节变化，汛期流量占年径流总量的 80%，径流总体呈明显的不对称双峰型，最大峰值出现在6月份，而次峰都出现在8月，夏季Cv值最小，冬季丰枯振荡最为明显。域内气候增暖明显，降雨量增加，蒸发量减少，下垫面参数n减小，对径流的增加十分有利。径流对各因子的敏感度绝对值为：最低气温>最高气温>降水>相对湿度>太阳辐射>LUCC >风速。气候变化和人类活动的多年平均贡献率分别为 51.1%、48.9%。1980s后人类活动对径流影响程度大幅增加，2000s后人类活动影响减少，趋于缓和，人类正在努力和自然处于一种和谐平衡关系。因此，人类活动对径流变化的影响不容忽视。

梭梭和柽柳是玛纳斯河流域下游典型荒漠植被，对干旱荒漠区具有水土保持和固沙造林的作用，近年来由于地下水位逐渐下降，荒漠植被出现局部退化，利用稳定同位素技术对其水分利用来源进行分析，对维持荒漠生态系统稳定具有重要意义。本研究针对荒漠植被局部退化问题，采用18O稳定同位素技术，以玛纳斯河流域下游两年生梭梭、柽柳为研究对象，通过分析植被水、地下水和不同土层土壤水中的18O值，得到两年生梭梭、柽柳旱季生长期的水分利用来源，研究结果表明：（1）年生长期内，地下水潜水埋深呈小幅增大，18O值在5月到7月间逐渐偏正，8月又逐渐减小；土壤含水率随着土层深度的增加而增大，土壤含水率月变化趋势为5月>6月>7月，土壤水中18O值随着土层变浅而偏正，100cm以下逐渐稳定并趋于地下水；浅层土壤的18O值随着月份的增加逐渐增大，较深土层土壤水的18O值相对稳定。（2）两年生梭梭生长季节的主要水分利用来源为地下水和80-150cm土层的土壤水，贡献率分别为56.8％±6.8％和26.3％±7.2％；两年生柽柳生长季节的主要水分利用来源为60-150cm土层的土壤水和地下水，贡献率分别为54.6％±9.2％和36.8％±8.5％。研究结果探明了玛纳斯河流域下游两年生梭梭、柽柳旱季生长期的水分利用来源，为荒漠植被的保育提供了科学依据。

灌溉影响土壤微生物活动和作物根系生长，进而影响土壤CO2的产生和排放。为揭示亏缺灌溉夏玉米地土壤CO2的排放特征，于2015年6月～10月在西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院农田水分转化试验场，采用静态暗箱-气相色谱法对夏玉米地土壤CO2排放进行了原位观测。试验设置三个处理，分别为充分灌溉（CK），亏水20%（T1）和亏水40%（T2）。结果表明：夏玉米地土壤CO2排放通量在播种后达到峰值并急剧下降至低谷，直到在灌水后出现短暂的次高峰期，随后一直维持在较低排放水平直到玉米收获。在灌水后，土壤CO2的排放通量表现为CK＞T1＞T2，且CK与T2，T1与T2处理间有显著差异（P＜0.05）。不同灌水水平下，夏玉米地土壤CO2排放通量与土壤充水孔隙率呈指数正相关关系，相关性达显著水平（P＜0.05）。亏缺灌溉在一定程度上抑制了土壤CO2的排放，土壤充水孔隙率低于50%时，CO2排放通量维持在较低水平，但当土壤充水孔隙率高于50%时，CO2排放通量随着土壤充水孔隙率的增加而有大幅度增加。该研究结果可为农田的节水减排提供参考。

为发展节水农业，制定农田节水政策，进一步提高农田灌溉水有效利用系数提供理论依据，对江西省近几年农田灌溉水有效利用系数测算分析成果进行总结。通过分析不同灌区规模、灌溉水源类型、土壤、管理水平、节水灌溉工程对其的影响，并且分析不同年份间农田灌溉水有效利用系数的变化规律。结果表明，灌区规模越大，农田灌溉水有效利用系数越小；提水灌区大于自流引水灌区；土壤渗漏强度大，农田灌溉水有效利用系数越低；灌区渠道防渗一定程度能提高农田灌溉水有效利用系数，但总体提高幅度不是很大；灌区管理机构比较完善，管理资金和农业水费落实到位，有助于提高农田灌溉水有效利用系数；2008年~2013年间农田灌溉水有效利用系数呈逐年增长趋势，但后期增速缓于前期。

随着村镇饮用水源的污染情况日益严重，利用各种水质传感器在线监测村镇饮用水源水质变化的需求非常迫切。针对村镇饮用水源地保护工作起步晚、经费少、地域分布较为分散、水质监测不及时的实际情况，设计了一套比较完整的饮用水水源地水质在线监测系统。该系统利用水质检测技术、GPRS技术和网络通信技术等实现了远程网络实时监测水源水质和用户手机远程实时获取现场照片的功能。本系统制造成本低、操作简单灵活、测量准确可靠、而且具有定期自动清洗传感器的功能，具有很强的环境适应能力，可以在水质监测领域里推广使用。

在拟定农村安全饮水工程用水对象及其组成的基础上，通过对具体用水对象全年需水量的分析，采用长系列计算方法，应用水量平衡原理，通过对规划集流面与需水设施容积组合条件下可调控利用水量及其供需平衡的调节计算，分析确定了不同降水量地区满足安全饮水的规划集流面面积以及与之配套的蓄水设施容积组合，提出了雨水利用条件下农村安全饮水工程设施最佳匹配模式。

近年来，作为实行最严格的水资源管理制度的重要支撑，取水监管系统建设日益受到重视。针对当前取水监管系统建设、运行及使用过程中存在的稳定性、可靠性、实用性及长效性不足问题，通过对多个省地市级取水户监管系统建设与运维的经验总结，提出了覆盖由前端计量至运维管理的取水监管系统7个关键环节的技术要点，包括智能遥测终端适应性改造升级、计量方案优选策略、复杂条件计量建造及率定方法、适应多品牌计量数据集成、基于逻辑链的数据异常诊断、水资源监管系统定制研发及高效运维管理模式等，为完善取水监管系统，切实发挥系统的信息化支撑作用等提供重要的技术参考。

水库联合调度作为城市防洪的非工程措施发挥着越来越重要的作用，但是随着水库数目的增多，由于数学模型概化及优化技术的局限性（如动态规划中的“维数灾”问题），水库优化调度及其规则的制定变得越来越困难。为此，本文针对城市防洪规划中水库群的防洪调度规则制定，以城市防洪控制断面的过流能力为约束条件，提出了正逆两向的水库联合调度分析方法，以都匀市已有和规划水库群的联合调度为例，验证了本文提出方法的合理性与可操作性。结果表明：逆向分析方法相比正向分析方法相比更能减小水库调度方案制定的不确定性，结果也可为类似的城市防洪规划提供参考和借鉴。

为了探讨流溪河模型在中小河流实时洪水预报中的适用性，构建了1、2、3级河道的梅江流域洪水预报流溪河模型，采用PSO算法优选模型参数，并对不同河道分级的模型进行了验证。结果表明，1级河道建立的模型不能较好地模拟出实测洪水过程，尤其是洪峰流量值的模拟，不能满足模型在中小河流洪水预报中的计算要求。3级河道构建的模型可以很好地模拟实测洪水过程，采用流溪河模型进行中小河流洪水预报时，可以选择3级河道构建模型；流溪河模型采用1场实测洪水就可以对模型参数进行有效优选，在实测资料系列不长的我国中小河流洪水预报中应用具有明显优势；采用3级河道构建梅江流域洪水预报流溪河模型和优选的模型参数时，模拟效果良好，可用于梅江流域实时洪水预报。

岩质高边坡一般地质条件复杂，面广坡高，其影响因素非常复杂。为研究长河坝水电站泄洪洞进口边坡的稳定问题，对该边坡进行数值计算，并进行表观变形、多点位移及锚索荷载等监测。结合边坡的多种监测成果，对边坡的表面和深部变形进行了分析，以此确定边坡的稳定性。从监测成果来看，边坡的整体变形量级适中或偏小，锚索荷载以适度松弛为主，且应力与变形已趋于收敛。理论与实际监测结果表明，该边坡稳定性良好。本工程成功经验可以供其他类似工程借鉴。

堆石体的变形控制是高混凝土面板堆石坝的核心问题，同时由于堆石体流变变形的存在，使后期变形量持续发展，这对面板及趾板等防渗体结构造成很大的安全隐患。反演分析方法是根据现场原位观测资料来确定堆石体的流变参数。由于流变参数较多，通过敏感性分析，选出7个流变参数进行反演，节省计算空间。受自然界物种优胜劣汰的启发，引入遗传算法和有限元正解联合对参数进行筛选，通过复制、交叉、变异操作对参数过滤，和位移监测值适应度高的个体被保留下来，寻求了最优流变参数。以水布垭面板堆石坝为例，采用该方法对流变参数进行了反演分析。反演结果表明，计算值与实测值在数值和变化规律上总体符合较好，反演结果合理可靠且更加高效。使用反演所得的流变参数，对大坝进行长期变形计算，预测2020年左右坝体沉降在合理范围。

沿海平原排涝闸站在运行过程中，经常导致开闸排水时闸前水位很低而补水不及，关闸挡潮时闸前水位过高而上游涝区汇流不足。本文结合实例，从水力学角度分析闸前调蓄湖的排涝作用，进而说明排涝闸前设置调蓄湖泊的必要性

有压管道中固结黏性泥沙起动试验的结果虽然能在明渠中推广，但在实际的压力管流和明渠流中，影响黏性泥沙起动的因素却不同。为更深入地研究黏性泥沙在明渠与管道中起动的异同，探究压力管道及水深因素对黏性泥沙起动的影响，从受力分析的角度出发推导出了黏性泥沙起动底部作用流速起动公式，但泥沙起动时底部流速较难测得，一般在实际生产和研究中用断面平均流速或起动切应力作为研究指标。将有压管道和明渠流的流速分布引入，确定了两种情况下起动作用流速与断面平均流速之间的关系，推导出起动流速公式与起动切应力公式，对公式拟合验证后得出结论：有压管道中，在泥沙淤积固结初期，黏结力对黏性泥沙的起动影响不显著，阻碍黏性泥沙起动的主要因素为管道压力，在后期，黏性泥沙黏结力增强，对其起动的影响增大。在明渠中大水深条件下，相对水深变化小，其不是影响黏性泥沙起动的主要原因，然而在明渠水槽试验中，相对水深对黏性泥沙起动的影响表现较为显著。在明渠中，水深的增大改变了微团所受薄膜水附加压力，起动流速和起动切应力随水深的增大而增大。

在心墙坝建设过程中，水力劈裂是一个亟待解决的关键问题。采用考虑孔隙水压力的内聚力模型对水力劈裂进行数值模拟，研究了水力劈裂的形成机理。该方法不仅模拟了水力劈裂流固耦合效应，而且能够直观地跟踪裂缝从萌生到最终形成贯穿性裂缝的全过程。通过对计算结果的分析可以得出：劈裂水压力值随着竖向应力的增大而线性增加；高水力梯度和裂缝与周边介质的水压力差是心墙水力劈裂裂缝萌生和扩展的两个重要原因；水力劈裂破坏的力学机理以拉伸破坏为主。此外，随着初始裂缝长度的增大，形成水力劈裂所需水压力值逐渐减小。

以鲁地拉水库涛源金沙江桥段库岸稳定问题为研究对象，基于历史库岸调查，结合两段法塌岸宽度预测经验公式与再造库岸边坡稳定性极限平衡法计算，综合评价库岸稳定性，所得主要结论如下：（1）涛源金沙江大桥大理岸历经多期内外动力地质作用，当前及未来一段时期趋于稳定。（2）涛源金沙江大桥大理岸塌岸预测宽度40-89m，当前库岸到结构最小距离150m，不会威胁到桥梁建构筑物。（3）涛源金沙江大桥永胜岸不存在库岸问题。（4）两岸自然边坡和再造库岸边坡在自然、降雨和地震工况下均满足工程稳定性要求。同时需要注意水稳定性较差砂层的切穿暴露；管理好工程弃渣，避免大规模改变现状库岸。

绿化混凝土新型河流生态护岸技术结合了混凝土护岸和植物护岸的优点，既具有混凝土护岸的力学稳定性、抗冲耐磨的耐久性，又具有植物护岸的渗透性、生物适应性、削污能力、生态保障、景观和休闲娱乐等特性和功能，在河流综合治理中得到广泛的应用。本文对绿化混凝土配合比参数进行系统研究。研究表明，绿化混凝土的抗压强度与水胶比的关系符合“水灰比定则”，随着水灰比增大，抗压强度下降，在一定范围内抗压强度与灰水比呈线性关系。通过试验研究，提出了绿化混凝土配合比设计方法，明确了配合比参数的取值，对绿化混凝土的推广应用具有重要的参考价值。

为了分析轴流泵在马鞍区工况的内部流动特性，对比转速为822轴流泵的内流场进行数值模拟和分析，并对外特性进行试验测试。研究结果表明：扬程模拟值与实验值误差均在1%以内，效率模拟值与实验值误差均在2个百分点以内；0.6QBEP工况叶片压力面静压力分布不均匀，较最优工况从叶片进口到出口静压力的压力梯度明显增大，在吸力面出现了较大面积的低压区，0.55QBEP工况叶片压力面靠近轮缘的高压区较0.6QBEP的工况时明显增大，吸力面从叶片进口到出口静压力逐渐增大；最优工况下叶片压力面和吸力面涡量螺旋度Hn分布较均匀，马鞍区内叶片吸力面和压力面存在明显的旋涡集中区；马鞍区内叶轮进口靠近前缘侧出现回流，叶轮出口靠近轮毂处产生明显旋涡。

为了研究轴流泵内部空化流的非定常特性，基于ANSYS CFX软件，应用SST k-ω湍流模型和Rayleigh-Plesset的均相流空化模型，对一台轴流泵在最优工况点下的空化流场进行了定常与非定常数值模拟，获得轴流泵的外特性与空化性能，并与试验结果进行了对比。同时对泵内不同位置、不同空化余量下的压力脉动进行了时域和频域分析。结果表明：空泡首先出现在叶片背面进口边轮缘处，随着空化余量的降低，空泡逐渐向叶片中部发展，直至覆盖整个叶片背面；空化的发生会改变叶片背面的压力分布，影响泵的性能；叶轮进出口处监测点的压力脉动具有明显的周期性，均呈现3个波峰和波谷，这与叶片数密切相关；空化发生后，不同工况下叶轮出口压力波动均明显增强，且其主频均为叶频。

为了研究在不同扬程和不同叶片安放角下超低扬程贯流泵内压力脉动的变化规律，结合某泵站，采用物理模型试验的方法，在模型泵转轮进口和导叶出口处安放两个压力脉动测点，通过时域和频域分析，对超低扬程贯流泵内的压力脉动进行研究。结果表明：超低扬程贯流泵内的最大压力脉动发生在转轮与导叶之间；转轮进口处，低于设计扬程时的压力脉动变化比高扬程时大；导叶出口处，高于设计扬程时的压力脉动变化比低扬程时大；由空化现象可以看出，叶片安放角对贯流泵内的压力脉动有很大的影响作用；转轮进口和导叶出口处的压力脉动均以BPF为主；在高扬程工况下，以1～2倍固有频率的低频压力脉动幅值随扬程增加而增大，低扬程工况下未发现这种现象。

结合珠三角地区排涝泵站自动化建设的现状与存在问题，提出了完善珠三角排涝泵站自动化建设标准、加强单站自动化的改造与提升、增强排涝泵站自动化运行的智能性、加强排涝泵站的群控联合调度、降低泵站的运行成本、建立应急预排机制等泵站自动化改造的解决思路与方向。作者探讨了提高泵站自动化建设实用化和智能化，实现管控一体化和水利信息化、视频技术的应用等技术路径。结论可以为珠三角地区排涝泵站自动化升级改造研究提供参考。

针对多级离心泵扬程高、转速高的特点，应用转子动力学对该泵的运行可靠性进行了研究。采用数值模拟的方法对整个转子振动模态进行分析，得到转子5阶固有频率和相应振型图。通过转子部件的固有频率，计算出该转子相应的“干”临界转速。基于流固耦合，通过做有预应力的模态分析，得到了转子部件“湿”临界转速。研究结果表明，相同阶时“湿”临界转速小于“干”临界转速。转子部件一阶“湿”临界转速为5074r/min，远大于实际额定转速的2980 r/min，表明所设计的泵转子符合结构动力学设计要求。

叶轮等动力机械部件在外部激励或自身动力作用下较易发生振动，为避免造成疲劳损伤或结构破坏等不良后果，深入分析其振动特性尤为重要。以干式状态下的 XA100 /32 型单级离心泵叶轮为研究对象，有机地结合 ANSYS Workbench 协同仿真平台、德国 BBM 振动测试分析系统和 LMS Test．lab 实验模态分析软件进行了仿真模态和试验模态分析，分别得到该叶轮自由状态下前六阶固有频率和振型，两种方法的固有频率相对误差基本在 10%以内。

针对常规PID难以取得期望的控制效果和单一神经网络在线整定存在结构复杂、学习时间过长、收敛速度慢等问题，提出了一种基于主成份优化的BP神经网络PID控制。在此方案中，利用主成份分析对网络的输入层单元进行降维分析，以此简化网络的结构，提高网络的收敛速度及泛化能力，进而提升智能控制系统的控制品质。基于上述理论本文在MATLAB/Simulink平台进行水轮机调节系统实例仿真分析，阐述并分析试验结果，说明了经主成份分析优化后的BP神经网络PID控制效果较优化前有了显著改善。

由于大型机械冷却塔内部空间狭小，驱动风机的涡轮机应尽可能减小尺寸、提高效率。为此在结构方面设计出全椭圆形断面下端出水的特型蜗壳，大大减小了涡轮机径向尺寸。并结合传统蜗壳的设计理论推导出全椭圆蜗壳在稳态下的水力设计方法，通过实例设计与数值模拟分析可验证，特型蜗壳的流态模拟数据与设计工况的理论值相符，且水力损失仅有1.05%，涡轮机的整体效率可达88.25%，性能稳定。本文所设计的涡轮机因其结构小巧，可直接安装在冷却塔的内部，对现有电动风机冷却塔的节能改造具有广泛的应用前景。

为了进一步研究水轮机特性对于调压室临界稳定断面的影响，结合调压室及水道局部模型、发电机及负荷局部模型、调速器局部模型，利用传递函数的思想，推导出了包含水轮机特性项的尾水调压室稳定断面直接表达公式，其中水轮机特性项可直接采用经验公式进行估算；实际工程案例分析表明，与规范公式相比，该公式计算结果与数值分析结果更为一致，安全性更高，因此采用本文推导的考虑水轮机特性的尾水调压室稳定断面公式有利于保障实际工程的安全。

针对动态规划方法求解梯级水电站群优化调度易造成计算耗时长、求解效率低等缺点，提出了梯级水电站群优化调度并行动态规划方法。该方法将调度期内所有离散状态点组合计算求解作为父任务，采用Fork/Join多核并行框架将父任务分解为多个子任务进行并行化求解。以西江干流梯级水电站群长期发电优化调度为研究实例，在多核配置上验证所提方法的有效性。计算结果表明，在4核并行环境下，最大加速比可达到3.84，大幅度缩减计算耗时，计算效率显著提升。