在全球气候变化与人类活动影响不断加剧的背景下，干旱已成为制约我国社会经济可持续发展的关键因素，严重威胁了国家粮食安全、用水安全以及生态安全。基于中国气象局全球陆面再分析产品，提取了贵州省月尺度土壤含水量数据，计算了月尺度标准化土壤湿度指数，评价了该指数对农业干旱识别的适用性、对历史典型干旱过程模拟的准确性，分析了干湿长期演变趋势，统计了干旱最可能发生的时间。结果表明：月尺度标准化土壤湿度指数对研究区干旱的表征结果与中国水旱灾害公报的记录情况基本相符，不仅干旱历时描述准确，而且干旱强度判别合理；月尺度标准化土壤湿度指数具备较好的干旱过程监测能力，不仅能准确地模拟干旱发生、发展直至消除的全过程，而且还能实时地反映旱情的时间与空间变化特征，尤其是对重旱以上旱情过程监测方面精度更高；贵州省干湿演变规律特征明显，即自西向东呈现出由湿变干的总格局，其中，变湿地区主要集中在研究区西北部，而东南部等地变干趋势显著；贵州省干旱发生时间主要集中在春冬两季，其中，西北地区多发于1月份，东部及东南地区干旱多发于2月份，中部地区干旱多发于3月份与4月份，西南地区干旱多发于4月份。研究成果可为贵州省农业干旱评价与防旱减灾工作提供参考依据。

长期径流预报对于掌握未来径流信息，实现水资源的高效利用具有重要意义。当前长期径流预报可利用模型众多，且各模型在不同预报条件下表现各有优劣，为实现多模型间的相互协调和性能互补，以桓仁流域长期径流预报为研究对象，耦合相关性分析和向前搜索包裹法从众多水文-气象因子中筛选影响桓仁水库入库径流的关键预报因子；采用统计分析法和机器学习法共6种径流预报方法，分别建立桓仁流域年径流预报模型和汛期月径流预报模型，对比分析多模型在该流域长期径流预报的适用性。结果表明：大气环流因子与预报对象的相关性明显高于水文因子，其在流域长期径流预报中起关键作用；基于主成分分析的人工神经网络（Artificial Neural Network Model based on Principal Component Analysis，PCA-BP-ANN）、支持向量机（Support Vector Machine，SVM）等机器学习模型的年径流预报效果优于传统统计模型；汛期各月径流预报中，各模型预报精度有所差异，基于主成分分析的人工神经网络模型（PCA-BP-ANN）在5月份和8月份的预报合格率最高，且相对人工神经网络（Back Propagation-Artificial Neural Network，BP-ANN）模型提升了10%左右，但在6、7月份的预报效果不如其他模型，而门限回归（Threshold Regression，TR）模型在7月份表现最佳，合格率达94%；选择汛期各月表现最优的预报模型，给出综合多模型预报方案，在最优预报方案下，桓仁流域年径流预报以及汛期相对重要的7、8月径流预报的合格率均能达到90%以上。

城市经济的发展和城市化进程的加快，使得地表硬化面积增加，加之城市建筑群密度增加，改变了区域水文循环和能量循环特征。为进一步摸清城市化影响下区域水文要素演变特征，选取北京市城区作为研究区域，在实测资料的基础上，采用数理统计方法，结合ArcGIS软件，分析1980-2018年间土地利用变化特征；探索在城市化影响下区域降水、气温的变化及相关性。主要得出以下结论：在土地利用方面，1980-1990年北京市城区土地利用类型变化不大，说明该时期土地利用开发较为平稳。1990年以后进入城市化发展的快速时期，土地开发活动较为活跃，土地利用类型变化剧烈，耕地面积和建设用地面积变化明显，主要表现为耕地面积大幅减少，建筑面积显著增加，绿地面积和水面面积略有增加。其中，耕地面积由635 km²缩减到137 km²，面积减少了498 km²，占总面积比重由46.1%减少到9.9%，总变幅为78.4%；建设用地面积由563 km²增加到1 049 km²，面积增加了486 km²，占总面积比重由40.9%增加到76.1%，总变幅为86.3%。在影响水文要素方面，城区、郊区年降雨量和最大5日降雨量均呈下降的趋势，随着城市化进程的发展城区降雨雨量和发生频次要高于郊区；大雨以上量级降雨日数有所增加，6-9月气温呈现上涨，月平均气温涨幅在1.81~2.72 ℃，其中8月份月平均气温涨幅最大；大雨以上量级降雨日数与6、7、8三个月的气温序列呈现正相关。研究结果对了解北京市现状条件下水文要素变化提供依据，对北京市防汛工作提供技术支撑。

以塔城盆地北区地下水一级系统为研究对象，选取典型地下水流路径，确定参与水文地球化学反应的潜在矿物相及反应方向，评估地下水蒸发浓缩程度，基于此采用反向水文地球化学模型，定量分析了水流路径上产生的水岩作用，从而揭示该区地下水化学演化机制。结果表明：水岩作用对潜水水化学演化起到主控作用，蒸发作用对水化学组分的贡献量有限；从补给区至排泄区的径流路径上，地下水系统中主要发生，石膏、石盐、白云石溶解和Na⁺-Ca²⁺之间的正向阳离子交换，并发生少量的斜长石不全等溶解和方解石沉淀；研究区内西区地下水流动子系统的径流条件比东区地下水流动子系统较好，地下水更新速率较快，使水岩作用对地下水化学组分的贡献量较小，而且在西区地下水子系统基本不发生盐岩溶解作用，这使其水质相比东区较好。研究成果可为我国西北干旱-半干旱盆地地下水资源的优化配置及可持续开发利用提供科学依据。

“多水源-多用水户”的供水模式是水资源供需紧张地区常见的模式，如何利用这种模式构建合理的水资源配置方案，缓解或解决地区水资源供需矛盾问题是值得研究的课题。提出了一种基于水源-用水户拓扑关系优先级调度的水资源配置模型，该模型将不同地区、行业的用水需求具化到用水户，通过构建水源与用水户之间交互的供用水次序的拓扑关系、用水户受水优先次序、水源之间串联或并联的空间分布关系等等多层次的拓扑关系，以优先级调度为主，通过统一编码得到该地区“水源-用水户”的所有供水行为的次序，以满足地区灌溉、供水设计保证率要求为目标，兼顾用水户之间的公平，来实现水资源的优化配置。以蕲水灌区为研究对象，基于水库、河道、湖泊、地下水、中水回用等5类供水水源，蟹鸭、花园、飞跃、鹞鹰岩、黄河厂等5个计算片，农业灌溉、生活工业等用水类型，考虑节水和退还河道基本生态水量，构建基于水源—用水户拓扑关系的水资源配置模拟模型，进行1956-2018年长系列调算。规划水平年2035年蕲水灌区多年平均总需水2.49 亿m³，总供水2.38 亿m³，缺水量0.11 亿m³，生活工业供水保证率95%，农业灌溉供水保证率80%，满足设计保证率要求，灌区水资源供需实现平衡。结果表明该模型能够较好地模拟“多水源-多用户”的复杂的水资源供需系统的配置计算。

山洪灾害的防御工作是我国防洪减灾工作的重点，而临界雨量是决定山洪灾害预警成功与否的重要指标。Copula函数基于变量之间的非线性相关关系而建立的，可将联合分布的函数和它各自的边缘分布函数联系在一起，可以描述变量间非线性、非对称和对称的相关关系，应用Copula函数来描述降雨量与峰值雨强变量间的相关性；分别采用Gumbel、Clayton、Frank及混合Copula（M-Copula）函数构建12 h场次降雨量和峰值雨强联合概率分布模型，基于对几种Copula函数进行分析，最终引入M-Copula函数，构建临界雨量的多维联合分布，分析降雨量与峰值雨强联合分布状况。以西峡县军马河乡白果村回龙湾组为例，计算组合概率的临界雨量，并对山洪灾害的水位、准备转移预警及立即转移预警雨量临界进行预警及分析。结果表明：对于山丘区河流洪峰模数具有一定的规律，流域面积越大，洪峰模数越小，面积越小，洪峰模数越大，设计流量为639 m³/s的计算成果是合理的；基于混合Copula函数风险组合的西峡县山洪灾害预警结果合理、可靠，可为其他地区的山洪灾害预警提供理论支撑。

构建完整指标体系与采用有效方法是水资源空间均衡评价研究的核心问题。为进一步完善已有水资源空间均衡评价指标体系，优化评价方法，以水的需求、水的开发、水的供需三个方面的水资源空间均衡基本特征作为子系统，针对性地选取指标建立评价体系，进而构建集对分析-可变模糊集耦合模型，定量刻画水资源-经济社会-生态环境复合系统的模糊不确定性特点。以江苏省为研究对象开展实例研究，评价江苏省十三个地级市2010-2019年水资源空间均衡程度。结果表明，从空间分布角度分析，江苏省沿江地区各地市的水资源空间均衡程度相对较高，沿海地区连云港、盐城市相对较差；从动态变化角度分析，2010-2019年江苏省沿江地区南京、无锡等5个地市水资源空间均衡程度由临界均衡提升至比较均衡，泰州市由较不均衡提升至比较均衡，扬州市于2016年由临界均衡提升至比较均衡，后于2019年降至临界均衡，江淮地区淮安、宿迁市维持临界均衡，徐州与沿海地区连云港、盐城市由较不均衡提升至临界均衡；连云港、盐城市水资源空间均衡程度相对滞后的主要影响因素为万元GDP用水量、再生水利用率、人均水资源量、水功能区水质达标率与水资源开发利用率；集对分析-可变模糊集耦合模型应用于水资源空间均衡定量评价客观合理。

江西省大余县油罗口下游区域为县城重点防洪区域，是人口密集和经济核心区域，但该区域地势呈周边高中间低洼的特点，极易受洪水灾害影响，造成较大的损失灾害，不利于该区域经济可持续发展，因此开展洪水风险区划对于指导该区域防洪减灾非工程措施建设具有非常重要的实际意义。以大余县城及下游重点防洪区为研究对象，以油罗口水库下泄洪水、浮江和章江两岸小支流的河道洪水为主要洪水来源，基于自主研发的洪水风险分析软件，构建河道与研究区域整体二维水动力学模型，并分别利用2002年和2009年的历史实测资料对该模型进行率定验证。在此基础上，分析20年、50年、100年不同设计洪水频率下的漫堤洪水风险，提取最大淹没水深、最大淹没流速、最大淹没历时等多种因子，并通过综合风险度法分析该区域洪水风险区划情况。结果表明，大余县重点防洪区的浮江乡、黄龙镇、青龙镇、池江镇、新城镇等乡镇受洪水影响较为严重，主要影响范围分布在章江右岸，小部分影响范围分布在章江左岸，总淹没面积达68.91 km²，总体风险区划按照低、中、高、极高4个等级划分，占比分别为17%、12%、18%、53%。该成果有利于为大余县重点防洪区的防灾减灾非工程措施建设和国土空间规划提供决策依据。

生态基流承担着维持河道形态稳定，保障河道内生态环境基本健康的作用。确定河流生态基流量对保护流域生态环境，促进区域经济社会发展有着十分重要的意义。以干旱区克里雅河为研究对象，根据兰干水文站月径流资料，分别采用Texas法、不同频率最枯月平均值法（Q_P法）、典型水文频率年法、Northern Great Plains Resource Program法（NGPRP法）、最枯月平均流量法、频率曲线法以及年内展布法等7种水文学方法分别计算克里雅河生态基流量。从生态基流的基本功能出发，从维持河道基本形态稳定、保障河道水生生物基本生存，反映径流年内丰枯变化特征等三方面划定标准，评估不同方法生态基流计算结果的达标情况，综合分析评价不同计算方法的适用性。同时结合克里雅河径流特征，对传统生态基流计算方法Texas法进行适当改进。改进后的Texas法计算所得克里雅河全年生态基流对应水量1.89 亿m³，约占全年径流总量的24.83%，汛期生态基流对应水量1.02 亿m³，约占同时段径流量的20.1%；非汛期生态基流对应水量0.87 亿m³，约占同时段径流量的34.4%。研究认为，改进后的Texas法计算得出的生态基流在满足年内不同时段、不同标准水量需求的同时，能更合理的兼顾干旱区河流年内分配差异大的径流特征以及流域水资源总量稀缺的实际情况。在保障河流发挥其基本功能、维持河道形态稳定，避免生态环境遭受严重破坏的前提下，将尽可能多的水资源用于当地日益增长的人民生产生活用水，较好的权衡了该地区生态环境用水与生产生活用水之间的矛盾，具有一定的现实意义。

为改善传统循环神经网络预测梯度消失的问题，并探讨组合模型在水位预测中的应用，提出了一种基于门控循环单元（Gated Recurrent Unit，GRU）和BP神经网络的组合预测模型，对广州市猎德涌的源头西湖水位进行预测。研究以西湖3-7月的水文时间序列作为训练集，8月作为测试集，通过控制变量法确定了GRU-BP模型的最佳参数。该模型以西湖监测点的历史雨量及水位作为输入条件，预测未来1 h的水位过程，通过GRU融合层进行非线性分配单个模型框架的输出向量权重从而修正预测误差；利用并联式的集成方式能精确分配补水、排水时序变化及雨量等信息对水位增量的反馈权重。结果表明，与基于卷积神经网络（CNN）和GRU的组合模型及GRU、长短时记忆网络（Long Short-Term Memory，LSTM）、BP相比，GRU-BP模型整体预测精度分别提高了10.6%，17.2%，32.5%，51.2%。进一步选取短时间序列（3-4月）和典型雨季水文时间序列（5-7月）训练模型，并在参数不变情况下探讨了不同预测步长对模型精度的影响。结果显示，使用数据驱动模型时，应尽可能选择典型及代表性的水文数据用于训练；模型对暴雨期及大雨期水位进行预测时，预测步长设置为30 min时，可以获得一定的提前时间，同时也能取得较好的预测精度；GRU-BP集成时的精确度与稳定性得到了提高，为湖泊水位预测提供了一种新的方法。

水库（群）防洪调度是目前防洪非工程措施研究的热点。随着水文预报技术的发展，结合预报信息开展水库实时防洪调度已得到了广泛应用，如何进一步结合预报信息，开展水库实时防洪预报优化调度是提升水库防洪效益相关研究的重点。为此，以水库针对下游控制点实时防洪优化调度问题为例，提出了一种实时预报优化调度策略。该策略首先通过建立预见期内考虑最大削峰准则的水库防洪预报优化调度模型，充分利用预见期内洪水预报信息开展优化调度计算，依据优化调度结果中面临时段决策指导水库实时防洪调度运行，滚动地实施前述“预报-优化-调度”过程，辅助水库开展防洪调度从而有效地拦蓄洪水。以赣江中游控制性水库万安水库对下游吉安站防洪调度为例，相关实验结果表明：①研究提出的实时预报优化调度策略在48 h洪水预见期下，相比现行后汛期防洪调度规则提高削峰率约10%，拦洪削峰效果提升显著；②开展实时防洪预报优化调度，洪水预见期至少要比洪水传播时滞多2个时段，万安水库针对下游吉安站开展防洪预报优化调度至少需要30 h有效洪水预报信息（调度时间步长为6 h）；③考虑预报误差条件下，实时防洪预报优化调度策略的削峰效果存在一定程度降低，但仍显著优于现行调度规则。

在冬春季节大水漫灌洗盐是我国新疆和内蒙古河套等干旱盐碱地区广泛采用的水盐管理办法。明确不同冬春灌策略对农田休闲期土壤盐分运移的影响机制，量化休闲期土壤水盐运移过程，对于制定科学合理的冬春灌制度，降低冬春灌定额，具有重要的理论与实践意义。前人针对不同冬春灌策略的盐分淋洗效应开展了大量的研究，为新疆和内蒙古河套地区冬春灌制度的制定以及土壤盐渍化的防治提供了有力支撑。从灌水定额、灌水技术、冻融作用、秸秆覆盖与深埋、暗管排盐技术对冬春灌盐分淋洗效果的影响以及模型模拟在冬春灌盐分淋洗研究中的应用等6个方面对我国北方盐碱地区冬春灌盐分淋洗进行了综述，并提出在未来的研究中应在冬春灌盐分淋洗技术模式创新、冻融期土壤水盐运移过程量化、秸秆覆盖、深埋与暗管布设模式优化、区域尺度盐分淋洗模拟和替代常规冬春灌的农田水盐管理新模式筛选等方面加强研究。

山区河道狭窄，汛期雨季或上游水库溃坝、泄洪期间，河道水位暴涨，短时间内形成的洪水波可通过排水口倒灌入市政排水管网，并在内陆检查井溢流造成洪水，若在溃堤洪水或内涝发生前淹没街道，将会给行人和车辆移动带来极大不便，甚至会对其疏散时间和避险路径均带来不利影响。基于此，提出了包含一维管网模型和二维地表漫流模型的耦合洪水模型，对此类由于山区河流倒灌引发的管网溢流洪水进行模拟研究。通过理想算例和小尺寸物理模型实验对提出的耦合模型进行了验证，所得结果与实测吻合较好，表明该模型方法可对管网溢流洪水灾害风险进行有效预测，为应急减灾工作提供有力支撑。

农村水利工作是乡村振兴战略的重要支撑工作。为进一步做好新时期农村水利工作，湖北省水利厅组织调研组前往江苏、陕西两省开展调研，重点调研两省在灌区标准化规范化管理、农业水价综合改革和农田水利工程运行管护监管等方面的经验做法。根据调研，获得了农村水利工作的开展需要落实政府责任、突出规划引领、注重工程管护、坚持生态优先以及健全基层体系的启示，进而对湖北省农村水利工作的开展提出了建议。相关建议对全国其他区域农村水利工作的开展亦具有重要的参考价值。

采用主成分分析方法，选取了11个指标，研究安徽省农业用水变化趋势及农业用水结构，确定影响用水结构的主要驱动因子，探讨不同驱动因子对农业用水结构的影响，结果表明：安徽省2010-2019年水资源总量和人均水资源波动较大；农业用水量及其占总用水量的比例总体上呈逐年下降的趋势；农田灌溉用水占农业用水量的比例逐渐减小，林牧渔畜的比例逐渐增加，农业用水结构趋向合理化；农村人均可支配收入、农林牧渔总产值、总人口数、节水灌溉面积、有效灌溉面积、平均气温、降水量是影响安徽省农业用水结构变化的主要驱动因子。研究成果可为安徽省水资源合理利用与科学分配、农业可持续发展提供参考。

为了分析拍门在启动过程中的运动状态和水力特性，以轴流泵机组的上翻式拍门为研究对象，应用 Realizable k-ε 湍流模型，通过用户自定义函数（UDF）对机组做设定，使用动网格中的光顺法和重构法，并结合6DOF算法，模拟出上翻式拍门的开启过程。研究结果表明：上翻式拍门在机组开启时，因为受到合力作用短暂闭合，随后被水流冲开，拍门开启速度先快后慢并趋于稳定。拍门快速开启过程为0.021~0.654 s，拍门最大开度为23.76°，机组稳定后的拍门开度维持在20.36°；在拍门开启的一瞬间，其所受的力矩和前后的水力损失较大，随后会随着开度的增加而减少并趋于稳定，该研究过程平均拍门所受力矩为11 746.17 N·m，平均拍门前后水力损失为0.20 m，平均拍门前后水力损失系数为1.43。

用水定额管理是节水工作有效落实的手段和保障，行之有效的用水定额评估体系是规范用水定额编制、强化用水定额管理的基础性工作。为克服目前用水定额评估中，以定性评估为主、尚未形成统一的评估指标体系等缺点，提出量化赋值法，并应用于广西农业用水定额评估。该方法针对水利部《用水定额评估技术要求》（办资源函［2015］820号）提出的评估内容，建立了包含农业“四性”（覆盖性、合理性、实用性、先进性）评估内容的评估指标体系，定量对农业用水定额进行评估。评估结果表明，广西农业用水定额覆盖性为“严格”，合理性为“合理”，实用性为“严格”，先进性为“合理”。量化赋值法是全量化评价的方法，且与《用水定额评估技术要求》紧密结合，克服了目前评估方法的主观性和指标不统一缺陷，可为目前进行的用水定额评估提供参考依据。

作物水分利用效率是衡量农业用水科学性与合理性的重要指标，研究甘蔗水分利用效率是实现其高效灌溉管理、提高我国蔗糖业发展的一个关键科学问题。基于SPEI指数，选取典型干旱年，采用DSSAT-Canegro模型开展了不同典型干旱年的甘蔗产量对灌溉制度情景响应机制模拟，根据模拟结果对农田总供水利用效率WUE_g 、田间水分利用效率WP、真实灌溉水利用效率WUE_ti 、和灌溉水利用效率WUE_i 进行评价分析。研究明晰了不同典型干旱年模拟产量的均值随灌溉定额的增加均有较明显的上升趋势，尤其是特旱年；WUE_g、WUE_ti 和WP指标能较好地反映甘蔗产量和水分消耗的关系，三者之间的相关性显著，但WP由于田间蒸散发量的数据不易获取，限制了它在大尺度及长时段的应用。WUE_i 只反映了甘蔗产量和灌溉量之间的关系，不适用于降水丰富的地区。经分析，推荐WUE_g 和WUE_ti 作为广西来宾市甘蔗灌溉用水效率指标。该研究对灌溉用水效率评价和灌溉决策制定具有一定的参考及指导意义。

为了研究生物炭在黄土高原东部褐土区的改良作用，探究生物炭施用量对水分入渗规律的影响。利用室内一维土柱垂直入渗试验，设置6个施用量（0、1%、3%、5%、7%、9%），监测3 h内土柱湿润锋的运移情况及累积入渗量和入渗率的变化情况，测量3 h时土柱深度为2.5、5、7.5、10、12.5、15、17.5和22.5 cm的土壤含水率。用Kostiakov、Philip模型与Horton模型对入渗率进行模拟，拟合效果较好的是Kostiakov模型，适宜对不同生物炭施用量进行模拟分析。用幂函数可以很好地分析生物炭对湿润锋运移的规律。施用生物炭对褐土区土壤有减渗作用，生物炭施用量越大，入渗速率、累积入渗量、湿润锋运移距离越小，土壤含水率越高。

以西北某供水工程为例，对在大落差倒虹吸管底部设置分水口的消能方案进行了设计和研究。通过比较活塞式调节阀和套筒式调节阀的特点，选择本分水口的消能阀型式采用活塞式调节阀；在此基础上，通过对装置汽蚀系数和活塞阀汽蚀系数的分析，确定采用两级消能设计方案，选定了合理的消能阀出口型式及活塞阀串联运行时关闭阀的操作和控制方式。该消能方案已成功应用于工程实际，可为类似工程提供参考。

我国海绵城市建设继设立30座试点城市之后进入全面推进阶段，然而当前较低的公众参与程度将影响海绵城市长期可持续建设与发展。以武汉市青山区海绵城市试点区域为例，开展了公众对海绵城市的概念、效果和集资方式的问卷调查研究，775份有效问卷的结果分析表明，在海绵城市的概念与效果方面，82%的受访者对海绵城市有不同程度的了解，年龄小、学历低、在汉居住时间短、月收入低的群体对海绵城市的了解情况较差；年长者主要通过电视和报纸了解海绵城市，而中青年人群主要通过手机APP了解海绵城市；八至九成以上受访者在不同程度上认可海绵城市在减轻城市内涝、增加城区绿化面积、提升生活条件和提高房地产价格方面的效果。在集资方式方面，七成以上受访者认为公私合营比政府单独出资更有利于经济持续性发展，但仍有接近一半的受访者首选了政府出资的集资方式，年龄越大的受访者选择政府单独出资的比例越高，而认为内涝由多种因素造成或认为海绵城市具有缓解城市内涝和提升生活条件效益的受访者更加认同采用多种方式为海绵城市建设集资。研究可为增强海绵城市建设公众参与度及公众出资等提供参考。

研究依格孜牙河流域1990-2019年间土地利用变化下的生态质量及其变化特征，为干旱区土地资源的利用及区域经济的可持续发展提供科学依据。基于1990、2000、2010和2019年4期Landsat TM遥感影像数据分析土地利用变化过程，研究依格孜牙河流域土地利用与植被覆盖度的时空演变特征，同时对流域环境质量进行评价。研究结果表明：①1990-2019年依格孜牙河流域耕地面积增加了225.02%，建筑用地面积增加了56.36%。②2019年依格孜牙河流域总林地面积较1990年，2000年和2010年林地总面积均有所增加，分别增加幅度31.00%、216.40%及325.06%；其中天然林地面积整体变化不大，仅减少了9.80%；人工林面积持续增加594.00%，有林地、疏林地、灌木林地面积在整个时间段内均略微减少，说明近29年以来依格孜牙河流域天然林受破坏的程度最轻。③1990-2019年依格孜牙河流域草地总面积呈先稍增加后减少趋势，但大体变化趋势为减少；29年间高、低覆盖度草地面积大体呈减少趋势，2019年较1990年面积分别减少了33.61%、36.59%；而中覆盖草地面积呈增加趋势，2019年较1990年增加了31.06%，其扩大的部分原因是由于高覆盖草地退化、转化成了中覆盖草地。④1990年、2000年、2010年、2019年，依格孜牙河流域EI指数范围为20≤EI＜35，属于较差范围，在四期结果中，2000年的EI指数最低，2010年EI指数最高；因此，整体流域生态环境状况可表述为：区域内植被密度较小，生物丰富度低，降水量少且不适宜人类生存居住。

丁坝群是常用的河道整治建筑物，当水流流经丁坝群时，水体在相邻丁坝间形成的坝田中滞留。坝田的水流特性是影响局部生态环境的重要因素，为了探究淹没度（水深/丁坝高度）对坝田水流特性和物质交换的影响，利用 Fluent中的RNG k-ε模型，并采用vof法捕捉自由面建立了单个坝田模型，研究了淹没度对坝田内环流结构、流速分布和混合层厚度等水流特性以及交换系数的影响。结果表明，淹没条件下坝田内存在着横向环流和垂向环流。随着淹没度的升高，横向混合层的厚度减小，而垂向混合层的厚度增大；横向混合层和垂向混合层分别是坝田处于低淹没状态和高淹没状态下与主渠进行交换的主要通道。淹没条件下坝田与主渠之间的交换存在两个过程，快速交换阶段的交换系数随着淹没度升高而减小，交换速率放缓阶段的交换系数随着淹没度升高先增后减。

为探讨不同排水模式下农田污染物消纳规律，以宿迁市宿城区运南生态灌区为研究对象，进行实地选点、采样及测定污染物含量，研究了不同排水系统（系统一：沟闸调蓄系统，系统二：田沟直排系统，系统三：有闸无农沟系统）对污染物的消纳效果。结果表明：对比三种沟道系统对污染物的消纳效果发现，系统一消纳污染效果最好；在灌溉季节，7、8月份农田排水沟道系统消纳污染物的效果最好；在非灌溉季节，由于系统三斗沟的节制闸门长期关闭，沟内积水浑浊，大量藻类、浮萍等覆盖水面，导致5、11月份斗沟中的COD浓度最高；系统二的沟道系统虽然完善，但是无节制闸门，干沟至支沟的高差较大，水流流速快，农田排水在沟道中停留时间短，不利于充分发挥沟道系统截污功能。因此，就农田排水系统发挥消纳污染物的功能而言，应在支沟、干沟和农沟末端布置节制闸或者溢流坝，或减小沟道坡度来减缓水速使得沟道消纳污染物的时间延长。

黄土高原农田与果园分布区内及周边存在大量裸露的土质道路，是当地人民进行农业生产活动的季节性通道，也是土壤侵蚀的重要来源和径流泥沙输送通道，给当地人民生产生活和自然生态环境造成严重影响。为解决该问题，以黄土高原土质路面为研究对象，采用室内人工模拟降雨结合放水冲刷的试验方法，研究了裸露路面和植草路面的产流产沙特征，分析了土壤剥蚀率与径流水力学参数的关系，结果表明：①路面植草后土壤剥蚀率降低18.25%~63.28%；②植草后短期内会增加路面降雨径流系数；③裸露路面土壤剥蚀率与径流流速、径流剪切力呈极显著相关关系，与水流功率和过水断面单位能量呈显著相关关系，且与水流功率拟合关系最优，其次为水流剪切力；④植草路面土壤剥蚀率与上述水力学参数均呈极显著相关关系，且与径流流速拟合关系最优，其次为水流剪切力。研究结果可为该地区土质道路水土流失防治提供科学参考。

降雨径流携带的非点源污染是驱动河流水体污染变化的主要自然要素，其中降雨对河流水污染的非线性影响机制一直是水文与环境交叉学科研究的难点，降雨强度的大小对污染物排放的影响存在显著差异。新凤河是中国首都北京市的重要生态廊道之一，河道水质受降雨影响剧烈，为了探索降雨对城市河流水体污染变化特征的影响，本研究基于北京市典型黑臭水体新凤河出口断面2015-2019年长序列水质和降雨资料，分析了水质变化及其对降雨的响应关系和不同降雨强度下的污染输出特征，科学阐明了不同降雨强度下的河流污染非线性响应规律。结果表明：①流域出口水质由劣V类改善到III~IV类，拐点出现在2017-2018年，其与降雨的相关关系直接反映了流域污染由点源主控变为非点源主控；②COD、氨氮和TP平均浓度在中雨和大雨强度下较高，暴雨和特大暴雨中较低，随着降雨强度的增大，组分浓度先上升后下降；③不同降雨强度下的降雨量与水质浓度呈现显著的二次函数关系，水质变化取决于降雨起稀释作用或冲刷作用。研究旨在从学术上揭示城市型河流污染物与流域气象要素的响应关系，为其他城市河流的非点源污染防治提出科学参考。

气候变化背景下极端天气事件对人类和自然生态系统造成的影响越来越受到关注。通过对河南2021年“7.20”暴雨后黄河干流河南段水质进行跟踪监测以及对暴雨前后各代表站流量含沙量等水文要素分析，揭示“7.20”暴雨引发的黄河干流水文要素变化状况以及对应污染物输移规律，探究此次暴雨对黄河干流河南段水文以及水质的影响。研究结果表明，各水文站点含沙量变化趋势与流量变化趋势保持一致，呈显著正相关性，均为先上升后下降趋势，同时受降雨汇流状况影响，峰值出现时间有所差别。暴雨给黄河干流河南段水质带来一定不良影响，其中，主要超标污染物为TP与TN。TP可快速恢复至正常水平，TN浓度达到峰值后持续下降，其余指标略有波动，但可较快恢复至暴雨前水准。总体而言，暴雨引发了严重的总氮超标现象，持续时间较TP等指标长，且氮磷具有异源性。但暴雨引发的水质污染是短期、动态可恢复的，入河污染负荷未长时段超出黄河干流环境容量。建议采用LID措施、耕作方式调整、调蓄池、农村坑塘体系、滨水缓冲带、生态沟渠等手段，降低暴雨期氮磷等污染物入河风险，保护黄河健康。

潮汐能是一种可再生、绿色无污染且蕴藏量巨大的可再生新能源，潮汐能资源分布特征的研究对于我国潮汐能的开发利用具有十分重要的现实意义。当前潮汐能资源的调查较多为对离散点资源的分析统计，缺少对潮汐能资源进行连续全海域的计算研究，为了了解全海域资源的分布，本研究建立了东中国海潮波运动数值模型，数模结果与各沿岸测站以及前人基于实测数据给出的同潮图均吻合较好。在此基础上结合数值模拟结果和近年发布的国家标准评估了东中国海潮汐能资源技术可开发等级、潮汐能理论平均功率和年蕴藏量等的空间分布规律。结果表明受月球轨道变化的影响，各验潮站年平均潮差变化周期（约19年）和相位均相等而变幅则各不相同；东中国海大部分海域平均潮差较小，为潮汐能资源贫乏区，但朝鲜半岛西岸、杭州湾和台湾海峡等小部分海域平均潮差达4.5 m以上，为潮汐能资源丰富区或较丰富区，其潮汐能理论平均功率和年蕴藏量可达2×10³ kW/km²和2×10⁸ kWh/（a·km²）以上；浙江福建和苏北沿海较大部分海域平均潮差达3.0~4.0 m左右，主要为潮汐能资源可利用区，潮汐能理论平均功率和年蕴藏量在1.3×10³ kW/km²和1.3×10⁸ kWh/（a·km²）左右；与平均潮差相比潮汐能年蕴藏量和理论平均功率在不同海域间空间分布更不均匀。

水电具有能源可再生、大规模储存、跨时空调节、综合性利用等特征，并且运行成本低、环境污染小。但是，目前老旧水电缺乏价格调整机制、价格与容量成本联动性不强、环境效益体现不充分，导致水电上网电价无法反映水电真实价值。在此背景下，以四川省为例，首先剖析了水电发展状况及指出了水电外送中倒推价偏低等一系列问题，提出了相应解决方案。然后，将落地省煤电基准价倒推扣减输配电价，提出外送水电竞争力分析方法，并与水电上网电价进行比较。并基于容量补偿和绿电价值，提出了上网电价测算模型，真实反映水电容量成本和环境价值。最后，在测算四川省外送水电竞争力的前提下，选取某水电站测算两种电价机制，为水电上网电价调整提供了依据。

胶凝砂砾石料坝作为一种新型坝，其性能受到广泛关注。为了探究胶凝砂砾石料坝的工作特性，以40.6 m高的胶凝砂砾石料坝为原型，设计并开展了相似比为65的离心模型试验。试验结果表明：在自重沉降作用下，坝体位移关于坝轴线对称，位移值由坝底至坝顶处逐渐增大；随着上游蓄水高度的增大，坝体各点位移逐渐向下游偏转。随后对格构离散粒子模型（LDPM）进行简单介绍，结合三轴压缩试验，对胶凝砂砾石料进行模型参数标定。通过对比离心模型试验结果，验证数值模型对探究胶凝砂砾石料坝坝体变形问题的适用性。进而，根据水密度超载法引入超载系数K，探究胶凝砂砾石料坝的超载能力及破坏形态。仿真结果表明：当K <2时，坝体没有裂缝出现，随着K值增大，裂缝首先出现在坝踵位置，然后逐渐向上、向坝趾扩展。论证了胶凝砂砾石料坝具有较强的超载能力。

随着水电行业的不断深入发展，新水电开发愈加困难，加之能源高质量发展和电力体制改革的持续推进，都对存量水电管理水平提出了更高要求。现有水电运营评价体系难以对不同类型的水电站进行横向比较，以某省65家水电站为研究对象，将水电站运营差异性的量化表达为重点进行研究，创新性提出水电站运营难度系数概念，有效量化水电站运行难度，以更加全面、客观的反映已投产水电站的运营管理情况。围绕对标管理核心思想，通过水电不同重要程度特征属性的提取，利用随机森林回归、可拓学等理论与方法，开展基于水电站运营难度系数的对标评价研究。基于运营难度系数量化模型，输入评价集电站资料进行指标计算，结合信息熵赋权、改进可拓学方法得到评价结果，与企业自评估成果大致相符，结果表明研究提出的基于运营难度系数的对标评价办法具备合理性和较强的适应性，可为水电企业寻优补差工作的开展提供参考。

为了研究圆形断面明满流尾水隧洞的适用性，本文采用基于改进的虚拟狭缝法一维计算以及基于CFD和VOF模型的三维计算方法，对比了圆形断面与城门洞型断面尾水系统在大波动过渡过程中的水力特性。结果表明，两种断面形状的尾水隧洞明满流分界面波动包括退水、平槽、壅水三个过程，两种断面在水力特性方面并无明显差异。明满流尾水系统明满流界面呈明显的三维波动，三维计算具有明显的波前现象。明满流界面的移动伴随着洞顶气囊的产生、发展、破碎与溃灭，但本文体型的尾水洞洞顶气囊破碎时未产生明显的冲击压力，不会对结构产生较大影响。因此，圆形断面尾水系统在明满流工况下无不利流态，可应用于工程实践。

开关柜作为电力系统的核心组件，过热故障是主要故障模式。如何充分应用开关柜多源信息，优化开关柜温升机理和数据分析，评估温升风险，已成为电力系统亟需解决的问题。考虑开关柜台帐数据、运行数据、监测数据、环境数据等温升影响因素，提出了一种基于自适应BP神经网络的开关柜温升风险评估方法。该方法首先通过开关柜温升异常的机理分析，确定并输入温升核心影响因子，输出温升风险等级，通过自适应遗传算法实时调整网络参数，提高训练效率和准确性，创建自适应BP神经网络的开关柜温升风险评估方法ABPNN。实验证明，相比传统的BP神经网络和 GA-BP神经网络，ABPNN可以更加快速准确地预测开关柜温升风险等级，支持开关柜运维检修体系建设。

水轮发电机组轴承座漏油、甩油问题已成为机组运维检修亟需突破的瓶颈之一。为保证水电站机组经济、安全运行以及运检人员人身安全，以湖北某水电站2台3.2 MW卧式三支点水轮发电机组轴承座漏油事件为例展开研究。首先对其漏油原因进行了分析；其次，针对现有密封防漏油方法的困境，提出了一种基于负压方式的轴承座防漏油方法；然后，设计研发了与所提方法配套的软硬件相结合的负压抽真空智能调控装置；最后将该装置应用于水电站现场，成功解决其漏油问题。

水轮发电机组在运行过程中的工况复杂多变，致使转轮叶片产生激烈振动，为了探究工况参数对转轮叶片振动特性的影响，基于Sobol’法对转轮叶片的动态响应进行灵敏度分析。首先，根据转轮叶片的动力学模型推导转轮叶片动态响应的表达式；然后，基于Sobol’法推导转轮叶片动态响应对工况参数的灵敏度，揭示转轮叶片动态响应与工况参数之间的内在关系；最后，通过实例计算转轮叶片动态响应对转速的灵敏度，分析转速对转轮叶片动态响应的影响。结果表明，在转速/额定转速为0.6以及1.2时，转轮叶片动态响应对转速最为敏感，这为进一步深入研究转轮叶片的振动控制及机组的安全运行等提供一定的理论依据。

基于图像识别技术和轨道机器人研发了一套大坝安全智能移动巡检系统。该系统基于轨道机器人及其搭载设备实现巡检现场的信息采集，在此基础上，基于图像识别技术进行图像数据解析和融合分析。该系统已在某工程进行应用，能解决传统人工巡检范围有限、极端自然条件下水工人员难以开展现场巡检等问题，可有效实现大坝运行安全远程控制移动巡检、缺陷特征自动识别、重要监测设施人工读数装置自动测读等功能。