为提高月径流预测精度，提出了基于两阶段分解策略的预测模型。首先通过基于加权回归的季节趋势分解（Seasonal-Trend Decomposition Using Loess， STL）将原始径流序列分解为趋势项、季节项和残差项，再通过变分模态分解（Variational Mode Decomposition， VMD）将随机性较强的残差项进一步分解以剔除噪声，利用长短期记忆网络（Long-Short Term Memory， LSTM）、卷积神经网络（Convolutional Neural Network， CNN）和支持向量回归（Support Vector Regression， SVR）3种机器学习模型对各分量逐一预测，月径流预测结果为各分量预测值的线性集合。以澧水流域石门站为研究对象，选取平均绝对误差（Mean Absolute Error， MAE）、平均绝对百分比误差（Mean Absolute Percentage Error， MAPE）和纳什效率系数（Nash-Sutcliffe Efficiency Coefficient， NSE）等指标对模型预测精度进行综合评估，并结合SHAP（SHapley Additive exPlanations）可解释机器学习方法探究最优模型中各输入特征对径流预测结果的贡献程度。结果表明：LSTM和CNN模型预测精度整体优于SVR模型，但模型结构差异造成的预测精度变化小于输入项差异造成的变化；两阶段分解后各分量对预测结果的贡献优于其他输入特征，模型预测精度整体提升，且对高流量事件预测精度的提升尤为显著。

传统的资料短缺地区水文设计多采用水文移用方法，但受黄土高原空间异质性影响，估算结果常存在较大误差，且黄土高原区产流机制较为复杂，地下水补给强烈，简单的水文模型多难以准确模拟区域水文过程。鉴于此，以马莲河流域为研究区域，透过SWAT-MODFLOW耦合模型实施马莲河流域尺度的水文模拟，并评价其地表水资源在不同地表覆盖下的时空分布格局及其演化特征，以期为以马莲河流域为代表的资料短缺地区的地表水资源量评价提供参考。模型校验结果表明，构建的SWAT-MODFLOW耦合模型在以马莲河流域为代表的黄土高原具有较好的适用性，出口站点的NSE系数高达0.92。相比水文设计中常用的面积比推算法，基于耦合模型获取的地表水资源量空间分布成果更具有参考价值。近天然条件下马莲河流域内不同子流域或区域的出口断面径流及产水能力具有显著的空间异质性，出口断面径流整体呈现自西北向东南逐渐递增的趋势，流域上游东川、西川干流区域产水能力最强，环江上游区域产水能力较弱，其他区域产水能力介于二者之间。以耕地向草地和林地转移的流域植被覆盖改变，对马莲河流域地表水资源量的影响有限，而以取用水为代表的流域直接人类活动对径流减少的影响强烈。

山东省胶东调水工程是缓解或解决山东省胶东地区，特别是潍坊、青岛、烟台和威海四地市水资源短缺问题的重要跨流域调水工程。为了提高山东省胶东调水工程的调度运行管理水平，实现精细化调度，基于目前山东省胶东调水工程输水渠道供水能力的限制，开展了供水优先和供水均衡两种模式的水资源优化调度研究。首先，从缺水程度、用水效率、调水对社会经济发展支撑力三方面构建受水区供水优先等级评价指标体系，并利用熵权法确定胶东四地市的供水优先等级。其次，在相同的调度目标下（四地市总缺水量最小），利用目标规划法构建供水优先调度模型，利用线性规划法构建供水均衡调度模型，并针对枯水年（2017-2018年度）和特枯水年两种情景进行了探讨，给出了两种情景下的调度方案。调度结果表明：枯水年，均衡调度模式下，四地市总调水量和调水满足率均高于供水优先调度模式；特枯水年，供水优先调度模式下，只能满足排序第一的受水区的用水需求，四地市平均调水满足率为61.57%；而均衡调度模式，四地市用水需求虽然都不能得到满足，但是四地市平均调水满足率达到了76.81%以上。因此两种情景下，胶东调水工程供水均衡调度模式下四地市调水满足率基本均衡而且总受水区调水满足率要高于供水优先调度模式，更有利于胶东四地市社会经济的协调发展。研究为胶东调水工程决策者选择不同的调度模式提供了理论支撑，对类似调水工程也具有借鉴意义。

受气象、气候变化和人类活动等因素的影响，径流序列呈现出非稳态、非线性等特征，给径流精准预测带来新的挑战。为了提高单一径流预测模型的预测精度，文章提出了一种新的基于集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD）算法、变分模态分解（Variational Modal Decomposition，VMD）算法和麻雀搜索算法（Sparrow Search Algorithm，SSA）优化核极限学习机（Kernel Extreme Learning Machine，KELM）的组合径流预测模型（EEMD-VMD-SSA-KELM）。首先利用EEMD算法将径流序列分解为趋势分量、细节分量和随机分量，接着利用VMD算法将频率最大的随机分量进一步分解为若干个频率不同、较随机分量更加稳定的分量，从而降低径流序列的不稳定性；接着，对每个分量分别建立KELM模型进行预测，并采用SSA优化KELM模型的核参数和惩罚系数；最后，累加所有分量的预测结果得到径流序列的预测结果。提出的模型应用于湖北宜昌寸滩水文站的汛期日径流预测，并与BP神经网络模型、最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine，LSSVM）模型、KELM模型等作对比。结果表明：组合了数据分解算法的预测模型的预测精度明显优于单一的BP模型、LSSVM模型和KELM模型；组合EEMD算法和VMD算法的预测模型的预测精度优于仅组合EEMD算法的预测模型；KELM模型的预测精度优于LSSVM模型；SSA的优化精度优于粒子群优化算法。EEMD-VMD-SSA-KELM模型的预测精度最高，能准确的模拟复杂多频信息的汛期日径流的变化趋势，可为水文预测及相关预测研究提供参考。

目前实时降雨下流域洪水淹没过程分析复杂，难以满足实际工程应用要求。虽然目前推广性较强的无源淹没分析方法计算简便，但是其实际物理意义不强。为此，基于实时降雨预报和地理信息系统（GIS）技术，建立了基于元胞自动机的洪水淹没分析模型，借助GIS技术生成数字高程模型格网数据，并结合流域下垫面条件求解洪水淹没范围及淹没水深。最后，以江西省宜春市袁州流域为例，考虑植被截留量和土壤下渗量这两种降雨损耗，利用径流系数表示降雨产生径流的损耗过程，进而采用建立的元胞自动机洪水淹没分析模型计算得到4个不同时刻（10 min、30 min、1 h和2 h）的袁州流域洪水淹没数据。同时，利用无源淹没分析方法和基于MIKE SHE的坡面流模型计算结果验证了建立的元胞自动机洪水淹没分析模型的有效性。结果表明：相比于无源淹没分析方法和基于MIKE SHE的坡面流模型，本文建立的模型可以充分考虑流域下垫面条件以及降雨产汇流过程的影响，更加合理地模拟洪水淹没过程，并能够动态输出不同时刻洪水淹没数据。所建模型具有应用推广性强、实际物理意义明确、计算过程较为简便，并且可准确地显示实时降雨下洪水淹没过程等特点。研究成果可为强降雨作用下洪水灾害风险评估、防汛抢险决策方案的制定提供理论参考。

天文因子是流域来水的影响因素之一，不同的天文因子对流域来水的影响程度和影响规律不同。为探究影响钱塘江流域来水最主要的天文因子及其对流域来水的影响规律，采用线性相关系数法、互信息法和灰色关联度法等相关性分析方法，对太阳黑子相对数、月球赤纬角、24节气阴历日期等26个天文因子进行分析识别，并统计分析主要天文因子与流域来水之间的变化规律。结果如下：①线性相关系数法、互信息法和灰色关联度法的结果显示月球赤纬角与钱塘江流域来水的相关性最大，表明月球赤纬角是对钱塘江流域来水影响最大的天文因子；②月球赤纬角由大变小时流域来水偏丰，丰水年概率为46.4%，而由小变大时来水偏枯，枯水年概率为54.5%，且容易发生极端来水；③在月球赤纬角峰年期来水偏枯，枯水年概率为66.7%，且特枯水年频发，而在谷年期极端来水频发，50%的年份为极端来水。研究结果可为钱塘江流域未来长期径流演变分析以及洪水预报等提供依据和支撑。

水库群的建成和投运改变河流天然水文情势，对河流生态健康造成了不利影响。以往水库群生态调度研究多针对大流域平原地区，而对山区性中小流域的研究较为少见。为探究山区性中小流域水库群生态流量保障与水资源利用之间的相关关系，以马金溪流域建成的2座中型水库和1座大型水库为研究对象，以下游文图水文站调度后流量与天然径流偏差最小（AAPFD）、水电站总发电量最大和供水缺水量最少为优化目标，构建马金溪流域水库群多目标生态调度模型，采用非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行求解，研究P=50%、75%以及95%等不同频率来水条件下生态、发电和供水目标间的关系。研究结果表明：①随着马金溪流域来水增加，下游文图水文站AAPFD减小，水电站群发电量增加，流域供水缺水量减少，生态、发电及供水目标会随之改善；②在不同频率来水条件下，生态、发电和供水目标间存在竞争关系，其中，发电和生态目标间的竞争关系较强，与供水目标的竞争关系较弱；③分别选择生态、发电和供水目标最优的典型非劣解集作为方案1~3，其中，方案1和2在生态、发电和供水目标计算值差异性较大，而方案3与方案1、2相比是一种偏向折中的方案。研究结果可为马金溪流域水库群生态调度决策提供参考依据。

受气候变化和人类活动等因素的影响，海河流域是我国目前水资源量衰减最为严重的区域之一。为了研究海河流域水资源量演变的影响因素，考虑到年内降水强度等级的变化，基于气象观测数据以及海河流域第3次水资源评价和水资源公报，利用线性斜率、M-K趋势检验和t检验分析了1956-2019年海河流域水资源总量、不同等级降水量、潜在蒸散发的变化规律。利用M-K突变检验分析了海河流域水资源总量突变时间点，并利用偏最小二乘回归分析了各气象因素以及下垫面改变对突变前后水资源总量变化的定量贡献。结果表明：①海河流域水资源总量变化速率为-30.48 亿m³/10 a，呈显著下降趋势，并在1980年发生突变，突变前后水资源总量由410.9 亿m³下降到299.0 亿m³。②突变前后，小雨、中雨、大雨、暴雨和潜在蒸散发分别下降8.34、6.69、12.96、21.17和19.1 mm。其中，小雨、中雨、大雨和潜在蒸散发下降不显著，暴雨下降显著。③水资源总量下降的111.9 亿m³中，小雨、中雨、大雨、暴雨、潜在蒸散发、下垫面的贡献分别为-8.0 亿m³（7%）、-5.2 亿m³（5%）、-16.0 亿m³（14%）、-34.7 亿m³（30%）、1.2 亿m³（1%）和-49.1 亿m³（43%）。暴雨量减少和下垫面变化是海河流域水资源量减少的主要因素。研究为海河流域制定可持续的水资源开发利用方案提供科学依据。

水资源、经济社会与生态环境间存在相互作用的互馈机制，三者共同构成水资源复合系统。探究复合系统耦合现状，分析其中的主要影响因素，对促进系统未来可持续协调发展具有关键意义。结合湖南省水资源状况、经济社会发展和生态环境保护等方面现阶段存在的特点和问题，运用定量数据分析方法，建立了含有28项指标的水资源经济社会生态环境系统耦合协调评价指标体系，采用基于博弈论的AHP-CRITIC组合赋权法确定指标权重，通过耦合协调模型对湖南省14个地级行政区2005-2020年间水资源经济社会生态环境系统耦合协调时空演变特征作出评价，并采用障碍度分析模型对复合系统耦合协调度的影响因素进行诊断分析。结果表明：近年来湖南省水资源、生态环境子系统综合评价指数均有所回升，复合系统综合评价指数整体呈不显著上升趋势，其变化过程主要受到水资源子系统评价指数影响；现阶段3个子系统间耦合度处于高水平耦合状态，除湘潭市外的其余地区均处于协调发展状态，系统整体耦合协调度基本稳定在中级协调水平，总体上向好的方向发展。根据三大子系统的发展变化趋势以及指标的障碍因子识别可知，水资源和经济社会成为影响湖南省未来可持续发展的主要因素，是解决湖南省现存问题、实现未来可持续协调发展的重点把控方向。

近年来，全球气候变化和人为活动日益剧烈，研究陆地水储量动态变化的影响因素，有助于深入了解陆地水储量的时空分布规律，为区域水资源管理和保护提供依据。基于（Gravity Recovery And Climate Experiment）GRACE数据及8种气候要素，采用趋势分析、互相关分析和偏最小二乘回归（Partial least squares regression，PLSR）等，从网格尺度（1^o×1^o）上分析我国云南、贵州、四川、广西、湖南、湖北以及重庆7省市陆地水储量距平（Terrestrial Water Storage Anomaly，TWSA）变化趋势及其不同时间尺度下的主要影响因素。结果表明：2002-2017年期间，我国南方7省市除西部区域外TWSA总体上呈现明显增长的趋势，在重庆、贵州、湖北和湖南省交界处上升幅度最大，平均增幅最大可达每年0.9 cm，该区域TWSA动态变化由长期趋势主导。云南、四川中南部、广西南部以及湖南湖北二省的东部区域中，TWSA随时间变化由季节周期性变化所主导。月尺度下，TWSA与空气比湿的动态变化最为相似，85%网格TWSA的变化受气候波动控制，仅研究区中北部TWSA明显受到大型水库消峰填谷调控的影响，其季节波动弱于其他地区，但水库对该区域TWSA年尺度的变化影响明显减弱。年尺度下，全区域TWSA的变化仍主要受气候因素的影响，陆地水储量60%以上的变化可由气候变化解释，降雨为七成以上研究区域TWSA年尺度变化的主控要素，仅三峡水库附近TWSA受到人为活动和气候变化的共同影响。

水流阻力对于研究水流结构、推移质运动和输沙率等问题具有重要意义。影响水流阻力的因素有床面泥沙级配、水流条件、床面结构和推移质输沙率等，综合考虑床面泥沙条件、水流条件和推移质输移情况，将平整非均匀床面的水流阻力划分为沙粒阻力和输沙阻力。基于床面粗化过程中推移质输沙率的变化规律，将床面表层粗化程度系数表示为相对输沙率的函数，结合粗化完成床面和均匀床面的阻力公式，建立了包含床面结构参数的床面沙粒阻力公式。基于滚动和跃移推移质运动特性的差异，分析了滚动推移质在床面上的受力，得到了水流搬运滚动推移质消耗的能量，并与bagnold建立的计算公式进行对比，结合不同水流强度下滚动和跃移推移质的占比，建立了输沙阻力公式，由实测粗化床面资料确定了床面表层粗化程度系数，最终建立了适用于平整非均匀输沙床面的水流阻力计算公式。经实测资料验证并与其他学者的阻力计算公式进行分析对比，公式的均方根相对误差（RMSRE）仅为0.094，比其他学者阻力计算公式的相对误差值更小，表明该阻力计算公式具有更高的计算精度。

一般垸是洞庭湖特有的堤垸形式，但随着社会经济发展，各个一般垸的防洪保护对象已存在较大差异，急需进一步确定洞庭湖一般垸在防洪划区时所归属的类别，以制定相应的防洪措施。通过GCT图形几何变换，结合人口密度、每千米堤防保护人数、堤防等级、蓄洪损失、耕地面积、重要性参数，建立一般垸的防洪保护区、蓄滞洪区形状相似性判定模型，完成洞庭湖区230个一般垸划分。防洪保护区参考值6维雷达图的各项参数依次为900 人/km²，0.46 人/km，2级堤防，32 元/m³，666.67 hm²耕地，重要性2分；蓄滞洪区参考值6维雷达图的各项参数依次为600 人/km²，0.18 人/km，4级堤防，32 元/m³，66.67 hm²耕地，重要性1分。运用Matlab对数据进行归一化处理，将每一个一般垸的6项参数划为范围在1~5以内的无量纲，并绘制成6维雷达图，同时完成与防洪保护区参考值6维雷达图的相似性判定，判定结果为不相似的一般垸，继续与蓄滞洪区参考值6维雷达图进行相似性判定，仍然不相似的，判定为洪泛区。划分结果表明，防洪保护区67个、蓄滞洪区53个、洪泛区110个。通过对结果进行进一步分析，提出了模型修改意见与后续一般垸规划建议，为洞庭湖区一般垸拟开展的防洪保护区、蓄滞洪区、洪泛区划分工作提供了参考。

黄河流域是我国重要的生态屏障，但近年来由于持续的气候变化和不断增强的人类活动，已对黄河流域植被生长产生了显著影响。然而由于各种原因，目前对这种影响的程度和方向仍缺乏一致性共识。为揭示气候变化和人类活动对黄河流域植被生长的影响，基于1982-2015年GIMMS NDVI（normalized difference vegetation index， NDVI）和2001-2020年MODIS NDVI数据、土地利用数据、地形数据和气候数据，辅以Mann-Kendall突变检验、Sen斜率法和地理探测器法探究了近40年黄河流域不同季节植被NDVI时空变化及不同季节NDVI对不同因素的响应情况。结果表明1982-2020年黄河流域：①干旱区NDVI最低，其次为半干旱区，湿润区NDVI最高，NDVI的空间分布与水热资源空间分布一致。②NDVI整体以增加趋势为主。春季NDVI增加速率为0.001 2 /a，2005年为NDVI变化突变年。夏季NDVI增加速率为0.001 4 /a，2008年是NDVI变化突变年。秋季NDVI增加速率为0.001 5 /a，2002年为NDVI变化突变年。冬季NDVI增加速率为0.000 4 /a，2007年是NDVI变化突变年。③随着海拔高度增加NDVI增加速率减小，夏季最明显。坡度对春、冬季NDVI变化速率影响不大，但夏、秋季NDVI变化速率随坡度增加而减小。④日最高气温最小值（TXN）对NDVI的影响（q值）>日最低气温最大值（TNX）>日最低气温最小值（TNN）>年均气温（TEM）>土地利用（LUCC）>日最低气温最大值（TXX）>每年连续五天降雨量最大值（RX5DAY）>风速（WIN）>海拔（DEM）>坡度（SLOPE）>年均累计降水（PER）。任何两种因子的交互作用都大于或等于单个因子对NDVI的影响。TEM和PER对NDVI的影响随时间变化呈下降趋势，LUCC和SLOPE对NDVI的影响随时间变化呈增加趋势，极端温度和降水对NDVI的影响没有明显的时间趋势。研究表明：长时序数据能够揭示黄河流域植被NDVI时序和空间变化异同特征，为科学认识与评价整个流域生态状况和制定生态保护修复政策等提供数据支撑。

研究维持黄河口尾闾段中水河槽的临界河底坡降，能为河口河道整治工程提供有效参数，对维持黄河口入海流路稳定具有重要意义。在河床演变最小功原理研究成果的基础上，推导出黄河口尾闾段最小功平均流速的数学表达式，计算分析尾闾段准平衡时期河段最小功平均流速与来水来沙条件、河段平滩流量以及河底坡降的函数关系，依据所建立的函数关系估算黄河口尾闾段维持平滩流量在4 000 m³/s的中水河槽所应控制的河底坡降范围。结果表明：黄河口尾闾段最小功平均流速与同时期的汛期平均流量、含沙量、来沙系数以及河段平滩流量之间的相关系数均大于0.9；尾闾段的河底坡降趋于调平，根据计算结果初步分析，维持尾闾段中水河槽的河底坡降范围应在0~0.087之间。

河流栖息地连通性对于河流水生态系统质量与稳定性至关重要，是河流生态复苏与健康保障的关键，如何量化坝址对于河流栖息地连通性的影响对于水生态保护与修复具有重要意义。研究选取北方典型多闸坝河流北运河为研究对象，利用树状河网连通性指数（Dendritic Connectivity Index， DCI）进行流域河网内闸坝对于河流栖息地连通性影响的定量分析，经1980年、2000年、2020年3个不同时期的流域闸坝空间数量、闸坝切割河段长度及总河长及DCI值关系分析表明：3个不同时期流域闸坝数量分别为11、20、23个，DCI值分别为51.6、28.7、26.5，从1980-2020年的40 a间，闸坝数量增加了109.1%，而DCI降低了48.6%，反映出河流栖息地连通性状况在变差。研究还表明不同空间位置的闸坝对河流栖息地连通性的影响特征存在差异，表现为位于干流的闸坝比支流的更影响河流栖息地连通性，模拟计算显示北运河干流闸坝影响河流栖息地连通性的平均程度是支流的10倍左右。流域鱼类种类和数量调查也表明北运河内的闸坝数量的增加对河流栖息地连通性产生较为明显不利影响。通过提高闸坝DCI值实现流域河流栖息地连通性保障的分析，对于多闸坝河流生态复苏及保护修复具有一定指导意义。

采用实地观测和模拟降雨试验方法分析坡形对坡面侵蚀过程的影响机制，易受到客观环境条件的限制，难以全面分析不同因素对坡形效应的影响。研究基于被广泛检验过的WEPP模型，设置4种常见的坡面形状，分别为直线型、凸型、凹型和S型，研究不同坡形对土壤侵蚀过程的影响机制，并在此基础上分析坡形效应对不同降雨、土壤和细沟参数的敏感性。结果表明，不同坡形会显著改变坡面土壤侵蚀强度及其空间分布。随着降雨强度的增加，四种坡形的总侵蚀量和空间差异均会增加，其中凸型坡面总侵蚀量增加幅度最大，约为凹型坡增幅的2倍。随着细沟间距与初始细沟宽度比值的增加，所有坡面上的土壤侵蚀强度均有所减小，空间差异性也有所减小，其中S型坡面的土壤侵蚀强度整体减小程度最大，直线型坡面整体减小幅度最小。随着细沟可蚀性系数的增大，4种坡形的侵蚀区和沉积区相应的土壤侵蚀量和沉积量均有增加，但其增幅存在较大的空间差异性，相对而言，凸型坡面和S型坡面空间差异性变化较凹型和直线型坡面大。而随着细沟间可蚀性参数的增大，四种坡形坡面土壤侵蚀量及其空间分布变化并不明显。上述研究结果有助于深化坡面土壤侵蚀理论，对黄土高原不同坡形坡耕地土壤侵蚀防治和高质量发展具有重要的实践意义。

准确的水库区域地表覆盖遥感分类，为水库生态环境保护、水库优化调度及水土保持等方面提供重要的基础数据。近年来，深度学习广泛应用于地表覆盖分类中，目前基于卷积神经网络的地表覆盖分类方法，通常是使用规则卷积核进行的局部空间运算，难以捕获像元间的长距离依赖关系。因此提出一种双分支图卷积融合网络（Dual Graph Convolutional Fusion Network，Dual-GCFN）进行地表覆盖遥感分类，网络分为两部分，其中上分支利用K近邻算法构建像元间的拓扑关系图，然后用图神经网络（Graph Neural Network，GNN）聚合邻域特征更新目标节点信息，实现光谱特征的聚合；下分支利用稠密网络（Dense Convolutional Network，DenseNet）对影像局部块进行卷积，提取遥感影像的空间信息和高阶语义信息；最后通过维度通道Add操作将光谱特征和空间特征将进行有效融合，经过全连接层后使用Softmax分类器实现地表覆盖分类。以河南省出山店水库区域为研究对象，使用研究区的Sentinel-2遥感影像数据和DEM数据进行实验，结果表明：提出的Dual-GCFN分类总体精度和Kappa系数分别为90.63%和0.87，与经典分类方法随机森林分类 （Random Forest，RF）、单一的GNN或者DenseNet的分类结果相比总体精度分别提高了15.97%、10.86%、4.64%，Kappa系数分别提高了0.26、0.24、0.08，且在分类结果中大幅减少了地物的错分现象和分类图中的点状噪声。

截流缓释生态坝是结合生物措施和工程措施对小型淤地坝改良后的水土保持措施。为了揭示改良后的水土保持措施对小流域径流的影响，为淤地坝新的发展提供借鉴，以骆驼林流域为研究对象，构建流域CASC2D-SED模型，以实测降雨径流资料进行参数率定及验证，通过实地勘察、试验确定工程建设后下垫面情况的变化，将工程与模型进行耦合，比较工程建设前后流域径流实测模拟对比分析，并结合流域径流量与径流系数的计算分析，确定工程对流域径流的影响。率定期模型确定性系数均在0.7以上，洪峰相对误差绝对值在20%以内，拟合度良好；工程建设后，流域径流量和径流系数均明显增加，径流系数增加3.5%左右；工程能够有效削减洪峰，减少洪峰流量30%左右。截流缓释生态工程能够显著地增加流域径流系数，并可以起消减洪峰的作用。

塘堰湿地在我国南方灌区分布广泛，合理的湿地设计有利于提高其综合效益的发挥。以大理市洱海流域为典型区域，通过开展静态、动态去除试验及示踪试验，分析了植物种类（水葱、再力花、梭鱼草）和入塘流量（4、11 m³/h）对塘堰湿地净化效果和水力性能的影响。结果表明：①梭鱼草湿地的氮磷净化效果优于水葱湿地，优于再力花湿地；水葱湿地的水力性能优于梭鱼草湿地，优于再力花湿地；综合净化效果和水力性能，水葱优于梭鱼草，优于再力花。②入塘流量从11 m³/h减小到4 m³/h时，湿地的总氮去除率从17.8%增加到32.7%，总磷去除率从19.9%增加到28.6%，有效容积率从0.60增加到0.77，莫里尔离散指数从3.12增加到3.59，净化效果和水力性能提高，水流的短路情况减少，但混合程度增加。③湿地前半部分的氮磷去除率占整体的65%~87%，有效容积率在0.85以上，净化效果和水力性能优于湿地整体。

降雨条件下径流流速对坡面水文和侵蚀过程具有重要影响，是水文和侵蚀模型研究中的重要参数之一。本文采用电解质示踪法，在不同降雨强度、秸秆覆盖量和坡长条件下，测量坡面流平均流速，流速变化范围为0.016~0.108 m/s。试验结果表明，降雨强度和秸秆覆盖量对坡面流流速均有显著影响，流速随降雨强度的增加而增加，且随秸秆覆盖量的增加而减小。径流流速沿坡长呈增加趋势，但增加的速率不断减小，最终达到稳定流速，随着降雨强度和秸秆覆盖量的增加，覆盖坡面流流速达到稳定流速的距离逐渐减小。研究揭示了降雨条件下覆盖坡面流流速的变化规律，可为秸秆覆盖坡面土壤侵蚀机理及相关研究提供基础。

大型跨流域明渠调水工程中各类输水元件相互连接，其过流特性各异，且在输水过程中各元件相互扰动，导致沿线水情复杂多变，开展渠池水力响应特性分析对维持工程安全平稳运行具有重要意义。通过构建一维水动力模型，以安全调控为导向，分析安全调控时间可行域。即为避免水位超限现象的发生，计算调控后不超渠池水位上下限的建筑物最早调控时间与最晚调控时间，并以引江济淮工程派河口泵站上下游渠池为例开展实例研究。研究过程中，因渠段选取原因，最早调控时间为0 h，故对最晚调控时间进行分析。结果表明：①当上游初始流量与下游水位保持不变时，最晚调控时间随目标流量、流量变化量增大而呈幂函数关系递减；②上游初始流量相同流量变化量不同时，最晚调控时间随下游水位增大而逐渐减小，且流量变化量越大最晚调控时间减小趋势越平缓；③最晚调控时间与流量变化量的相关性最强，与上游初始流量相关性较差。最后基于安全调控时间可行域计算结果，构建了最晚调控时间快速生成公式。

在实践中，“重建轻管”现象在农村小型水利设施中尤为突出。传统的由集体出面进行维护的模式与现行的家庭联产承包制脱节；部分地区的农村小型水利工程甚至出现了“政府管不到、集体不能管、农民不愿管”的现象，严重影响了这些工程效用的正常发挥，成为发展农业现代化、推动农民增收的瓶颈。因此，农村小型水利工程的后期管护备受关注。基于当前重庆农村小型水利工程管护模式存在的问题及原因，以重庆渝东南某县小型水利工程为实证分析对象，对提出的基于多中心理论的重庆市农村小型水利工程后期管护模式展开系统讨论，为提高农村小型水利工程后期管护效率提出了可供参考的政策建议。

为探索不同滴灌灌水量条件下马铃薯根系、叶片脱落酸ABA的生成和运输，以及ABA对气孔和蒸腾的调节作用，为马铃薯滴灌条件下生理节水提供依据。试验设置3 000~6 000 m³/hm²共5个梯度的滴灌灌水量处理，测定不同处理下马铃薯叶片微观生理和根、叶脱落酸含量。结果表明：马铃薯气孔导度、蒸腾强度、净光合速率均与灌水量正相关，且与灌水量表现为显著的线性关系，胞间CO₂浓度则相反。叶片脱落酸ABA在调节叶片气孔行为上具有一定的作用，但是其决定系数仅为0.72，说明还存在其他因素或内源激素，与脱落酸ABA共同调节叶片气孔行为。说明叶片脱落酸ABA在抑制马铃薯蒸腾方面具有直接作用，在土壤水分不足时，马铃薯通过机体自适应反馈体系产生内源激素ABA，降低叶片的蒸腾强度，减少了水分流失。

为研究磁化水灌溉对盐胁迫下葡萄的影响，于2021年4-10月在中国灌溉试验宁夏中心站开展田间试验，设置灌溉水矿化度及磁化处理两因素，灌溉水矿化度设四水平（S₁~S₄），磁化处理设两水平（M、N），常规水源为对照（CK），共10个处理，分析葡萄根区土壤盐分累积、葡萄生理生长及产量品质的响应特征。结果表明，在不同矿化度条件下，磁化水处理的土壤水贮存量比非磁化处理的少1.5~21.9 mm；磁化处理可降低0~20 cm土层盐分累积13.04%~29.63%。但当矿化度过高时，磁化处理对土壤水分和盐分并未有明显改善作用；盐分胁迫会影响到葡萄的枝条生长量、茎粗及叶面积，M_CK、MS₁和MS₂叶面积较N_CK、NS₁和NS₂处理分别提高了1.06%、4.55%和27.51%；磁化处理可改善葡萄的生理特性，促进光合作用、蒸腾速率及气孔导度的增加；轻度盐分胁迫可以促进葡萄产量及WUE的增加，但随着胁迫程度加深，葡萄减产显著；使用磁化水灌溉可以明显提高葡萄产量及WUE。磁化对于盐胁迫下的葡萄品质有一定促进作用，但效果并不显著。经过主成分分析，各处理对葡萄影响的综合得分从高到底为：MS₁>MS₂>MS_CK>NS_CK>MS₃>NS₁>MS₄>NS₃>NS₂>NS₄。

结合滇中引水工程某倒虹吸钢管的实际，采用1∶1大比尺结构模型试验，研究了Q460C高强钢应用于水利水电行业大直径输水钢管时的受力状态及极限承载能力，得到水压试验模型从加压到最后爆破整个过程中钢管应力、位移的变化规律。模型试验测试结果表明，在水压试验压力2.82 MPa之前，钢管应力/应变～压力、位移～压力曲线呈现良好的线性关系，且其最大应力均小于Q460C钢材在水压试验工况下的允许应力，说明压力钢管处于弹性工作状态，结构能够满足强度设计要求。模型爆破时最大压力为7.50 MPa，是设计压力2.26 MPa的3.3倍，且产生了很大的塑性变形，说明Q460C钢制成的压力钢管具有很好的韧性和足够的安全裕量，可以应用于滇中引水工程或类似工程的倒虹吸钢管结构。

为研究长江感潮河段支流泵站排涝对下游自来水厂取水口的影响，利用物理模型分别进行了高锰酸钾示踪的定性模拟试验和NaCl溶液测定电导率的半定量模拟试验。结果表明：高锰酸钾示踪可观察到随着长江流量增大，泵站排出的水流运动轨迹有规律的由往深槽向近岸方向偏转；半定量模拟试验数据可见排涝水体对取水口的影响呈现出明显的两涨两落规律；仅泵站排涝流量为7 m³/s时，排涝水流对取水口水质无影响；随着泵站排涝流量增大，内河排涝对取水口电导率的影响增大；泵站排涝对取水口影响最大的情况发生在长江水流冲刷稀释和水迹线方向之间达到平衡时。可见，物理模型可应用于环境领域的污染物扩散效应研究。

针对长距离高扬程泵站在事故停泵后，导致输水系统沿线发生水柱分离及瞬态高压等严重水锤现象，基于瞬变流理论及特征线法，结合水柱分离数学模型，推导了轴流式止回阀边界条件，并建立输水工程系统的数学模型。针对工程实例中应用轴流式止回阀的防护措施防护效果进行数值模拟。通过对轴流式止回阀不同装设位置的工况进行数值模拟，并对管线瞬态压力的变化进行比较，得到在长距离高扬程泵站管线中轴流式止回阀宜布置在管线的中后段，且停泵后易产生弥合高压水锤的位置的结论，对应用轴流式止回阀作为长距离高扬程输水系统的泵站水锤防护措施提供了新思路。

对某泵站的竖井式进水流道进行数值模拟计算，发现在竖井尾部汇合处出现脱流现象。从竖井渐缩段线型和尺寸角度出发，设计了15种优化方案，对竖井式进水流道的水力性能和竖井尾部汇合处的脱流现象展开研究，并对最优方案进行模型试验研究。结果表明：在竖井式进水流道尾部汇合处出现脱流现象会导致流道出口断面速度加权平均角度降低；同一竖井渐缩段线型方案下，竖井式进水流道的水力损失随着竖井渐缩段长度增大先减小后增大，速度加权平均角随竖井渐缩短长度增大逐渐递增；采用线型优化方案二时，进水流道竖井尾部汇合处不会出现脱流现象；在15种方案中，方案JS14的进水流道水力性能较优，为某泵站优选进水流道方案；采用方案JS14的泵装置模型试验最大效率可达77.57%，且装置进水流道水力损失的数值模拟和模型试验规律一致。

为分析泵站空管启动充水过程的机组工作特性、开阀规律和管路中的压力变化过程，基于波追踪法和界面追踪法建立了泵站空管启动充水过渡过程的刚性模型和弹性模型。某泵站输水系统空管启动充水过程的计算和实验结果表明，两种模型计算得到的泵站短空管启动充水的水力过渡过程与实验结果一致；水泵在阀门开启的过程中流量急剧增大，扬程快速减小，功率增大，在达到极值后随着充水过程的完成，水泵性能参数稳定在工作点。工作阀门后的压强水头为初生波和反射波共同作用的结果。

为探究泥沙对不同渠道及坡度下巴歇尔槽的影响性。通过数值模拟与试验相结合的方法，在不同坡度下的3种渠道上游分别铺设天然河沙，设置不同的来流量，分析不同方案下巴歇尔槽的泥沙分布、各断面沿程流速分布、测流误差、挟沙能力等的变化情况。同时利用fluent软件进行数值模拟，对物理实验进行验证。研究结果表明：欧拉模型进行的水沙模拟与试验结果一致，贴合实际，最大误差不超过4.23%。巴歇尔槽试验中所有工况最大测流误差为U形渠道0.8%坡度下的15.08%。最小测流误差为梯形渠道0.1%坡度下的2.13%。来沙情况下梯形渠道的巴歇尔槽具有最高的测流精度，其泥沙分布集中在巴歇尔槽上游连接段及渠道底部两侧，槽身泥沙较少，对水流影响较小。0.1%坡度~0.4%坡度下的巴歇尔槽能够较好满足测流精度，0.4%~0.8%坡度的巴歇尔槽测流误差较大。同时在巴歇尔槽最大测量水位的34.44%~53.33%时，巴歇尔槽的测流误差下降较快；而超过53.33%后，测流误差下降较慢，最后曲线趋于平稳，测流相对稳定，误差较小。当巴歇尔槽的水位小于最大测量水位的15.49%时，测流误差相对较大。在大流量的情况下，巴歇尔槽大部分部位的挟沙力均大于渠道平均含沙量，说明巴歇尔槽在大流量情况下，不存在淤积现象。其中巴歇尔槽在大流量情况下，扩散段具有最大挟沙力，而在小流量下，喉道段具有最大挟沙力。

为解决区域缺水和水资源利用问题，近年我国规划建设带多泵站群组的复杂引水系统，实现跨区域调水。这类工程具有长距离、多泵站群点，多供水终端、管道系统复杂等特点，难以实现优化调度和经济运行的目标。通过宁夏清水河流域复杂引水系统智慧调度关键技术的研究，在保证供水安全和质量的前提下，采取数学模拟与现场监测相结合的方法，通过智能分析和优化调度计算，敏捷获取最优运行方案，实现全线各站点的智能分析、智能诊断、经济运行及调度决策，提高系统整体运行经济性和操作效率，有效提升供水保证率，实现安全、高效、经济运行。

空化空蚀的存在对水轮机的运行十分不利，不仅会降低水轮机的出力和效率，破坏水轮机的过流部件，严重情况时会导致水轮机不能安全稳定运行。对空化位置的准确识别有助于预防空蚀破坏，文章利用流体软件中的VOF多相流模型及SST k- \omega湍流模型，基于Schnerr-Sauer空化模型对冲击式水轮机喷射机构进行了数值模拟。通过分析额定设计水头下不同喷针开度的参数变化对喷射机构流场的影响，获得速度、压力和气相体积分数的分布规律。得到的主要结论如下：流体流经收缩管段，速度迅速升高，喷嘴的出口转弯处绝对压力迅速下降至形成空化所需要的饱和蒸汽压力，为空化创造了条件。在喷针中心存在速度衰减，在喷嘴出口以及喷针针尖区域存在低压区。气相主要分布在喷嘴的出口位置，在开度为20%与80%条件下，气相呈对称分布于喷嘴出口圆环面，但并未全覆盖，气化区域与前段导流体区域位置相对应，开度为40%与60%条件下气相呈圆环面均匀覆盖于喷嘴出口。不同喷针开度下最大气相生成率及气体沿轴向的分布随开度的增大先增加后减小，40%开度下水蒸气含量最多，此时空化范围最大。

传统水轮发电机组检修培训方法存在效率低、周期长、现场教学具有一定危险性等问题，培训效果难以保证，为此提出一种基于虚拟现实的水轮发电机组检修拆装三维可视化培训方法和检修培训平台。该方法以三峡水电站混流式机组为仿真对象，运用3dsMax创建元件级三维检修模型，基于 Unity3D 搭建三维可视化检修拆装交互场景，设计实现了检修流程知识三维可视化展示、检修拆装过程交互式实操、检修技能考核在线评分等功能，并基于AHP-模糊综合评价法与检修元件物理空间约束解决了非确定性检修步骤准确度评价难题，构建水轮发电机组检修培训自主学习的完整闭环。实际应用表明，该平台满足了水轮发电机组检修培训需求，为水轮发电机组大规模标准化检修提供有效技术支撑。

电力现货市场环境下，梯级电站统一竞价是保障梯级电站上下游水量电量匹配关系的有效方法，而面向现货市场的梯级电站短期优化运行方式研究则是实现梯级统一竞价的前提。聚焦面向电力现货市场的梯级水电站联合优化调度问题，在分析电力市场负荷需求与出清价格相关特性的基础上，提出利用负荷需求变化过程驱动梯级水电站优化运行，再以大渡河下游瀑布沟至铜街子梯级电站为实例对象，建立了考虑日内出清价格变化趋势的期望电量最大模型，并将新型蜻蜓（Dragonfly Algorithm，DA）仿生优化算法应用于模型的求解中，最后选取典型日进行模拟计算，验证了模型与算法的有效性。结果表明：①采用蜻蜓算法求解的梯级电站运行方式如水位过程、出力过程等符合一般调度规律，计算时间与效率满足实用需求（120 s左右），说明其可以用于求解维数较高的梯级水电站短期优化调度问题。②电力负荷需求与出清价格具有较强的相关性，特别是二者的高峰、低谷出现时间高度一致，说明利用负荷需求过程驱动的梯级水电站优化运行可以引导梯级电站整体在负荷需求较大时段多发电，建立的期望电量最大模型具有一定的可行性，能够实现在保障梯级上下游水量电量匹配的同时追求较大的经济效益，可以作为水电系统参与现货市场竞价中电量申报方案的参考。

针对设置上游阻抗式调压室的引水发电系统，利用特征线法进行大波动过渡过程计算，模拟并分析了引水隧洞长度、两种导叶关闭规律、输水管道糙率以及机组转动惯量对水力过渡过程中调压室理想阻抗孔面积取值的影响。结果表明：在保证其他条件不变的情况下，引水隧洞长度、机组转动惯量以及管道糙率的取值越大，理想阻抗孔的面积越小；先慢后快的导叶关闭规律对阻抗孔面积取值的影响较先快后慢的关闭规律更大。结论对实际工程设计具有参考价值。

为保障水电厂机组安全平稳运行，优化检修策略，针对水轮机顶盖排水系统，提出了一种顶盖排水泵剩余寿命预测算法，在基于实时数据的基础上，结合可靠性原理，根据顶盖排水泵的振动速度、振动位移、抽水流量、抽水时间分别计算出其对应运行可靠度，融合得到顶盖排水泵综合运行可靠度，结合极限学习机算法构建剩余寿命评估模型，实现了水轮机顶盖排水泵动态剩余寿命综合预测，结合水电厂顶盖排水系统实时数据，验证了该方法的有效性和可行性。

近几年来，水电开发量与日俱增，众多具有长引水道的中小型水电站为了节省投资，选择使用调压阀代替调压井以应对大波动过渡过程，但设置调压阀并不能减少机组的水流惯性时间常数，会导致小波动过渡过程的动态特性较差。为了探寻改善“以阀代井”水电站水轮机调节系统小波动过渡过程动态特性的方法，对具有长有压引水道的常规水电站进行小波动扰动仿真，分析调节系统在小波动过渡过程中的动态响应。调节系统的动态响应结果表明，具有长有压引水道的常规水电站，其水轮机调节系统小波动过渡过程动态特性较差的原因是调速器动作过快导致接力器的响应速度和动作幅度过大。提出一种将接力器位移信号反馈至调速器的比例和微分环节的新型水轮机控制策略，通过抑制接力器动作的速度和幅度从而达到改善“以阀代井”水电站小波动过渡过程的动态性能。通过仿真对比，该方法确实能有效改善“以阀代井”水电站水轮机调节系统小波动过渡过程的动态性能。

EPC是国内外广泛认同的一种工程项目组织实施方式，但在我国重大水利水电工程建设中并未得到广泛应用。在分析重大水利水电工程建设特点和我国水电建设市场发展的基础上，针对EPC项目交易治理结构主要问题进行优化，包括项目总体上采用“总价”计价方式，但对部分“现场数据”不确定性大的子项工程采用带有风险分配的计价方式，以激励承包方优化工程；对工程总承包方要求构建紧密型联合体，即合营企业，使工程设计与施工深度融合，以充分挖掘市场主体潜能，并充分发挥工程总承包方式的优势。两个工程案例显示了上述优化方法的有效性。

针对工程实际上潘家铮法计算库区滑坡涌浪过程中计算参数确定的问题，为了对级数项数及壁面反射系数选取对涌浪高度计算的敏感性进行分析，在对潘家法滑坡涌浪分析算法系统分析的基础上，以索风营水电站库区中的卞家寨滑坡为例，对其可能的涌浪灾害过程进行了计算。涌浪传播及高度计算对级数项数选取敏感，随级数项数增大而增高，且差异较大，在选择时按照表格取值的同时，需考虑滑坡运动特点及库区水面特征；计算对壁面反射系数不敏感，在建议取值范围内与中值结果误差在0.6%以内，在不明确壁面情况时可取中值。

后期扶持对水库移民人均可支配收入的提高有着重要作用。因此，定量分析后期扶持绩效，制定合理的规划建议具有重大现实意义。为了揭示投入指标对移民收入变化的滞后性影响程度，反映后期扶持实际绩效水平，用时差相关分析方法计算投入指标的滞后期，以此为基础构建了后期扶持滞后效应DEA模型。从移民素质、生产条件、资金投入3个方面，以GD省YF市的3个样本县为研究对象进行水库移民后期扶持绩效研究和滞后效应对比研究。结果表明：YF市移民后期扶持非DEA有效，综合效率平均值为0.931且规模有效率低于纯技术有效率，在县域上具有技术管理水平低、投入规模过剩等特点，不考虑滞后效应会导致各项效率均值下降0.5%~14.4%。研究结果较客观地反映了后期扶持状况，可以为移民后期扶持政策的实施、调整提供依据。

针对水工金属结构安全监测数字化管理系统可视化效果差，功能交互模式单一等问题，设计了一款基于虚拟现实技术的水工金属结构安全监测虚拟系统。该系统通过远程数据访问，将实时采集的弧形闸门、液压启闭机等各项传感器数据，通过RabbitMQ消息队列与虚拟场景进行关联，完成了数据驱动下实时仿真，以及监测数据的图表可视化，进而实现了溢洪道水工金属结构安全监测与虚拟现实技术的融合。并通过虚拟漫游、模型交互及动态仿真等功能将系统应用于实际水工金属结构安全监测中。应用表明：该系统具有沉浸感强，交互性好等优点，并且能够实时监测闸门及液压启闭机的运行状态，有利于管理者对后期水工金属结构的安全运维做出准确判断。为水工金属结构的智慧化管理提供应用和参考价值。

地下厂房热湿环境分布规律的研究对电站运行具有重要意义。利用CFD方法综合考虑室外天气、室内热源和室内湿源对热湿环境的影响后进行数值模拟并通过发电机层离线和在线监测结果验证了仿真精度。将仿真结果用于研究发电机层的热湿环境分布规律以及分析气流组织的热舒适性参数。结果表明：3种气象条件下的热湿环境参数分布相似，温度场分布均匀故温度不均匀系数数值较小，速度场和湿度场数值变化明显，因此速度不均匀系数较大，3种天气条件下的能量利用系数均较大，反应出其具有较好的节能潜力。