水-能源-粮食纽带关系（Water-Energy-Food Nexus，WEF-Nexus）是可持续发展领域的新课题。为定量分析WEF-Nexus对区域水、能源、粮食的供应、需求、自给率产生的影响，在考虑资源纽带关系的基础上，基于生命周期理论和灰色预测方法构建了水-能源-粮食纽带关系耦合模拟模型。以江苏省为例，模拟其在不同情境下2017-2020年的资源供需、自给率及不同消费部门的满足度变化。结果表明：在保持当前趋势下，水资源自给率和粮食自给率暂时高于100%，但有下降趋势，能源自给率未达到90%；在调整能源生产结构和消费水平后，能源自给率和水资源自给率均有所提高；在调整粮食种植结构后，粮食自给率提高但用水量可能也会相应增加，不利于水资源自给率的提高。

精准评估城市水资源安全风险对于支撑城市管理决策者调整用水政策、合理布局用水结构，制定合理的城市水资源发展战略，促进水资源可持续利用圴具有重要的意义。首先，借助文本自由语法和转化函数将专家对城市水安全风险评估指标的判断语言转换为犹豫模糊语言术语，采用犹豫模糊语言术语集表达城市水资源安全的胁迫性、敏感性、适应性等不确定风险信息。其次，基于信息熵的基本原则计算犹豫模糊语言熵值，通过相对熵值计算风险评估指标权重，并通过专家群体共识模型进一步调整专家权重，对专家给出的风险评估信息进行加权集成，转化为相应的概率语言组合，计算概率语言组合的期望值作为城市水安全风险评估结果。最后，以3个城市的水安全风险对比为例，利用所构建的风险评估模型对城市水安全风险进行综合评估，进一步验证了所提方法的有效性。

构建了黄河流域水资源利用效率评估指标体系，建立基于TOPSIS模糊物元-熵权的综合评估模型，并应用Moran’s I指数对黄河流域各省（区）综合水资源利用效率进行空间分异研究。研究结果表明：流域整体水资源利用效率呈现自西向东的递增趋势，山东与河南的水资源利用效率处于良等级，山西、陕西、青海、内蒙古、甘肃与四川处于中等级，宁夏为差等级。各省（区）水资源利用效率表现出相似性的空间集聚。研究成果对于正确理解黄河流域水资源利用效率及其空间分布提供参考。

黄河流域青海段内重点城镇密集，人口分布集中，社会经济发展迅速，近年工程建设日益强烈，地下水资源需求迫切。本文以黄河上游支流昂思多沟（行政区划隶属于青海省海东市化隆县）为研究区，通过地质调查、水文地质钻探、抽水试验及样品测试等工作，圈定了地下水富水地段，采用排泄量总和法计算了昂思多沟地下水天然资源量，并对水质及可开采潜力做了深入评价。经计算，昂思多沟地下水天然资源量为41 874.02 m3/d，可开采资源量13 180.40 m3/d，矿化度0.415~0.451 g/L，Sr含量0.62~0.67 mg/L，质优量丰，可作为区内城镇及重点工程的后备、应急优质水源，意义重大；此外，该评价思路对黄河其他支流地下水资源评价提供参考。

为能更好地提高外源数据的可靠性与适用性，丰富基础资料匮乏地区可用的数据源，以天山西部区域的伊宁、尼勒克和昭苏站作为典型代表站，基于实测降水数据和NCEP/NCAR再分析数据，采用人工神经网络ANN、极限学习机ELM、长短期记忆神经网络LSTM、支持向量机SVM、组合简单平均CSAM和组合支持向量机CSVM方法建立统计降尺度模型，评估不同降尺度方法在降水降尺度方面的适用性。研究结果表明：①由于降水影响因素的多重性、实测站点降水的差异性，不同降尺度方法的优劣性存在一定的差异，且率定期与验证期最优降尺度方法可能出现不对应的情况；②实测站点降水量越大，降尺度效果越好；降水量年内变化越不均匀，降尺度效果越差；③由于实测站点冬季降雪事件的发生影响了降尺度的效果，总体降雪量越多，降尺度效果越差；④极端降水事件频发，影响到降尺度的效果，降低了降尺度结果的可靠性与精度。总体上，研究区ELM、LSTM和CSVM模型具有一定的优越性，其中CSVM组合模型在季节、年降水方面模拟效果最好，ELM模型在月降水分布方面模拟效果最好。

基于SRTM v4 DEM数据和ArcGIS10.5平台水文分析扩展模块提取西天山中部河流信息。首先利用“盆域分析”工具提取研究区边界，通过河网密度、集水面积数据拟合河网密度-集水面积曲线，然后应用河网密度变化率等于集水值变化率的数值方法确定研究区域的最佳集水面积为0.544 9 km2。最后利用最优集水阈值提取河网，将河网与Google影像叠加和导入Google Earth Pro，对比提取的河网与真实河网差异。结果表明该河网与研究区实际河网吻合度很高，提取的河网可以作为输入数据开展后续研究。

从水资源系统、水生态环境系统、社会经济系统3个方面出发，构建出基于水量、水质、水生态、水资源经济四维并重的水资源保护效果评价体系；参考水利现代指标体系等级和标准，选用3个准则层，共筛选出16个评价指标因素并按照合理的数值区间划分成4个等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，采用熵权法和基于X条件云发生器算法的正态云模型来建立水资源保护效果评价模型，对安康市2013~2017年水资源保护效果进行综合评价。结论为：安康市水资源保护效果连续5年逐年改善。通过查阅市水利局和环保局公告资料，结论与安康市实际情况相符，说明模型具有可行性与合理性。

如何减免河道管理范围内桥梁工程建设对河道防洪的影响，并保证建筑物自身安全是防洪评价工作的重点。通过总结跨河桥梁防洪评价中易出现的问题，提出了一套适合跨河桥梁防洪评价报告编制的结构框架。为进一步定性和定量刻画防洪评价关键技术，从防洪标准、水文成果、河势演变、桥梁布置、壅水影响、桥梁安全、桥下冲刷、三者影响和补救措施等10方面提出了相应的评价内容、评价指标、评价要求、评价方法和评价依据，并将其应用于洮河流域某桥梁防洪评价工作。所提关键技术要点对河道管理范围内跨河桥梁工程的防洪影响评价工作可提供一定的技术参考，同时对指导跨河桥梁工程设计方案优化和项目主管部门审批决策具有重要意义。

基于穆棱河流域中游主要控制站—梨树镇水文站1963-2017年逐月天然径流资料，引入频率比例法对含零值径流序列进行频率计算，采用7Q10法（90%保证率最枯月平均径流量、近10年最枯月平均径流量）、非零次最小值法、频率排位法、改进年内展布计算法计算了梨树镇水文站测验断面的最小生态径流，借助Tennant法对上述计算结果进行评价，结合实测径流资料，分析了最小生态径流满足情况及流域上游水利工程建设带来的可能影响。结果表明：穆棱河各月径流分布呈“双峰”型；本次推荐的年内展布计算法计算的最小生态径流过程可使河流在丰水期处于“中”、枯水期处于“好”流量状态，对维持河流生境稳定和生态健康更有利；实测来水条件下的枯水期最小生态径流满足情况明显好于天然的，近10年河流生境条件较好；P=95%来水年，河流径流长期小于最小生态径流；奋斗水库建成后，各典型年下仅各别月份的最小生态径流不能保证，但缺水量相对较少。研究成果对推动穆棱河流域河流水生态保护工作有一定的指导意义。

近期，国家气象中心推出了中国自行研制的多源降水融合产品，理论上，此产品的出现可有效解决国内缺乏监测站点区域的洪水预报预警问题，但是国产降水融合产品在这个领域应用较少，且其数据精度及其在暴雨洪水过程模拟的效用有待进一步评估。本文选取湍河上游后会水文站控制流域作为研究区域，采用模块化时空变源分布式水文模型，以站点降水和国产融合降水作为模型的输入，其中国产融合降水是基于地面雨量站、雷达、FY-2气象卫星三种数据源融合而成，对后会流域2018年两场实测洪水过程进行模拟，用以评估国产融合降水信息的水文模拟效用和数据精度，研究结果表明：国产融合降水产品在降水落区的把握上具有较高的精准度，但在数量上相对于站点观测数据具有一定程度的低估，在两个洪水过程中分别为13.1%和3.4%。在流域径流模拟方面，此融合降水产品具有较高的精度，两场洪水过程的确定性系数均在0.8以上，分别为0.84和0.91。国产多源融合降水产品在无资料流域洪水预报的问题上具有较好的应用前景，研究成果可为评估、改善国产融合降水数据的质量提供案例支撑和技术参考。

为探索估算缺资料地区可能最大降水量的新途径，以遂川江夏溪水位站以上流域为研究区域，基于CMORPH、CHIRPS、MSWEP和TRMM 3B42V7 四种卫星降水产品和流域雨量站降水资料，对卫星降水数据进行了精度评估。选用精度较好的MSWEP和TRMM 3B42V7数据，采用改进的统计估算法推求流域面平均可能最大1 d降水量，所得结果分别为311.9和321.7 mm。作为参照，同时还依托较丰富的水文气象测站资料，采用水汽效率放大法求得可能最大1 d降水量为338.3 mm。比较两种途径的可能最大1 d降水量估算成果，相对偏差在8%以内，表明在缺资料的情况下，基于卫星降水产品估算可能最大降水量有着良好的应用前景。

针对哈尔滨主城区无资料子流域模拟径流的随机性较大，且易受人为因素的干扰等问题，将本征时间尺度分解（Intrinsic Time-scale Decomposition，ITD）算法引入水文系统复杂性研究中，用于改进传统复杂性测度方法。将ITD与多尺度模糊熵（MFE）相结合测度黑龙江省哈尔滨市主城区8个无资料子流域模拟径流复杂性。结果表明，哈尔滨主城区无资料子流域的模拟径流表现出了较强的非线性特征，其中北部地区运粮河流域的径流熵值最大，南部地区肇兰新河流域的径流熵值最小，模拟径流的复杂性熵值南北方向整体呈现南高北低走向。通过对比加入白噪声和有色噪声后，小波熵（Permutation entropy，PE）、排列熵（Wavelet entropy，WE）和ITD-MFE的评价结果，表明ITD-MFE算法具有更好的鲁棒性。研究成果揭示了哈尔滨市主城区无资料自流域模拟径流复杂性差异及其变化规律，对于今后指导哈尔滨市主城区内科学合理地利用径流资源具有一定的指导意义。

应用排污系数法，结合ArcGIS软件及等标污染负荷法，对北方大型城市-天津的农业面源排放特征进行分析，并采用离差标准化法和聚类划分法分析潜在环境污染风险。结果表明：2017年天津市农业面源的COD、TN和TP污染排放量分别为91 072.15 t、11 760.70 t和871.86 t，各污染物的排放量和贡献强度在空间上具有较强的一致性，呈现中部低、南北部高的分布特征。宝坻区、武清区和静海区污染贡献量较大，等标污染负荷量分别为3 035.74 m3、11 760.70 m3和8 718.68 m3。根据污染风险指数，重点控制区确定为武清区、宁河区和静海区等种植业源主导区，中度、低度污染风险区分别为畜禽养殖-种植业源复合主导区域和水产养殖-种植业源复合主导区域。需控制化肥施用，改进粗放养殖方式，合理处理养殖废水以降低农业面源污染风险。

近年来，荷兰治水理念发生了颠覆性的变化，由持续了几个世纪的“与水争地”转变为今天的“还地于河”，还地于河计划于21世纪实施，成为新治水理念的工程代表。还地于河计划由34个子项目构成，主要工程措施分为9大类，主张水利工程建设与空间规划协调发展，最大限度兼顾防洪安全与空间品质提升，充分体现荷兰先进的治水理念和高超的工程技术。通过还地于河计划的实施背景介绍，典型案例分析，工程实践影响，探索新理念产生原因、理念内涵以及具体的工程设计特点，为我国治水理念创新和治水策略制定提供借鉴，最后总结荷兰还地于河计划实践对我国的启示，包括治水理念的由“争”到“让”；治水策略由“微观”到“宏观”的转变。

以目标孔隙率24%，水胶比0.32，粗骨料粒径16~26 mm的现浇植被混凝土为研究对象，通过计算机断层（CT）扫描技术获取试件的序列图像，采用Image J软件从细观角度分析二维平面孔隙特征；采用Avizo软件重建孔隙三维细观模型，分析孔隙空间结构并进行单相渗流模拟。结果表明：孔隙直径、孔隙面积均呈单峰分布，孔隙大小比较均匀；孔隙形状接近一个正圆；平面孔隙率平均值与实测孔隙率相差不大；计盒维数法测得的分形维数表明孔隙具有较好的分形特征；三维孔隙空间分布范围与二维定量分析具有一致性；孔喉尺寸呈正态分布，表明孔隙间连通性良好；压力梯度分布及流线分布有利于分析植被混凝土的渗流机理，模拟结果与试验结果吻合较好，验证了重建的三维模型的可靠性。

分别于施肥旺季（4月）和施肥淡季（次年1月）对花溪河岩溶流域不同水体的总氮(TN)、总磷(TP)和磷酸根（PO3-4）的浓度进行了测定，探讨TN、TP和PO3-4的时空分布特征及影响因素，并对流域内水库进行了富营养化评价。结果表明，不同水体中氮磷浓度整体上呈现施肥旺季高于施肥淡季。流域内点源排放（养殖企业）对水体TN、TP和PO3-4浓度未产生显著影响，地下水中氮磷浓度空间分异性明显；水体中氮磷浓度的空间分布与土地利用类型密切相关，建设用地和旱地周边水体氮磷浓度较高，而水田和林地周边水体氮磷浓度相对较低。流域内在施肥旺季松柏山水库富营养化略低于中富营养化水平（PI=0.99，Ⅱ级），富营养化水平最大的在施肥旺季的芦猫塘水库，处于重富营养化水平(PI=5.12，Ⅳ级)，其他水库整体上处于中富营养化水平(PI≥1，Ⅲ级)。

以龙岗河为研究对象，采用暴露生态风险评价和水生态功能评价两种方法分别对龙岗河夏季和非夏季的氨氮生态风险和水生生物完整性进行了评估。研究结果表明：不同季节龙岗河流域氨氮基准值（CMC和CCC）差异较大，非夏季约为夏季的1.6倍。流域上游氨氮水生态风险商值低于下游，而大型底栖动物群落结构更加稳定，上游河道水质和生态条件均较好。2015-2018年的评估结果显示龙岗河流域水生态功能与氨氮生态风险值存在显著的响应趋势，两者相互结合可为雨源型河流水生态功能评价提供更可靠的依据。

本研究分析了棘洪滩水库近15年来浮游植物群落结构变化特征及生物量变化规律，并应用浮游植物群落结构来评价棘洪滩水库水体的富营养化状态，以期对水库运行管理提供决策依据。结果表明：棘洪滩水库整体上处于中营养状态、少数时间段处于中富营养状态。棘洪滩水库浮游植物群落结构整体上表现为冬春季节硅藻为优势类群、夏初季节硅藻和绿藻为优势类群、夏末至深秋季节蓝藻为优势类群；棘洪滩水库每年秋季其浮游藻类生物量最高，推测温度和光照是水库浮游植物生长的主要驱动因子；棘洪滩藻类群落结构演化规律总体与所在区域气温的季节性变化相符合。此外，棘洪滩水库库中心水域水质优于近岸边区域，然而在放水量较大时库中心水域会明显受到引水影响；引水对水库的藻类生长有很大的影响，水库藻类峰值期间，大量的优质源水的引入对藻类也会有一定的暂时稀释作用。秋季藻华高发季节要严格监测外源水质、同时加大引水量、适时将引水口向库心位置前移等措施能够适当降低高藻供水风险。

农业面源污染具有随机性、潜伏性、广泛性，已成为威胁饮用水水源安全的重要因素之一。本着预防为主的原则，探讨农业面源对水源的污染风险十分必要。采用指标法，分析污染物的危害性、排放方式、迁移途径等多种因素，开展水源农业面源污染风险分级评估。以双峰寺水库水源为例，从农村生活、农业种植、畜禽养殖等方面，分别计算了农业面源污染负荷，结合污染排放特征，开展了水库面源污染风险评价，划定了双峰寺水库农业面源污染风险防控区，并提出了污染防控建议。

采集2018年和2019年抚河故支断面的沉积物，测定其pH、总氮、总磷和有机质等指标，采用有机指数和有机氮污染指数法、单因子污染指数法和综合污染指数评价法对其污染程度进行评价。结果显示，2018年抚河沉积物中总氮、总磷和有机质平均含量分别为2.00、1.17和21.62 g/kg；2019年抚河沉积物中总氮、总磷和有机质平均含量分别为1.85、0.84和16.25 g/kg；两年的有机污染指数显示整体处于较清洁，但有机氮污染指数显示85%处于有机氮污染，总氮和总磷污染指数显示位点整体处于重度污染。综合污染指数（FF）评价结果均为重度污染。分析评价沉积物的污染情况，可为河道的污染及防治提供科学依据和支撑。

随着水污染防治的不断推进，各地实施了大流清淤工程，但是清淤底泥如何处理已成为另一个环境问题。对浙江省温瑞塘河流域14条河流的底泥重金属(Hg、As、Cd、Pb、Cr、Ni、Cu和Zn)进行调查，对清淤底泥的资源化利用进行了可行性分析。结果表明，根据《绿化种植土壤》(GJ/T340-2016)，底泥可用于Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级绿(林)地的河流数量分别为1、3、1和9条。根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB15618-2018)，有3条河流底泥重金属含量低于风险筛选值，其余11条高于风险筛选值但低于风险筛选值。根据《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB36600-2018)，有13条河重金属含量均低于I类风险筛选值，只有1条河的底泥重金属高于Ⅰ类筛选值但低于 Ⅱ 类风险筛选值。整体而言，研究流域清淤底泥主要的可利用途径是Ⅳ级绿(林)地和Ⅱ类建设用地。

由于泵站进水流道常存在回流、旋涡等不良流态，从而影响泵站机组稳定高效的运行。采用CFD软件对张华浜雨水泵站进水流道的流态进行模拟，并提出优化方案。研究结果表明：没有整流措施的设计方案产生大范围回流和偏流，会给泵站安全稳定运行带来较大的隐患。通过调整进水口位置及加高加长导流墩，可充分扩散主流，流速显著降低且减少了回流和偏流，横向速度偏差值基本控制在可允许范围之内。同时通过计算分析进水流道湍动能及湍动能耗散率，进一步说明优化方案能使水流充分消能。

水资源是城市群经济发展、社会进步的重要支撑，稳定优质的水资源对城市的发展十分重要。京津冀地区作为典型的城市密集区，水资源短缺问题十分突出。以循环经济理念为基础，从供水、用水、排水、再生回用4个维度出发，建立京津冀城市群水资源循环经济综合评价指标体系，应用熵权法确定指标权重，利用障碍度评价模型对其障碍因子进行诊断，最后采用ArcGIS进行空间可视化分析。结果表明：工业废水排放量、排水管道长度和人均日生活用水量是影响京津冀城市群水资源高效循环利用的主导障碍因素。其中，北京的障碍因子主要为工业废水排放量和排水管道长度，天津的障碍因子主要为供水总量和新水取用量，河北的主要障碍因子为工业废水排放量、排水管道长度、再生水利用量以及节约用水量。

离心泵作为一种通用流体机械承担流体运输和能量转换的重任，为得到水力性能优良的双蜗壳离心泵，蜗壳的设计也是不容忽视的一部分。选取蜗壳主要设计参数，建立多组正交表，并通过数值计算的方法，研究双蜗壳主要设计参数对整泵性能的影响。数值计算结果表明：喉部面积大小应根据叶轮高效区选择，以达到叶轮最高效率点与蜗壳最低损失点相匹配，同时增大蜗壳基圆直径和隔舌安放角对水力效率提升约0.76%和0.16%，减小隔板厚度对水力效率提升约0.42%，优化后的双蜗壳离心泵水力效率整体提高约1.7%。

根据明渠恒定渐变流形成条件和水力特性，以断面比能为理论依据，采用迭代法计算明渠流速、流量，构建了基于断面比能和大数据的新型明渠双水位量水方法。通过在冶河灌区实际应用，对采集的水深数据和实测的流量数据进行大数据计算，得出不同上下游水深对应的水力坡度和流量，提出糙率按水深和时段分区取值，并在此基础上绘制明渠恒定渐变流Q~Hs~ΔH关系曲线，分析实际工程中时段、边壁条件对糙率系数的影响，阐述明渠量水段应具备的条件。该方法理论依据充分，糙率取值较合理，流量精度较高，研究结果可为灌区量水技术方法创新和应用提供参考。

为探究土壤盐分空间特性，以鄂尔多斯黄河南岸灌区不同土质的两个灌域为研究对象，采用经典统计学与地质统计学相结合的方法对0～20 cm土层土壤电导率与土壤物理特性参数间的关系进行分析研究。研究结果表明：两灌域0～20 cm土层土壤电导率均可以采用高斯模型进行半方差分析拟合。砂土灌域土壤电导率为中等变异程度，中等空间相关性，电导率与黏粒含量、土壤容重、含水量、导热率及热容量显著正相关，相关范围约2～6 km；与砂粒含量显著负相关，相关范围约2.5～4 km。砂壤土灌域土壤电导率为中等偏强变异程度，较强空间相关性，电导率与土壤物理特性空间相关性较低，土壤盐渍化程度高于砂土灌域。

为了分析竖井贯流泵装置马鞍区工况的流动特性，基于流体计算分析软件Fluent对某一典型竖井贯流泵装置开展内流场数值模拟，在验证了计算结果准确性的情况下，对比分析了不同工况下叶轮内部的流动状况，研究了叶轮旋转对进水流道出口断面流态的扰动状况以及叶片表面静压分布情况。结果表明：泵装置设计流量下运行平稳，设计合理，在设计流量54%～63%的范围内存在运行不稳定马鞍区；设计工况下叶片表面静压分布均匀，从1.0 Q至0.54 Q，叶片表面高压区从叶片进口边向整个叶片外缘扩散；随着流量的减小水泵内部逐渐出现回流，马鞍区工况时叶片背面靠近轮毂、轮缘处出现较大范围漩涡与回流；小流量下，进水流道水流跟随叶轮旋转，形成与叶轮旋转方向一致的漩涡，并且水流还会撞击壁面形成回流。

为科学评价农业用水效率，从用水情况、节水情况、种植结构和用水效益4个方面构建了农业用水评价指标体系，依据划分出的考核等级与标准，构建了基于正态云模型的农业用水效率评价模型。本模型利用熵权法确定客观权重，运用X条件云发生器确定各指标隶属度，最后利用加权平均法获得综合评价等级。选取安徽省2010-2017年评价指标数据进行评价，得到安徽省2010-2013年农业用水效率综合评价等级低于中等水平，2014年超过中等水平，并在2017年达到峰值。综合评价等级总体呈现上升趋势，与实际情况相吻合，表明该模型具有可行性。

干旱是复杂的自然灾害，了解干旱的演变规律对旱情的防治、水资源的规划和管理意义重大。根据榆林市5个气象站1960-2016年的逐月标准化降水指数，通过不连续干旱游程（UDR）与连续干旱游程(CDR)方法提取干旱变量，应用Copula函数分析干旱发生概率与重现期。结果显示：①与UDR方法相比，CDR方法提取的数据系列含有较多极端数据，有助于减小最优理论分布与实测数据的尾部拟合误差；②干旱历时与干旱烈度的联合最适分布为：绥德站为Frank Copula，榆阳站和横山站为Gumbel Copula，神木站和定边站为Gaussian Copula。③榆林市干旱联合累积概率随干旱历时与干旱烈度增大而增大；组合重现期随干旱历时与干旱烈度的增大而呈先缓后陡的增加趋势。

基于GRACE卫星数据反演陆地水储量变化的能力在众多大尺度流域（>15 000 km2）中得到验证，但该数据空间分辨率较低，难以应用于中尺度流域。本研究基于分辨率更高的遥感土壤湿度，通过引入转换系数Kpm，对2010年到2015年汛期、非汛期前后的中尺度流域水储量变化（dSm/dt）进行估算，并通过水量平衡方程对该方法进行验证分析。结果表明基于土壤湿度得到的dSm/dt与P-Q-E在各个中尺度流域上的相关系数均大于0.7，呈显著相关，土壤湿度能捕捉流域季节性水储量变化；相关系数和均方根偏差在南部区域偏大，说明该方法虽然在湿润区捕捉变化的能力更强，但对量级的把握能力较弱，在北部偏干区域则表现呈相反趋势。该方法为陆地水储量计算提供新途径，计算结果可为区域水资源调度管理起指导作用。

为改善泵站前池不良流态，以分叉型侧向进水泵站为研究对象，基于商用软件CFD分析底坎位置及几何参数对前池流态改善的影响。计算结果表明：无整流措施时，分叉型侧向进水前池中流态紊乱，进水池进水条件差，流速分布不均匀；通过加设底坎可显著改善前池中的流态，提高流速分布均匀度。当底坎距进水池为2 D，高为0.67 D，宽为0.44 D时，前池底层回流区基本消失，进水池流态以及流速分布得到有效改善。

渡槽经多年运行，渡槽存在槽身混凝土老化、过水能力不足等问题，以宁夏红寺堡典型渡槽加固改造工程为例，采用刮涂SK聚脲对红寺堡三干渠鸭爪子沟渡槽进行了降糙增流处理。试验数据结果显示，采用刮涂SK聚脲后糙率可降低3.63%～15.77%，增流4.00%～17.35%，降糙增流效果明显。SK聚脲涂层的引进与应用，可有效提高红寺堡扬水工程的供水保障能力，确保红寺堡扬黄工程安全运行,同时也可为我区其他工程改造加固提供工程借鉴。

针对传统明渠流速仪测流过程烦琐，无法精准获取所需测点流速等问题，设计了一种基于ARM的多流道明渠测流系统方案。系统将毕托管原理与压差传感器相结合，在明渠断面中垂线布置密集测点，测流时将各测点传感器数据转换为流速，并通过曲线拟合得到断面流速分布曲线，再进一步利用公式计算得到流量。系统前端搭载的实时操作系统及图形用户界面(GUI)将参数及曲线拟合结果实时显示在液晶屏上，同时还可以自动上传至云平台。实验结果表明，该系统能够快速真实的反映测流断面水的流速分布，从而提高了在明渠测流方面的准确性，同时该系统较强的人机交互功能，极大提高了测流效率。

长距离调水工程闸前水位受诸多水力控制因素影响，其波动趋势具有很强的非线性和随机性特征，难以用水动力机理模型高精度模拟，成为长距离输水调度方案制定的一大障碍。提出了一种基于深度学习网络的闸前水位预测新方法，建立了一个三层的LSTM水位预测模型，并应用于南水北调中线京石段的闸前水位预测，与深度神经网络（DNN）预测结果进行了对比。结果显示LSTM预测结果具有很高的精度，纳什系数高达0.99，均方根误差最高为0.029 m，能很好地预测水位波动趋势，预测效果比DNN更好。总结在LSTM模型构建时应考虑最大迭代次数对计算效率影响以及LSTM隐藏单元数目和学习率对精度的影响。本研究可为长距离调水工程水位预判、调度预警、水资源调度决策以及闸门智能控制提供重要参考。

南水北调工程建成后的运行管理面临着诸多复杂风险因素，实现有效的风险管理对保障工程的安全运行至关重要。构建了基于模糊VIKOR-FMEA的南水北调运行管理安全风险分析模型。首先，专家团队采用语言变量针对FMEA中各种故障模式的严重程度（S）、发生频度（O）、不易探测度（D）进行风险评价；其次，以模糊层次分析法和最大偏差法分别构建风险因子权重分析矩阵，集成主客观权重获得风险因子的综合权重；再次，引入VIKOR对传统FMEA模型进行改进并用于风险优先数的计算。案例计算结果表明，防汛度汛不及时和维修养护不规范在工程安全运行管理中风险较大。最后与传统FMEA方法进行了对比，验证了所提方法的可行性和有效性，为南水北调运行管理风险分析提供了一种可借鉴的算法。

残积土结构性遭到破坏会导致工程事故，有必要研究其结构性对力学性质的影响。对西澳残积土的原状和重塑土分别进行单剪试验和三轴固结不排水试验，研究结构性对其抗剪强度的影响。试验结果显示：单剪试验中，不论是原状土还是重塑土，产生相同剪应变时，剪应力都是随着竖向应力的增大而增大；由于原状土的结构性较强，在较低的竖向应力作用下，要产生相同的剪应变，原状土比重塑土需要施加更大的剪应力；在较高的竖向应力作用下，原状土的结构性遭到一定程度的破坏，要产生相同的剪应变，需要施加的剪应力比重塑土小。三轴固结不排水试验中，围压较低时，原状土较强的结构性起主导作用，相同轴向应变下的剪应力比重塑土大；围压较高时，原状土的结构性被破坏，而其较大的孔隙起主导作用，在产生相同轴向应变时的剪应力反而比重塑土要小。重塑土在相同的轴向应变εa下，剪应力q随着围压的增大而增大；原状土在围压较小时，由于结构性较强，q~εa曲线随围压的变化不明显，在围压较大时，原状土的结构性被破坏，呈现和重塑土类似的规律。根据三轴试验结果提出了原状土和重塑土的Gmax与p′之间的归一化关系式。比较单剪试验和三轴试验得到的抗剪强度，发现单剪试验得到的抗剪强度位于三轴试验得到的有效强度包线和总强度包线之间。最后对工程中类似残积土抗剪强度参数的选取提出建议。

农村饮水工程是广大村民安全用水的重要保障。经过长期的农村饮水工程建设，饮水安全基本得到解决，目前最突出的问题是旱季水源短缺和已建工程运行维护难度大。通过对云南山区禄丰县的实地调查，在总结山区饮水工程状况和特点的基础上，提出旱季水源短缺地区“混合供水”和海拔高差较大地区“分级供水”的供水系统设计模式，为山区饮水安全巩固提升提供可行的建议。

在“补短板、强监管”的背景下，创新各类水利工程建设质量监管方式方法，探索施工质量风险管控对于提高监管水平具有十分重要的意义。以数量众多的土石坝工程为研究对象，遵循“风险事件-数据分析-风险因素”的研究思路，采用典型事故案例与统计分析相结合的方法，全面识别土石坝施工质量技术风险因素；用专家调查和因子分析法，对施工质量技术风险因素进行补充、完善和归并，形成不同阶段的风险指标体系；采用灰色聚类评估模型，构建土石坝施工质量技术风险评估方法；结合工程质量监督检查实践，开展项目案例研究。研究结果表明，该方法能够实现土石坝工程监督检查意见的科学量化及施工质量风险有效评价，为差别化监管供决策参考。

水利工程普遍具有工程区范围大，地形和地质条件复杂的特点，BIM技术应用难度较大，而三维地质模型又是进行工程模型设计的重要依据和基础，模型精度应满足相应勘察阶段的要求。根据勘测资料创建工程建筑物区地形地质BIM模型，通过BIM协同平台，实现多专业协同设计。在介绍通过A平台BIM软件创建三维地质模型的同时，研究探索地质模型在实体开挖、三维剖切、三维渲染等方面的高级应用技术，直观清晰地展示地质结构，为项目设计和信息化管理提供参考。

含水率是土料的一个重要参数指标。针对传统的烘干法检测速度慢、耗时长的问题，选择Hydro-Probe IV型微波湿度传感器作为主要检测设备，研制了配套使用的土样密实度控制装置，提出了基于微波湿度法的非黏性土料含水率快速检测方法和操作流程。取新疆阿尔塔什水利枢纽工程现场的非黏性土填筑料，分10份校准样品和15份检验样品进行试验，分别采用线性拟合和“二次”拟合对校准样品测试数据进行拟合，得到校准曲线，利用两种校准曲线分别得到各试样的含水率结果，与烘干法测得的真实值最大误差均小于0.7%，同时采用误差分析、相关性分析、显著性分析研究了检测结果的精度和可靠性，结果表明：基于微波湿度法检测非黏性土含水率具有较高可信度。提出了微波湿度法具体操作流程，与烘干法对比，该方法具有简易操作性和检测快速性。研究成果已在阿尔塔什水利枢纽工程施工中得到了较好应用。

近来年，经验模态分解（Empirical Mode Decomposition, EMD）以其优异的自适应性获得广泛关注，但端点效应影响了信号分解的性能并使结果失真。针对现有的抑制算法受限于延拓准确性或运算效率，难以快速给原序列添加更符合内部信息和端点特征的极值点的问题，提出了基于回声状态网络（Echo State Network, ESN）延拓与隐马尔科夫模型（Hidden Markov Model, HMM）修正的端点效应处理方法（ESN-HMM）。首先借用复杂度较小、训练简单且准确性较高的ESN网络对原序列进行初步预测，然后通过经典的统计方法HMM对误差序列进行建模和估计，最后将初步预测值与估计误差相结合得到校正后的延拓序列。仿真和实验结果表明，经过ESN-HMM处理的EMD方法能够有效提取出信号幅值和频率的时变特征，为旋转机械的信号处理和故障诊断提供了前提条件。

光滑粒子流体动力学(SPH)和格子玻尔兹曼方法(LBM)作为两种新兴的数值模拟手段，均能精确地捕捉带有自由面剧烈变形的流体问题。SPH法和LBM法分别被应用于模拟二维溃坝、三维溃坝水流碰撞固定障碍物以及可运动障碍物，并与试验监测数据对比分析得出，SPH方法得到的自由面更加光滑、清晰，但会有个别粒子附着在壁面，压力值预测会出现波动，说明对于动量方程的黏性项和固壁边界条件需要进一步改善，与离散单元法（DEM）耦合能够准确模拟可运动障碍物的位移；LBM方法得到的自由面在大变形处较为凌乱、破碎，对于水位、压力的预测比较准确，但是对于刚体运动的模拟还需加强。此外，还对比了两种方法的计算效率，在相同CPU的条件下，LBM计算效率高于SPH方法，GPU并行能够极大缩短计算时间。

水轮机调节系统是复杂非线性系统，其运行工况会经常发生大的变化。水电机组并网后一般采用一组PID控制参数，而采用固定的控制参数难以保证不同工况下均具有良好的动态品质。此时，需要针对不同工况对机组的控制参数进行寻优，使调速器的控制性能满足期望的要求。基于生物地理学算法对水电机组某工况下的PID参数进行了优化，并与其他算法进行了对比。仿真结果表明由新算法得到的最优PID参数具有更好的调节品质，对机组的优化运行具有重要意义。

降雨是引起边坡滑塌失稳的一个重要因素。因此在建立边坡变形统计回归模型时，对降雨因子函数进行优化选择具有重要的工程实际意义。基于统计回归模型中降雨因子函数忽略降雨时间远近对岩质边坡变形的影响，提出以待定指数函数代替单一降雨衰减系数的降雨分量函数。将3种降雨模型应用于某电站右岸边坡拉裂体变形监测资料中，分析表明改进后的降雨模型对前期降雨的拟合与实际情况更为吻合，较传统降雨模型各测点复相关系数均有所提升，该模型预测的准确性较高。