水生生态系统是陆地生态系统重要的碳库，其中泥炭沼泽湿地是淡水湿地中碳累积量最高的生态系统，储存了全球土壤碳库近1/3的碳，因而在气候变暖的背景下，其碳库的收支平衡会产生巨大的改变从而影响全球碳排放收支。对历史时期泥炭沼泽湿地形成演化与碳累积过程、现阶段气候变化背景下泥炭地潜在碳排放过程机制及其影响因素以及利用模型预估泥炭地未来碳库动态变化3个方面进行了总结与评述。研究结果表明：全新世以来泥炭地的碳积累迅速，但受到全球变暖的影响，近年来泥炭地的碳储量变化明显。气候变化导致的温度升高和降水时空分布格局改变及环境植被变化等现象影响了泥炭地以微生物驱动的生物地球化学过程，从而影响到泥炭地的碳动态，但其主导因素及相互作用关系还需进一步研究；同时，模型作为预测未来泥炭地的碳动态的重要方式，由于其参数及结构的不同，其预测的结果具有很大的不确定性，因此如何获取更多实测数据，优化模型结构，提高结果准确性，将是未来工作中急需解决的问题。该综述有助于探究气候变暖对泥炭沼泽湿地碳循环的影响，预估未来泥炭沼泽湿地系统的碳排放情况，为完成“碳达峰”和“碳中和”目标提供重要的理论依据。

随着工业化和城市化的发展，河流和湖泊的污染日益严重。合理评价河湖生态健康状况是修复河湖生态的基本前提。为此，以天门市引汉灌区汉北河和半头湖为典型，开展了河湖生态健康评价体系研究。首先从物理形态结构、水文特征、水质状况、水生生物与底栖生物5个方面提出了由22个指标构成的河湖生态健康评价指标体系，并按照健康、微健康、亚健康、微病态和病态5个等级提出了各指标的分级标准，最后采用层次分析法和熵权法建立评价模型对引汉灌区典型河湖生态健康状况进行了评价。结果表明：汉北河除河流物理形态结构状态为“亚健康”外，水质状况、水文特征、水生生物和底栖生物均处在“微健康”水平，总体生态健康状况较好；半头湖的各项指标基本为“微病态”或“亚健康”，总体生态健康状况较差。评价结果客观反映了引汉灌区汉北河和半头湖的实际水生态状况，为灌区环境管理和河湖生态修复提供了科学依据。

以广州市天河智慧城为研究对象开展降雨、径流和水质同步监测，基于SWMM模型构建包含低影响开发措施调控作用的城市雨洪模型，通过监测数据对模型参数率定验证，模拟分析不同降雨条件下，LID措施在自然状态、半饱和状态和饱和状态三种典型前期条件下对径流和污染物控制及削减效果。结果表明，不同重现期降雨下，LID三种状态下的径流控制率均呈现出随降雨重现期增大而减小的变化趋势，其中LID自然状态的径流控制率最高，而LID饱和状态径流控制率削减在各降雨重现期下差别不大。与LID 措施自然状态相比，在不同重现期下LID半饱和状态及饱和状态下径流峰值和污染物削减均降低。研究LID措施不同前期状态条件下对径流和污染物的控制效果，能够为LID措施的设计提供科学的决策依据，并为后期的运行管理提供指导。

为揭示下垫面土地利用和岩溶特征对漓江流域会仙岩溶湿地水系氮磷的影响，研究于2017年10月至2021年9月在睦洞河、会仙河和相思江地表水系进行月尺度氮磷监测。统计分析了21.79~376.42 km²集水范围内的地表水系氮磷排放特征，并应用Pearson相关性分析法和灰色关联法探究了研究区水系氮磷排放浓度与土地利用类型、岩溶地貌分布、水文气象等因素之间的关系，结果表明：①监测期内水系总氮（TN）污染较总磷（TP）严重，水样的TN和TP浓度分别介于0.30~27.55 mg/L和0.03~2.49 mg/L之间，70.3%水样（样本数n=518）的TN＞1.0 mg/L，35.1%水样的TP＞0.2 mg/L；受水文气象影响，TN和TP浓度峰值出现在旱季，均值在雨季下降。②水系中氮磷主要来源于受人为活动影响较大的农业用地（水田、旱地和果园）；沟塘湿地有助于氮磷减排，覆盖型岩溶区氮磷输出水平较高。③相比氮素（NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N和TN），磷素（TP和TDP）浓度受降水量的影响更大，雨季尤为明显。充分了解岩溶湿地水系氮磷污染现状及其主要影响因素有助于科学管理和保护流域水质。

为研究不同类型透水铺装对径流雨水的入渗和净化效果，利用建筑垃圾再生成为骨料，设计了3种不同结构的透水混凝土铺装系统（Permeable Concrete Pavement System，PCPS），分别为再生砖骨料透水混凝土铺装系统（PCPS1）、再生混凝土骨料透水混凝土铺装系统（PCPS2）和普通透水混凝土铺装系统（PCPS0），测试其在不同降雨重现期和污染物浓度下的雨水入渗能力以及对典型污染物SS、COD、TP、TN的净化能力。结果表明：PCPS的入渗和净化能力随降雨重现期和污染物浓度的增大而减弱；PCPS1对污染物SS、COD、TN的净化能力最好，最大净化率分别为98.95%、56.31%、34.11%，PCPS2的入渗能力以及对污染物TP的净化能力最好，最大净化率为76.50%。再生骨料透水混凝土铺装系统内部孔隙率较高且表面携带的附着物具有吸附功能，对径流雨水具有良好的入渗能力和净化效果，为今后建筑垃圾再利用提供了一种良好的途径。

城市湖泊是重要的地表水资源，对于调节径流、维持生态环境等有着十分重要的意义。通过建设引水工程，“引清冲污”，改善水体水动力和水质条件，可以有效缓解城市湖泊的污染问题。以九江市水质污染较严重的城市内湖——八里湖为研究对象，针对城市湖泊的水污染问题，通过实地水质检测等方式，探明了八里湖的水质现状和主要的污染来源；建立了基于DEM的八里湖二维水动力水质模型，并对参数进行了率定和验证；最后基于该模型分析了引水工程的改善效果，并使用成本和效益评估方法确定了八里湖最佳引水流量。结果表明，八里湖最佳引水流量为70 m3/s，对应的工况为工况4（新开河引水50 m3/s，赛城湖引水20 m3/s），运行8天时的净效益为58.98万元/次。

气候变化和城市化对极端降雨与城市环境的不利影响，给城市排水基础设施带来巨大的压力，严重威胁了城市地区的水安全和水环境。收集与输送雨水与污水的城市排水系统是保障城市水安全与水环境的重要基础设施。全面减少内涝风险和黑臭水体离不开合理的城市排水管网、污水处理厂、河道的协调运行。本文综述了厂网河一体化模拟与调度的相关研究进展，阐述了厂网河一体化调度的必要性，同时对现阶段面临的技术难题，提出了未来的研究重点。

实施河（湖）水域岸线划界是贯彻落实我国生态文明体制改革的一项重要内容，也是全面推行河（湖）长制工作的重要保障。由于大部分河湖管理范围边界不清，导致部分河湖管理保护范围被随意侵占，干扰了正常的水事管理秩序，破坏河湖生态环境。通过研究国家及地方规章条例等相关文件，分析其他省份确定划界标准的思路，基于江西省情，提出了河湖划界标准。江西省河湖划界标准区分有无堤防分别进行确定，有堤防河湖参考管理条例和标准要求，根据堤防等级界定，分为1~2级、3~4级、5级等3档，无堤防河湖主要根据历史最高洪水位或设计洪水位确定。河湖划界标准的确定为省内开展河湖划界工作奠定工作基础，对于国内开展河湖划界工作也具有一定的参考意义。

河岸带作为陆域与水域的生态交错带，硝化-反硝化作用是其氮循环的两个重要过程，探究淹水期、落干期河岸带的硝化及反硝化的潜力及其影响因素，为水体的氮污染控制提供一定的科学依据。研究选取夏家寺河岸带为研究对象，分别在淹水期和落干期收集河岸带土壤样，并通过室内培养实验测定干湿环境下河岸带的硝化、反硝化强度。结果表明：①无论淹水期还是落干期河岸带土壤，EC、pH、SOC、 \mathrm{N} {{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}^{+} - \mathrm{N}、 \mathrm{N} {{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}}^{-} - \mathrm{N}、TN含量最大值均出现表层土壤；②淹水期河岸带各层土壤最大硝化速率、硝化活性为（1.81、0.44、0.83） mg/（kg·d）、（86.18、22.38、40.38）%，落干期各层土壤最大硝化速率、硝化活性为（3.00、2.05、0.48） mg/（kg·d）、（138.97、96.92、24.45）%，河岸带最大硝化潜力均出现在表层土壤，落干期平均硝化潜力大于淹水期；③无论是淹水期还是落干期，反硝化速率随土层深度的增加而减小，表层土壤反硝化速率达到最大值，分别为［69.98、63.91 mg/（kg·d）］，落干期河岸带平均反硝化速率［24.23 mg/（kg·d）］大于淹水期［24.02 mg/（kg·d）］，淹水期反硝化活性在培养后的10 d达到最大值99.07%，落干期反硝化活性在培养后的6 d达到最大值101.91%；④河岸带硝化潜力、反硝化潜力与其土壤基本理化性质的相关性结果表明，淹水期硝化潜力与SOC、 \mathrm{N} {{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}^{+} - \mathrm{N}、pH含量呈显著正相关，落干期硝化潜力与TN呈显著正相关，落干期反硝化潜力与SOC、 \mathrm{N} {{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}^{+} - \mathrm{N}含量呈显著正相关，研究结果发现碳源、氮素是影响河岸带硝化反硝化潜力的主要因素。

为解决常用综合水质模型指标体系与我国实际管理需求水质指标不一致的问题，提高实用性和易用性，以叶绿素-a的生长代谢和溶解氧的平衡为核心，综合考虑总磷、氨氮和高锰酸盐指数等5种水质组分的相互作用关系，构建了一种适用于我国水环境管理要求的5X综合水质模型，并在DEM网格下，将其与二维水动力模型耦合。以九江市八里湖为研究对象，对该模型进行了率定和验证。采用PBIAS（百分比偏差）法对水动力及水质模拟性能进行判定，结果表明该模型的水动力模拟PBIAS值为0.95%，模拟效果为优秀；溶解氧、高锰酸盐指数和总磷等几种水质组分的模拟性能为优秀，氨氮的模拟效果为良好，其他水质指标的模拟效果为满意。综合来看，该模型符合我国水环境管理的实际需求，机理明确，可用性强，结果比较准确，具有进一步发展的价值，将其应用在九江市“山-城-河-湖-江”特色城市水循环水环境综合模拟器中，取得了良好的效果。

为探究含复合淹没植被明渠水流的流动特性，采用圆木棒模拟刚性植被、塑料模型草模拟柔性植被，基于实验室水槽进行了刚性-柔性、柔性-刚性两种布置格局下的水流试验，探讨了沿程流速分布、垂线流速分布、沿程水位和垂向相对紊动强度变化。结果表明：两种格局下沿程流速在刚性区域波动平缓，在柔性区变化较大，最大值基本出现在柔性区末端；垂向流速分布在植被区基本呈“S”或“C”型分布，柔性植被的波动比刚性植被的要大；沿程水位变化在两种格局下基本一致，在植被内部阻水的影响下水位壅高；两种格局下的垂向相对紊动强度分布趋势也相似，从底部到水面紊动强度呈先增大后减小再增大的趋势，在植物顶层区域相对紊动强度最大。

基于622个站点的逐日降水数据，利用Mann-Kendall检验、Sen’s斜率和R/S分析等方法，探究了中国极端降水事件的时空变化特征及未来变化趋势。结果表明：①近60年来，中国极端降水量指数呈不显著增加趋势（p>0.05），最大一日降水量（RX1day）、最大五日降水量（RX5day）、强降水量（R95p）、总降水量（PRCPTOT）的增加速率分别为0.52、0.10、0.64和6.00 mm/10 a。极端降水强度指数（SDII）以0.13 （mm/d）/10 a的速率显著增加（p<0.05）；而极端降水日数指数呈不显著增加趋势（p>0.05），R20和R50的增加速率分别为0.13和0.06 d/10 a。②从分区来看，除持续湿润日数（CWD）外，极端降水事件的其他指数在华南、华中、西北和西南地区存在显著增加趋势（p<0.05），在东北和华北地区呈现显著减少趋势（p<0.05）。其中，RX1day在华南、华中、西北和西南地区的增加速率分别为0.62、0.52、0.21和0.49 mm/10 a，在东北和华北地区的减少速率分别为-0.48和-0.63 mm/10 a。而CWD在华南以外的地区均以低于0.05 d/10 a的速率显著减少（p<0.05）。③除R95p和PRCPTOT外，其余极端降水指数未来将延续历史变化趋势（H>0.5）。极端降水量指数和极端降水强度指数总体都将呈现增长趋势，且在华南、华中、西北和西南地区延续显著增加的趋势。而极端降水日数指数总体虽为增长趋势，但CWD仍将在华南以外的地区呈现持续性较强的下降趋势。研究结果可以为我国暴雨灾害预警与区域水资源利用提供参考。

为提高日径流时间序列多步预报精度，基于小波包分解（Wavelet Packet Decomposition，WPD）方法、象群优化（Elephant Herding Optimization，EHO）算法和极限学习机（Extreme Learning Machine，ELM）、深度极限学习机（Eeep Extreme Learning Machine，DELM）两种预测器，研究提出WPD-EHO-ELM、WPD-EHO-DELM日径流时间序列混合预报模型，并应用于云南省景东水文站日径流时间序列多步预报。首先利用2层WPD将日径流时序数据分解为4个子序列分量，达到降低日径流序列数据复杂性和不平稳性的目的；其次在延迟时间为1的情况下，采用Cao方法确定各子序列分量的输入向量；最后介绍EHO算法原理，分别利用EHO优化ELM、DELM输入层权值和隐含层偏值，建立WPD-EHO-ELM、WPD-EHO-DELM模型对各子序列分量进行多步预测，将预测结果加和重构得到最终日径流多步预报结果。并构建基于小波（Wavelet Decomposition，WD）分解的WD-EHO-ELM、WD-EHO-DELM模型和未经分解的EHO-ELM、EHO-DELM模型作对比分析模型。结果表明：①WPD-EHO-ELM、WPD-EHO-DELM模型对实例预见期为1~5 d日径流预报的平均绝对百分比误差≤9.44%，合格率≥89.2%，确定性系数≥0.99，精度等级均为甲级，预报效果均优于WD-EHO-ELM等其他模型。其中预见期为1~3 d日径流预报的平均绝对百分比误差≤1.81%、合格率100%，确定性系数≥0.999 6，预报效果最理想。②WPD-EHO-ELM、WPD-EHO-DELM模型能充分发挥WPD分解、EHO算法和ELM、DELM网络优势，表现出较高的预报精度和稳定性能，预报精度随着预见期天数的增加而降低。③模型及方法可为实现日径流时间序列多步预报和精准预报提供新途径。

利用同位素标记不同水体的方法，对汉北流域内稳定同位素进行测试与分析，探讨研究区内大气降水、河流、土壤水和地下水体的转化关系及转换比例，以期为研究区内水资源可持续管理提供技术支撑。结果表明：汉北流域的区域降水线为：δD=8.44δ¹⁸O+7.88，与全球大气降水线比较，汉北流域的大气降水线斜率与截距存在一定程度的偏移，其降雨受蒸发作用的影响较为明显；对汉北流域不同水体转化率进行计算，汉北流域河流水中大气降水占比约为38.2%、土壤水占比约为15.8%、地下水占比约为19.3%。

水库调度是改变河流水文情势的重要因素。针对将水库调度对水文情势的影响从多因素复合影响中分离出来的难题，提出了水库调度对水文情势影响的定量分析方法：模拟无水库情景下水库下游断面的日径流过程，采用IHA-RVA法，量化评价时段内有水库和无水库两种情景下水库下游断面的水文情势相对于近天然时段水文情势的变化，对比两种情景下水文情势变化量的差异，科学量化水库调度对水文情势的影响。评价了小浪底水库对黄河下游花园口断面和利津断面水文情势的影响，结果显示：与近天然时段相比，2000-2019年黄河下游水文情势发生了剧烈变化，突出表现为流量减小与径流过程坦化；面向灌溉、防洪、调水调沙等调度任务，小浪底水库保障了黄河下游连续不断流，增加了下游1月和3-7月的月均流量，减小了最大1、3 d平均流量，增大了最小1、3、7、30、90 d平均流量，减少了高度和中度改变的IHA指标数量。与近天然时段相比，2000-2019年黄河的工程条件、耗水量和天然径流量等均发生了显著变化，这些因素共同造成了黄河下游水文情势变化，因此小浪底水库调度对水文情势的影响与实测水文情势变化并不完全一致。研究结果表明，采用IHA-RVA法研究水库调度对水文情势的影响时，有必要排除掉气候变化、用水变化等因素的影响，以保障结果的准确性。

探究水库的修建运行对河流水文情势的改变程度，有助于加深对水库生态影响的了解，为水库的优化调度提供方向。研究提出了用水库的入库站和出库站的实测水文资料作为比较对象，借助Richer等提出的水文变化指标和变化范围法来评估水库的运行对河流水文情势影响的方法，相比以水库建成前后下游水文站实测水文资料作为比较对象这一常用方法，能够有效地避免混淆上游人类活动与水库影响、数据缺失等缺点。选取了黄河干流龙羊峡、小浪底两个代表性水库进行水库运行对河流水文情势影响的计算，通过与常用方法计算结果的比较证实了提出的计算方法的可靠性。分析计算结果发现龙羊峡水库的运行对径流总体影响很大，综合改变度为0.71，变动较小的指标多表征高流量，如汛期的月均流量、年最大日流量出现时间、每年高脉冲发生次数等；小浪底水库的运行对径流和泥沙的改变程度均为中等，综合改变度分别为0.43和0.35，对径流的影响主要表现在8月平均流量、年最小日均流量和年最小日流量出现日期上，对泥沙的影响主要集中在汛期含沙量、高含沙事件以及含沙量的变化3方面。研究结果可为两水库的优化调度提供一定的参考，也指出了构建多目标优化模型，寻找兼顾水库运行目标与河流生态保护的调度方案的重要性。

蒸散发作为水文循环中的重要变量，也可以成为水文模型参数率定中替代实测径流的重要变量。研究基于SWAT模型，以湘江流域中上游为例，通过对比基于实测径流和基于蒸散发两种率定方案所得到的模拟日径流，探究了MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）中分辨率成像光谱仪蒸散发产品（MOD16A2）、GLEAM（Global Land Evaporation Amsterdam Model）和GLDAS（Global Land Assimilation Data System）蒸散发产品在模型参数率定中的适用性及其对径流模拟的影响，并分别对比湘江中游和上游两个水文站的模拟效果以分析不同流域所造成的差异。研究结果表明基于GLEAM、GLDAS和MOD16的参数率定能够获得比较好的径流模拟效果，尤其是在流域中游的衡阳站。在率定期，其在双牌站的NSE均能达到0.50以上，在衡阳站的NSE均能达到0.70以上，与基于实测径流率定的日径流模拟效果相当。在验证期，其在双牌站得到的径流NSE皆高于0.58，与基于实测径流率定所得到的NSE（0.60）相当；而在衡阳站，基于蒸散发参数率定所得到的径流模拟效果略好于基于实际径流的，其中基于GLDAS和MOD16的径流模拟NSE可达到0.72，明显高于基于实际径流率定得到的NSE（0.60）。研究验证了遥感蒸散发数据在水文模型参数率定中具有的巨大潜力，且在面积更大的流域可能具有更好的适用性。研究可推广应用至其流域，可为解决无资料地区的水文模拟提供思路。

水资源作为人类生存和社会发展的重要资源，其承载力对区域实力提升与协调发展起到不容小觑的作用。针对水资源承载力评价中难以呈现空间关系和定量评价不准确的问题，以芜湖市为例从水资源－经济－生态三个方面选取出人均水资源量、产水模数、降雨量等16个评价指标，采取DEMATEL确定各元素间的影响关系，针对传统熵权法的缺陷将传统熵权法进行改良并计算其客观权重，利用网络层次分析法确定各指标主观权重，并采用乘法合成法将主客观权重进行组合，最后运用模糊综合评价法计算区域水资源承载力评价值构建了芜湖市水资源承载力评价体系。以芜湖市2006-2016年数据为例进行计算，结果表明：芜湖市水资源承载力评价值0.407 1~0.637 0之间，其最低值2006年（0.407 1），最高值为2016年（0.637 0），该地区水资源承载力除2011年、2013年以外均为上升趋势，水资源承载力处于临界状态。该方法更好的考虑了水资源承载力评价指标间相互影响的网络关系特点，改良了传统熵权法的缺陷，将主客观权重进行组合赋权进而更加可靠、准确地对水资源承载力进行评价。研究结果可为该地区水资源开发利用提供一定参考。

地下水埋深预测对于区域水资源管理利用、生态环境保护和经济社会发展等具有重要的价值与作用。地下水埋深受多种因素影响，其动态变化具有非平稳性、随机性和滞后性等特征。为了准确预测浅层地下水埋深，选用多元线性回归、灰色GM（1，1）、基于马尔科夫链优化的灰色GM（1，1）、BP神经网络和基于遗传算法优化的BP神经网络五种预测模型，以黑龙江省肇州县为应用实例，将1980-2009年数据作为训练样本，2010-2019年数据作为检验样本，以降水量、蒸发量、地下水开采量和前期水位作为输入层输入，以地下水埋深作为输出层输出，选择绝对误差、相对误差、平均绝对误差、平均绝对百分比误差、均方误差和均方根误差作为评价指标，进行地下水埋深模拟预测和对比分析。结果表明：基于遗传算法优化的BP神经网络模型的平均绝对误差0.13 m，平均绝对百分比误差1.58%，均方误差0.02，均方根误差0.15，预测精度较高、拟合效果较好，相较于其他4种模型可以更好的模拟地下水埋深动态变化，为肇州县地下水合理开发和利用提供参考；遗传算法优化提升了BP神经网络的训练效率和稳定性，马尔科夫链理论弥补了灰色GM（1，1）所缺少的波动性，组合预测模型两两结合，优势互补，显著提升预测性能相较于单一模型预测结果更加准确，可以为地下水埋深预测模型的建立提供新的思路。

针对极端暴雨洪涝灾害缺乏全流程系统性研究的问题，提出了基于GIS的城市暴雨洪涝模拟分析方法，在划分子流域的基础上，以降雨—径流—淹没为序，对河南省郑州市“7?20”特大暴雨灾害进行了推演模拟，并对试验区内的建筑及交通进行了受灾评估。将模型计算结果与卫星影像数据对比，表明其与洪涝的实际范围、深度基本吻合，可见本文所提模型能够在数据精度不高或缺失的应急情况下，快速地推演与模拟郑州市石佛镇大范围洪水淹没情况，为城市极端雨洪灾害模拟提供参考，具有实际应用价值。

针对水利工程项目所处地形环境复杂、涉及专业广、规划选址困难等特点，存在地形数据获取不准确、协同效率低下、进度管理等问题，提出基于BIM+GIS技术的全生命周期建设应用框架， 采用BIM技术建立精细化模型，GIS提供真实的三维地形场景信息，分析两者数据融合难题，研究将BIM模型、倾斜摄影数据等多源数据融合接入到三维GIS平台上进行集成的方法，实现微观与宏观、虚拟与现实结合的多层次、多维度的信息融合，构建一个三维可视化的交互环境。以某抽水蓄能电站为例，应用于水利工程的规划、设计、施工、运维等阶段，实现进度、成本、质量、安全等项目信息的精准协同化表达，为大型水利工程的全生命周期管理应用提供了一种新的思路，提高了水利工程数字化建设水平。

目前边坡稳定性分析以小变形有限元研究为主，且边坡失稳判据的选取存在争议。基于大变形有限元分析技术耦合的欧拉-拉格朗日CEL法，研究土质边坡的稳定性。考察了网格尺寸、计算时长和初始地应力对模型计算结果的影响；探讨了能量突变法判据和塑性区贯通判据在CEL法中的适用性；通过与已有的数值计算结果对比，验证了CEL模型的可靠性。通过对不同判据间的对比分析，建议CEL法采用能量突变法判据；针对塑性区贯通判据，提出了临界累计塑性应变P _c的概念，量化了塑性区贯通判据求得的边坡稳定性系数；基于参数考察获得的113个算例的计算结果，拟合得到了用于计算土质边坡稳定性系数的经验公式，并验证了经验公式的有效性。

南水北调中线工程是缓解北方水资源短缺的战略性基础设施，通水以来已发挥出巨大的综合效益。工程输水线路长、河渠交叉建筑物众多，随着工程运行时间的增加，受冻融变化、混凝土的碳化、泥沙淤积等不利因素的影响，输水建筑物过流表面的不平整度逐渐增加，可能对输水系统的过流能力产生一定的风险。结合中线工程特点，选取典型输水渡槽作为试验对象，探索研究通过在建筑物表面喷涂一种无毒无害且稳定性高的纳米材料，以期在防护混凝土同时降低建筑物表面粗糙度。针对工程实际运行情况，提出了试验测流检测和调度配合方案，在保障正常安全供水前提下成功实施，并进行了试验前后流态对比、水力学模拟计算，分析评估了试验效果。结果表明，该方法对改善渡槽输水流态、降低渡槽表面糙率、提升过流能力有一定的效果。该研究可对类似长距离调水工程降糙防护等工作具有借鉴意义。

潜水贯流泵站因其结构紧凑、流道顺直、装置效率高而被广泛采用，但其运行时也会产生超标振动噪声，给泵站运行人员及仪器、设备等带来危害。随着对泵站环保要求的不断提高，需合理制定泵站声环境控制目标及治理技术路径。通过对某潜水贯流泵站泵机组多工况条件下的噪声进行测试，发现泵站各个工作面噪声分布特征明显，超出国家相关标准程度不一，超标噪声频率主要集中在中、低频，泵站基坑可视为一发出大量中、低频超标噪声的相对稳态声源，危害及治理难度大。研究揭示了该类型泵站不同工作面噪声分布规律及声源特性，为泵站噪声研究及后期治理提供了依据，对改善泵站运行环境，提高泵站安全运行效率和现代化管理水平具有科学指导意义。

针对外江水位高于虹吸式出水流道驼峰底部高程下的轴流泵起动工况，选取闸门开启时间、闸门预开开度、超驼峰高度等3个影响因素建立正交试验方案，并结合瞬变流理论开展水泵起动特性研究。结果表明，超驼峰工况下，水泵扬程先快速提升至最大值后逐步减小至稳定值；闸门预开时，流量则先开始倒流，在3 s内快速变为正流量并逐步达到稳定值。最大起动扬程值主要受闸门处水力损失影响，闸门预开开度对其影响最大，闸门开启时间影响最小；而最大倒流流量受闸门预开开度影响也最大，其余两者影响较小，且权重相当。在此基础上，确定“闸门240 s全开，预开30%”作为泵的最优启动方案。

为探究虾稻共作中虾沟中溶解氧和pH值的变化规律及其对小龙虾产量的影响，在湖北荆州市丫角村开展了虾稻共作田的虾沟水质监测与虾产量试验。试验以2019年和2020年虾稻共生期7-9月为主要观测期，对9块虾稻田进行了虾沟中溶解氧含量、pH值的监测。通过试验得出结论：虾稻共作田溶解氧的含量和虾沟中水生植物、降雨、人工处理措施有关。虾沟中浮萍过多、长历时暴雨会降低虾沟中溶解氧的含量。小龙虾的产量与溶解氧含量整体呈正相关关系，当溶解氧低于2 mg/L时，小龙虾产量下降明显。虾沟中pH值总体在7.3~8.4之间变化，2020年虾沟的平均pH值低于2019年。通过与产量进行对比，当pH在7.7左右波动时，小龙虾平均产量处于较高水平。

采用RNG k-?紊流模型和VOF气液两相流模型对大口径的方形管虹吸式出水流道顶部大气团的排出过程进行数值模拟，计算不同高宽比的驼峰一次性带走气团所需要的最小驼峰平均流速v_a 和气团破碎完全带走需要的驼峰平均流速v_b 以及排出时间t_b。结果显示，随着驼峰高宽比减小， 一次性排出驼峰气团需要的流速v_a 也减小，当驼峰高宽比从0.4下降到0.3时，对应的v_a 下降了11.6%，但流速仍然很大；在较小的驼峰流速下，对气团进行破碎排出全过程模拟，经过一段时间后，气泡也能全部破碎并排出，最终形成稳定虹吸。在一定范围内，排气时间越长，驼峰处的流速越小，当t_b 从120 s增加到180 s时，对应的v_b 降低了16.67%。本研究对于泵站虹吸式出水流道驼峰截面尺寸设计以及泵站稳定运行具有重要意义。

河南是我国重要的粮食生产核心区，提升河南农田水利现代化水平，对保障粮食安全和国家安全有着重要意义。按照灌溉排水、管理技术、生态环境、经济效益和发展支撑五个方面划分出主体指标5个，分指标18个，构成河南省农田水利现代化水平综合评价指标体系。基于熵权模型和空间分析方法采用2015年至2019年连续五年的数据对河南省农田水利现代化水平的时空演变进行分析。研究结果表明：从综合水平上看，灌溉排水水平的指标权重最大，地级市中周口市的农田水利现代化水平最高，济源市最低。从空间分布上看，河南省农田水利现代化水平在空间上的分布具有显著的空间正相关性且空间异质性较小，“不显著”类型区占主导地位（超过50%），HH与LL类型区共计占35％左右。从地形地貌上看，平原地区的农田水利现代化水平普遍高于丘陵地区。现阶段河南农田水利现代化水平只有周口市、漯河市和鹤壁市达到了初步现代化阶段，其余地区还处于有待加强阶段。

灌溉水价核算可为灌溉水价定价和政府补贴提供科学依据，对保障国家粮食安全、促进灌区良性运行和提高农业用水效率具有重要意义。以陕西省宝鸡峡灌区为研究区，以农业水权水量为控制，从成本-收益理论出发，基于灌区固定运行成本和可变运行成本构建了基本水价和计量水价的两部制灌溉水价核算模型；根据灌区水权水量、种植结构和灌溉定额确定了阶梯用水量节点，并以节约用水为目标，建立了节水水价、常规水价和超量水价三档阶梯计量水价模型。结果表明：宝鸡峡灌区基本用水量、节约用水量和常规用水量节点分别为686、1 841和2 419 m³/hm²，相应的基本水价、节水水价、常规水价和超量水价分别为409.99 元/hm²、0.405 元/m³、0.598 元/m³和0.986 元/m³。研究可以为陕西省大型灌区制定科学合理的农业水价提供参考。

管道输送技术应用时粒径约为毫米级甚至厘米级的粗颗粒不可避免地进入管道，增大管流能量损失，降低管道输送效率，同时易在管道内淤积，威胁管道输送安全。研究管道流体粗颗粒水力输送对于改善管道输送效率与安全非常重要。结合国内外研究最新动态，对管道流体粗颗粒运动的基本理论、物理试验研究、流体固体互馈机理和数值模拟等进行了总结和概述，重点对管流中粗颗粒推移与沉降运动特性的物理试验研究、流体-固体耦合CFD-DEM数值模拟研究进行了分析。综观当前研究成果，理论方程关键参数演化规律、管道含沙水流粗颗粒运动机理、复杂颗粒形状模拟、数值模拟参数测定、柔性管道边界条件影响、黏性可破碎粗颗粒输送规律、流体与固体能量演化内联机制以及数值模拟时高精度湍流模型的应用将是这一领域的未来研究重点。

水电机组调节系统对水电站的安全稳定运行起着关键的作用，不当的调节参数会弱化系统的阻尼，诱发水电机组功角振荡行为。为保证水电机组稳定运行，提出了一种兼顾功角稳定的模糊滑模控制策略。首先，考虑水力与机电系统暂态特性之间的相互影响，建立了包含弹性水击的水轮机内特性模型和三阶发电机模型的水电机组调节系统模型，并分析不同工况下系统的振荡特性。其次，通过将Δδ及ΔV_t 引入滑模面函数，改善控制器输出对系统阻尼的影响，提升系统功角输出的稳定性。在此基础上，以系统机械功率为参考指标，设计了一种基于指数规律调整的变速趋近律，使收敛速度能够随工况变化及时调整。不同工况下的仿真结果表明，提出的控制律在系统受到功率扰动时，能够有效改善水电机组功角振荡行为，抑制系统低频振荡的发生，提高了系统的稳定性和控制器的鲁棒性。

通过分解2014-2017年长江干流地区水力发电的Malmquist指数研究水力发电的动态效率，并采用二层级共同前沿DEA模型对2017年长江干流地区水力发电的技术落差比率进行静态研究。研究表明：2014-2017年长江干流地区水力发电的技术进步效率总体上呈上升趋势，上游地区水力发电的规模效率和全要素生产率低于中游和下游地区；2017年长江下游地区的技术落差比率低于上游和中游地区，地理条件是导致长江下游技术落差比率低的主要成因。

为了实现土石坝渗流监测资料对其加固效果的反馈分析，以某水库主坝渗流为例，建立三维渗流模型进行有限元计算，模拟分析了正常蓄水位和设计洪水位两种工况下土石坝的渗流性态。通过监测资料分析表明：有限元计算结果能反映出较为真实的土石坝渗流场情况，经过除险加固后的土石坝整体防渗效果良好，但大坝右岸下游侧和棱体排水上部区域存在潜在渗流溢出点，该水库主坝渗流场计算结果符合土石坝渗流规律，其结果可为大坝渗流问题分析提供可靠的科学依据。

三峡库区岸线承担多种功能，是港口码头、道路桥梁等国民经济设施建设的重要载体，科学合理利用岸线资源对地区经济发展尤为重要。通过分析明确了三峡库区岸线利用项目的主要类别，分别构建了三峡库区港口岸线利用项目、防洪护岸与生态整治岸线项目效益评价体系，并提出了相应的效益量化计算模型与估算方法，实现了三峡库区典型区县的港口岸线利用项目和防洪护岸与生态整治工程项目的效益量化评估分析。该方法体系可为库区岸线资源科学规划、优质高效开发利用、保障库区良好生态环境、促进库区社会经济可持续发展提供参考。

实际工程中，含水率的变化对土的性质影响较大，为了确定含水率对生态袋加筋土的力学特性和邓肯-张模型参数的影响规律，以不同含水率生态袋加筋土为研究对象，通过三轴压缩试验，研究生态袋加筋土邓肯-张模型参数随含水率的变化规律。试验结果表明：①不同含水率下生态袋加筋土应力-应变关系曲线均呈现双曲线特征，选取轴向应变为15%的偏应力作为破坏强度值，试验得出，破坏强度随着含水率的增加而减小；②含水率的变化对生态袋加筋土邓肯-张模型参数均有着不同程度的影响，随着含水率增加，黏聚力呈二次函数关系减小，内摩擦角、K值和n值均呈线性关系减小，破坏比变化区间范围为（0.828~0.990）；③初始切线模量反映了土体在应力-应变关系曲线初始阶段抵抗变形的能力。生态袋加筋土的初始切线模量随着含水率的增长而减小，同时获得初始切线模量随含水率变化的经验公式；④通过对试样尺寸效应分析，表明了本文研究结论的适用性。上述研究结论为生态袋护坡工程的设计和数值模拟提供一定的理论依据和参数支持。

针对小水电站点数量多、集中访问等问题，深入分析业务特点，采用主从式数据库服务器+负载均衡技术，设计了业务驱动的并发数据访问控制策略和IP_hash与Fair相结合的改进的负载均衡任务分配算法，有效分离读写操作，在任务高发期加强首次任务请求的有效接纳率，使得数据上报和查询响应效率得到了极大提升，不仅彻底解决了数千计用户集中报数时的网页卡死问题，还将集中访问的响应时间从原来的最长30 s，稳定在5 s以内，大大地改善了用户体验，提高了系统的运行效率。

坝顶开裂是高心墙堆石坝最常见的故障模式之一，其开裂风险与异常状态持续时间密切相关。提出了一种高土石坝坝顶开裂动态风险评估与预警方法，通过变形倾度法进行坝顶异常状态识别，采用指数分布描述坝顶开裂前异常状态持续时间T_AS 的概率分布，构建坝顶开裂风险评估模型，进而实现坝顶开裂风险的实时分析和基于概率的开裂时间估计，根据观测到的坝顶开裂前异常状态持续时间，对风险模型中的参数λ的概率分布进行贝叶斯估计和更新。通过某高心墙堆石坝的实例研究，验证了该方法的有效性，通过该大坝历年高水位时刻观测到的坝顶开裂情况，对风险模型参数λ进行更新，使其概率分布的离散程度逐步减小，坝顶开裂概率估计的置信区间也随之缩小，通过坝顶开裂时对应开裂概率的统计分析进行大坝开裂时间预测，基于开裂时间估计的置信区间下限发出坝顶开裂预警，结果表明，方法可以较为准确地预测坝顶开裂时间并提前20天以上发出坝顶开裂预警。

依托RNG k - \epsilon模型，针对不同坡度下竖缝型式鱼道池室内流场的变化开展了系统数值模拟研究，着眼于坡度变化对鱼道池室内不同平面的流态、流速、紊动能的影响。结果表明：随着鱼道坡度增加，距离水面更近的平面流态变化更显著，供鱼类休憩的回流区由于高流速主流的扩散与汇入导致面积压缩减小。竖缝处最大流速随着坡度增加而增加，主流区最大流速则受边壁回流的影响，在6.67%坡度后增幅减小；隔板钩头可有效改善池室内高紊动能区域的分布，池室内高紊动能主要集中在竖缝附近和隔板钩头前端，平均紊动能在8.33%坡度下仍保持在较低水平。

为提高水电机组振动故障的识别精度，提出了一种基于CEEMDAN-ELM-Adaboost的水电机组振动故障诊断方法。首先，利用完全自适应噪声集合经验模态分解（CEEMDAN）对机组原始振动信号进行降噪处理，提取主要IMF分量的样本熵，并结合常规的时域和频域特征，构建混合特征向量。最后，将提取的混合特征向量输入到ELM-Adaboost中，构建出针对水电机组的智能故障诊断模型，来实现对机组振动故障的高精度分类诊断。以国内某水电站的转轮室碰摩故障为例进行实例分析，证明了提出的基于CEEMDAN-ELM-Adaboost的水电机组故障诊断模型相比于传统的模型具有优势。