为研究强降雨下使用生态袋支护边坡中植物的防护作用，在两种坡度下的强降雨边坡模型试验中分别设置有植被生态袋支护与无植被生态袋支护，测量强降雨过程中边坡不同位置（坡面，坡顶，坡底）的体积含水量变化与孔隙水压力分布，分析不同条件的强降雨作用下生态袋护坡的入渗规律。试验结果表明：①无植被生态袋支护不同位置的入渗速率排布为：坡面>坡顶>坡底。有植被生态袋支护不同位置入渗速率大都相近，并且整体速率快于同条件下的无植被生态袋支护。②有植被生态袋支护的体积含水量突变速率因根茎-土交界面流动带来更多入渗土体的雨水而变得更快。③有植被生态袋支护孔隙水压力整体提升速率因坡面较慢发展的暂态饱和区而变慢，孔隙水发展慢会有利于边坡的稳定，但此效果在坡比较高边坡并不明显。④结合实际工程与本次试验结果可以确定一个适用生态袋支护的坡度值范围，并提出生态袋支护下边坡受降雨危害的一些预警方法。研究结论对于使用生态袋的强降雨条件下边坡治理维护具有重要的理论指导价值与实际意义。

金沙江是长江上游的重要组成部分，河床陡峻，流水侵蚀力强，是长江干流泥沙的主要来源之一。实验研究了金沙江攀枝花段沉积物中六种典型重金属的时空分布特征，分析了金沙江流域沉积物对镉（Cd）的吸附/解吸能力和环境因素产生的影响，并与长江干流武汉段沉积物进行对比。实验结果表明沉积物中六种典型重金属平均浓度V＞Zn＞Cu＞Pb＞As＞Cd。除少部分断面外，沉积物中重金属浓度在丰水期最高。干流沉积物中重金属平均浓度高于支流，Zn、V、Cd和Pb的浓度自上游至下游逐渐降低。金沙江攀枝花段沉积物和长江干流武汉段沉积物对Cd吸附/解吸规律基本一致，两种沉积物对Cd的吸附均大于解吸。与长江沉积物相比，金沙江沉积物吸附速率更快，但两者平衡吸附量相近，均在135 mg/kg左右。水体扰动对两种沉积物的吸附/解吸过程影响较大，随水体扰动程度增加，沉积物和溶液中Cd接触面增大，导致Cd在沉积物上吸附量变大。温度变化则只影响吸附/解吸速度但不影响两种沉积物的平衡吸附量。

为了揭示漓江上游农业区域灌渠重金属含量及其分布规律，通过选取青狮潭水库西干渠及其支渠为研究对象，测定了干支渠表层沉积物（0~5 cm）的重金属含量，分析沉积物重金属的分布特征和污染现状，进行潜在生态风险评价，利用pearson相关性分析与正定矩阵因子分解法（PMF）分析重金属来源。结果表明，沉积物重金属含量在水稻生长的灌溉季节（平水期）和非灌溉季节（枯水期）平均值大小顺序均为Zn＞Cr＞Pb＞Cu＞As＞Cd＞Hg，干渠和支渠之间，灌溉季节和非灌溉季节之间沉积物重金属含量差异显著。灌渠沉积物的重金属潜在生态风险等级为强，Cd与Hg是主要污染物，不同季节和干支渠直接的重金属潜在生态风险等级差异。干支渠沉积物重金属来源包括工业污染源、农业污染源与城市（城镇）污染源，其中，农业污染源占主导，贡献率为42.45%，工业污染源与城市（城镇）污染源贡献率分别为33.86%与23.69%。

随着国家逐渐加大水环境治理的投入，许多城市的硬质河道逐渐转变为天然河道，而水流则变为多层植被水流的形态，研究多层植被背景下的水动力变化情况对分析河流流态、确定防洪高程、准确分析污染物迁移等工作具有重要研究意义。以双层植被水流这一多层植被水流的基础作为研究对象，首先在实验室的水槽中，用两组不同高度的钢钉模拟双层植被，对处于恒定均匀流状态下的双层植被非淹没及淹没水流获取流速及Reynolds应力数据。后基于实验结果，通过对实测数据的分析，找出双层植被水流流速分布及Reynolds应力分布的规律，进而基于此优化双层植被水流流速分布及应力分布的解析解，且提出多层植被水流的解析解研究思路。研究表明，淹没与非淹没植被水流的流速分布在不同的水深区间具有不同的特性，而解析解可以准确预测双层植被水流的时均流速垂向分布.且在其推广至多层水流时，由于切应力由植被阻力，Reynolds应力及黏性应力3部分组成，这3种切应力的大小与在总切应力中所占的比例不同。故应当对每层进行切应力分析，得出各层的主要切应力组成部分，从而舍弃微小量，对动量方程进行简化，进而求出垂向流速分布的解析解。

辽河流域水质监测点位有限，不能全面反映辽河流域水质状况，借助遥感技术反演辽河流域水质，为水环境精细化管理提供科学依据。利用高分一号WFV（GF1-WFV）影像，采用最大坡度下降算法选取纯水体像元，采用参数、非参数两类回归模型反演干流及部分支流总氮（Total Nitrogen，TN）浓度。结果表明：①GF1-WFV影像在双分辨率、成像幅宽和波段设置上满足反演需求，8-9月反演中，近红外波段反射率起关键作用；②非参数回归模型反演结果较好，R ²高于0.575，RMSE在0.54~1.899之间，MAE在7.27%~26.99%之间，极端梯度提升树模型反演结果优于逐步回归和随机森林模型；③2018年辽河流域干流及部分主要支流TN浓度4-6月明显高于8-9月，清河和浑河沈阳城区段水质不及太子河本溪段下游。

地下水是定边地区主要的用水来源，近年来，由于地下水过度开采，引发区域地下水水位下降、劣质水体入侵、土地荒漠化等一系列问题，甚至威胁到当地用水安全。通过实地调查取样与数值模型计算的方法，选取定边地区典型区域，分析定边地区当前地下水化学组分及分布特征。建立数值模型，计算水源地不同开采条件下地下水化学组分的运移情况，探究地下水开采强度对水源地劣质水体入侵的影响程度。同时，设计了灌浆帷幕与水力帷幕两种水源地保护措施，以探究合理的水源地保护方案。结果表明，第四系萨拉乌苏组潜水主要为SO₄·Cl-Ca·Mg型水，矿化度较低。白垩系环河组潜水、微承压水均为SO₄·Cl-Ca·Mg型水，矿化度较高。开采条件下第四系萨拉乌苏组潜水矿化度升高，可能危及到水源地水质安全。地下水开采强度越强，水源地Cl离子超标范围面积越大。与灌浆帷幕方案相比，设置水力帷幕的方案可有效抑制劣质水体入侵水源地，以达到保护饮用水源地的目的。同时，还需要采取控制抽水与加强地下水水质长期观测等措施，为水资源保护及可持续开发利用打好基础。

为明确河流水环境及水动力条件差异对悬浮颗粒物表观特征的影响，选择海河流域的牛尾河与滦河为研究对象，通过微观形貌观测明确了不同河流悬浮颗粒物的结构特征，并采用模拟风化实验进一步探究了水环境及水动力条件差异对悬浮颗粒物表观特征的影响。结果表明：牛尾河水环境及水动力条件差，有机裹层完全包裹在悬浮颗粒物外，表观特征复杂；滦河水环境及水动力条件好，外部仅有少量有机裹层包裹，裸露内部无机矿物，表观特征简单。风化模拟实验结果表明在相同水动力条件下，较差的水环境条件能够造成牛尾河与滦河自生悬浮颗粒物有机裹层的负载量多，而较好的水环境条件造成有机裹层负载量少。牛尾河天然悬浮颗粒物在较好水质条件下，随着转速的增高其有机裹层负载量逐渐降低，当转速达到1 000 r/min时，烧失量（Loss On Ignition，LOI）降低至0.12%。水环境条件及水动力条件共同塑造了悬浮颗粒物的表观特征，较差的水环境条件更易于悬浮颗粒物表面有机裹层的附着，而较强的水动力条件则不利于悬浮颗粒物表面有机裹层的附着。河流悬浮颗粒物的表观特征受到河流水环境及水动力条件的双重调控，是物理风化与化学风化共同作用的结果。本文对深入认识河流悬浮颗粒物的表观特征具有重要意义。

汶川地震强烈地改变了紫坪铺水库周边的气候和下垫面条件，次生灾害频发以及产汇流过程的变化，促发了库区淤积特征的动态调整。基于2008年4月以来实测地形资料，分析了地震以来紫坪铺水库库容变化及淤积演化过程，研究结果表明：①M13断面堰塞体将库区分割为上库和下库，2015年之前库区以死库容淤积为主，2015年之后上库调节库容减小，下库死库容淤积加快。②地震极大地加快了水库的淤积进程，库区淤积分布的调整主要受上库堰塞湖演化过程的影响。③地震对850 m以下和871.2 m以上淤积分布影响较大，对850~871.2 m区间影响较小。④830 m高程以下是库区淤积的主体，大坝~M13和M13~M28库段是淤积的主要部位。⑤库区中、细沙含量占81.57%，尤其是细泥沙严重侵占水库拦沙库容，对水库兴利和防洪将产生不利影响。

受枢纽布置、通航建筑物等边界条件的影响，引航道口门及连接段水流条件复杂，常难以满足船舶通航要求，影响通航安全。根据碾盘山水电枢纽工程布置、河道特性，在原有设计方案基础上，针对枢纽下泄流量为500、1 200、2 700、5 000、12 000、13 500 m³/s 6种条件，建立物理模型试验研究通航水流条件，提出能够满足Ⅲ级航道通航水流条件要求的引航道优化方案；同时进行动床河工模型试验，研究泥沙淤积对船闸上下游引航道通航水流条件影响，并提出减淤措施及建议。研究成果可以为类似水电枢纽通航条件优化设计及通航论证提供依据，对类似工程具有指导意见。

为解决水质评价中存在的随机性和模糊性问题，研究通过博弈论组合层次分析法、熵权法、变异系数法得到组合权重，并耦合云模型构建一种水质评价方法；以宜兴6条入太湖河流断面为例，将新建方法与单因子评价法、模糊综合评价法评价结果对比分析，结果表明：基于博弈论组合赋权的云模型水质评价法，其权重赋值兼顾主、客观权重优点，评价结果符合实际，能较好地解决水质评价中的模糊性和随机性问题。该研究可为水质评价方法改进、水体水质评价等研究提供参考。

从水-能源-粮食纽带关系的角度，研究构建了灌区水土资源多目标优化配置模型方法，提出了包括灌溉效益净值最大化、水分生产率最大化、粮食生产能源效率最大化的目标函数，以及体现水资源、能源和粮食生产之间交互关系的决策变量、约束条件和模型参数取值；针对模型多个优化解的问题，提出了水-能源-粮食优选指数和水-能源-粮食综合效益指数，为多组优化配置方案的进一步比选和综合效益量化提供了决策参考。以某大型灌区为例进行了模型应用与优化计算，得到了8组优化结果和一个最优方案，并分别针对实际配置情况和优化配置情况进行评价对比。研究结果表明：实例灌区优化方案的粮食产量、水分生产率和能源效率与优化前实际情况下提升了8.31%、18.93%和15.49%，灌溉净效益仅减少0.32%，但灌区综合效益提升了11.11%，模型优化效果明显；所提出的配置模型能较为清晰地展现灌区在资源消耗、粮食产量和经济收益等方面的相互制约关系，且不同的求解方案对于节水、节能、增产、增收等方面具有不同程度的偏向性，所提出的指数能够实现优中选优的比选，以此开展水土资源优化配置实践，能充分发挥灌区水资源及能源的利用效率、提升作物产量和灌溉效益，为灌区水土资源高效利用提供了一种新思路。

为研究实测气象水文序列和及其模拟序列演变特性的变化规律和相关性，研究基于隽水河上游流域通城水文站及气象站日尺度气象水文资料，首先使用线性回归法、五年滑动平均法、Pettitt检验法、M-K检验法和小波分析法对流域降雨量及径流深序列变化趋势、突变特性及周期等演变特性进行研究，再通过三水源新安江模型对该流域径流过程进行模拟，比较不同时段下模拟日径流与实测降雨、径流的相似性，最终分析水文模拟对流域降雨径流演变特征的还原程度和相关性。结果表明：隽水河上游降雨及径流总体呈波动上升趋势，并发生了数次趋势波动；降雨和径流演化过程中均存在12～32 a、8～11 a以及3～7 a的3类尺度的周期变化规律；降雨径流相关性良好，是水文模型可以精确模拟的基础。通城站日降雨径流模拟精度较高，且模拟系列演变特性和气象与水文序列相比在20世纪具有较好的相关性，但在21世纪产生了较大差异。水文模拟精度虽高，但其模拟序列特性与降雨更加相似，其更多反映降雨而非径流的特性变化。研究说明隽水河上游流域气象要素是径流的主要影响因素，而水文模拟虽难以准确展现径流的演变特性，但仍可为该流域未来长期水资源演变分析以及对应调配、防洪排涝工程建设等提供依据和支撑。

为研究气候变化下澜沧江流域内径流演变趋势，构建了云南省内澜沧江流域SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型。根据气候变化特征及未来趋势设置不同气候变化情景，分析了气温、降水对径流和蒸散的影响。结果表明：SWAT模型在澜沧江流域具有很好的适用性，其模拟径流量判定系数及纳什系数的率定验证结果均高于0.8，澜沧江年径流量空间分布特征呈现下游、干流高的特征，径流受气温和降水的共同影响，与降水成正比，与气温成反比，径流变化由降水变化主导；澜沧江潜在蒸散量与降水成反比，与气温成正比，潜在蒸散量由气温变化主导。选取云南省内澜沧江上中下游各代表点分析气候变化特征，并由第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）和神经网络模型综合预测未来澜沧江流域内气候变化趋势。经Mann-Kendall趋势检验分析过去四十年间气温主要呈显著性上升趋势，降水时空波动变化较为复杂总体呈显著性下降趋势，相邻年间变化幅度分别在1 ℃和20%以内。未来气温将呈约1 ℃/20 a的上升趋势，降水将呈约10%/20 a的上升趋势。未来气温和降水变化将使径流及潜在蒸散增加，径流增加集中于雨季最大可增加约38%，蒸散集中于干季最大增加约6%，干雨季旱涝风险增加，更加需要云南省内退耕还林策略涵养水源和梯级水库的调度防控防治旱涝灾害。

平原区流域具有复杂的水文结构，常因行洪不畅，引发洪涝灾害。建立适合平原区特点的洪涝模型对平原区流域洪涝过程进行分布式模拟，对于防洪减灾和洪水管理十分必要。从洪涝灾害成灾机理出发，基于分布式水文模型MIKE SHE与水动力模型MIKE 11，建立模拟平原区河流外（Area out of a rive）的洪涝过程及河流（River）水文过程的MIKE-A-R耦合模型。选择徒骇河宫家拦河闸以上流域作为研究区域，利用数字高程、流域河网数据，提取流域边界；基于雨水情数据、数字高程、土地利用类型、土壤类型等资料，建立流域洪涝模型；通过参数敏感性分析，确定曼宁系数、河床透水系数等相关参数，并用刘桥拦河闸水文站实测数据及现场调研数据进行验证。结果表明，所建立的平原区MIKE-A-R耦合模型，较好地模拟平原流域河流外洪涝过程及河流洪水演进过程，模拟结果可为流域洪涝灾害风险评估、预报及预警提供全面数据支撑。

鄱阳湖是中国最大的淡水湖，是世界上重要的湿地，近年来旱涝灾害频发，引起了广泛关注。鉴于其高频波动的特征，有必要使用长期的高时间分辨率卫星对其进行监测。从2001-2020年MODIS数据中提取鄱阳湖水域面积分析其变化特征，并利用Mann-Kendall突变检验和小波分析法研究鄱阳湖水域面积对气象因素的响应情况。结果表明：①鄱阳湖季节性变化显著，2003年后枯水期持续时间有一定程度延长，研究期内最小水域和最大水域的年际变化趋势呈弱相反；②水域面积在2004年发生突变后呈下降，面积时间序列在主周期18个月（约1.5 a）上变化具有全域性，正负交替规律较强；③鄱阳湖水域面积变化对气象因素存在响应，不同水情下气象作用有差异，降雨量是影响水域面积的主导因素。

为探索变化环境下地下水水位变化特征，利用桓台县1982-2018年地下水水位监测数据，基于地下水水位的时空动态变化分析，提出了影响桓台县地下水水位变化的主要因素；利用趋势分析、M-K检验、pearson相关分析和现场试验等方法，分析了地下水位变化趋势及各主要因素的影响。结果表明：近30年地下水位具有显著下降趋势，年际间变化较明显，年均最大值和最小值相差6.4 m；年内呈双分峰型波动，波动幅度在0.43~2.78 m之间；地下水埋深从北向南逐渐变大，东南部形成地下水漏斗区。地下水位变化主要受降水量、开采量和河流补给的影响，西北部和东南部地区地下水水位的主要影响因素分别为降水量和开采量，河流对地下水的补给主要以侧向渗透补给为主。

变化环境下水循环成为当今水科学研究的热点问题，河川径流作为水循环的重要环节，识别其变化原因对流域水资源管理和规划具有重要的现实意义。以湟水为研究对象，采用线性倾向估计、累积距平、滑动t检验分析径流变化特征，基于Budyko假设的敏感性方法定量评价气侯和人类活动对径流的贡献率。结果表明：湟水年径流呈不显著减少趋势，径流突变年份分别为1980年、1990年和2004年。1981-1990年降水是影响径流增加的主要因素；1990年以后下垫面是导致径流减少的主要因素，人类活动导致下垫面发生变化主要体现在水利工程建设、退耕还林（草）和水土保持措施实施。

水库供水优化调度中存在多个供水目标、多个决策变量和复杂多约束条件，从而呈现出高维度、非线性、强约束特性。针对传统粒子群算法求解此类问题容易出现的收敛速度慢、计算效率低及早熟问题，将合作型协同进化思想与粒子群算法相结合，提出一种基于种群停滞搜索技术的协同进化粒子群算法，一方面通过种群内部个体间的竞争进化模式来提高种群竞争力，另一方面通过种群之间的相互合作模式提升算法全域搜索能力，各种群依次实行进化过程和协同过程，以保持种群进化过程中的多样性，并从“种群进化过程监视”的角度出发，提出了防止算法早熟的种群停滞探测技术，提高算法收敛速度。将提出的算法应用于徐家河水库供水优化调度模型求解中，结果表明，相对于传统粒子群算法，本算法计算的生活、工业和灌溉累积缺水总量分别降低了47.2%、33.3%和14.4%，供水保证率分别提高了1.7%、1.9%和4.4%，缺水指数分别降低了0.064、0.071和0.076，年均弃水量减少了1.9%，水资源利用效率有所增加。算法性能方面，协同进化粒子群算法在迭代早期（约65次迭代）就开始收敛，并在一定程度上避免了粒子陷入局部最优，降低了算法的不确定。综上表明，本文提出的算法易于实现，求解效率高，为水库优化调度模型求解提供了新的思路。

皮尔逊III型分布（P-III）在水文频率分析中被广泛应用。采用极大似然法（MLE）估计其分布参数时，由于计算复杂，在应用上受到了很大限制。通过将对数似然函数作为粒子群算法（PSO）的适应度函数，利用优化算法求解参数极大似然估计的数值解，即PSO-MLE算法，能够有效克服传统计算方法的缺陷。针对存在似然方程无解问题的困扰，提出了一种在粒子寻优过程中约束均值和位置参数的改进型极大似然算法。以渭河流域年降雨量的水文频率分析为例，对比其他参数估计方法的RMSE、AIC、Filliben相关系数的计算结果，可以表明PSO-MLE法有较好的实际应用价值；结合蒙特卡罗随机模拟分析结果，从统计角度证明了PSO-MLE法的参数估计结果具有更好的无偏性和有效性。

通过与地面气象站点实测降水量的比较，从捕捉能力和反演精度两方面选取多个指标，结合海拔和雨强条件评估不同时间尺度上CPC、PER-CDR和TRMM三种遥感降水数据集在三江源地区的适用性。研究结果表明：①CPC产品探测降水能力最强（CSI=0.42），PER-CDR次之（CSI=0.33），TRMM最差（CSI=0.31）。遥感卫星产品在3 000 m以上的高海拔地区探测降水能力高于3 000 m以下地区，对于小雨的探测性能优于中雨和大雨事件；②日尺度上PER-CDR、TRMM相关系数均低于0.3，CPC为0.47。月和季尺度上的相关系数均在0.9左右，年尺度的相关系数大于0.8。同一时间尺度上，CPC和TRMM产品的一致性均优于PER-CDR产品；③年和季尺度上，TRMM产品的精度最高，月和日尺度则是CPC产品效果最优，CPC的RMSE较TRMM更小，表示CPC误差极值较TRMM少。PER-CDR产品在各个尺度上都明显高估降水，精度最低。不同时间尺度上，日相对误差最大，季、月的误差相对较小，年相对误差最小，即卫星降雨数据的精度随时间尺度的增加有所提高。综合对比三种产品，CPC产品探测降水能力最好，在三江源地区有较好的适用性。

为增强射流泵两相及多相流体混合程度，提出在射流泵内部喉管中内置固定形状翼片，并通过数值模拟，采取正交试验法，探究不同流量比下翼片大小、翼片排数、翼片间距及首翼片距喉管入口距离对射流泵混合效果、效率及内部流场的影响。结果表明：内置翼片整体可提升射流泵混合程度，最高可将出口处不均匀系数由0.253 4降低至0.074 3；流量比的变化易导致翼片参数各水平对混合效果影响趋势发生变化；混合效果与效率并非不可兼得，存在部分模型在不降低效率的同时提高两相流体的混合程度；基于分析结果预测其各参数最优搭配方案。对射流泵内部流场分析及结构优化，提高混合效果具有一定的参考价值。

为探究大管径埋地连续管道在断层错动下的最佳管线与断层交角，以Q235C连续钢管为例，采用ABAQUS有限元分析软件对跨断层大管径埋地连续管道进行了数值模拟，基于管道应变失效准则分析了管线与断层交角对断层作用下埋地管道轴向最大应变及失效区域长度的影响作用，探究了不同断层类型及不同管道埋深下埋地连续管道的最佳管线与断层交角，结果表明：正断层作用下，管道主要受拉伸作用，交角对管道轴向最大拉应变影响较小；逆断层作用下，管道主要表现为受压，交角对管道轴向最大压应变影响较大；走滑断层作用下，管道失效模式与交角相关，交角小于90°时管道容易受拉失效，交角大于90°时管道容易受压失效，且当交角较大时，管道的轴向最大压应变远高于轴向容许压缩应变，管道穿越正、逆断层时推荐交角为75°~105°，穿越走滑断层时推荐交角为75°~90°。

饮用水水源地具有较高的战略地位，经过了多年的水源地保护与治理工作，我国水量已基本满足供水需求，在新形势下，提出了新的饮用水水源地安全的概念和新的评价方法体系。总结了湖库型饮用水水源地面临的水量问题、水质问题、水质风险问题和管理问题4方面，梳理了国内外湖库型水源地安全评价领域的研究成果，给出了饮用水水源地安全的概念，采用层次分析法，构建了包括水源地水量安全状况、水质达标、水质风险防控状况和水源地管理规范程度4类的评价指标体系，探索性地提出了一种湖库型水源地安全评价方法，有助于水源地定期评价、及时发现并解决水源地安全问题，以期更好地保护饮用水水源地。并运用该方法评价岗南黄壁庄饮用水水源地，结果表明岗南黄壁庄饮用水水源地安全状态良好。

提出一种针对超长重力流输水系统水锤防护的多调压塔方案。该方案利用一种新型的顶部联通溢流式调压塔将长系统分隔成多个短系统，有效抑制水锤压强上升并防止爆管事故蔓延。给出了该方案的设计原则，其中关键是确定顶部联通溢流式调压塔的下溢堰和外溢堰高程：管线末端设置将波动流量溢向下游水库的调压塔，其溢流堰高程控制全线水力坡降线；中部调压塔因地形地势间隔设置，其下溢堰高程按系统稳定运行时有足够输水能力确定，外溢堰高程按过渡过程中不外溢或少量外溢确定。结合工程实例，证明该方案具有良好的水锤防护效果，可为类似工程提供参考。

挪威Hyttejuvet坝为加快心墙孔隙水压力消散，在施工过程中减小心墙宽度，致使心墙结构异变，初次蓄水后出现水力劈裂现象。为探究这种结构突变对形成水力劈裂的影响，采用离心模型试验，重点模拟心墙突变段在施工期和蓄水期的应力状态，成功再现心墙坡比突变处水力劈裂现象。试验结果表明：由于填筑土料力学特性及固结发展，心墙和坝壳两种介质接触面附近形成拱效应，初次蓄水期水压力又侧向加荷，导致局部出现竖向应力小于水平应力的应力偏转现象。基于Geostudio渗流-应力耦合模块，建立土石坝模型，分析不同形态心墙上游面发生水力劈裂的危险位置。数值模拟研究表明：突变段心墙拱效应最为显著，无突变心墙则在高程85 m以上拱效应显著，且坡比越小，抗水力劈裂破坏能力越弱。

为揭示水利工程建设对水环境的影响程度，提高水利工程建设项目的投资决策能力，在综合考虑自然条件和社会经济等对水环境效益影响的基础上，筛选出10项与水环境效益相关的指标，基于二级模糊综合评价法构建甘肃省引洮供水工程水环境效益综合评价模型。利用熵值法确定指标权重，在考虑生态环境和工程效益重要性的情形下设计出三种准则层权重分配方案，分别进行模糊运算，结果表明：引洮供水工程水环境效益级别为“良好”，效益显著。在供水、人群健康方面的效益尤为突出。上述结果较客观地反映了引洮供水工程的水环境效益状况，验证了研究方法的有效性和评价模型的合理性，可供工程实践参考和借鉴。

充填管袋是由充填砂及土工织物共同组成的非均质结构，其渗透特性受到充填砂与土工织物的共同影响。为探究土工织物覆砂系统的渗透特性，利用不同颗粒级配的充填砂料分别在有、无土工织物覆砂条件下的渗透试验，分析了颗粒级配对纯砂及土工织物覆砂系统渗透系数的影响，并对比同级配充填砂渗透系数分析了土工织物的影响。试验结果表明：在有、无土工织物覆砂条件下，单一粒径含量变化对其渗透系数的影响规律一致：粉、细、中、粗粒的含量均与其各自的渗透系数成线性关系，其中粉、细、中粒的含量与渗透系数呈负相关，粗粒含量与渗透系数呈正相关；而土工织物覆砂系统的渗透系数均小于同级配纯砂的渗透系数；最终，选择参数 d_{\mathrm{50}}^{\mathrm{2}} ( C_c / C_u )作为代表颗粒级配的变量分别拟合得到了纯砂及土工织物覆砂系统渗透系数的经验公式，供实际工程参考。

在采用冲击锤破岩或爆破破岩的工程中，为优化设计和施工方案，往往需要掌握岩石在动载作用下的力学特性。RHT（Riedel-Hiermaier-Thoma）模型可用于模拟花岗岩等脆性材料的冲击损伤特征。为了准确确定花岗岩RHT模型参数，需在SHPB（Split-Hopkinson-Pressure-Bar）试验的基础上进行多次数值模拟，进而优化确定RHT模型参数值，但该数值模拟过程较为繁琐，效率极低，给工程人员确定RHT模型参数带来了极大不便。本文提出了基于Matlab的花岗岩RHT模型参数高效确定方法。通过运用Matlab软件对LS-DYNA软件的输入文件、执行文件和结果文件进行修改和处理，实现了Matlab软件和LS-DYNA软件的联合数值模拟，进而高效地优化确定了深中通道沉管隧道工程花岗岩的RHT模型参数。所提方法可为实际工程中快捷地确定RHT模型参数提供一条有效的途径。

为了提高数据质量，针对水电机组的监测数据中含有高比例的异常错误，从错误数据辨识和缺失数据恢复两方面进行了研究。针对错误数据辨识问题，结合数据中具有的延时性和相似性等特征利用K-means聚类方法辨识出异常数据；针对数据缺失等问题，则根据数据中具有的小样本、非线性等特点，利用支持向量回归恢复缺失数据；构建了基于K-means聚类和支持向量回归的错误辨识和缺失恢复的数据处理方法。最后利用实际的监测参数验证了此方法的有效性。

数值模拟是研究掺气水流的一种不可或缺的手段。但受限于对水气微观耦合机理和多相流模拟方法的认知，考虑掺气作用的数学模型在水利水电工程领域的应用仍不多见。为了探究FLOW-3D软件中亚格子掺气模型的准确性，以某台阶式溢流堰上掺气水流的试验数据为参考，对自掺气水流进行了数值模拟。研究发现所采用的模型可以较好的模拟非掺气区的边界层发展以及掺气的初生位置，且算得的气泡大小在合理的区间之内，但模拟得到的流速和掺气浓度分布与试验值相比仍有一定偏差；拖曳系数和Richardson-Zaki系数乘数对掺气浓度的计算结果影响并不显著；受FLOW-3D中FAVOR技术的影响，湍流参数的计算结果对网格解析度比较敏感。基于上述结果，对此亚格子掺气模型的可靠性进行了综合评价，并对其后期的修正和完善提出了若干建议。研究成果可供相关数值模型的研发完善及类似工程问题的模拟参考。

介绍了相场法模拟准脆性断裂问题的基本原理，描述了幂函数能量退化法则与Borden能量退化法则，提出了一种模拟准脆性断裂问题的相场法耦合能量退化法则，该法则通过权重系数将幂函数能量退化法则与Borden能量退化法则进行耦合，可较为全面地反映材料的断裂行为。编制了二维相场法计算程序，以单边缺口正方形板为例，验证了程序的准确性。研究了耦合能量退化法则对单边缺口方形板拉伸断裂行为的影响，耦合能量退化法则参数s与m越大，拉伸荷载峰值越低；增加参数w，拉伸荷载峰值会提高。模拟了直裂缝半圆弯曲岩石试样断裂过程，分析了不同耦合能量退化法则参数下岩石试样的裂缝扩展过程，耦合能量退化法则参数m对荷载峰值影响较小，荷载峰值与参数s负相关，与参数w正相关。耦合能量退化法则可以较好地反映材料的准脆性断裂与脆性断裂行为。

研究以英国国际发展署（DFID）可持续生计分析框架为基础，探讨了水电工程易地搬迁移民后期扶持政策实施效果与可持续生计结果关系的作用机制和边界条件，通过对左右江革命老区水电工程易地搬迁库区移民入户调查得到377份有效问卷，利用SPSS进行回归分析，研究结果表明：后期扶持政策实施效果与水电工程易地搬迁移民可持续生计结果呈显著正相关，生计资本风险在后期扶持政策实施效果与可持续生计结果的关系中起到部分中介作用，并且风险应对策略调节了该中介模型。

旋流式竖井溢洪道因具有很多优点而被许多工程采用，为了对该类溢洪道的设计运行防护提供更多有益的参考，需要对旋流式竖井溢洪道水力特性作更深入的研究。基于物理模型试验方法研究了折流角变化下的涡室脉动压强幅值特性和频谱特性。研究结果表明：涡室脉压强度随折流角增大而增大，脉压强度与能量耗散密切相关；脉动压强概率密度基本符合正态分布，但不服从标准正态分布。偏态系数与折流角的相关性较弱，峰态系数随折流角增大总趋势是减小的，但脉动幅值范围增大；脉动压强优势频率随折流角增大其频率范围有所拓宽并逐渐向高频转移，脉动能量主要由高频大尺度涡漩决定。

水量平衡是水文水资源领域最基本的原理，通过研究区域水量平衡，可以确定区域各水文要素之间关系、合理认识和评价区域水资源、指导水资源优化配置。基于水量平衡原理，分别采用平衡差和区间降雨径流系数对郁江流域各水电站、水电站区间进行计算分析，发现在实际运行中存在明显水量不平衡现象。该现象的存在，对梯级水电站的防洪度汛、来水预测预报、联合优化调度等造成一系列的影响，并影响电站的经济效益和安全生产。通过对水量平衡各要素及其计算过程的分析结果看，郁江流域水电站水库之间水量不平衡的主要原因是运行多年的特性曲线发生了改变。

岩土参数的不确定性以及外部环境的变化对边坡稳定性有直接影响，为此，进行库岸边坡可靠度分析对水库安全评估具有指导意义。首先针对不确定影响因素选取合适因子水平，采用均匀试验设计法确定神经网络所需实验样本，然后依据边坡参数分布范围，利用极限平衡法和拉丁超立方抽样法求解对应的边坡稳定性系数、失效概率和可靠度指标，最后利用粒子群算法（PSO）优化的径向基函数（RBF）神经网络训练实验样本，建立均质库岸边坡可靠度预测模型，并对比计算结果与网络预测结果。分析结果表明：在均匀试验基础上建立的PSO-RBF神经网络模型的预测精度较高，且优于单纯的RBF神经网络模型，还可节省边坡可靠度分析的时间。对库岸边坡工程稳定性预警和灾害防治有一定参考价值。

分析灌区地下水与作物布局匹配度，对黄河流域地下水资源可持续利用及灌区高质量发展至关重要。采用创新趋势分析（Innovation Trend Analysis，ITA）方法、Mann-Kendall方法分析了灌区地下水埋深动态特征；基于土地利用和土地覆盖（land Use and Land Cover，LULC）及地下水埋深数据，应用双变量莫兰指数（Moran′s I）分析方法定量探讨了地下水埋深与作物布局的空间自相关关系及空间格局匹配特征；利用空间错配指数（SMI）分析了现状年（2018年）地下水埋深与作物布局的空间错配关系。结果表明：①灌区地下水埋深随时间呈现增大趋势。②全局分析结果表明灌区地下水埋深与作物布局双变量存在空间正相关关系；空间关联局部指标（Local Indicators of Spatial Association，LISA）聚类分析结果表明高-高聚集和高-低聚集的变化最为显著。③灌区现状年地下水埋深与作物分布空间错配严重，需结合匹配关系，合理利用井灌渠灌水量，降低空间错配指数等级。

为探明残膜对番茄光合特性的影响，并为含残膜土壤建立番茄光合模型提供依据，研究共设置5个残膜量水平0 kg/hm²（T1）、200 kg/hm²（T2）、400 kg/hm²（T3）、800 kg/hm²（T4）、1 600 kg/hm²（T5）进行大棚小区试验并测定不同残膜水平下番茄叶片光合速率、气孔导度、SPAD、含水率等参数，采用相关分析与通径分析的方法对所测数据进行处理并建立相关回归模型。在逐时尺度上，地温呈“S”型曲线变化，且地温随残膜量的增加而增加。叶片光合速率受残膜量影响较明显，各生育期内光合速率最大值出现在残膜量为400~800 kg/hm²时；完整生育期各处理叶片气孔导度表现为下降趋势，开花坐果期与成熟期200 kg/hm²处理气孔导度显著高于其余处理；叶片SPAD表现为先降低、后增加，并在果实膨大期达到峰值。叶片光合速率与气孔导度、SPAD、相对湿度、地温、平均含水率呈现显著相关性，残膜量与平均含水率显著相关。经通径分析，影响叶片光合速率的直接主导因素由大至小分别为气孔导度（0.671）、地温（0.198）、平均含水率（0.169），残膜主要依靠改变土壤含水率与地温间接影响光合速率。研究成果有助于进一步分析土壤含残膜情况下间接因素对叶片光合速率的影响，为全面认识残膜对作物生长影响提供一定参考。

农田排水沟数量多，分布广，具有排除农田地面水和降低地下水的双重功能。因其边坡稳定与降渍深度的需要农田土质排水沟口宽一般都在2 m以上，占用耕地较多，跨沟建筑物投资也较大。寻求一种既节地、投资省，又稳定、生态、透水的农田排水沟护砌结构，对高标准农田建设尤为重要。在保证排水沟透水与生态的基础上，以边坡稳定为前提，以最小口宽和最小混凝土用量为目标，提出一种新型的啮合型生态排水沟设计方案，通过对其在不同土质条件下的稳定性分析，表明其具有稳定性好，兼具节地、投资省、施工方便又透水、生态等多种特点，为高标准农田建设与生态农田建设提供了一种有效的沟道治理方式。