为提高日径流多步预测精度，减少模型计算规模，同时提升浣熊优化（COA）算法和混合核极限学习机（HKELM）性能，提出多极小波包变换（MWPT）－改进COA算法（ICOA）－HKELM日径流时间序列预测模型。首先，利用MWPT将日径流时序数据分解为1个低频分量和2个高频分量，并构建局部高斯径向基核函数和全局多项式核函数相混合的HKELM；其次，简要介绍COA算法原理，基于Circle映射等策略对COA进行改进，提出ICOA算法，通过8个典型函数对ICOA算法进行仿真验证，并与基本COA算法、鲸鱼优化算法（WOA）、灰狼优化算法（GWO）作对比，旨在验证ICOA算法的优化性能；最后，利用ICOA优化HKELM超参数（正则化参数、核参数、权重系数），建立MWPT-ICOA-HKELM模型，并构建MWPT-COA-HKELM、MWPT-WOA-HKELM、MWPT-GWO-HKELM、小波包变换（WPT）-ICOA-HKELM、小波变换（WT）-ICOA-HKELM、MWPT-ICOA-BP模型作对比分析，通过云南省景东、把边水文站2016-2020年日径流时间序列多步预测实例对各模型进行验证。结果表明：①ICOA具有较好的改进效果，仿真精度优于COA、WOA、GWO算法。②MWPT-ICOA-HKELM模型预测效果优于其他对比模型，其对实例单步预测效果“最好”，超前3步和超前5步“较好”，超前7步“较差”，预测精度随预测步长的增加而降低。③利用ICOA优化HKELM超参数，可显著提高HKELM预测性能，超参数优化效果优于COA、WOA、GWO算法。

高分辨率遥感影像中河流自动化精准识别，在河湖环境监测和流域变化研究等方面具有重要意义和研究价值。然而，因河流在影像中面积占比较小，易造成数据集正负样本不平衡。此外，河流具有形态多变和尺度变换复杂等特点，导致河流识别易出现边界不连续和格网效应等问题。基于此，提出一种融合全局多层次特征的跨尺度河流精准识别方法。首先，选取全球具有明显特征的曲流河和辫状河，创建多特征河流数据集，以此增加数据多样性。其次，以轻量级语义分割模型Segformer为主干网络搭建R-Seg模型，设计全局多层次特征提取GASPP模块，通过各阶段与Transformer级联提取多尺度特征，使得模型能更好捕捉河流影像上下文特征信息，减少信息损失并放大全局维度交互特征。最后，提出基于掩膜加权投票的跨尺度河流影像预测方法，通过对大场景河流影像进行滑窗裁剪，将各单元预测块与特定掩膜加权相乘得到子预测结果，并按照重叠投票方式依次拼接组成最终结果，实现不同尺度河流影像精准识别。实验证明，在所构建包含曲流河和辫状河的多特征数据集中，通过与其他方法对比可发现：在定性方面，R-Seg整体网络结构既能确保主干河流的识别精度，又能缓解细小河流断流现象，有效平滑河流边界，对500×500小尺度河流影像识别具有较好的鲁棒性；此外，采用掩膜加权投票方法，能有效减少格网效应造成的单元图块边缘缺失问题，充分利用单元图块预测结果，提升对更大场景遥感影像的适应能力和河流预测精度，实现不同尺度河流影像精准识别。从定量角度，方法各类精度评价指标相对最优，总体精度可达99.49%；其次，对单张影像识别时间不到1 s，效率可满足大多数实际要求。此外，相比于纯粹重叠预测策略，掩膜加权投票预测策略的河流识别总体精度高约0.28%~6.93%；通过调整重叠度参数可发现，重叠度与精度并非正相关，大约在12.5%精度能达到相对最优。方法通过设计R-Seg网络模型和提出掩膜加权投票预测方法，能一定程度上减少河流边界识别不连续和格网效应等问题，有效提升不同场景下遥感影像河流识别精度，具有较好的鲁棒性和目视效果，识别结果对河流地质勘探及流域变化等有重要应用价值。

洪涝灾害是湖北省主要自然灾害之一。开展湖北省城市洪涝灾害韧性研究，可加快该地区韧性城市建设，促进城市的可持续健康发展。以湖北省17个城市为研究对象，选取2010-2021年为研究期，从压力、状态、响应等维度构建城市洪涝灾害韧性评价指标体系，运用CRITIC-熵权组合赋权法分析其洪涝灾害韧性时空演变，并利用空间自相关法分析其洪涝灾害韧性空间集聚特征，再用地理探测器模型分析其驱动因素。结果表明：①研究期内湖北省城市洪涝灾害韧性指数呈波浪式上升趋势，增幅达34.82%；②城市洪涝灾害韧性的空间分布主要呈现为“西高东低”和以武汉为高值向外递减，城市洪涝灾害韧性的空间集聚效应较强；③城市洪涝灾害韧性的空间分异性为多因素共同作用。其中，人口暴露程度、地形起伏情况、地表陡缓程度、医疗保障能力为主要驱动因素。研究结果可为城市防洪减灾政策提供参考。

分析人类活动对干旱传递的影响对于干旱预警以及减少社会经济损失具有重要意义。以潘家口水库流域4个气象水文站点的1960-2017年实测的逐月降水和径流序列为基础数据，采用标准化降水指数（Standardized Precipitation Index， SPI）和标准化径流指数（Standardized Runoff Index， SRI）分别来表征研究区域的气象干旱和水文干旱。通过非一致性检验的方法，结合流域实际情况，得到径流序列的突变点，并基于Pearson检验法和Copula模型分别计算基准期和人类活动期气象干旱传递为水文干旱的时间和传递概率来分析人类活动对干旱传递的影响。结果表明，潘家口水库流域的径流序列呈现显著减少趋势，径流序列的突变点在1979年前后。人类活动对流域的水文干旱及干旱传递均产生了显著的影响，人类活动明显增加了水文干旱的发生频率，降低了气象干旱和水文干旱之间的相关性。干旱传递时间呈现季节性差异，夏秋季的干旱传递时间短于春冬季。在人类活动的影响下，夏季的干旱传递时间普遍缩短1~4个月；春秋冬季干旱传递时间呈现不同的变化，但大部分站点干旱传递时间延长。在同一气象干旱条件下，引发水文干旱的概率随干旱等级的增加而减小，随着气象干旱的加剧，引发水文干旱的概率变大，干旱传递概率变化呈现出两种情形，人类活动可能促进或抑制水文干旱的发生，增加或减小干旱传播概率。

水文干旱严重制约了我国社会经济的发展。在气候变化和人类活动的影响下，水文干旱频繁发生，导致流域水资源短缺问题更加突出，因此，需从多因素角度分析不同因素对水文干旱的影响，从而为流域抗旱提供参考。为此，选取中国用水矛盾突出，旱灾较为严重的典型流域——湘江和渭河流域为研究区域，探究降雨特征与土地覆盖的变化对两地水文干旱的影响。首先，通过Pettitt突变检验法与降雨-径流双累积曲线法确定两个流域径流突变点，根据标准化径流指数识别了径流突变点前后湘江、渭河流域的水文干旱事件，最后基于随机森林与线性回归方法对比分析两地不同时期内降雨特征与土地覆盖的变化对水文干旱的影响。结果表明：湘江流域径流在1982-2015年间未发生突变，降雨特征是影响湘江流域干旱的主要因素，贡献率为53.4%，其中降雨量的贡献率为33.25%，比降雨集中度的贡献率高出13.1%，而土地覆盖的变化对湘江流域水文干旱影响不显著，其对水文干旱的贡献率仅为36.6%。渭河流域径流在1993年及2003年发生突变，不同时段内流域水文干旱的主要影响因素各异：1982-1993年间，影响当地水文干旱的主导因素为降雨量，其贡献率为34.4%；降雨特征与土地覆盖对干旱的贡献率在1994-2003年间持平；而在2004-2015年间，森林覆盖率的变化成为影响流域干旱主要因素，其贡献率为40%。基于研究结果，水利管理部门可根据当地流域的气候条件、土地覆盖类型，有针对性地制定防旱措施。

水资源问题制约着缺水城市的可持续发展，近年来郑州市社会经济高速发展，其水资源有限的现状与用水需求快速增长之间的矛盾愈加凸显。为科学研究郑州市水资源承载力远期发展情况，根据郑州市经济社会现状的水资源供需和发展状况，采用多系统综合的系统动力学方法（System Dynamics，SD），结合水资源、生态、经济社会、水利工程四个子系统，构建郑州市水资源承载力研究的SD模型。将2010-2019年的历史数据与SD方法的模拟数据进行比较，平均误差均小于10%，具有较高的可信度，可用来预测郑州市未来的水资源承载力发展情况。在此基础上，通过设定现状延续、控污节流、开源控污和开源节流4种不同方案，对 2020-2030年水资源承载力系数进行动态模拟预测。结果表明：2030年4种方案下的水资源承载力系数分别为1.24、1.18、1.00、0.89，现状延续和控污节流方案下的郑州市水资源承载力随着时间的推移呈现严重超载状态，无法承载郑州市经济社会的快速发展；开源控污方案在预测期内的水资源承载力超载状态会对经济社会发展产生较大阻力。故开源节流方案为最佳方案，水资源承载力系数小于1，在研究期内未出现超载状态，可有利缓解郑州市的缺水状况，促进经济社会的发展。结合4种方案的优点，提出有利于郑州市水资源可持续发展的建议与对策。

随着社会经济快速发展，高强度人类活动对径流过程的影响愈发强烈。为了探究洛河流域人类活动对径流变化的影响，在分析洛河流域径流演变特征的基础上，基于SWAT模型，通过考虑水库模块以及下垫面动态变化对水文模拟的影响，对传统水文模拟法进行了改进。应用改进后的水文模拟法，定量分析了水库建设、下垫面动态变化等人类活动微观因素对径流变化的影响。结果表明：①1961-2020年洛河流域径流量呈显著减少趋势，平均每年减少约0.12 亿m³，突变检验表明洛河流域径流量在1989年发生显著突变，由此将研究序列划分为基准期（1961-1988年）和人类活动影响期（1989-2020年）；②通过分区域参数率定方式构建的SWAT模型可以较好地模拟洛河流域径流过程，在率定期和验证期纳什效率系数NSE均大于0.8，相对误差RE均小于10%；③气候变化和人类活动对径流减少的贡献率分别为32.9%和67.1%，人类活动是导致径流变化的主要因素；人类活动微观因素中故县水库建设对径流影响最大，贡献率为47.9%；下垫面动态变化对径流减少的贡献率为-3.0 %；其他人类活动如小型水库、橡胶坝、於地坝和渠系引水工程建设对径流减少的贡献率为22.2%。研究成果可为洛河流域水资源合理开发利用提供科学依据。

探索全球气候变化背景下作物需水及灌溉需水的时空变化，对于作物种植结构调整、农业灌溉定额确定以及水资源管理具有至关重要的意义。研究基于西藏自治区内13个气象站点1979-2020年的农业气象资料和CMIP6中的6个气候模式预估数据，研究了历史观测期（1979-2020年）及未来（2021-2100年）4种典型情景（SSP126、SSP245、SSP370和SSP585）下西藏自治区青稞生育期内主要气象要素时空变化，着重探讨了近期（2021-2050年）青稞作物需水量（CWR）与灌溉需水量（IWR）的时空分布特征，并量化了主要气候要素对CWR年际变化的影响。结果显示：①1979-2020年西藏自治区青稞生育期内主要气象要素年际变化表现为：平均气温显著上升，年均降水量不显著上升，平均风速（WND）、相对湿度（RH）与地表净辐射（Rn）显著下降。历史观测时段内CWR与IWR的多年均值分别为439.4 mm和342.7 mm，年际间均表现为不显著的下降趋势；②CWR与气温、WND、Rn呈显著正相关，与RH呈显著负相关。其中Rn的减少对观测时段内CWR年际变化影响最大；③预计到本世纪末，青稞生育期内气温和降水将会继续上升，RH将增加2.1%~8.3%，WND将变化-0.4~0.8 m/s，Rn将减少3.4%~6.2 %。就近期而言，CWR预计变化-29.3~13.6 mm，IWR将减少23.7~113.0 mm。研究结果可为全球气候变化背景下藏区农业水资源适应性管理提供科学依据和参考。

管网分水是管网运行的重要模式，为探索圆形管渠直角分水口附近处的基本水流特征，采用DN315的PVC圆管，在5种流量、5种分流比条件下开展管渠直角分水口过流试验，测量了分水口处局部水深，采用多普勒声学流速仪（ADV）测量了典型断面上的三维瞬时流速，分析了管渠直角分水口典型断面的时均流速分布及水头损失。研究表明：分水口附近主管水面线大体呈现先减小后增加的趋势，大流量下水面线壅高程度高，分流比对口门处水面线影响较大。纵向流速经过分水口流速降低，而横向流速增加。分水口上下游纵向和横向流速呈对称分布，而在分水口区域靠近分水口侧数值较大。纵向流速垂向呈现抛物线型分布，分水口中轴断面处出现负值即存在回流区；横向流速垂向呈内凹型分布，不存在负值即不存在横向环流。水平流场的分流宽度随分流比的增大而增大，断面中层分流宽度大于其他层。水头损失系数在流向支管向远大于流向主管向，在分流比为0.4、流量为50 L/s总水头损失系数最小。本研究对于指导管网设计及运行具有重要意义。

石油需求的持续增长，使其成为地下水和土壤环境中重要的有机污染物之一。特别是轻质石油产品（如柴油、汽油等），由于其较低的黏度使其具有较强的迁移能力，因此轻质石油的泄漏对地下水和土壤环境造成更大的污染潜力。为分析柴油在场地污染后的分布及迁移，以一维土柱为物理模型、选择0号柴油为研究对象，基于达西定律原理，通过细砂、粉砂、石英砂3种不同粒径开展室内多孔介质油驱水的一维土柱试验，研究柴油在非饱和状态下，不同介质粒径、不同流体、不同含水率等因素影响下运动速率的变化特征，探究不同饱和度与两相流入渗时系数之间的变化关系。研究发现：柴油的入渗速率与介质粒径成正比例关系，在介质中的入渗速率由大到小依次为石英砂＞细砂＞粉砂；同种介质中，油相的运动速率小于水相的运动速率，石英砂、细砂、粉砂3种介质中v _油比v _水分别小44.6%、65.3%、64.3%；对于3种研究介质，柴油的运动速率会随着介质水相饱和度的增大呈现先增大后减小趋势，通过对较优含水率下运动速率比较分析发现，粒径对运动速率的影响程度较含水率对运动速率的影响程度小，介质只有在含水率为最优时，运动速率才会达到最大，此时粒径对运动速率的影响非常小。此外，柴油与水相互作用也对入渗系数产生重要影响，随着介质饱和度的降低，柴油与水的相互作用逐渐减弱，柴油入渗系数逐渐趋于其在水饱和状态下的入渗系数。在研究结果的基础上本文还开展了对油水运动速率、渗透速率、残余水相增渗机理的讨论，进一步探讨柴油在包气带中的运移特征。研究通过深入研究柴油泄漏的分布和迁移规律，可以为制定更有效的污染防治策略提供科学依据。了解柴油泄漏后在不同土壤介质中的运动特性，有助于优化污染治理技术，提高治理效率，降低环境风险。同时为柴油场地污染的治理和修复提供了理论指导和依据。

探究极端干旱生态移民区不同土地利用类型土壤温度与含水率对土壤呼吸速率影响，为准确揭示研究区不同土地利用类型碳循环特征提供科学支撑。采用LI-8100土壤碳通量测量系统和土壤墒情监测仪，在2023年5、6、7月中旬，将研究区分为荒草地、柠条林、原地貌和耕地4种土地利用类型测定了土壤呼吸速率、土壤温度和土壤含水率。结果表明：①土壤呼吸速率整体表现为：耕地>荒草地>柠条林地>原地貌。在达到最适温度前不同土地利用类型的土壤呼吸速率均与温度呈显著正相关（P<0.05），超过最适温度会降低土壤呼吸速率。②不同土地利用类型土壤呼吸速率均能与5 cm深度土壤温度进行较好的指数模型拟合，Q ₁₀值介于3.18~4.66之间，且原地貌、耕地的土壤呼吸速率与10 cm深度土壤温度的相关性显著（P<0.05）。③土壤呼吸速率与土壤含水率（10 cm）之间线性相关性不显著（P>0.05），除柠条林地外其余3种土地利用类型土壤温度（5 cm）和土壤含水率（10 cm）的交互作用显著相关（P<0.05）。不同土地利用类型对极端干旱生态移民区的CO₂排放影响显著，土壤温度与含水率共同作用是土壤呼吸速率变化的主要影响因素，结合区域气候、制定合理的土地利用政策可进一步助力实现“双碳目标”，以期为极端干旱生态移民区的土地利用总体规划提供理论依据。

为探究分汊河段河流形态和水动力学特性对极端洪水的响应，以北江下游清远伦洲河段为例，通过实地调研、河床演变分析和数值模拟的方法，系统研究了该河段在2022年6月超百年一遇洪水期间水流运动特性，以及洪水后河床冲淤变化、泥沙粒径分布和水位变化情况。结果表明：“22·6”洪水期间，水流主流在惯性作用下向左侧偏转并对伦洲岛岛头区域产生直接冲击，从而造成该区域基础设施损毁严重；水流冲出峡谷后由于流速降低、挟沙能力下降，导致岛头区域和河道右汊淤积严重，河道左汊则呈冲刷态势；由于岛头区域和河道左、右汊流速差异，导致泥沙粒径分布存在差异，其中岛头区域泥沙粒径明显大于左、右汊河床泥沙粒径；“22·6”洪水后由于河床抬升，水位较洪水前明显壅高，左汊分流比增大，在来流为5 000 m³/s条件下，岛头上游水位壅高接近1 m，左汊分流比较洪水前增加约16%。

在高纬度和高海拔地区河流凌汛现象频繁发生，常导致冰塞或冰坝洪水，严重威胁人身和财产安全。因此，全面考虑各因素进行科学的风险评价是预防凌汛灾害风险的首要前提和必然要求。研究基于突变理论构建凌汛灾害风险评价模型，引入灰色关联度分析法进行基础指标排序，对黑龙江上游地区凌汛灾害风险进行评价。鉴于不同指标之间的相互关联性，采用皮尔逊相关系数法精简指标集并选取代表性年份，依据代表年风险排序与层次聚类分析-突变理论所得结果进行比较。结果表明：在水文、气象、社会、经济等多因素影响下，2000年至2020年期间黑龙江上游漠河、塔河、呼玛三区凌汛灾害风险水平整体均呈现先增大后减小的趋势。其中，积雪深度、水位、冰厚、气温等要素与凌汛灾害发生频率之间表现出极高的相关性，而人口、农业、经济、医疗等社会因素也对洪水发生后的风险水平产生影响。漠河河段因其复杂陡峭的河流地形、恶劣的气候条件以及相对较高的人口密度，整体呈现出较高的风险水平。灰色关联度-突变理论模型风险隶属度值分布在0.85至0.93之间，且较层次聚类分析-突变理论模型具有更优的风险排序和安全裕度，验证了该模型在凌汛灾害风险评价中的有效性和实用性，为凌汛灾害风险研究提供了新的科学方法和理论依据。

推动农业用水效率、农业经济发展与农业生态环境协同发展是实现黄河流域农业高质量发展的必然选择。基于2005-2020年沿黄9省区数据，构建黄河流域农业用水效率—农业经济发展—农业生态环境（WEE）综合发展评价指标体系，运用耦合协调度模型及障碍度模型探析三者耦合协调发展特征及障碍机制。结果表明：①农业用水效率、农业经济发展与农业生态环境子系统在2005-2020年呈不同程度波动上升趋势；②黄河流域WEE复合系统处于高耦合状态，协调度由勉强协调向初级协调迈进并呈“西高东低”的空间格局，且农业生态环境滞后型省区最多，农业用水效率滞后型省区最少；③各子系统对应的主要障碍因子对农业用水效率子系统阻滞程度最强，而对农业经济发展子系统阻滞程度最弱。推动传统农业向现代化农业转型升级，打破省区壁垒促进农业资源要素自由流动，因地制宜制定相关政策等是加强黄河流域及各省区农业用水效率、农业经济发展与农业生态环境优质协同发展的重要举措。

生态流量是河流生态系统健康稳定的基础，在全球气候变化和人类活动增强的背景下，生态流量受到的影响日益显著。为探究大汶河流域生态流量对未来变化环境的响应，以大汶河流域济南段为研究对象，采用SWAT模型分析未来土地利用和气候情景下径流时空变化规律，评价大汶河水资源调度控制断面陈北、马小庄生态流量保证率，探究其对未来变化环境的响应规律。结果表明：未来变化环境下，大汶河流域济南段土地利用呈现耕地面积减小，城镇面积增大的特点；气候变化呈现降水量增多，温度上升的特点。未来土地利用变化引起径流减少2%，未来气候影响径流减少1%~4%，而两者共同作用，径流减少3%~5%，未来气候变化减弱了降水与径流的相关性。空间上，未来土地利用变化增强径流量空间正相关性，而未来气候变化减弱了径流量的空间正相关性及其显著性水平，且影响径流量空间分布特征。未来土地利用变化对陈北、马小庄流量及生态流量保证率影响较小，而未来气候变化改变了陈北、马小庄流量过程线的形态，将陈北、马小庄生态流量保证率由73%、74%提高到97%、98%，基本生态流量保证率90%以上占比由14%提高至93%。未来土地利用与气候因素中，降水量是陈北、马小庄生态流量保证率的主控因子。研究结果可为大汶河流域生态调度与管理，应对变化环境提供技术支持。

在极端气候和城市化影响下，城市暴雨内涝问题日益严重。为有效解决弱水力梯度珠海机场片区的内涝问题，提高机场运行安全，研究基于InfoWorks ICM模型对机场片区下垫面变化及不同雨型暴雨下的管网排水能力、地表淹没情况及内涝风险等级进行分析，以期评估现有改造工程的内涝防治效果，并探究机场在不同重现期不同雨型暴雨条件下的适应能力，从而为未来的防治策略提供科学依据。研究结果显示，模型模拟水深与实测积水深度的偏差约为10%，验证了该模型在分析区域内涝特征上的可靠性。机场工程改造后，研究区域的内涝风险显著降低，不同风险等级的区域面积大幅减少，应对不同雨型的能力显著增强。特别是在百年一遇的降雨事件中，工程改造显著优化了管网性能，未满管段的比例增至58.08%，超负荷管段的比例从49%降至16.33%，从而使研究区内涝面积缩小88%、积水深度超50 cm的区域面积缩小85%。此外，当雨峰与潮位峰值同时出现时，随着降雨重现期的增加，尤其是5至50年一遇降雨事件，内涝风险随雨峰位置后移增大。机场工程改造提高了对中心型和延后型雨型的适应性，减少了有压管段的占比，显示出改造工程在提升机场抵御极端降雨事件能力方面的有效性。尽管如此，研究区内仍存在局部低洼地带和内涝风险，需持续关注并推进内涝点的整治工作。

为探究大田引黄滴灌系统灌水器流道的堵塞机理，以减少大田灌水器系统堵塞，根据山西运城尊村灌区泥沙特点利用SolidWorks绘图软件进行灌水器流道的建模设计，以大田滴灌实际工程条件设置仿真参数，采用Ansys Fluent仿真软件进行不同型号灌水器流道的仿真计算模拟。研究此灌水器的压力、流速、湍动能等湍流特性以及颗粒的运动轨迹，揭示其内部流动机理。灌水器内部流体域压力随流道单元线性降低，并且压降梯度与流道单元数量线性相关；主流区流体更新快，泥沙不易发生沉积，流道旋涡区以及储水槽倒角部位是泥沙发生沉积的主要部位；流道高速区以外的其他区域以及储水槽部位整体湍流动能较低，水流无法形成或维持湍流状态，不利于泥沙运移，从而形成堵塞。模拟结果表明，灌水器内部结构流体域流速、湍流动能以及流线等分析均表明在灌水器流道部分的低速区和储水槽部位的倒角和边壁处是发生泥沙颗粒沉积的主要部位。

人的不安全行为是引发安全事故的重要原因，为研究影响水利工程施工人员不安全行为的因素，通过文本挖掘技术对280起水利工程施工事故案例进行分析，并借助R语言形成可视化云词图，得到32种不安全行为影响因素。运用Ucinet软件进行共现网络构建和中心度计算，确定影响水利工程施工人员不安全行为的关键因素。

为探究河套灌区适宜的再生水灌溉向日葵模式，针对向日葵关键生育阶段（出苗—现蕾期、现蕾—灌浆期、灌浆—蜡熟期）设置T1（HHH）、T2（HZZ）、T3（ZHZ）、T4（ZZH）、T5（ZZZ）共计5组黄河水（H）与再生水（Z）灌溉方式，结合膜下滴灌技术开展连续两年野外大田试验，结果表明，各试验处理黄河水灌溉量服从T5＜T2＜T4＜T3＜T1，反之，再生水灌溉量服从T1＜T3＜T4＜T2＜T5；再生水与黄河水轮灌对膜内和膜外0~40 cm土壤pH无显著性影响；再生水灌溉水量越高，膜内土壤含盐量变化幅度、土壤及籽粒中典型重金属元素含量越大；T2处理对应轮灌方式相对其他灌溉方式更有利于促进向日葵生长、增加籽粒产量、提高籽粒粗蛋白和粗脂肪含量；然而T3处理对应土壤及籽粒中砷、铅、镉、铬含量相对其他试验处理更低，且相对T1处理节约黄河水量100~120 mm，籽粒产量、生物量、籽粒粗蛋白和粗脂肪含量则分别提高了4.34%~7.19%、6.20%~6.68%、9.25%~20.50%、7.39%~13.37%；短期再生水灌溉不会导致向日葵籽粒和收后0~100 cm土体中的典型重金属元素含量超标。以节水控盐、增产提质为目标，推荐T3处理对应轮灌方式为河套灌区向日葵生育期内适宜的再生水灌溉方式，该研究结果可为内蒙古河套灌区再生水安全高效灌溉向日葵提供理论指导。

管涌渗漏破坏是导致土石坝溃决的主要原因之一，通过模型实验开展土石坝管涌过程渗流场变化研究，对土石坝安全预测预警具有重要意义。采用预设管涌通道模拟管涌渗漏的方式，建立了室内小尺寸均质土坝管涌溃决模型；通过布置小量程渗压计，获取土坝模型的渗流场数据，对土坝模型从蓄水到渗透破坏再到溃决全过程的渗流场变化进行了深入分析研究。分析发现，在蓄水阶段，相同轴距的管涌断面测点渗流压力小于非管涌断面测点的测值，但测值达到峰值的时间早于非管涌断面测点；在溃决阶段（出现明流和形成溃口阶段），坝体内渗流压力出现骤降，且越靠近管涌断面渗流压力骤降时间越早、骤降幅度也越大。该认识，对于土石坝管涌渗漏破坏预测预警提供借鉴。

浙江省杭州市九溪排涝泵站，装设有6台大型导叶式混流泵，单机流量50 m³/s，单台电动机功率10 000 kW，为国内目前在建单机流量最大的导叶式混流泵。水泵受上游来水和下游钱塘江潮位的影响，扬程变化幅度很大，最低扬程1.71 m，设计扬程14.0 m，最高扬程15.4 m。为保证泵组在超大扬程变化范围内保持安全稳定运行，结合九溪泵站建筑物布置和运行情况，充分利用下游挡潮闸提高最低扬程，详细分析比较全调节和变频调节对优化低扬程运行工况的作用，并采取综合措施提高泵组结构设计刚强度，从多角度对泵组运行工况和选型方案进行优化分析，并提出泵组变频调节和运行优化建议，为类似泵站提供参考。

大中型水库淹没处理是工程建设的重要基础，涉及到国家、集体和个人的利益，具有政策性强、现场情况复杂、利害关系交织等特点，其中洲滩土地权属确定、地类认定和补偿费用计算争议较大，从湘资沅澧四水大中型水库工程建设淹没处理的实践，提出了洲滩土地权属确定、地类认定的有关法规政策依据，以及洲滩土地补偿费和相关税费计算的路径和方法，供水利水电工程征地补偿和移民安置工作者参考。

针对离心泵非定常流动所引起的蜗壳流道内的压力脉动以及叶轮上的径向力问题，提出改变蜗壳基圆直径的方法来改变叶轮与隔舌之间的间隙，从而改变蜗壳内的压力脉动和叶轮上的径向力。基于SST k-ω湍流模型和SIMPLE算法，研究了径向间隙对蜗壳压力脉动以及叶轮上的径向力的影响。分别设计了4种不同基圆直径的蜗壳，蜗壳基圆直径分别为180、184、200、220 mm，其对应的间隙率分别为3.45%、5.75%、14.94%、26.44%。通过对4种模型进行非定常计算，获得不同间隙率下蜗壳内壁的压力脉动特性和作用在叶轮上的径向力。结果表明：偏离设计工况时，叶轮所受的径向力达到设计工况的5~7倍，且径向力的脉动幅值达到设计工况10倍以上；随着间隙率的增大，叶轮所受的径向力脉动幅值减小；当间隙率从5.75%增大到26.44%时，隔舌处压力脉动的脉动幅值减小50%以上；随着间隙率的增大，蜗壳内壁的压力脉动的脉动幅值均减小；当间隙率为26.44%时，蜗壳内壁的压力脉动的脉动幅值约为间隙率为5.75%时的50%；在小流量工况下，适当增大间隙率可以减少叶轮流道内涡的生成。

蔬菜是重要的经济作物，保障蔬菜长期高产共计对人民生活具有重要意义。为探究小白菜全生育期生长状况遥感监测模型，研究以不同水氮处理下小白菜为研究对象，利用无人机多光谱遥感技术，通过聚类—因子分析优化光谱数据（波段反射率、植被指数）作为输入变量，以地面准同步观测的土壤含水率、叶绿素相对含量（SPAD）为输出变量，采用极限学习机（Extreme Learning Machine，ELM）、多元线性回归（Multiple linear regression，MLR）、粒子群优化—极限学习机（PSO-ELM）3种方法构建小白菜叶片SPAD及土壤含水率监测模型，利用反演影像分析了试验区土壤水分及SPAD时空分布特征主要研究结论如下：①不同水氮处理对小白菜SPAD具有极显著影响，水分处理不显著。②聚类—因子分析可显著消除输入变量之间多重共线性问题，处理后变量之间VIF均为1。③ELM、MLR、PSO-ELM 3种模型构建的土壤含水率预测模型验证集决定系数R ²分别为0.54、0.53、0.66，均方根误差RMSE分别为0.01、0.03、0.03，性能偏差率RPD分别为1.42、1.46、1.72；构建的叶片SPAD预测模型R ²分别为0.65、0.75、0.74，RMSE分别为2.39、2.43、2.46，RPD分别为1.66、2、1.96。经过综合比较，PSO-ELM对两种指标的模拟精度最高。研究成果对小白菜生育过程处方决策研究提供有效参考价值。

粉细砂土壤由于其特殊的物理性质和易侵蚀的特点，使得粉细砂岸坡的护岸结构至关重要。以湘江部分粉细砂河岸为研究对象，考虑其降雨频率高，河流流速大，河岸易受冲刷的特性，利用有限差分软件FLAC3D，结合所选河段粉细砂岸坡的地形及土体性能参数，提出锚杆-混凝土预制格网护岸结构，建立三维岸坡防护数学模型，探讨该护岸结构对岸坡稳定性的影响。结果表明，锚杆拉力以及预制格网自重作用下，应力场呈带状分布，锚杆-混凝土预制格网护岸结构极大程度限制了土体水平方向的位移，减弱了岸坡塑性区以及最大剪切应变增量带的发展，岸坡稳定性安全系数显著提高，锚杆长度和入土角度对提高粉细砂岸坡的整体稳定性有显著影响，锚杆长8 m，入土角度为30°的锚固方案可供实际工程参考。

为探究不同外包滤料条件下的暗管透水效果、保土和防淤堵性能，设置5种暗管外包滤料方案，分别为砂滤料（A）、68 g/m²土工布（B）、90 g/m²土工布（C）、68 g/m²土工布+砂滤料（D），以及无外包滤料（E）方案作为对照，通过室内渗透试验，田间春灌和秋浇排水过程的监测调查，综合分析不同外包滤料对暗管透水效果、保土和防淤堵性能的影响。结果表明：方案A、B和D的排水流量衰减率平均稳定在5.60%，方案C的衰减率仅次于方案E（15.094%），为11.15%。不同外包滤料达到稳定状态时的渗透系数在7.46×10^-4 ~9.46×10^-4 cm/s之间，且GR≤3；各方案秋浇的土壤流失量较春灌时平均减少42%，方案D的土壤流失量衰减率仅为35%，低于其他方案（P＜0.05），同时方案A~D的流失土壤d ₉₀分别为14.8、18.50、9.0和15.50 μm与方案E（d ₉₀=23.33 μm）相较，保土性能显著；B、C和D方案内的淤土量分别为12.54、17.64和7.00 g，方案D的淤土量显著低于其他单一铺设土工布的方案，可见方案D的防淤堵效果最优。综上，针对河套灌区下游土壤性质，推荐优先选择方案D（68 g/m²土工布+砂滤料）作为灌区暗管外包滤料，该研究结果可为河套灌区下游选择适宜暗管外包滤料提供参考。

三峡电站34台机组，总装机22 500 MW，是国家电网“西电东送、南北互通”的电网骨干电源，在保障电网安全稳定运行中发挥重要作用。三峡电站年度检修工作，因设备多、机组型号多、电站设备技术改造诉求的多样性，导致年度检修策划、执行、调整过程十分复杂且不确定性高，存在人工工作量大等问题。三峡电站检修计划安排平台依托SpringBoot微服务架构，设计开发了三峡电站运行调度与最优检修方式安排系统，提供了面向电厂决策层、管理层、执行层和运营人员分级操作服务框架，实现了三峡电厂设备年度检修作业策划、执行、反馈、修正的全方位数字化管控。同时针对不同情况下的检修要求，基于检修过程安全性和稳定性，提出了多种检修计划方案并进行优化分析。目前该平台有效服务于三峡电站常规性的检修调度工作。

针对现有梯级水电站电力负荷控制方法在应用过程中存在的径流预报不及时、出力预测不准确、负荷控制偏差大、响应不及时以及出力平稳性较差等问题，从考虑出力约束和用电需求的角度出发，对梯级水电站电力负荷分频控制方法开展论证分析。以四川省甘孜州康定市境内大渡河干流猴子岩梯级水电站为例，基于梯级水电站水力调节性能、所处梯级群位置以及所承担任务等工况条件，通过计算梯级水电站的总蓄能数值并以此为基础设置出力约束条件，利用小波变换技术预测梯级水电站的总负荷量，再将电力负荷划分为低频、中频和高频3个区域，最后根据不同区域的有序用电方案和实际用电需求，制定出与之相适应的分频控制方法和执行措施，从而完成对梯级水电站电力负荷的有效调节控制。实验结果表明，考虑出力约束和用电需求前提下的电力负荷分频控制方法，实现了对梯级水电站电力负荷的有效调节和分频控制，所提方法具有效率高、偏差小、风险低以及节能降耗等优点。提高了水电站径流预报效率，降低了水电站出力波动值，减少了水电机组能源损耗以及缩短了电力负荷控制响应时间，为梯级水电站的稳定高效运行提供了坚实保障，具有较高的应用推广价值。

复杂地质条件下边坡稳定性受结构面、岩体性质等因素影响明显，其准确评价对边坡施工安全至关重要。依托黄河茨哈峡导流洞进口边坡施工工程，提出了一套综合赤平投影理论、二维极限平衡法与三维极限平衡法的边坡稳定性综合评价方法。首先基于赤平投影理论定性地描述了具有复杂结构面的导流洞进口边坡4#倾倒体失稳块体；随后分别采用二维极限平衡法与三维极限平衡法对施工期逐层开挖过程诱发边坡失稳风险进行了分析；最后根据“少开挖+强支护”的设计原则，从多方法综合评价和循环优化的角度，提出将原破碎体全部挖除的大开挖方案优化为保留部分破碎体的小开挖方案，并从安全性与经济性的角度对优化方案进行了评价。计算结果表明大开挖方案边坡稳定性安全系数约为1.17~1.19，小开挖方案安全系数约为1.078，大开挖方案边坡安全性高于小开挖方案；在对小开挖方案进行支护优化后边坡稳定性安全系数提高至1.159~1.183，边坡稳定性由临界稳定变为稳定，支护优化效果显著。综合边坡开挖安全性与经济性评价结果可见，所提“少开挖+强支护”边坡开挖方案符合相关规范安全控制标准，具有较好的经济效益与工程价值，可为相关工程提供参考。

抽水蓄能对于可再生能源的发展和新型能源体系的构建，助力实现“双碳”目标等具有重大意义。充分认识抽水蓄能的功能与作用，梳理我国抽水蓄能现代化进程中的政策演变及发展历程，分析我国抽水蓄能面临的困境与挑战，并对未来进行展望，有助于深刻理解和把握抽水蓄能与整个国家现代化建设之间的内在关系，有利于推动新阶段新征程抽水蓄能高质量发展，有望加快和推进我国形成国际竞争力强的抽水蓄能现代化产业。

为解决水火风光多能互补发电系统联合优化复杂问题，提出了一种水火风光多能互补系统联合调度问题两层优化建模和求解方法，上层以余荷均方差和期望均值最小为目标函数对水风光清洁能源打捆进行联合优化，下层以成本经济指标最小为目标函数对火电适配余荷进行优化。以江西省典型春秋季、夏季和冬季江西省的电网负荷以及风电、光电的出力过程为研究对象进行实例分析，采用研究团队提出的DPSA-POA和智能算法混合优化方法进行模型求解，验证了本文所提两层优化建模和求解方法的有效性。并发现了风光可弃情境相比风光完全消纳情景虽然在火电出力上有所提高，但在整体运行费用上有所降低。在以春秋季江西省的电网负荷和风电、光电的出力过程为研究对象进行的实例分析结果显示，火电出力总和提升了5.79%，多能互补系统整体运行费用减少了4.97%；在以夏季江西省的电网负荷和风电、光电的出力过程为研究对象进行的实例分析结果显示，火电出力总和提升了0.32%，多能互补系统整体运行费用减少了1.95%；在以冬季江西省的电网负荷和风电、光电的出力过程为研究对象进行的实例分析结果显示，火电出力总和提升了10.70%，多能互补系统整体运行费用减少了6.78%。该方法为求解水火风光多能互补联合优化复杂问题提供了一种新的思路。

岩体初始地应力是地下工程研究中的重要内容，依托大型地下厂房工程，采用三维水压致裂法和常规水压致裂法对洞内孔ZK1和地表孔ZK2分别进行地应力测量，获得岩体初始地应力；基于实测数据利用三维数值模拟方法进行地应力场反演计算，获得所需工程区的地应力场分布规律。研究表明：水压致裂法可以有效地获得初始地应力，三维水压致裂法获得的地下应力情况更为准确且可以与垂直孔测试数据互相印证；数值模拟获取的地应力计算值和实测值具有一致性，厂房隧洞布置较为合理且工程区发生岩爆概率较低；现场原位测试结果与回归地应力场分布规律可为工程设计提供有效的科学支撑。

过渡过程动态特性和调压室建设成本是调压室体型设计中需要关注的两个主要方面。如何选取调压室体型参数使两者均达到最优对水电站建设和运行具有重要意义。针对这一问题，基于第三代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅲ）和优劣解距离评价方法（TOPSIS），提出了一种兼顾大小波动调节特性和工程投资最优的调压室体型优化策略。首先，基于特征线法，建立水力发电系统精细化模型。其次，以调压室断面直径、阻抗孔直径和安装位置为决策变量，分别建立以大波动动态特性（机组最大水头+机组转速最大上升率）与调压室体积为目标的大波动优化模型和以转速超调量与ITAE为目标的小波动优化模型，并引入NSGA-Ⅲ算法，得到调压室在两种优化模型下的Pareto解集。最后，基于 TOPSIS评价方法，以上述4个优化目标为决策层，对Pareto解集进一步评价，得到兼顾大小波动调节特性和经济性最优的调压室体型。结果表明，与得分最低的方案相比，最优方案在牺牲较小调压室经济性的前提下，能够有效改善大小波动综合调节特性，实现平衡调压室建设成本和大小波动综合调节特性的目标。研究结果对水电站调压室结构设计具有重要指导意义。

随着光伏发电大规模并入电网，由此产生的源端可供电量不确定性问题日益突出，精准预测光伏出力，对电网资源优化配置、提升光伏消纳能力起着关键的支撑作用。通过研究影响光伏出力的关键要素，以历史气象特征数据为输入构建光伏出力预测模型，在实践过程中，对存在的主客观问题，从算法层面进行了模型优化。①针对光伏电站历史运行样本量小、气象特征变化多，导致诸多稀疏特征样本的问题，引入了ADASYN自适应采用算法，进行数据集重平衡；②通过XGBoost算法搭建了基于气象特征的光伏出力模型，并与传统的BP神经网络进行比较。通过某光伏电站的实际历史数据预测结果比较，结合ADASYN过采样和XGBoost算法，能有效提升模型的准确性；较BP神经网络相比，ADASYN- XGBoost 算法的MAE、RMSE、MAPE和R ²分别提高了66.7%、68.9%、58.0%和1.6%，评估指标明显优化。

在“双碳”目标远景下，加快发展清洁能源构建绿色低碳的新型电力系统刻不容缓，然而以太阳能为代表的清洁能源受天然因素影响，具有较强波动性与随机性，难以大量并网消纳。因此，在考虑传统水电建设周期长、调节性能受到天然来水影响较大的原因，在传统水电机组基础上加入可逆式机组构成混合式抽水蓄能电站增加水电调节能力，可与光伏电站联合运行，平抑光伏发电波动性，促进新能源消纳。为探究在大量光伏并网下，含有混合式抽水蓄能电站的水光蓄互补发电系统的运行方式，构建源荷匹配度最佳为目标函数的日内优化运行模型，运用中长期-短期多时间尺度嵌套的求解策略，使用中长期时间尺度计算结果作为短期时间尺度计算边界条件，并采用逐步优化算法以及粒子群算法求解不同来水以及不同光伏出力情景下系统运行方式。计算结果表明在不同来水以及不同光伏出力下，混合式抽水蓄能电站可采取不同运行工况，与传统水电形成“凹”字型出力与光伏出力形成互补，不仅可以促进光伏并网消纳，还能与电网负荷需求高度匹配，此外，不同典型日下，混合式抽水蓄能电站上下水库的日内水位变幅均呈现出上水库“先泄后蓄”、下水库“先蓄后泄”的趋势。研究结果为大规模光伏并网下混合式抽水蓄能电站运行方式提供参考。

水轮发电机组作为水力发电站的核心设备，在长期运行过程中不可避免地产生振动和压力脉动问题，长期振动会加速机械零件的磨损和疲劳，降低机组的寿命和可靠性，还可能导致机组的不稳定运行，甚至引发严重事故，对发电站的安全性构成威胁。这些振动和脉动问题源自多方面因素，其中包括水流的动态性、叶轮的设计与制造质量、以及机组与水力系统之间的复杂相互作用。这些振动和压力脉动问题对水轮发电机组的性能、可靠性和安全性都带来了负面影响。因此，深入研究水轮发电机组在运行过程中的振动和压力脉动问题，寻找有效的解决方案显得尤为重要。通过对安砂水电站3号机组实验数据的分析，深入探讨了水轮发电机组压力脉动及振动引起的运行稳定性问题。通过利用秩和检验以及皮尔逊相关性系数对水轮机组运行过程中的压力脉动、振动和摆度信号进行分析，发现水轮机组整体信号之间存在较强的相关性，尤其是在摆度信号中。最后，从水轮发电机组的设计、运行和维护各个阶段，探讨了降低水轮发电机组运行中产生的压力脉动及振动问题的方法与策略。通过采取这些措施，我们可以有效地降低振动和压力脉动问题带来的负面影响，确保水轮发电机组安全、稳定地运行，为可持续能源的发展做出贡献。