地下渗灌是一种地下微灌方法，通过埋设于地下的渗灌管将灌溉水引至地面下一定深度的土壤中，再利用土壤毛细管作用实现对作物根区直接供水，该灌水方法与“地下滴灌”的灌水过程实质相同。地下渗灌可有效改善土壤环境质量，利于作物生长，是一项发展前景广阔的高效节水灌溉技术，开展地下渗灌的研究对于推动高效节水农业发展具有重要意义。从地下渗灌条件下土壤水分运移规律、灌水技术参数、灌溉制度、渗灌管堵塞的影响及调控等方面，对相关研究进展和存在问题进行综述，提出了今后的研究方向，供节水灌溉研究领域的学者参考。综述认为，与地下渗灌技术的生产实践相比，对其机理方面的研究相对滞后，限制了该技术的深入推广应用，主要表现在：地下渗灌条件下土壤水分运移规律尚不够清晰；堵塞问题依然是目前阻碍地下渗灌技术应用与发展的限制性因素；地下渗灌配水系统优化设计问题尚需进一步研究。建议今后开展各种不同渗灌条件下的水分入渗数值模拟分析；选取合适的处理水平，研究渗灌灌水效果的主要影响因素，寻求最优灌水技术参数组合；针对地下渗灌条件下作物灌溉制度开展研究，形成一套合理完善的灌溉制度与试验方法；对于渗灌管出流规律、堵塞机理以及进入地下渗灌系统时灌溉水源水质关键参数的有效调控阈值等进行深入研究。

为有效提高渠系水利用系数和耕地利用率，灌区末级渠系普遍采取硬质化建设，又因受到渠道规模和防渗要求的约束，生态化改造相对匮乏。为解决灌溉渠道造成的稻作区两栖动物生境破碎化问题，结合灌区末级渠系输配水的实际情况，创新性地将弯道水力特性应用于灌溉渠道生物通道研究，通过建立硬质化农渠弯道的三维水流模型并开展数值模拟试验，模拟了不同弯道处于稳定输水条件下的水力特性，分析了水流结构对渠内蛙类运动轨迹的影响，提出了弯段生物通道的设计方法，并通过水流数值模拟和水头损失计算，评估了设置蛙道对蛙类逃脱效果和渠道输水效率的影响。结果表明：90°弯道出弯断面的纵向流速分布和横向环流结构有助于黑斑蛙利用水动力条件逃脱，并由此提出蛙道位置和结构形式的设计方法；结构变化对水流流态和输水效率并无明显影响，水流结构有利于渠内蛙类逃脱，最大沿程水头损失约为3.83×10^-4 m，能够同时保证蛙类迁移效率和水流安全通畅。研究成果可为灌溉渠道生态修复提供理论依据和技术支持。

基于BP神经网络与高阶矩法，结合实测数据，提出了钢筋混凝土渡槽侧墙抗弯时变可靠度分析方法。为评估钢筋锈蚀影响下的渡槽侧墙抗弯时变可靠度，考虑混凝土结构中钢筋有效截面面积损失效应，导出渡槽侧墙承载能力极限状态下的抗弯时变功能函数；接着，结合钢筋锈蚀实测数据和BP神经网络原理设计钢筋锈蚀速率预测模型，通过半球形点蚀模型建立混凝土结构中钢筋有效截面面积计算公式；在此基础上，引入点估计-高阶矩可靠度理论发展渡槽结构时变可靠度分析方法，最后将提出的方法应用于某实际渡槽侧墙抗弯时变可靠度分析。结果表明：较之以往的8个实用经验模型，本文所建BP神经网络预测模型可以更准确、综合、简便、快速地预测混凝土结构中的钢筋锈蚀速率；通过与蒙特卡洛模拟法对比验证，本文方法求解时变可靠指标高效准确，可为渡槽时变可靠度评估预测提供一条有效的途径。

以嘉兴市长水塘灌区为研究对象，建立基于系统动力学的灌区水循环过程模拟模型，并引入灌片灌溉水回归系数，应用于灌区灌溉回归水重复利用量模拟分析以及多尺度下灌溉用水量计算。结果表明：通过对模型的率定与验证，模拟得到典型泵站模拟水量与实测值基本吻合，相对差绝对值均在15%以内，模拟得到的灌区河网水位变化趋势与实测过程基本一致。模型能够较好的反映灌区水量转化过程，能够为灌区灌溉用水量统计工作提供支撑。

土壤湿度和温度是影响水文循环和气候变化的重要参数，在农业实践活动和生态平衡中起着重要作用。为及时、准确地监测土壤含水量（Soil Moisture Content，SMC）及温度，提出了一种基于高光谱数据的预测方法。实验数据集来自为期5天的实地测量，所获得的高光谱数据包含大量的噪声及冗余信息，因此首先用Savitzky-Golay卷积平滑对光谱数据进行降噪处理，利用连续投影算法（Successive Projection Algorithm，SPA）提取数据特征波长，然后通过遗传算法（Genetic Algorithm，GA）对支持向量机回归（Support Vector Regression，SVR）的超参数权值和偏置进行优化，构建SPA-GA-SVR混合算法模型对土壤水分和温度进行预测，并与BP神经网络（Back Propagation Neural Network，BPNN）、SPA-BP、SVR、SPA-SVR、GA-SVR这5种模型的预测性能进行比较。实验结果表明：各模型在土壤湿度低于30%的情况下，表现出的预测能力差异并不显著。但整体上，复合模型相比于单一的神经网络或机器学习模型具有明显的优势，且经过连续投影算法优化的模型进一步的提高其预测能力，最终SPA-GA-SVR算法在各项指标上均优于其他模型，土壤水分预测模型的R ²=0.981、RMSE=0.473%，土壤温度预测模型R ²=0.963、RMSE=0.883 ℃。实验证明基于高光谱数据，经过SPA和GA优化的SVR模型能实现对土壤湿度和温度精准的预测。该方法具有一定的应用价值和现实意义，可应用于便携式高光谱仪和无人机上，实现对土壤水分和温度的实时监测，为今后的播种及灌溉提供理论参考。

为探究云南省各市（州）农田生态系统碳减排潜力，基于2011-2020年云南省各市（州）农田碳排放相关面板数据，从能源因素、技术因素与经济因素3个方面建立农田碳减排能力指标体系，使用博弈论组合赋权法确定指标综合权重，引入集对分析，云物元耦合模型与集对分析偏联系数算法，对云南省农田碳减排能力和发展态势进行综合评估分析。评估结果表明：①云南省农田碳减排能力空间布局呈现东南强、西南弱，东西中等的格局，其中产业发展格局与区域经济产值是影响农田碳减排能力的主要影响因素；②在农田碳减排能力发展态势分析中发现，云南省整体呈现负向发展态势。通过明确云南省农田生态系统碳排放发展现状与识别重点调控地区，因地制宜规划并制定降低农田碳排放的产业布局与耕种管理措施，为云南发展低碳农业提供参考与决策依据。

为探究水稻在旱涝急转条件下光合效率及水分利用变化规律，从而为研究水稻经历旱涝急转灾害后产量变化及灌溉方式提供科学依据，以Ⅱ优898水稻为研究对象，采用四因素三水平正交实验，研究了旱涝急转条件下，水稻叶片水分利用效率WUE _leaf及气孔导度g_s 、蒸腾速率E、光合速率A等参数的变化。结果表明干旱程度和淹水深度对光合作用的累积作用最明显；A/g_s 与叶气温差呈线性相关，但旱涝急转导致响应积极性降低；分蘖期末~拔节孕穗期初WUE _leaf~g_s 均可用上凸抛物线描述，此阶段干旱引起绝对光合速率的降低是影响生育期生物量积累的控制因素。拔节孕穗中后期WUE _leaf~g_s 均可用下凸抛物线描述，经历旱涝急转导致叶片提前衰老，绝对蒸腾速率下降，WUE _leaf的增加并不能促使产量的补偿，可提前控制土壤含水量，减少非必要的水资源消耗。

测控设施作为灌区用水管理的重要工具、数字化灌区建设的基础硬件支撑，可有效帮助管理者准确掌握水源来水及用户实时用水量情况，也可为灌区水费收取、用水总量控制与定额管理提供有力保障。以宁夏引黄灌区测控闸门为例，系统分析其应用现状，重点从提高灌区管理水平、夯实用水权确权成果、提高水费计收透明度等方面总结凝练了取得的主要成效，从设备硬件水平、规划设计、运行维护等方面提出了应用中存在的关键问题，并对今后测控设施选型设计提出了相关意见和建议。

水分利用效率（WUE）是灌区生态环境保护和重建的重要依据。综合采用非线性最小二乘法、变异系数、相关系数、Mann-Kendall检验、Morlet小波分析和启发式分割算法等方法，研究了1985-2015年宁夏青铜峡灌区的WUE特征。结果表明：①灌区年均WUE为0.96 g/kg，WUE空间分布呈现出较强的空间异质性，总体呈现西高东低的特征；存在波动逐年上升趋势，WUE年际变化与ET有明显的负相关性，与TMP有明显的正相关性。②灌区WUE年内变化与ET、NPP、TMP和PRE均呈现正相关性，其中TMP的正相关系数更高。③总体来说，因为大量的生态恢复和重建工程，宁夏青铜峡灌区的生态系统的生产力有所提高，在一定程度上改善了灌区的生态状况，未来灌区生态系统的WUE会持续上升。

景电灌区是以农业经济为主的高扬程跨流域灌区，干旱缺水成为制约农作物高产稳产的主要因素，节水灌溉技术在景电灌区得到大力推广，合理的节水灌溉方式可以节约用水，提高单方水效益，有利于推进水资源集约节约利用和建设节水型灌区。如何科学合理地选择节水灌溉模式是目前迫切需要研究的问题。基于熵值法，从社会经济效益、生态环境效益等方面构建节水灌溉效益评价体系，对灌区主要作物进行了不同节水灌溉模式的效益分析。结果表明，高效节水灌溉效益普遍高于其他灌溉方式，而滴灌模式则是该地区最优节水灌溉模式。评价结果与实际基本一致，说明这种方法应用到灌区中评价效益是可行的，对灌区的综合评价具有指导意义。

隧洞围岩稳定分析对工程设计与施工十分重要。蕉溪岭隧洞是湖南椒花水库供水工程的控制性工程，具有地质条件复杂，穿越多条断层带、浅埋段和破碎带，富水层多的特点。案例通过对蕉溪岭隧洞工程地质和水文地质进行分析，采用轴变理论与实践相结合的方法对隧洞围岩片帮和冒落极限高度进行预测，进而确定隧洞各段的支护设计。结果表明，根据围岩类型确定喷混凝土厚度和锚杆尺寸，结合地下水状况确定灌浆措施，效果较好。案例结果有助于为同类项目工程设计与施工提供科学参考。

为探究半开式离心叶轮叶顶泄漏量诱发的流道中流动堵塞作用，采用大涡模拟对流场进行精确计算，基于流动堵塞预估模型对叶顶间隙0.5、1.0和1.5 mm的3种半开式离心叶轮在不同流量工况下的流动堵塞特性进行研究，发现在叶轮流道内存在流动堵塞峰值，且在3种叶顶间隙下均在截面2处，在经过截面2之后流动堵塞发生大幅度的减小，并在后面4个截面发生小幅度的波动；通过对不同叶顶间隙、不同流量工况下在叶轮尾缘处相对流动堵塞作用的分析，发现尾缘处的流动堵塞在不同叶顶间隙下，随流量的变化具有相同的趋势，相对流动堵塞均在1.0Q _d时达到最小值，在0.6Q _d时出现峰值；然而流动堵塞在相同流量下与叶顶间隙的关系不是单一的线性关系，且存在一个最优叶顶间隙在设计工况点达到最小的流动堵塞情况；同时通过对泄漏涡发展情况的观察，发现泄漏涡的破碎和位移会增大叶片尾缘处的流动堵塞；通过对叶片静压差的分析，发现运行流量对叶片载荷的影响不大，然而叶顶间隙的改变会大大影响叶片载荷，同时对叶片尾缘处的流动堵塞造成影响。

我国现阶段农业水权交易分散且规模较小，农业水权交易市场活跃度不高。随着水资源供需矛盾的日益紧张，需要激发市场在水资源配置中的决定性作用，进一步为农业水权创造更大的交易空间。农业水权涉及多层级管理制度，却少有从全局到细节不同维度分析农业水权交易发展影响因素的研究，无法具有系统性地推动农业水权交易发展。为此，本文将影响农业水权交易发展的关键因素划分为宏观社会经济、中观市场主体及相互关系和微观交易要素三个维度，定性分析不同维度各因素指标的实质属性以及对农业水权交易发展的影响效果，找准农业水权交易发展的宏观支撑，明确农业水权交易市场的发展思路，进而聚焦到微观交易要素在水权交易过程中的作用，从三个维度分别提出加大农业水权交易政策和多途径推进农村水系连通的建设力度、明确政企角色定位、鼓励农业水权交易与土地实现同步流转等活跃农业水权交易市场的建议，以期为完善农业水权交易市场提供建设基础和思路。

全球气候变暖改变了气候效应的热力与动力环境，我国来水年内分布不均程度进一步加大，干旱威胁将持续加剧。在当前防洪与抗旱同等重要的前提下，需要合理利用水库的防洪库容，抬升汛限水位是缓解我国水资源供需矛盾和提升水资源利用效率的关键所在。以三峡水库为研究对象，拟定不同汛限水位方案，结合三峡水库现有调度规程运用方式，利用长系列历史径流资料模拟计算分析三峡水库汛限水位抬升后的效益与风险，结果表明：依靠当前预报水平及上游水库群联合调度，三峡水库汛限水位抬升至155~157 m的防洪风险可控，不会降低荆江防洪标准、增加库区回水淹没风险。三峡汛限水位抬高至153 m后，多年平均发电量达到最大值1 029 亿kWh，较初步设计值增加16.7%，与多年统计规律一致，丰水年和平水年份三峡水库均在汛限水位增加至153 m后达到最大发电能力，枯水年份汛限水位可更高，发电效益更好；防洪效益与汛限水位呈负相关，不同方案下三峡水库多年平均拦洪量变化在15 亿m3以内，变化不大；水资源效益与汛限水位呈正相关，三峡水库起蓄水位随着汛限水位的抬升同步增加，当汛限水位抬升至147 m，三峡水库10月底蓄满率可达到100%，汛限水位每增加1 m，三峡水库蓄水期多年年均出库水量可增加约5 亿m3。综合考虑效益与风险，现阶段三峡水库汛限水位抬升至153 m是可行的。

准确的径流预测是水资源优化配置和高效利用的前提，是制定防洪减灾决策的基础，然而受到人类活动、环境、气候等因素的影响，径流序列呈现出非线性、非稳态、多尺度变化的特点，这为径流的精准预测增加了难度。为提高径流预测的精准度和可信度，结合自适应噪声完备集合经验模态分解（Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise，CEEMDAN）方法，量子粒子群优化算法（Quantum Particle Swarm Optimization，QPSO）、宽度学习系统（Broad Learning System， BLS）模型， 提出了一种基于CEEMDAN-QPSO-BLS组合式的径流预测模型。该组合模型首先使用CEEMDAN方法对原始径流信号进行分解，得到若干相对平稳的本征模态分量。其次利用QPSO算法对BLS模型的特征层节点组数、增强层节点组数和组内节点数进行寻优，得到最优的宽度学习网络拓扑结构，进而使用最优的QPSO-BLS对多个稳态分量进行预测，并对预测分量进行重构，从而获得更高的预测精度。以黄河流域小浪底水库的日径流值为实验数据，将EMD-QPSO-BLS、QPSO-BLS作为CEEMDAN-QPSO-BLS的对比模型，并采用纳什效率系数（NSE）、均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）和平均绝对百分比误差（MAPE）作为模型预测可信度和精准度的评价指标。实验表明，在预见期4天内，与QPSO-BLS、EMD-QPSO-BLS模型相比，CEEMDAN-QPSO-BLS的预测精准度分别提高了79.87%、19.80%，可信度分别提高了131.2%、10.98%，径流预测精度的提高，可为防洪抗旱保护人民生命财产和可持续发展提供决策支持。

城市内河水位预报对城市内涝风险管理具有重要意义。传统数值模拟模型计算效率较低，且无法实时计算。针对以上问题，提出一种基于Gaussian函数改进BP神经网络的河道水位预报模型，解决了BP神经网络模型预报精度低、在误差平坦区收敛速度慢的问题。该方法利用Gaussian函数改进BP神经网络梯度下降算法，针对模型不同权重与阈值设定不同学习率，对各参数进行针对性优化，能够有效加速BP神经网络模型训练效率；针对模型在误差平坦区收敛速度慢的问题，通过Gaussian函数增大梯度下降算法在误差平坦区的学习率，控制梯度下降算法在误差较大时的学习率，能够有效加速BP神经网络模型在误差平坦区的收敛速度。以福州市晋安区6个河道水位测站为研究对象，构建GA-BP神经网络河道水位预报模型进行城市内河水位预报，并探讨不同降雨输入形式对河道水位预报精度的影响。结果表明：GA-BP神经网络能够有效提升BP神经网络在误差平坦区的收敛速度与模型预报精度，试验集预报纳什效率系数（NSE）均在0.8 以上，能够将预报峰值水位相对误差控制在5%以内，其中降雨以小时降雨量形式输入能够将预报NSE提升至0.9以上。研究表明采用Gaussian函数改进BP神经网络模型能够有效提升模型预报精度，对提升城市河道水位预报具有重要意义。

水库群实时防洪优化调度作为一种重要的非工程措施，可以通过较少的投入降低洪水灾害带来的损失，起到流域防洪减灾作用。考虑了各水库自身安全和下游防洪点安全，以下游防洪控制断面最大过水流量最小、各水库最高水位最低为目标函数，建立了水库群实时防洪多目标优化调度模型；引入“滤波算子”，提出一种改进多目标利希滕贝格算法（Multi-Objective Lichtenberg Algorithm，MOLA），进行模型求解，得到水库群实时防洪调度多目标方案集，增强优化调度解在防洪调度实际应用中的可操作性；最后，提出一种基于层次聚类和Pareto前沿物理意义的综合筛选法，对Pareto前沿上的众多调度方案集进行聚集和筛选，选取有限代表解供决策者进行选择，增加防洪决策的聚焦性。研究以淮河史灌河水系为例，进行了水库群实时防洪多目标优化调度模型的应用研究，结果表明：基于改进MOLA的水库群实时防洪多目标优化调度模型计算效率高、实用性较强；采用梯度分析法定量分析了鲇鱼山水库最高水位、梅山水库最高水位、蒋家集断面最大过水流量之间的多目标互馈关系，结果表明梅山水库水位变化对蒋家集断面的组合流量影响更为显著，梅山水库可作为史灌河流域防洪风险调控的优先考虑对象。研究成果可为水库群实时防洪调度提供技术支持和决策参考。

气候变化下台风风暴潮出现频次增加，形成的暴雨洪水对水库大坝安全产生极大威胁。由于部分地区实测流量资料缺少，基于雨量资料的随机模型与水文模型耦合模拟洪水过程线的研究亟待发展。针对现有小流域流量资料缺少问题，研究了基于降雨随机模型与水文模型的Copula-LM-HMS耦联模型，来模拟入库洪水并计算水库大坝洪水漫顶风险率。该模型通过Copula函数与拉丁超立方-蒙特卡罗抽样（Latin Hypercube-Monte Carlo Simulation）生成流域多组7日降雨数据，并通过变倍比放大法缩放处理得到相应降雨序列，利用HEC-HMS水文模型模拟洪水过程线并结合调洪演算得到坝前最高水位，同时考虑风浪作用来模拟台风情景下的库水位变化情况，计算大坝洪水漫顶风险率，并分析不同组合条件对洪水漫顶风险率的影响。余姚市四明湖水库实例分析表明，构建的Copula-LM-HMS耦合模型计算得到的拦河坝在未来台风情境下无漫顶风险，自溃坝最小漫顶风险为0.22%，最大漫顶风险达到2.68%；洪水漫顶风险与降雨分布及起调水位有关，同时风浪作用对洪水漫顶风险影响较大。基于耦合模型进行中小流域洪水漫顶风险率计算，不仅能考虑降雨系列之间的相关性、流域地形特征与实际调洪规则，还可延长无流量资料地区水库大坝应对台风情境下洪水风险的预报期，为保证水库大坝应对未来气候变化影响下的运行安全提供参考。

水资源优化配置能够解决区域水资源短缺及不合理利用问题，近年来优化算法成为获得水资源优化配置结果的重要工具。为有效缓解现有优化配置算法中存在的收敛缓慢、局部优化和早熟等问题，介绍了一种新型的元启发式算法：猎豹优化算法（the Cheetah Optimizer，CO），利用该算法收敛速度快、鲁棒性强、寻优能力强等优点，将其运用至水资源优化配置问题中。以太原市为研究区域，建立了以经济效益、社会效益和生态效益为目标的水资源优化配置模型，采用CO求解该模型，并与遗传算法（Genetic Algorithm，GA）结果进行对比分析。结果表明：CO的污染物排放总量在规划年（2030）控制目标内，区域用水满意度达到0.98，能够满足基本用水和发展用水需求；与现状年（2020）相比，生活用水占比下降22.58%，三次产业用水占比分别上升10.53%、25.81%、12.5%，地表水和地下水供水比例分别降低21.70%、11.14%，回用水和引黄水供水比例分别提高了5.43%、27.40%，符合太原市水资源配置思路，验证了CO的有效性；与GA相比，CO的区域满意度、综合用水价值和配水公平性分别提高了7.10%、3.57%和56.52%，污染物排放量和缺水率分别降低了3.11%和3.85%，同时有更好的协调性，验证了CO的优越性。研究成果表明用CO求解水资源优化配置模型合理可行，为水资源优化配置模型求解提供了新方法。

广东省综合单位线法作为一种在工程实践中得到广泛应用的单位线，由1983年前的雨洪资料分析综合得到，它反映了广东省城镇化之前的产汇流关系，但是目前针对其在城市化地区适用性评价与修正的研究较少。以广东省深圳市景田流域为例，基于景田水文站2011-2019年间的暴雨洪水记录资料，采用纳什效率系数、认同指数、相关系数等评价指标，对广东省综合单位线的适用性进行评价，通过Spearman秩相关系数法对重要参数进行敏感性分析，并基于拉丁超立方抽样法、约束最小二乘法等方法对广东省综合单位线法进行了修正。研究结果表明：景田流域自20世纪80年代后经历了快速的城市扩张，不透水下垫面所占比例已超过90%，广东省综合单位线法对该流域雨洪过程的刻画能力存在明显不足，提出的通过对重要参数进行率定以及对单位线进行修正两种方案都提高了模型的模拟效果。其中，针对小样本提出的基于网格搜索的交叉验证参数优化方法与约束最小二乘法的单位线修正方法，表现出良好的模拟性能，纳什效率系数、认同指数、相关系数等指标都有明显提高，较好地反映了景田流域的产汇流特性；相较于广东省综合单位线法的推荐单位线，经过修正的单位线表现出洪峰流量变大、峰现时间提前、总历时缩小的特征，更符合城市化的产汇流规律。

对于河道修复工程，为了增加河流地貌多样性，常会沿岸布置一些丁坝形成回流区（也称作滞水区）。滞水区的低速环流特点有利于泥沙落淤、营养质积累，为水生植物提供了适宜的生长环境，同时影响着河道内的物质输移扩散过程，对河流生态系统有着重要意义。采用量纲分析与遗传算法研究了挺水植被影响下滞水区滞留时间特性。对于植被化滞水区，影响水体滞留时间的因素可以归纳为三类，包括混合层流动特性、滞水区形貌特征以及植被拖曳作用。首先在前人工作基础上，应用π定理引入了能够反映植被阻滞效应的参数1+C_Dad_c，对于无植被情形1+C_Dad_c =1，表明物质交换不受该因素影响，而对于有植被情形1+C_Dad_c >1，表明交换活动会受到影响。其次通过分析比较，筛选了其他影响滞留时间的主控因素，包括体现来流强度的主流傅汝德数Fr，以及体现滞水区形貌特征的三维形状因子（Wd_c ）^0.5/L和宽长比W/L。然后以上述四种因素为自变量，构建了植被化滞水区滞留时间的一般性预测模型（即幂函数乘积模型）。最后基于收集的85组试验数据，采用遗传程序Eureqa对该幂函数乘积模型进行训练，拟合了植被化滞水区的滞留时间预测公式。对判定系数R ²与平均绝对误差MAE的评价表明该公式具有较好的预测能力；对各因素变化区间的分析表明该公式具有较宽广的适用范围。此外，通过比较这4种因素对模型结果的作用程度，发现宽长比W/L是影响滞水区水体滞留特性的关键参数，在开展相关工程设计时应予以重点考虑。

水库中的黏土、砂、有机物和无机矿物等结合并沉淀形成了水库底泥，水库底泥通常以不规则非均质体的黏土胶状物存在，呈流塑状态，具有良好的可塑性，颗粒之间较为松散。水库底泥的堆积会使水库的蓄水和防洪能力减弱，进而缩小水库容量，缩短水库寿命，影响航运交通等。另外水库底泥的长久堆积，其所含有的有机物还可能会对周边环境造成污染，水环境安全指数降低，进而对人类生存构成潜在的威胁，因此迫切需要对水库底泥进行资源化利用。为提高水库底泥在建筑材料领域的附加值利用率，将水库底泥作辅助胶凝材料制备透水混凝土。通过正交试验对水库底泥透水混凝土进行配合比设计优化研究，分析矿渣粉、水库底泥和增强剂对水库底泥透水混凝土干密度、总孔隙率、有效孔隙率、透水系数、超声波波速和28 d抗压强度等性能指标的影响，研究超声波波速与孔隙率、透水系数和28 d抗压强度之间的关系，探究试件的质量和超声波波速随冻融循环次数的演化规律。结果表明，随着水库底泥的掺入，水库底泥透水混凝土的干密度、抗压强度和超声波波速不断下降，孔隙率和透水系数不断增大；矿渣粉掺入使得试件的干密度、抗压强度和超声波波速先增大后减小，孔隙率和透水系数先减小后增大；增强剂对试件的性能指标影响不明显。3种因素对水库底泥透水混凝土的干密度、总孔隙率、有效空隙率、透水系数、超声波波速和28 d抗压强度影响排序为水库底泥掺量＞矿渣粉掺量＞增强剂掺量；超声波波速与孔隙率、透水系数和28 d抗压强度的曲线拟合相关性良好；随着冻融循环次数增加，试件质量损失率逐渐增大、超声波波速逐渐下降，矿渣粉和增强剂可以改善试件的冻融耐久性。研究成果将推进水库底泥在制备建筑材料中的开发与应用，有望为水库底泥透水混凝土的进一步应用提供参考。

针对水库淤积问题，设计了一种正态漏斗排沙装置，在水槽中开展水流试验。对正态漏斗附近水流-泥沙进行欧拉两相流模拟，用水流试验数据对数值模型进行验证，进而分析了不同边界条件下流速、涡量和相浓度场。结果表明，漏斗内部流速梯度较大，泥沙相浓度等值线呈V型不对称分布，漏斗前缘、左后侧和右后侧出现大涡量区。与锥形漏斗对比，正态漏斗近壁面流速大，水流阻力小，3种边界条件下平均涡量减小25.8%~27.2%，出口泥沙相浓度增大15.2%~16.5%，具有降低能量耗散、显著提高排沙效率的作用。

河道淤泥气泡混合轻质土（FMLSS）是一种较新颖的疏浚淤泥在工程领域废物再利用方式。利用室内动三轴试验分析了不同的围压、含水率、水泥掺入量和气泡含量条件下FMLSS动应力应变骨干曲线的变化规律。结果表明，FMLSS动应力应变骨干曲线呈现先线性增加然后逐渐趋稳的规律，符合双曲线模型；相比围压、含水率和气泡含量的影响，水泥掺入量对FMLSS动应力应变关系的影响更显著。考虑到FMLSS力学性质的复杂性，对原有Hardin-Drnevich模型进行改进，提出修正系数k及其函数表达， 再由拟合曲线反推求出k值并对其变化规律进行分析，发现k值随围压、水泥掺入量和气泡含量的增加而减小，随含水率的增加而增大。根据拟合结果对k值函数中的待定系数进一步优化，最后建立起符合FMLSS动力特性的修正Hardin-Drnevich模型，为其稳定分析、灾变预测及工程应用提供支撑。

作为水生态保护与修复的重要理论，鱼类栖息地健康评价一直是研究重点，但缺少量化综合评价的深入研究。以长江上游中的5处典型深潭生境为例，构建了鱼类栖息地健康状况量化评价体系。研究通过长江上游典型深潭生境健康评价（一级指标）为基准，分为了栖息地环境和栖息地功能（二级指标），涵盖了水质特性、生物环境、水文环境、鱼类资源状况、栖息地质量5个三级指标以及29个四级指标，基于熵权法构建栖息地健康综合评价数学模型，通过栖息地健康综合指数（Comprehensive Health Indicator，ρ）表征典型栖息地健康状态，并对其健康状况进行综合评价。研究结果表明：长江上游典型深潭生境有1处健康等级评价为Ⅰ级，处于非常健康状态；3处评价为Ⅱ级，处于健康状态；1处评价为Ⅲ级，处于亚健康状态，无不健康或劣汰的点。总体来看，长江上游典型栖息地基本处于健康状态，且表现出较强的空间异质性，该评价结果在一定程度上客观反映了长江上游典型栖息地的健康状况，最后根据评分等级探讨了长江上游鱼类栖息地生态系统中亟需解决的问题，针对性地提出了生境修复的对策与建议。

随着江西省和环鄱阳湖经济带的快速发展，鄱阳湖湖区总磷超标且浓度日益上升。针对鄱阳湖流域内主要磷污染来源成因问题，基于污染源普查的流域分区技术方法，开展全流域总磷污染负荷核算和入湖磷污染源系统定量解析。结果表明：2021年鄱阳湖入湖总磷污染负荷为1.49万t，主要污染来源于陆域输入，其贡献占比为87.73%，湖体内污染源主要来自于内源释放（5.52%）和水土流失（4.60%）；污染源按贡献权重大小排序依次为畜禽养殖（48.63%）>城镇生活（20.01%）>种植业（9.71%）>水产养殖（7.37%）>内源释放（5.52%）>水土流失（4.6%）>工业企业（1.12%）>农村生活（0.89%）>候鸟粪便（0.46%）>旅游业（0.12%）；在空间分布上，总磷入湖负荷高贡献流域主要集中在赣江集水区和滨湖区，贡献占比分别为50.67%、25.92%，抚河和信江集水区总磷产生量集中，贡献率分别为7.64%、8.34%；各分区的总磷污染源贡献结构类似，主要呈现为农业源为主，城镇源为次要来源。研究显示，鄱阳湖总磷污染来源具有明显的空间差异性，但不同区域对总磷入湖主控污染源具有相似性，建议优先管控滨湖区和赣江集水区等高贡献流域，并针对农业源、城镇生活等主控贡献源提出相应的防控削减措施，以改善鄱阳湖流域生态环境。

为探究降雨雨型对城市雨水系统内涝弹性的影响，基于MIKE FLOOD平台，以济南市新旧动能转换起步区大桥分区为研究对象，对7种重现期、3种降雨历时和3种雨峰系数的设计降雨雨型进行内涝过程场景推演，并结合层次分析法，以积水量、积水面积和平均积水深度为基础量化系统内涝弹性。结果表明：积水量峰值、积水面积峰值均随重现期、降雨历时的增大而增大，平均积水深度波动较大；系统性能前后主要发生两次波动，分别由降雨强度变化和研究区大部分洼地深度较浅导致；随着重现期的增加，系统内涝弹性越小，单位雨峰系数引起的系统内涝弹性极值对应的降雨量差异越来越大，整体上，降雨雨峰越居中和降雨历时越大，系统内涝弹性越小。

为探究水泵水轮机转轮和导水机构的动应力特性，通过建立水泵水轮机导水机构（固定导叶与活动导叶）及转轮的固体域模型，并基于流固耦合的方法对转轮、导水机构在水泵水轮机发电、抽水等多工况展开计算分析，以获得转轮及导水机构的应力特性。计算结果表明：转轮叶片与上冠“T”型连接处的应力集中与转轮进口处旋涡发展状态有关；转轮与活动导叶间的动静干涉是无叶区压力脉动的主要来源，且主频为叶片通过频率；较小开度或低水头工况下机组运行靠近不稳定区，活动导叶与转轮的动应力均较大，但活动导叶对水流的约束引导作用使其动应力值相比于转轮更高，且流量的增大有利于降低转轮所受动应力。因此可考虑通过改变导叶尾端与转轮进口间距，调整无叶区宽度或调整机组运行区域，避免长时间运行在低负荷、小开度工况下可进一步改善转轮所受动应力情况。

针对流域内联合电站数目众多但利益分配存在纠纷的情况，旨在提出一种更为合理的梯级电站利益分配方法。基于Shapley值法和TOPSIS法，综合考虑电站贡献及电站对不同客观分摊方法的相对满意程度，建立TOPSIS-Shapley值法梯级电站补偿效益分摊模型，同时为解决Shapley值法在求解多利益主体梯级电站联合调度增益分配问题中的局限性，引入聚合降维思想。模型思路如下：将上游电站联合调度前后梯级发电效益的增量作为补偿效益，首先采取四种不同的客观分摊方法对电站特性参数指标进行计算，构成TOPSIS的基础决策矩阵，利用TOPSIS原理得出电站对各个分摊方法的相对满意度，同时采用联盟博弈理论，计算电站所有可能联盟方式下的发电效益，得到基于Shapley值的补偿效益分摊结果，最后将TOPSIS原理得出的分摊系数与由Shapley值法所得的分摊系数结合形成综合分摊权重，应用于黑河上游的八级电站补偿效益分摊中。工程应用实例表明：该方法不仅考虑了联盟电站对整体的边际贡献和各电站的分摊满意程度，且兼顾了电站的特性指标差异，合理量化和分配了各电站间的发电补偿效益，分摊结果公平合理、易被各方接受，可促进流域各级电站参与联合调度从而达到整体效益最大的目标，对于数量较多的梯级水电站补偿效益分配问题具有重要参考意义。

水利行业正以前所未有的态势推进数字孪生，水利工程三维可视化作为智慧水利的基础，亟需解决水利工程三维可视化还无法达到专业软件的可视化要求。结合Cesium、Vue、Springboot等技术搭建了水利工程三维可视化平台，研究实现了多源数据融合、闸门动态泄水、洪水淹没等三维可视化关键应用技术，为后续实现数字孪生的可视化奠定基础。

结合姚家平水利枢纽工程的总体布置，对主电站引水系统对称Y形和非对称Y形月牙肋钢岔管两种结构型式分别进行了三维有限元应力分析和CFD三维流场计算。计算结果表明：对称岔管两腰部位应力分布均匀，肋板尺寸较小；但在主支锥管相贯线内表面A点附近出现较大的应力集中现象，因此对称岔管满足强度所需的管壁厚度大于非对称岔管。在水力学方面，非对称岔管两支管的水头损失不相等，其中与主管同轴线的直支管水头损失最小，斜支管水头损失最大，但没超过对称岔管的0.358 m，说明从岔管部位水头损失和水流流态上看，非对称岔管也稍优于对称Y形岔管。综合考虑岔管结构和水力学特性以及工程地形等因素，建议姚家平水利枢纽工程中主电站引水发电系统选择非对称Y形岔管布置方案。

为推进水电机组智能化运维的发展，提出了一种自注意多阶统计量池化（SAMOSP）归一化流条件概率模型（NFCPM）用于水电机组的无监督异常声音检测。文中首次提出了自注意多阶统计量池化模块。该模块首先用一维压缩卷积层和瓶颈压缩激励部分自注意到时间帧的权重向量。权重向量用来计算多阶统计池化向量。然后再分频段的自注意到多阶统计池化量的不同权重，并按其提取不同频段的重要统计量信息，从而得到时频图的自注意统计池化特征向量。接着用归一化流条件概率模型对从水轮机组正常音频信号中提取到的自注意统计池化特征向量进行正常数据的概率建模。不同时间段的测试样本在该正常数据概率模型中进行测试，并得到相应的分数。分数越低表示概率密度越低，则异常程度越大，从而实现水电机组音频信号的无监督异常检测。

针对抽水蓄能电站下水库滑动叠加组合的洪水调节计算，提出了基于分层计算的发电变化过程与动态预留库容相结合的洪水调节计算模型，以沿河抽水蓄能电站为例对模型参数进行了拟定和应用。结论表明：①多项式函数能较好地拟合水位库容关系曲线，缩短计算步长能够有效提升洪水调节计算的精度；②结合分层计算的发电变化过程和预留控制库容的变化情况，可同时保证发电流量不超泄与洪水不侵占发电库容，可提高抽水蓄能电站的发电和防洪效益；③模型考虑电站未发电与发电时遭遇洪水两种情景，可有效全面判别出抽水蓄能电站洪水组合的最不利方案。提出的抽水蓄能电站洪水调节计算模型可为类似工程提供经验参考和借鉴。

由库水位变化引起的渗透破坏是造成土石坝失稳的主要原因之一，坝体滑坡极易诱发地质灾害，严重威胁人类生命财产安全。针对库水位上升对土石坝坝体滑坡的影响，以某均质土坝为研究背景，借助COMSOL Multiphysics数值软件研究坝坡临界失稳状态下的塑性区和水平位移变化，基于有限元强度折减法分析正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位3种工况下的坝坡稳定性。结果表明：随着库水位上升，土石坝内部浸润线位置提高，坝体的最大塑性应变和水平位移呈线性增大趋势，且最大值均出现在坝脚位置。坝脚处塑性区随折减系数SRF的增大逐渐向坝顶贯通，坝坡变形行为以剪切滑移为主。3种工况下稳定安全系数FOS分别为1.894、1.855和1.831，坝体稳定性不断降低，但均高于临界最小安全系数。

以保障水电厂现场作业安全为目的，研究基于逆向学习的水电厂现场作业风险预警模型。从公共风险、机组器械系统设备风险、电气系统设备风险与水工建筑风险四类风险出发选取指标构建水电厂现场作业风险预警指标体系。采用基于逆向学习传感系统，基于传感器输入样本点与期望输出值组成的线性表反演测量点位置，获取准确的风险预警指标数据。利用LSTM神经网络构建风险预警模型，将预警指标数据作为模型输入，将风险预警等级作为模型输出，通过传播路径实施反向输出比对，优化不同权重矩阵与偏差，由此获取水电厂现场作业风险预警结果。同时利用基于逆向学习行为粒子子群算法优化预警模型参数，提升模型预警精度。实验结果显示该模型能够准确预警水电厂现场作业风险，保障现场作业的安全性。

为提升水电厂现场作业安全，研究基于人因工程的水电厂现场作业安全性分级量化分析模型，降低水电厂现场作业的风险等级。以人因工程中的人、机和环境为切入，分析水电厂现场作业影响因素，并选取人、作业环境及作业现场三部分重要因素，建立水电厂现场作业安全性分级量化分析指标体系，经人因工程指标量化处理后，以此为基础，构建基于BP神经网络的水电厂现场作业安全性分级量化分析模型，以量化处理后水电厂现场作业安全性分级量化分析指标为模型输入，经模型训练、测试后，输出水电厂现场作业安全性分级量化分析等级。实验表明：该模型所得水电厂现场作业安全性分级量化分析结果与实际情况吻合度高，具备风险预警可行性；BP神经网络模型隐含层节点数为15时，模型的风险预警效果最佳；人员劳动负荷和强度越大，水电厂现场作业风险越高，合理设置人员工作强度与负荷，可提升水电厂现场作业安全性。

以GX自治区WZ市2021年度大中型水库移民后期扶持政策实施情况监测评估项目为案例，基于10个移民村200户移民家庭的原始调查数据，采用灰色聚类-复相关-信息灵敏度法，构建了包括人均可支配收入等指标的评价指标体系；利用熵值法和环比评分法分别计算指标权重后，应用基于博弈论的组合赋权法确定了评价指标的主客观组合权重；结合调查数据及官方统计数据确定指标分级标准，利用综合评分法计算移民的生产生活水平指数，并运用该指数对样本村水库移民生产生活水平进行了实证评价。结果表明，采用本文方法构建的指标体系和评价模型相对合理、有效，评价结果符合实际，可为水库移民后期扶持效果评价及其他相关评价工作提供参考。