开展水资源脆弱性评价是加强水资源管理的有效途径。针对于集对分析中联系数的线性表达不能兼顾水资源评价系统中存在的模糊性以及随机性问题，引入云模型改进集对分析中联系数的计算，并通过方差最大化原则耦合层次分析法以及熵权法计算得到评价指标的综合权重，建立了融合权重的集对云模型，对2010-2019年河南省各地级市的水资源脆弱性开展评价。同时，引进五元减法集对势对各城市水资源脆弱性的发展趋势进行分析。结果表明：河南省水资源呈现轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱3个等级，分布上呈现南部、西部的城市整体水资源脆弱性较低，北部、中部的城市整体水资源脆弱性较高，主要是水资源自然禀赋的不足以及开发利用程度高所致；信阳、三门峡、驻马店系统态势多数年份处于均势或偏同势，水资源脆弱性状况较其余城市更好，发展形势健康；郑州、焦作、开封等城市系统态势所有年份均处于反势或偏反势，发展形势严峻，属于水资源脆弱性重点调控的地区；河南省最严格水资源管理制度的实行以及南水北调中线工程的供水缓解了水资源短缺的压力，水资源脆弱性自2014年起呈现下降趋势，符合河南省的实际情况。研究结果可为河南省水资源合理开发利用以及水资源～社会经济～生态环境的协调发展提供决策依据。

为提高流域中期径流预报精度，提出了一种基于机器学习的多模型融合的中期径流预报方法，并应用于桓仁水库流域。首先采用BP神经网络（BP）、多元线性回归（MLR）、支持向量机（SVM）构建旬尺度的单一径流预报模型；再基于信息熵和机器学习方法对上述单一模型的结果进行融合，分别建立基于信息熵、BP神经网络、SVM的信息融合预报模型；进一步考虑融雪影响，构建春汛期旬径流预报模型。引入平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）和预报合格率（QR）三个误差评价指标，综合评定各模型在汛期和非汛期的径流预报精度。结果表明：①所有模型对径流变化趋势的模拟效果相对较好，单一模型对峰值的模拟表现较差；②基于机器学习算法的融合模型能很好结合不同预报模型的优势，模拟精度优于各单一预报模型和基于信息熵的融合模型，共提高汛期10个旬的径流预报精度，且将6个旬的预报合格率提升至100%，预报合格率的最大提升率达到24%；③考虑融雪影响的旬径流预报模型在3月和4月的预报合格率均在90%以上，提高了流域的非汛期径流预报能力。研究提出的基于机器学习的信息融合预报方法可得到准确性和可靠性较高的径流预报模型，为桓仁水库径流预报工作和水资源高效管理提供数据支持和理论支撑。

气候变化背景下水文气象序列的趋势性引发的非平稳特性势必会对水文气象站网优化结果产生一定影响。通过C-Vine Copula熵的多目标站网优化模型和滑动窗口法结合，分别以黄河和淮河流域1992-2018年日降水序列作为研究对象，通过建立的站网优化模型分析了不同窗宽条件下两个典型流域各站点的秩次情况，从而量化分析降雨序列趋势程度对站网优化结果的影响。结果表明：由于Archimedean Copula仅仅适合描述正相关的多变量相依性结构，基于C-Vine Copula模型估计总相关量更加逼近实际的站网信息冗余量，特别是在高维情形下二者估计的差异性更大；趋势程度较大的淮河流域站网秩次的年际变化相比于趋势程度小的黄河流域站网更加显著，趋势性引发的序列非平稳特性增加了水文气象站网评价结果的不确定性。不同的时间域范围可能会对站网设计结果产生不同的影响，这意味着最佳的站网布设可能只适用于特定的观测时段。因此，研究表明在处理水文气象站网优化时应非常谨慎，因为在其他条件相同情形下，基于固定的全序列剔除或者增加某些台站会导致整个站网系统的水文气象信息损失或信息冗余，为此站网的优化设计应当以使其更适应不断变化的水文气象条件可能更为可取。

分布式水文物理模型GSSHA（Gridded Surface Subsurface Hydrologic Analysis）模型增加了描述非饱和土壤水分运动的一维理查德下渗方程进行下渗强度和累积下渗量的计算。理查德下渗方程对土壤水分运动的描述更为准确，但是其参数量较多，在实际应用中存在一定难度。对GSSHA模型具有明确物理意义且对产汇流计算影响较大的8个参数进行了敏感性分析，采用控制变量法对单一参数在范围内选择10个左右的参数值进行模拟和对比，洪峰流量和峰现时间模拟最大值与最小值的比值或差值作为判断敏感参数的标准，峰筛选出对洪峰流量和峰现时间有重要控制作用的敏感参数并进行敏感性排序。选择宁夏南部地区的黄家河流域为研究流域，对2000-2015年间18场洪水进行次洪径流模拟，其中前13场为率定期，后5场为验证期，参数率定过程按照先径流量后洪峰流量，研究GSSHA模型在半干旱地区的应用效果。参数敏感性分析结果显示对洪峰流量敏感性最高的参数依次是饱和水力传导度、泡点压力和初始土壤含水量，同时这三个参数也是峰现时间敏感性最高的参数。GSSHA模型对黄家河流域次洪过程在率定期和验证期内均具有较高的模拟精度，其中率定期内径流深相对误差为3.51%，洪峰流量相对误差为10.84%，峰现时差为-0.77 h；确定性系数达到0.80；验证期内径流深相对误差为2.18%，洪峰流量相对误差为-6.98%，峰现时差为0 h，确定性系数为0.79。

精细化水资源优化配置是水资源可持续利用的重要手段，精准描述水资源系统高度的空间复杂性和用水供水要素时变特征是建立精细化水资源优化配置模型亟待解决的重难点，目前仍没有得到很好解决。针对此难点，建立时空双向尺度上的流域精细化水资源优化配置模型，兼顾考虑水库的蓄水要求、蒸发渗漏损失、用水节点和供水节点间的退水关系因素对模型精度和适用性的影响。将流域内供水单元、用水单元进行分类，并针对不同类型单元建立约束条件，以缺水量最小为优化准则，建立流域精细化水资源优化配置模型，并采用线性规划进行求解。在南盘江流域的实际应用结论如下：①流域内农村用水、城镇用水满足率均为100%，农业用水满足率为97.7%，工业用水满足率为82.4%，考虑到年末水库蓄水要求以及管道限制，部分农业用水节点和工业用水节点存在缺水现象，总体上实现了时间空间双向尺度上的精细化配置；②黑滩河水库总蒸发损失量占到了起始库容的6.6%，白浪灌片农业用水中各月总退水流量在实际用水流量的占比达到了25%，说明水库蒸发渗漏损失、退水流量等因素对水资源优化配置具有不可忽视的影响；③本模型精准描述了水资源系统内各节点间的复杂联系，可为复杂流域水资源优化配置的方案制定提供依据和指导。

受气候变化的影响，全球范围内极端天气时有发生，给人类社会和生态系统造成了灾难性后果。受此影响，长江上游与洞庭湖洪水遭遇的危险性正在增加，将在洞庭湖流域形成灾害性的特大洪水。研究基于过去的研究成果和现有的水文资料，梳理总结了洞庭湖流域洪水规律和防洪策略的研究进展，并重点对目前防洪减灾中存在的不足进行了分析说明。洞庭湖流域防洪工作中存在的问题主要包括：长江中游防洪规划与河道的实际安全泄量和蓄滞洪区规模存在差距；三峡水库运行以来，长期超汛限水位运行使得河道的行洪能力萎缩，清水冲涮造成河道崩岸问题突出；蓄滞洪区建设长期严重滞后，安全设施薄弱；水工程联合调度信息化、智能化水平不高，不能满足综合调度需求等。因此，洞庭湖流域防洪减灾形势依然严峻，防洪仍然是洞庭湖治理开发和保护的首要任务。针对所分析的问题，提出了以点、线、面为基础建立天地空三位一体的感知层，由感知层及时获取洪水预报所需的数据资源，通过云计算对数据进行智慧化处理，优化防洪资源，建立点、线、面工程措施与非工程措施相结合的全流域立体防洪策略，从而达到防灾减灾目的，进而为“四预”的实现奠定基础。研究成果对长江中下游及洞庭湖区防洪总体布局的科学制定具有重要的指导和借鉴意义。

北京市作为国家首都城市，各级各类机关单位分布众多，同时机关单位又是北京市公共服务行业中用水量最大、用水所占比例最高的行业。针对机关单位用水量不易控制、影响因素不确定性强等特点，制定覆盖主要用水行业的省级用水定额，逐步将水效控制在定额范围十分必要。基于样本统计数据，依托水效比较，科学筛选机关单位的适宜用水定额指标。以此为基础，计算北京市483个机关样本的通用与先进分级定额标准值，为完善北京市地方用水定额标准的修订与节水政策的完善提供参考。

近年来我国极端气候事件频发，研究极端气候的变化规律，能够预防自然灾害对人类生活造成的伤害以及水资源分布的失衡。雅砻江拥有我国重要的水电能源，基于雅砻江流域1961-2018年日降雨、日气温数据计算得到26个极端气候指数，利用线性拟合、Sen’s斜率估计、Mann-Kendall突变检验以及Pettitt检验法分析极端气候指数的趋势和突变；使用反距离权重空间插值法（IDW）进行空间插值，分析极端气候指数的空间分布特征。结果表明：雅砻江流域极端高温、低温以及平均温差指数在空间上都是南高北低；流域北部气温偏寒，结冰和霜冻日数偏长，而南部气温偏暖，夏天日数和生长期长度偏长。极端降水指数除持续干期，其他指数在空间上也是南高北低，且在东南部达到最大值。在全球气候变暖的趋势下最高和最低气温极值温度上升，高温增长速率小于低温增长速率，从而温差逐渐缩小；结冰和霜冻日数减少，夏天日数、生长期长度和暖日持续日数增加，使得流域冬季变短夏季变长，适合动植物生长的温度持续时间增长。极端降水指数除了持续干期，其余指数均呈现上升趋势，年降水量增加幅度最大，强降水量增加幅度次之。说明1961-2018年雅砻江流域极端气温趋于变暖，年内偏暖日数增多，极端降水整体增加，降水量和降水强度增大，降水持续时间加长，还需对雅砻江流域极端降水的增多加以防范。研究雅砻江流域极端气候的时空变化规律，为该流域水资源开发和管理以及灾害预警提供了科学依据。

对于并联供水水库群，通过共同用户相互联系，不仅要参照每个成员水库的状态特征确定供水决策，还要根据每个成员水库的状态特征合理分配共同供水任务。针对跨流域水库群共同供水任务的分配问题，为制定科学、有效合理、均衡公平的共同供水任务的水库间分配规则，寻求并联水库群共同调度规则的最优性运行策略，通过拟定合理的平衡曲线的方式，确定并联水库群共同供水任务的分配比例，指示各库在不同调度时段的蓄水最佳分配策略，并以不同拐点和斜率描述平衡曲线的分段性，表征汛期、非汛期各水库蓄水量及供水量的变化，以缺水率最小及弃水量最小为目标函数建立优化模型对分配规则进行修正，最后采用基于免疫进化的粒子群算法率定平衡曲线的决策变量突变点及斜率，最终得到相对优秀的供水规则。以滦河流域下游水库群为研究对象，结果表明，该方法能有效地实现调度目标，合理划分共同供水任务，提高水库群共同供水任务的计算效率；拟定合理平衡曲线对并联水库群共同供水任务进行分配，其库群系统供水量较补偿调节增加约5%，弃水量减少10%左右，与动态规划得到的最大供水量、年均弃水量及保证率接近，水库间供水任务分配比例与其兴利库容的比值接近，并且成员水库有较大的供水能力和较高的成员水库蓄水率同步性，在一定程度上反应平衡曲线的合理性及优越性。

植被的物候变化反映了生态系统对气候变化的动态响应，是研究陆地生态系统变化的重要指标。其中返青期作为最重要的物候指标之一，其变化趋势对生态系统的水碳过程会产生重要影响。多项研究标明，返青期的变化方向和幅度取决于所在区域的气候条件。岷江上游是西南山区典型流域，植被具有明显的垂直分异特征，且其气候具有明显的暖干化趋势。采用MCD12Q2物候产品，结合气象、高程数据，运用趋势检验和相关性分析等方法研究2001-2016年岷江上游草地、混交林和落叶阔叶林返青期的时空分布特征及其对气候暖干化的响应。结果表明：2001-2016年岷江上游草地、混交林和落叶阔叶林的返青期差异较大，其均值分别为第124.5±12.5 d、105.0±14.5 d和113.2±10.5 d。3种植被类型的返青期具有明显垂直分异性，返青期都随海拔升高而推迟，且在高海拔段（>3 500 m）推迟幅度更大。在春季气候暖干化影响下，草地和落叶阔叶林的返青期均呈显著提前趋势（p < 0.05），混交林呈不显著提前趋势（p > 0.05）。3种植被返青期变化趋势在垂直分布上存在3500 m海拔分界线，分界线以上返青期提前速率更高，趋势更显著。岷江上游春季4月最低气温升高是植被返青期提前主要原因。该研究结果可服务于岷江上游生态系统生态过程的进一步研究。

为探究山地城市小流域的水环境问题，并寻求相应的治理对策。以某山地城市DS溪为研究对象，梳理了该流域的水质与水量特征及存在的水环境问题，得出DS溪上、中、下游的综合污染指数q_i 分别为0.78、1.9、1.65，主要污染源为流域内的生活污水，最终进入污水厂的污水量约56 万m³/a、地下水量约406 万m³/a、截留的雨污混流水量约99 万m³/a，还有约41 万m³/a雨污混流水直接排入长江。基于上述分析结论及流域现存的水环境问题构建出以“山水引流—清污分流—生态修复—智能截流”为核心理念的山地城市流域水环境综合治理工程体系。此实例研究以期能为其他山地城市水环境治理提供参考，全面改善山地城市流域的水生态环境。

为探究感潮型分汊河道水动力变化规律，以长江澄通河段为对象，利用2004年洪季和2005年枯季实测水文、地形资料，分析内部各水道两汊落、涨潮分流比随径潮强度的变化特征和机制。结果表明：同一径流流量下各水道两汊落、涨潮分流比随相对潮位的变化取决于潮流流速在两汊间的消长速度，同一相对潮位下各水道两汊落、涨潮分流比随径流流量的变化取决于不同径潮强度对比下落潮主流流路、沿岸节点挑流作用、涨潮水位和涨潮流速。

水资源开发利用率阈值是进行水资源开发利用、安全评价、风险调控与综合管理的控制性指标。尽管国际上常以年取水量与年可获得水资源量的比值40%作为水资源开发利用率阈值，但该阈值的确定依据和合理性并未明晰，同时该阈值为固定值未能考虑水资源禀赋的时空变化，给通常面对水资源时空分布不均的管理实践带来挑战。根据水资源开发利用率阈值与河道内生态流量之间的互补关系，在利用SWAT分布式水文模型模拟流域天然径流的基础上，通过基于多层次生境条件的改进Tennant法（MTMMHC法）计算了汉江流域各子流域各月份在丰、平和枯年份的不同等级生态流量，并确定了相应的水资源开发利用率阈值，体现了水资源开发利用率阈值在不同河段和不同季节的变化情况。结果表明：MTMMHC法能同时考虑流量的年内和年际变化并反映流量在丰、平和枯年份的差异性。在汉江流域，各子流域各月份在丰、平、枯年份的水资源开发利用率阈值均不同，且各子流域各月满足最适宜生态流量所对应水资源开发利用率阈值大多在20%以下，低于现行的国际上40%的标准。因此，该阈值估算方法不仅明晰了水资源开发利用率阈值与河道内生态流量之间的互补关系，而且考虑了水资源禀赋的时空变化特点，体现了该阈值的动态变化特征，从而能更好地服务于水资源可持续开发利用与管理实践。

河道中植被群的空间布局对植被群的上下游水流特性和河床演变均会产生重要影响。为研究河道中植被群的不同布局对水流结构的影响规律，设计了定床水槽试验，试验采用PVC圆柱模拟两个相同的刚性非淹没植被群，设置4组不同的上下游植被群间距，通过研究水流的流速和紊动强度分布，分析在不同的上下游植被群间距下植被群上游水流调整长度和尾流的形成与发展过程，并与单个植被对水流结构的影响进行对比。试验结果表明：上游植被群的存在会使下游植被群前端调整区长度缩短，此长度与植被群间距无关；随上游植被群的出现下游植被群的溢出流速、尾流稳定区长度、稳定区流速均会减小，其大小均与植被群间距有关，间距越小各值越小；同时下游植被群尾流形成区长度变短，随间距增大呈现先减小后增大的趋势；且下游植被群的尾流恢复速度随上游植被的出现变的更加迅速；上游植被群的存在加剧了下游植被群尾流紊动，其变化趋势也与植被群间距有关；植被群对水流既有抑制作用也有促进作用，主要取决于植被群前端紊动强度大小。试验探究了植被群不同纵向间距对河道水流结构的影响，为河道中植被群空间布局对水流特性的影响提供了补充。

受复杂洪涝情势影响，淮河流域下游的平原水网面临治理难题。以江苏省里下河地区水网规划为例，研究洪涝驱动下韧性水网的构建途径，并建立数值模型分析评价。针对河-湖-港-圩韧性对象，提出了提升骨干河网蓄泄能力、实施退圩还湖增加滞蓄容积、冲淤保港修复港道排水能力、约束圩区排涝模数适应调度需求等四项措施。通过模型演算表明，单项措施均能降低行蓄水位，提高排水效率；综合方案使河网排涝水位明显降低，蓄泄性能良好，满足设计标准，还为水质改善等多目标利用奠定了基础。韧性理论为平原水网规划提供了新范式。

管道输送时水流压强的脉动特性反映了管流紊动程度与紊动能量，对管道输送安全及稳定运行影响显著。本研究以管道清水粗颗粒输送为研究背景，通过自行设计的物理模型试验装置，模拟了不同管道逆坡倾角条件下粗颗粒泥沙的水力输送过程，分析了不同逆坡倾角条件下管壁瞬时压强、时均压强、脉动压强振幅分布和频谱特性。试验结果表明，当管道逆坡倾角增大时，脉动压强的时均压强和瞬时峰值压强随倾斜角度的增大而减小；脉动峰值压强总趋势随倾斜角度的增大而增大；脉动压强的振幅分布符合高斯分布，随倾斜角度的增加，脉动压强的振幅逐渐增加。其概率密度函数形态从“高瘦”逐渐向“矮胖”发展；脉动压强的功率谱谱函数的优势频率主要集中在25 Hz的主频范围，随管道的倾斜角度增加，脉动压强的优势频率逐渐向较大频率的发展，总体变化较小。

为探讨再生水回补条件下河流潜流带中的温度和渗流特性，以潜流带为研究背景，开展水温和水位实时监测，研究潜流带温度的时空分布特征及其影响因素；并分别用温度示踪法和水动力学法计算地下水流速，将计算结果进行对比分析。研究表明：包气带地温随深度增加呈现逐渐增加趋势，且变化剧烈，气温和土壤含水率是影响包气带地温的主要因素。地下水温度随深度变化规律与包气带地温相反，地下水温度随时间的波动性比包气带有所减弱，地下水温度呈随深度增加呈下降趋势。通过对比3种地下水流速结果发现，Hatch相位法得到的地下水流速值准确性相对较高，监测时段内的流速为6.34~8.36×10^-5 m/s。在时间变化上，Hatch相位法和振幅法计算得到的流速值较水动力学法呈现一定滞后性；在空间上，流速变化规律相似，且潜流带地下水深度越大，流速越小。

综合分析了2016年6月15日20时-6月20日8时豫西地区一次大气污染过程中，洛阳市各气象要素及参考作物腾发量ET ₀受气溶胶影响的变化，使用WRF-Chem双向反馈试验量化，并通过气象观测数据验证模拟结果精度，从而进一步分析了气溶胶对ET ₀的影响及其机理。研究结果表明：在这次大气污染过程中，洛阳市区的PM_2.5浓度整体偏高，峰值多出现早晨与傍晚时分，洛阳市东北地区PM_2.5浓度整体高于西南地区；气溶胶存在使洛阳市各气象要素发生了变化，进而导致了ET ₀的变化，各站点ΔET ₀在-0.23~0.33 mm/d之间；受气溶胶的影响，ET _0-d变化幅度在-0.26~0.04 mm/d，较ET _0-n的变化程度（-0.08~0.02 mm/d）更大；各站点空气动力项ET _0-A的变化程度要大于辐射项ET _0-R，这也主导了洛阳市各地区ET ₀的变化。

泵站应用广泛、耗能巨大，并联泵站是泵站的一种常见布置形式，开展并联泵站最优流量分配方案研究对泵站运行节能降耗意义重大。但目前研究中主要考虑了提水电费等电费成本，针对非电费成本的考虑不足。综合考虑电费成本与其他非电费成本，采用动态规划方法构建了考虑非电费成本的并联泵站站间流量最优分配模型，并以南水北调东线工程睢宁枢纽（含沙集站与睢宁二站并联运行，其中沙集站需支付非电费成本）为例开展了实例研究。应用结果表明：①非电费成本占比较低时对流量优化方案无影响，在非电费成本占比达到65%的阈值后对分配方案具有较强的导向作用；②当非电费成本占比较低时，机组的硬件约束决定了并联泵站的站间流量分配方式。但随着非电费成本占比提升，机组硬件约束的影响力减弱使得非电费成本开始主导站间流量分配方式，并且这种变化首先发生在高扬程工况下。在达到一定阈值后，非电费成本对泵站群的最优运行方案有着重要的影响，在优化调度过程中需要将其纳入优化目标中来。

垄作沟播喷灌技术对降水及灌溉水叠加利用效果明显，适用于北方井灌农业区。通过测定不同灌水处理下土壤水分变化、土壤温度变化、干物质积累与分配、产量、水分利用效率及效益等指标，分析了不同灌水处理对油葵土壤水分、土壤温度的调控、水热高效利用机理与效应。研究表明，垄作沟播处理可减少棵间蒸发，充分利用土壤中的冬季灌溉储水量和有限的灌溉水资源，提高了水分利用效率；其土壤温度变化幅度较CK（覆膜平作喷灌）小，且较为平缓，对土壤水热的调控效果明显，提高了水热利用效率，对油葵产量形成有促进作用。垄沟处理T3（垄作沟播喷灌，灌水定额36 mm）、T4（垄作沟播喷灌，灌水定额42 mm）干物质积累量均高于其他垄沟处理和CK处理，在提高总体光合产物的同时提高了经济产品的积累量。在适宜灌水定额（T3）条件下，两年油葵产量较CK分别高6.1%和8.3%，水分利用效率分别提高0.34 kg/m³和0.54 kg/m³，净产值分别提高6.7%和10.2%。在实际油葵种植生产中若采取垄作沟播喷灌技术，建议灌水定额以36mm为宜，灌水频率依据气候条件保持在3~5次。

近年来新疆长距离输水管道工程建设迅速，钢管（SP管）、预应力钢筒混凝土管（PCCP管）应用较为广泛。由于新疆地貌单元多、地质条件复杂，工程建设普遍面临高地震、严寒、侵蚀性土壤环境的考验，管道设计除了考虑大流量、高工压因素外，还需要重点研究水、土壤等侵蚀介质对管道造成的破坏。介绍了土壤腐蚀的机制及阴极保护方法，着重介绍了阴极保护工程领域相关进展情况，对阴极保护的必要性及技术应用进行了概述。结合若干工程输水管线实例对阴极保护技术发展进行了总结，提出阴极保护技术发展的关键技术和今后需要进一步关注的重点。

为了促进江西省灌区技术现代化及灌溉用水管理现代化的发展，为实时灌溉决策提供较为精确和及时的作物需水量预报数据支持，开发了江西省逐日水稻需水量预报与网络发布系统。系统通过关系型数据管理系统MySQL来获取水稻需水量预报模型计算所需的参数及基本信息，分别使用率定了的Hargreaves-Samani（HS）模型、Blaney-Criddle（BC）模型、McCloud（MC）模型和作物系数来预测江西省未来7天26个气象站点的作物腾发量ET _c值。用户可登陆网址查询任意站点、任意水稻生长阶段、任意模型预报的ET _c数值，页面简洁，易于操作。总体而言，率定后的4种模型均具有较高的预报精度，可用于全省的水稻需水量预报，为灌溉决策和节约灌溉用水提供科学依据。

蒙开个地区河库连通工程是滇南中心城市水资源优化配置、统一调度的重点工程，包含南洞一级泵站、南洞二级泵站和长桥海泵站，研究泵站机组优化组合有助于降低工程的运行成本。以泵站耗能最小为目标，构建了三座泵站的水泵机组优化组合模型，运用遗传算法（GA）、差分进化算法（DE/rand、DE/best）对模型进行求解，研究结果表明：DE/rand算法求解效果较好，搜索空间更大，稳定性强，适用于蒙开个地区河库连通工程泵站机组优化组合模型求解。最优运行过程会维持最少开机台数，当总流量位于开机临界点时，总功率会存在跳变。优化后的机组组合方式提高了泵站运行效率，降低了运行成本，可为蒙开个地区河库连通工程泵站经济运行提供参考。

为了研究分流叶片包角对低比转速离心泵固液两相流动的影响。采用mixture多相流模型及ANSYS CFX软件对5组不同分流叶片包角的低比转速离心泵模型进行固液两相流动的数值模拟。探讨不同分流叶片包角的低比速速离心泵效率、扬程、静压分布、固相体积分数、径向力等的影响因素。结果表明：在清水条件下分流叶片包角φ=70°时，效率到达最高，在固液两相条件下效率均随分流叶片包角增大而降低；固体颗粒主要分布在叶片背面后侧，随分流叶片包角的增大，分流叶片上的固体颗粒逐渐向叶轮进口处扩散，主叶片上固体颗粒分布基本不变；分流叶片包角过大或者过小都不利于减小离心泵的压力脉动和径向力，存在最优分流叶片包角φ=70°。

转子是离心泵的重要组件之一，对转子运行状态的检测和诊断的研究具有重要意义。转子不平衡、不对中故障引发的故障特征较为相似，为了有效识别离心泵这两种转子故障。通过在离心泵进口法兰位置布置振动加速度传感器进行信号采集，提取原信号时频域特征，并利用随机森林算法筛选出重要性较高6个特征并将随机森林得到的分类结果作为PSO-SVM的输入，进而来区分正常、转子不对中、转子不平衡故障，同时还比较了该方法与传统PSO-SVM的故障识别率。结果表明，该模型PSO优化迭代次数更少、具有更高的识别率，对故障的识别率达到99.36%。

为探讨地震荷载和结构抗力的不确定性对海上风机支撑结构抗震性能的影响，采用OpenSEES软件建立了塔筒-桩基础-土体非线性数值简化模型，将基于Kriging模型和子集模拟法的主动学习可靠度方法（AK-SS）与能力谱法（CSM）结合，研究了不同地震影响工况下支撑结构在寿命期内的可靠度变化，并探究厚度、埋深、直径以及砂土内摩擦角对结构可靠度的影响。结果表明：AK-SS相比于子集模拟法（SS）等其他可靠度计算方法计算更准确、高效；振型组合分布加载模式（SRSS）适用于由多阶振型控制的海上风机支撑结构；罕遇地震工况为结构的危险控制工况，泥面位移超过临界值为主要失效模式，但对于任一失效模式结构在服役期结束之前均满足目标可靠度要求；与埋深等因素相比，基础厚度、基础直径为结构抗震性能的控制因素，设计时应合理选择桩基础的几何尺寸。

随着大直径单桩基础海上风机的广泛应用，桩基础轴向承载特性及复杂地质条件中软弱土层的影响需要进一步研究。利用有限元软件ABAQUS开展数值计算，首先对比了不同极限承载力评价标准，并对土体参数的影响进行敏感性分析，最后讨论软弱土层位置及厚度对承载特性的影响。计算结果表明：采用桩顶荷载-位移曲线所确定的轴向承载力显著小于沉降量控制标准得到的轴向承载力；土体参数中摩擦角对轴向承载力存在重要影响，而弹性模量的增加可有效降低桩基础轴向沉降；土体中软弱土层越靠近桩端，桩基础轴向承载力降幅越大，同时随着软弱土层的厚度增加，轴向承载力将进一步降低，并呈现“加速-匀速-匀速”三段式衰减规律。

为适应施工与承载能力要求，海上风机单桩基础常采用桩身变径措施，变径段可能会对桩基竖向承载特性产生影响。采用有限元分析软件ABAQUS建立变径桩数值模型，开展变径单桩竖向承载性能的数值模拟研究，并分析其尺寸参数对竖向承载能力的影响。计算结果表明：与通长桩相比，变径特性基本不影响其桩身轴力分布；随着竖向荷载增加，两类桩各承载分量占比首先保持不变，随后外侧摩阻力占比下降，内侧摩阻力和桩端阻力占比增加；增大变径桩底部桩径能有效提高桩基竖向承载力，且提高外侧摩阻力承载占比；增大变径段上部长度和变径段长度对桩基竖向极限承载力无明显影响，但会导致外侧摩阻力占比降低和内侧摩阻力占比提高。

海上风机塔筒与单桩基础间连接方式对结构安全有重要影响。依托某海上风电工程，借助数值分析方法研究了风轮气动阻尼对风机结构动力响应的影响，分析了塔筒与单桩基础不同连接方式下结构的自振特性与动力响应特性，并对比了灌浆连接效果随灌浆料弹模的变化情况。数值分析结果表明：风轮气动阻尼对风机结构动力响应影响较为明显，运行期风机风致响应分析中不应忽略；灌浆连接相比于变径段连接塔顶振动更小，而灌浆连接中灌浆料弹模对灌浆连接效果影响不明显。

依托某海上风电项目，通过数值方法研究非均质成层地基环境下单桩轴向承载性能影响因素，并提出优化建议。结果表明，桩身轴力从桩顶至泥面缓慢增长，泥面以下桩身轴力随埋深增加而显著减少；轴向承载力各分量占比随桩顶荷载增长而逐渐变化，内外侧摩阻力随着桩顶荷载的增加存在“错位发挥”趋势；桩外侧摩阻力在空间上随深度增长较为均匀，而桩内侧摩阻力主要集中在单桩下部发挥作用。桩径及埋深对轴向承载力有着较大影响。桩身磨砂可以较为有效地提高桩轴向承载性能尤其是外侧摩阻力，同时还能减小磨砂部分桩身轴力。实际工程中应综合考虑多种因素确定桩径及埋深，也可对单桩靠近桩端部分的外表面采取磨砂处理以提高单桩轴向承载性能。

针对水轮机调节系统在滑模控制中的抖振问题，研究基于滑模控制方法设计了水轮机调节系统的动态滑模控制器。首先建立了考虑超长引水隧洞的水轮机调节系统的数学模型，并设计了动态滑模控制器；然后通过粒子群和灰狼混合优化算法（PSOGWO）对设计的控制器参数进行了优化；最后采用设计的动态滑模控制器对水轮机调节系统进行了正弦和阶跃的轨迹追踪试验，用于评估不同控制器的优越性和有效性。仿真结果表明，设计的动态滑模控制器不仅提高了水轮机调节系统的控制性能并减少了轨迹追踪的收敛时间，而且能够显著减小滑模控制的抖振效应和轨迹追踪的误差。

碾压混凝土坝的温控防裂一直是工程建设中的关键技术问题。由于浇筑仓面大、碾压质量不均匀以及混凝土的非均质性，碾压混凝土坝材料参数具有显著空间变异性。传统混凝土坝温度与应力分析常采用确定性计算，忽略了参数空间变异的影响，导致温度及应力场模拟不够合理。本文基于随机场理论和中心点离散方法，提出了混凝土热学参数空间变异有限元模拟方法。TJ大坝案例分析表明，考虑热学参数空间变异后，最高温度场和最大拉应力场在平均效应上与确定性结果基本一致，热学参数空间变异显著影响大坝混凝土结构的最高温度和最大应力。随机温度应力场下结构部分位置温度及应力超过了允许值，意味着依据传统确定性温度应力分析结果提出的温控措施可能偏危险。提出的随机温度应力分析方法对重力坝施工期温控措施的制定提供了方法支持。

针对工业设备声音数据的易得性，对两河口2号水轮机组开机试验过程中的升/甩负荷等实验进行声音数据采集，对采集的声音数据进行RMS、频谱、声谱图分析。基于波形、频谱以及声谱图的细微差别，选择神经网络作为辅助手段，将声谱图作为训练样本进入神经网络输入层，得到声纹特征，将声纹特征接入聚类模型实现分类，并实现测试样本的分类打分。结果表明，试验中的不同负荷工况和尾水门泄露事故均能够正确识别，本试验训练的模型对工况分类的正确率达到了100%。该研究将有助于建立针对水电站机电设备整体和重要关键部件的机器声纹特征图谱库。

水电机组的负阻尼特性是诱发水电主导电力系统超低频振荡的内在原因，准确高效地量化机组的阻尼系数对超低频振荡主导机组的定位与控制至关重要。针对现有非线性系统机组阻尼量化方法难以兼顾操作简便性与计算准确性的问题，依据阻尼转矩理论分析单机和多机系统的阻尼特性，提出了一种新的阻尼系数快速量化方法，一方面将阻尼的量化结果与理论值对比验证方法的计算精度，另一方面利用多机系统超低频振荡实验分析与实际电站的测量数据计算验证方法的有效性。结果表明方法准确、简单，可为强非线性系统的阻尼研究与超低频振荡时机组阻尼的在线评估提供有效的技术手段。

随着CFD领域和计算机技术的发展，许多学者开始采用数值模拟的方法对台阶式溢洪道的水力特性进行细致研究，但学界并没有评价其计算精度的一致方法。采用从致密至粗糙3种网格尺寸，利用Flow 3D^?软件对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行数值模拟，提供评价其计算精度的一般方法。首先通过计算网格收敛指数法（GCI）以优选网格尺寸，在保证计算精度的同时缩短计算时长；再以物模试验测量结果作为参照，评价在推荐网格尺寸下数值模拟计算结果的精确性。结果表明：使用相同的网格加密因子可以大幅简化GCI的计算过程，推荐采用全局GCI小于5%的网格尺寸；Flow 3D^?软件对台阶式溢洪道上关键水力学参数的计算精度较高，且对纯水流的计算精度优于对水汽二相流的计算精度。

为了探究FLOW-3D气泡流模型的黑匣子细节，以45°陡槽均匀流的试验数据为参考，对计算结果对临界韦伯数、临界毛细管数、初始气泡直径、拖曳阻力系数和Richardson-Zaki调节系数等模型参数的敏感性进行了探究。结果表明：明渠掺气水流中气泡尺寸主要受临界毛细管数控制，临界韦伯数仅在掺气水面附近对气泡大小有微弱影响。拖曳系数和Richardson-Zaki调节系数对结果的影响较大，而临界毛细管数、临界韦伯数以及气泡初始直径对计算结果的影响则相对较小。大于默认值的拖曳系数和Richardson-Zaki调节系数会提高湍流强度并增加掺气，但小于默认值的参数对计算结果的影响更为显著。因此，在使用FLOW-3D进行掺气水流模拟时，应主要对拖曳系数和Richardson-Zaki调节系数进行调校，以提高模型的准确性。

高面板堆石坝需采用分期分区的填筑方法，填筑高差的选取会对坝体变形产生一定影响。运用FLAC^3D对阿尔塔什面板堆石坝进行三维数值模拟，分析其在反抬高下游填筑形式下上下游填筑体高差为5、10、15、20、25、30 m时坝体的应力变形情况。结果表明：填筑高差越大坝体应力变形越大，也对面板的受力状态更为不利；填筑高差达到30 m时，坝体最大竖直沉降达84.8 cm，下游侧水平位移12.9 cm，最大主应力2.23 MPa，且下游特征点变形倾度达1.02%，超过临界变形倾度，可能发生剪切破坏。综合考虑，高面板堆石坝在设计填筑方案时，应十分注重上下游填筑高差的选择，建议高差小于30 m。