为切实解决水资源承载力分类评价的高维问题，揭示水资源承载力动态变化规律，提出了改进的投影寻踪聚类模型。对于改进的投影寻踪聚类模型和基于最大信息熵原理的投影寻踪聚类模型，通过分析投影值的负熵变化规律，推导得出了密度窗宽的合理取值范围以及最佳取值；当密度窗宽为最佳取值时，改进的投影寻踪聚类模型比基于最大信息熵原理的投影寻踪聚类模型分类评价效果更好。针对江苏省水资源承载状态，采用改进的投影寻踪聚类模型进行了动态评价，2009年至2020年、2022年水资源承载力等级为Ⅲ级，2021年水资源承载力等级为Ⅱ级。建立灰色GM（1，1） 模型，预测该省2023年至2030年水资源承载力状态为Ⅱ级。改进的投影寻踪聚类模型更加有效地提取了水资源承载力评价指标高维数据的结构特征信息，进一步提升了水资源承载力分类评价模型的精确性，使评价结果更加客观合理。通过2022年与2009年指标贡献率数值比较分析，该省采取的工农业节水、加快社会经济发展、水资源保护等措施，促进了水资源承载力状态持续转好。根据评价指标对江苏省水资源承载力状态以及评价标准的贡献率，深入分析该省水资源承载力存在的短板，提出了提升水资源承载力状态的相关建议，确保江苏省水资源系统承载力状态尽早达到Ⅰ级，实现水资源可持续利用。

通过Copula函数进行建模，采用P-Ⅲ分布分别对金沙江流域承担昆明市供水的两座重要水库——云龙水库和松华坝水库入库径流在三大时间尺度（全年、汛期、非汛期）上进行边缘分布函数的拟合，对拟合的边缘分布函数进行联合分布函数的构建，并对联合分布函数采用K-S检验法进行拟合优度检验，采用图形分析计算法、AIC准则和BIC准则对联合分布函数进行拟合优选，最后通过优选出来的Copula函数对两座水库在三大时间尺度上进行丰枯遭遇分析。主要结论如下：两座水库全年与非汛期入库径流最优Copula函数均为Gumbel Copula函数、汛期为Frank Copula函数。三大时间尺度上两座水库的丰平枯同步概率之和（全年0.734，汛期0.541，非汛期0.728）均大于三大时间尺度上两座水库的丰平枯异步概率之和（全年0.266，汛期0.459，非汛期0.272）；在所有丰平枯组合中，两座水库的同丰概率在所有丰平枯组合情况中最高（全年同丰0.310，汛期同丰0.232，非汛期同丰0.308），表明两座水库在所有丰平枯组合中同为丰水年的可能性最大；在全年和非汛期时间尺度上两座水库为枯枯的概率（全年同枯0.298，非汛期0.296）相差不大且均大于两座水库在汛期时间尺度上为枯枯的概率（汛期同枯0.232），因此在两座水库进行实际调度的过程中，特别是在枯水年应考虑两座水库的丰枯同步性。该研究结果可在金沙江流域的水库群联合优化调度中提供一定的决策参考依据。

为解决现有城市内涝模型在模拟计算时的输入场通常仅考虑降雨量及先期预先设定的相关参数，无法将实况积水数据代入模型对模拟结果进行实时订正，使得模型计算结果与实际存在偏差较大的问题，采用模型计算结果与积水监测数据实时同化确定模型中产汇流系数和排水系数，提出一种基于等效水量法的城市内涝模型实时订正方法。以石家庄市城市内涝仿真数学模型为应用案例，选取典型暴雨个例进行效果验证，结果表明实时订正后的模拟积水值更能较好反映出实际积水情况，模拟值与实况值的一致性指数从订正前的0.72提升到了订正后的0.96，通过订正技术显著提升了模型的计算精度。

中国水资源总量丰富，但目前仍存在人均水资源占有量较低、水资源时空分布不均等问题，这些问题在干旱区更为明显。中国目前正实行最严格水资源管理制度，尽管该制度发挥了一定成效，但仍无法有效解决干旱区面临的水资源难题。从制度层面出发，运用结构-功能分析方法，归纳总结并分析中国干旱区涉及的水资源管理政策法律文件。分析结果表明：①中国干旱区水资源管理制度存在规范水资源利用行为、提高水资源利用效率的正功能和推动节水技术创新、促进可持续发展的潜正功能，以及水资源分配可能导致权力固化和供需不平衡，管理制度会增加企业和个人成本负担的潜负功能。②中国干旱区水资源管理制度存在纵向的立法规范结构约束、横向的水资源管理制度结构约束以及横纵结合的职权分配结构约束。进一步分析表明，产生上述结构约束的原因在于水资源管理立法纵向残缺、水资源管理制度横向配置局限以及水资源管理制度运行中的责任分配不明，由此导致节水领域制度落实困难、水资源分配不合理以及再生水利用效率偏低、水资源管理主体职责交叉重叠的问题，制约水资源管理制度体系的运行。因此，针对上述问题，应当制定专门性节水立法、完善干旱区水资源管理制度和明确水资源管理的责权分配，以期达到优化中国干旱区水资源管理制度的结构障碍及制度缺陷，消除其潜负功能的效果。

汉江是长江第一大支流，也是南水北调中线工程和引汉济渭工程的水源地，具有重要的战略地位，科学评估气候变化和人类活动等变化环境下其水循环的响应，对流域水资源的可持续利用和制定适宜的管理政策有着重要意义。本文以汉江流域为研究区域构建了校准后的VIC分布式水文模型，随后基于降尺度后的全球气候模式数据和不同时期土地覆盖遥感数据设置不同情景的模拟，全面分析变化环境下流域水循环要素响应规律，并量化了气候变化和土地利用对径流变化的贡献率。结果表明：不同气候变化情景下，年均降水中上游增加显著，年内降水更加集中于夏秋季节丰水期，各月实际蒸散发整体增加且年内分布更加均匀化；丹江口入库流量和流域出口断面流量在RCP8.5情景呈显著增加趋势，流域年内枯水期流量减少，丰水期流量全年占比最大增加了8.51%，未来月流量更加集中于丰水期，发生干旱和洪涝灾害的概率将会增加。汉江流域的部分稀树草原和有林地在21世纪以来转化为郁闭度更高的落叶阔叶林，土地利用的变化没有使得流量的年际变化趋势有较大改变，但使得流量整体降低了。不同时期气候变化和土地利用对丹江口入库流量变化的贡献率分别为80%~88%和12%~20%，对流域出口断面流量变化的贡献率分别为72%~88%和12%~28%，气候变化是汉江流域径流变化的主要驱动力。

梯级水库群防洪库容的合理分配与有效利用对汛期水库群防洪减灾和综合效益的发挥起到至关重要的作用。针对梯级水库在防洪库容分配过程中，各水库对整体防洪安全影响的重要程度差异性缺乏有效区分方法，进而导致防洪库容分配不合理的问题，将水库非线性安全度与兼顾水库入库流量、设计防洪库容大小、泄流至防洪控制站传播时间等特征的变权重相结合，提出基于变权重非线性安全度的水库防洪安全度计算方法，同时，考虑梯级各水库和下游防洪控制站的安全，以梯级整体防洪安全度最大和下游防洪控制站超标洪量最小为目标，构建基于安全度的梯级防洪库容优化分配模型，采用差分进化算法对模型进行求解，实现防洪库容的最优分配。将该方法应用于金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四库梯级防洪库容分配实例，结果表明该方法相较于其他方法，可在不降低梯级整体防洪效果的前提下，描述各水库权重的动态变化过程，通过增加乌东德和白鹤滩水库防洪库容的使用，以减小溪洛渡和向家坝水库防洪库容的使用，使梯级整体在调度期的防洪安全度达到最大。该方法可反映各水库在梯级防洪中重要程度的差异性，实现水库间防洪库容的科学管理与合理分配，为水库防洪优化调度科学决策提供依据。

峡江水库建设对赣江干流水位的顶托作用主要影响着上游吉安河段的水文情势变化，分析回水顶托作用下引起的水位变化以及解析河段水位抬升成因机制对研究水利工程修建改变河道水力特点的防洪减灾工作具有重要意义。基于历史实测水位和流量数据，构建计算水位顶托效果的逐步回归预测模型，利用皮尔逊相关分析定量评估水位顶托效果与各因素之间的相关性和影响程度，随后援用逐步回归方法量化分析了峡江水库运行对吉安水位顶托作用，即建立水位顶托效果与各因素之间的多元回归方程并验证方程的可靠性。结果表明：①基于逐步回归分析的预测模型模拟精度高，水位和流量要素模拟效果均良好，模拟水位过程与实测过程基本保持一致，在模拟流量方面也能够较好地再现实测过程且水位预测模型的各项评价指标优于流量预测模型；②水位顶托效果与峡江水库实测水位存在极强正相关性，与吉安实测水位和吉安水位落水过程存在中等正相关性，与吉安实测流量存在中等负相关性，与吉安水位涨水过程存在微弱负相关性；③多元逐步回归方程的修正后决定系数R² 为0.892，表明方程拟合度较高且通过了后续的准确性检验，可表征吉安实测水位、吉安实测流量、峡江水库实测水位、吉安水位涨落过程的多重驱动作用。

基流作为河川径流中相对稳定的一种组分，同时也是干旱半干旱地区枯水期径流的主要来源，对流域的水资源优化配置及生态环境的维护有着十分关键的意义。基流分割结果的准确性对于预测流域水文过程以及探究基流变化规律有很大的影响。汾河作为黄河中游重要支流，关系着整个中游地区的经济发展，研究汾河的基流变化能有效表征黄河中游基流的变化机制，因此，选取适宜的分割方法显得尤为重要。基流分割方法众多，数值模拟法凭借其客观性、可重复性和易操作性等特点，且可对长系列冗长繁琐数据进行高效便捷处理，因此在实际应用中受到广泛认可。基于黄河中游汾河静乐水文站2006-2014年日径流资料，采用8种常用的数值模拟方法进行基流分割计算，分析径流年内、年际变化特征，从基流指数的不稳定系数、标准差和变异系数3个角度分析其特征，并分析年基流指数的相关性，比较典型年的基流过程与径流过程，选用Nash-Sutcliffe效率系数、平均相对误差和相关系数这3个指标来进行基流分割结果的有效性检验。结果表明：Chapman滤波法、Chapman-Maxwell滤波法和Eckhardt滤波法是静乐水文站控制流域较为适宜的基流分割方法，计算所得的BFI值分别为0.491、0.495、0.496。研究结果为黄河中游基流分割和基流变化规律等研究提供技术支持，为黄河中游水资源合理利用和更好地建设当地生态环境提供科学依据。

2022年长江流域发生了大面积的干旱，此次干旱涉及范围广，持续时间长，对于农业、生态等方面都造成了较大影响。降水量相比同期减少，气温增加，导致土壤含水量降低，农业干旱同步发生。复演长江流域此次农业干旱的发展过程，探寻其气象成因，对于完善干旱发生机理的认识，实现干旱的有效应对具有重要意义。研究基于ERA5数据，对比2022年土壤含水量与多年同期均值，从时空维度揭示了2022年农业干旱的主要土壤含水量特征；采用标准化土壤湿度指数值，通过与往期干旱事件对比，阐明此次农业干旱的严重性；最后，从大气环流角度与外强迫场海温角度，分析了此次干旱的气象成因。分析表明，2022年，6-9月全流域的农业干旱程度分别为：无旱、极旱、极旱、极旱。流域遭受长达3个月的农业极端干旱，其中依据数值判断，8月干旱程度最深。就干旱气象成因而言，西太副高2022年6-9月较往年同期影响面积增大、强度增强，且西太副高位置异常偏西，近乎包括流域整个范围，导致流域整体处于单纯西太副高控制之下；同时，长江流域夏季降水与前一年秋冬季大西洋北部、太平洋北部的海温，以及同年春夏季太平洋东部、大西洋及印度洋海温关系较为密切，高相关性时段内的海温与往期均值存在差异性，引起相关干旱。

染料在生产和生活中广泛使用，导致环境中染料污染问题频发，尤其是水体，对生态系统和人体健康带来潜在危害。生物炭具有来源广泛且符合“双碳”的要求，被广泛用于环境污染治理。但由于原始生物炭的吸附能力差，且缺乏选择性。因此，对生物炭改性是最常用的方法。为了提高生物炭对染料结晶紫（CV）的吸附效果，研究以橙子皮为原料，通过共沉淀-热解法制备钴锌铁氧体改性的磁性生物炭（Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄@BC）。采用X射线衍射（XRD）、电子扫描显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、比表面积及孔径分析仪（BET）、Zeta电位仪对改性前后的生物炭进行详细表征。实验结果表明，改性后产生介孔结构，显著增加了材料的比表面积，而且增加了材料的表面正电荷，提高材料的pH适应性，从而促进生物炭对CV的吸附效果。通过批处理实验考察不同实验条件对Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄@BC吸附CV的影响，并对吸附动力学和吸附等温线进行拟合，发现Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄@BC对CV的吸附性能显著提高，去除率可达到99.64%，相较于单独的BC（41.94%）和 Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄（26.78%）吸附能力显著增强。一级动力学和Langmuir模型更好地拟合吸附过程和吸附等温线。吸附过程是单层吸附，以物理吸附为主，最大吸附量为227.59 mg/g。Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄@BC在pH 5~11都能有效地吸附CV。常见的共存阴阳离子稍微促进Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄@BC对CV的吸附。在自来水和长江水中，吸附效果比纯水中好。这说明该材料具有很好的抗干扰能力。经过5次循环后对CV的去除率仍能达到69.75%。研究为CV污染水体的处理提供一种潜在材料，也为生物炭改性对染料废水的吸附提供一种新思路。

基于1998、2012和2020年三期河道实测地形数据，较为系统地研究了北江下游石角-三水河段近20年来河道地形的时空变化特征，同时采用有限体积法建立研究区域二维水动力水质耦合模型，定量研究了不同地形和洪水量级下石角-三水河段水力滞留时间的空间分布。研究结果表明，1998-2012年该段河道存在明显冲刷，研究区域平均高程降低2.9 m，平均深泓点高程降低7.8 m，河道断面存在显著的由宽浅向窄深发展的趋势；2012-2020年，研究区域平均高程降低0.7 m，平均深泓点高程增加0.4 m，变幅显著低于1998-2012年，河道断面形态趋于稳定。研究区域水力滞留时间的空间分布表现为从上游至下游逐渐增大，且河道中心的水力滞留时间一般低于两岸。在同一地形条件下，洪水量级越大，研究区域水力滞留时间越小，物质输运速度越快；在2020年地形条件下，P=1%时出口位置水力滞留时间为11.99 h，低于P=5%时的12.69 h及P=20%时的13.08 h；从时间尺度来看，1998-2020年研究区域平均水力滞留时间增加0.72~0.75 h，出口位置水力滞留时间增加2.20~2.35 h。通过对比出口位置水力滞留时间与区间内各水文站点平均流速，发现二者呈显著的负相关性，并最终采用幂函数建立水力滞留时间的估算公式。相关研究成果可为今后北江下游突发污染事故的预警和管理提供科学参考。

河流岸线作为国土空间的重要组成部分，是水陆生态系统物质交换和能量转化的重要纽带，具备独特的生态服务价值。掌握岸线利用类型组成结构的多样性特征及其影响因子，是岸线空间合理利用和科学管理的重要基础。研究选择浙江省16条代表性河流，按4大类16小类岸线功能分区，共划分岸线利用单元4 905 个，岸线总长度4 580 km，单位岸线长度单元数量1.07个。研究对象河流岸线功能区划分类型基本一致，人工和自然岸线在数量和长度层面整体相当，且河流岸线利用程度极高（利用区占比96.3%）。不同河流岸线利用强度和精细程度存在一定差异，曹娥江最高，小溪最低；不同河流间岸线利用类型多样性程度存在较大差异，新安江最高，鳌江最低；同一河流不同岸线类型的数量和长度的优劣分布格局保持高度一致，呈强正相关性（ρ=0.973）。河流按岸线类型有无划分为4族，同一河流左右岸强自相似性达14条，两两中等相似及以上的河流组数占比达64%。岸线利用类型多样性与河流的自然特性（流域面积、河长、平均河宽、坡降）以负相关关系为主，而与社会属性（单位人口、单位GDP）以正相关关系为主。浙江省是我国经济最发达的地区之一，河流岸线空间在国民经济社会发展中承担重要功能，对岸线利用类型结构组成及其影响因子分析开展研究进而提出相关建议，有助于提升滨水空间资源价值，并促进国土空间资源优化和加强水域岸线保护。

水质模型参数取值对模型的模拟精度影响很大，为提高BOD-DO水质模型参数反演精度，首先在Dobbins-Camp BOD-DO水质模型的基础上，以BOD和DO浓度计算值与实测值之差的加权平方和最小为目标函数，构建了Dobbins-Camp BOD-DO水质多参数反演模型；然后针对麻雀搜索算法（Sparrow Search Algorithm，SSA）求解精度低、稳定性不足和易陷入局部最优等问题，引入Sine混沌映射和对立学习、转移概率以及差分变异3个策略，分别从提高初始种群多样性、扩大搜索空间以及增强种群跳出局部最优的能力三方面对SSA算法进行改进，提出了一种多策略改进的麻雀搜索算法（Multi-strategy Improved Sparrow Search Algorithm，MISSA），并将其应用于Dobbins-Camp BOD-DO水质多参数反演模型的求解；最后通过数值实验将得到的反演结果与SSA算法、模拟退火算法、粒子群算法、遗传算法四种优化算法进行对比，并探讨了参数初值选取和观测噪声水平对反演结果的影响。结果表明：MISSA算法的计算性能明显优于对照组中的4种算法，且能显著降低初值选取对BOD-DO水质模型参数反演结果的影响，当观测数据的噪声水平不超过5%时， MISSA算法可有效提高反演结果的稳定性。该结果验证了MISSA算法在反演Dobbins-Camp BOD-DO水质模型参数的有效性，为水质模型参数求解提供有益参考。

河湖疏浚会引起底泥悬扬，造成水体浑浊。为控制疏浚带来的环境污染，尝试利用气泡幕拦浑，现场与室内试验随即开展。通过比较有无气泡幕时固定测点泥沙浓度的变化，探究气泡幕对天然泥沙和高岭土颗粒的拦截效果。在此基础上，提出气泡幕拦浑率的概念。测量气泡幕后侧泥沙浓度时空变化，分析单宽曝气量对气泡幕拦浑率的影响。试验结果表明：气泡幕具有一定的拦浑效果，其对天然泥沙的拦浑率达0.8，对高岭土颗粒的拦浑率超过0.4；随着单宽曝气量增加，气泡幕拦浑率先增长后降低；气泡幕在防疏浚底泥扩散方面具备良好的适用性，特别是，与防污帘组合使用时，可进一步减少悬浮泥沙扩散量，又能允许船舶自由通行疏浚水域。

水体富营养化问题日益严峻，这种现象导致了浮游植物的异常增长，释放有害的藻毒素，造成了水体的污染，并对动植物乃至人类造成了危害。与之相关的，水体通常流动缓慢，连通性差，水流停滞时间较长，使得这些水体 更容易受到富营养化的影响，也使水华风险升高。针对水华的产生机理，深入探讨了水动力因素、水环境因素和气象因素的影响。水动力因素包括水体的流速、流量和水体扰动等情况，它们共同决定了藻类的积聚程度；水环境因素包括水温、溶解氧、营养盐浓度以及酸碱度等，它们将直接影响浮游藻类的生长；气象因素如气温、风力等会改变水体的温度，从而对水华的形成和发展产生影响。还依据江河湖库水体的特点，探讨了数值模型和数据驱动模型在水华预测中的应用，数值模 型在水华预测中的应用是通过模拟水体中的环境因素，来预测水华的发生和发展趋势；数据驱动模型以数据挖掘算法和 统计技术为基础，利用机器学习方法，通过分析和识别监测数据、图片与水华的对应关系，进行迭代学习，创建其与水华爆发的预测联系。它们为探究水体状况、预测水华事件提供了有效工具，二者相耦合的方法对水华的精准预测有着重要意义，也是未来研究的发展趋势，有助于水资源管理者更好地对其进行调控，提高预测精度和水质管理的效率以减少水华的发生。

黏性卵黏附于砾石表面或砾石间隙中、近岸浅坑中发育孵化，对产卵场水文条件有特定需求。水风光互补运行下水电调峰造成日内下泄流量变化率增大，易导致黏性鱼卵暴露于空气中干燥死亡。已有生态流量缺乏日内流量变化率的量化研究，水风光协同调度缺乏鱼类繁殖适宜流量过程的考虑。提出通过计算不同流量工况下鱼类繁殖适宜生境面积的重叠率，以评估不同基准流量下生态适宜的流量变化率。同时，综合考虑水电调峰对新能源消纳及其对水文情势的改变，提出一种面向鱼类繁殖需求的水风光生态协同调度模型。以羊曲坝下河段为例，结果表明，为满足产黏沉性卵鱼类繁殖需求，最大流量增率不宜超过120 m³/（s·h）；生态权衡调度方案相比调峰效益最大解，平水和枯水时期分别减少7%和6%的新能源消纳量，减少2%和6%的水电出力，但水文情势的改变量相比降低了15%和21%。研究成果可为鱼类产卵期水电站生态调度优化运行提供技术支撑，促进水电可持续发展。

“渗”为海绵城市技术要素之首，而城市绿地是海绵城市建设的重要组成，开展城市绿地土壤入渗性能研究可为长治市构建城市“海绵体”提供科学支撑。以长治市典型建成小区绿地土壤为研究对象，采用野外单环入渗法测定了典型建成小区绿地表层土壤入渗过程，同时探讨了长治市城区典型建成小区绿地土壤物理性质对表层土壤入渗的影响，评价了3种常用入渗模型在该区域的适应性，并基于最优模型计算了不同平均雨强下典型建成小区绿地的溢流时间。结果表明：长治市典型建成小区绿地整体入渗能力较好，稳定入渗时间为50~100 min，稳定入渗速率在0.109~3.633 mm/min之间，其中老旧小区绿地稳渗最快；土壤理化性质空间异质普遍存在，入渗参数与容重、初始含水量成负相关，与田间持水量、饱和导水率成正相关；长治市建成小区绿地土壤入渗随时间变化过程更适用Horton模型；当建成小区绿地稳渗率为0.10 mm/min，且初始入渗率处于较高时，随平均雨强增大，溢流时间将逐渐缩短；若初始入渗率处于较低水平，其形成内涝风险将进一步增大，可针对绿地进行海绵化改造。

预应力钢筒混凝土管（PCCP）在我国引调水工程中发挥着重要作用，PCCP运行的安全性对水资源的配置至关重要，关系国计民生。当管芯混凝土内表面产生有害裂缝后，在水压力的作用下会引起内管芯混凝土破坏，导致钢筒被锈蚀，形成安全隐患，因此，针对管芯内壁混凝土裂缝预防和控制的研究对水资源的合理利用具有重大意义。为了预防和减少PCCP内壁出现有害裂缝，根据国内外学者的研究成果，概述了PCCP管芯内壁混凝土裂缝的种类和形式，即纵向裂缝、螺旋裂缝和插口端裂缝；总结了干燥收缩、沉降收缩、温度收缩、焊缝、缠丝应力、吊装运输等因素与PCCP内壁混凝土裂缝的关系；分别从PCCP设计、原材料、配合比、养护制度、焊缝、钢筒、插口和裂缝自愈合、纤维增强材料等方面总结了PCCP管芯内壁裂缝的预防和控制方法。最后，对PCCP管芯混凝土内壁裂缝的控制和预防进行了展望，为继续研究提供思路。

临水强透水地层总是伴随着高地下水的特点，对于该地层的基坑施工易造成许多危害和不利影响，因此需要采用帷幕和管井的防渗降水措施，目前对于帷幕和管井的防渗降水效果的评价方式仍处于探索阶段。利用ABAQUS有限元计算软件，分别对帷幕和管井作用下的基坑渗流特征进行研究，采用单宽渗流量、帷幕降水深度、边坡水位作为帷幕防渗效果的评价标准，采用管井流量和边坡水位作为管井降水效果的评价标准，对帷幕深度和帷幕距基坑的距离以及管井深度、管井间距和管井半径进行敏感性分析，并对帷幕管井共同作用下帷幕和管井的防渗降水效果进行分析，为船闸基坑工程中帷幕和管井的布置方案提供设计依据。

通过不同机械粉磨时间对钼渣特性的影响试验，获取粉磨最佳时间。将该粉磨时间作用下钼渣作为掺合料制备水泥基材料，分析不同钼渣掺量对水泥基材料力学性能、孔隙结构等性能的影响。结果表明：综合水泥基材料的物理力学实验结果，得出在钼渣掺量为30%时，水泥基材料各项性能达到最佳。而粉磨最佳时间为2.0 h，此时钼渣的各项性能达到最佳状态。适当掺加钼渣可以有效地改善水泥基材料的孔隙结构，使得水泥基材料变得更加密实。过量的掺加钼渣，会破坏了水泥基材料的微观孔隙结构，进而导致了水泥基材料各项性能的降低。此时水泥基材料仍然保持着较好的强度且可以满足实际工程的需要，但是从经济方面考虑就增大了成本，不利于工程的进展。

预应力锚索-灌注桩等组合支护结构能够有效地发挥各自优势，在基坑加固的应用中越来越广泛。本研究采用三维有限差分方法模拟桂平航电扩机工程基坑分级开挖支护全过程，分析预应力锚索、锚杆、抗滑桩组合支护结构的受力与变形特性，并通过监测数据验证了数值模拟的合理性。结果表明，对于上部为土质、下部为岩质的基坑边坡，采用抗滑桩和预应力锚索组合结构嵌固到下部基岩可有效控制上部土质边坡的塑性破坏和变形，结合预应力锚索和随机锚杆可有效地遏制下部岩质边坡侧向位移，桩锚组合支护结构对土岩复合地层基坑具有良好的适用性和加固效果。

GPR技术近年来在许多领域得到了广泛应用，但公路工程在道路脱空探测时对于充水型脱空无法检测，且从未在模袋护坡工程检测中应用。鉴于此，通过室内模型试验，研究了模袋含水率对波速和相对介电常数的影响，并分析了电磁波波长在模袋中的变化情况；通过水池模型试验，在不同电导率的水中对电磁波波速、波长、衰减常数和趋肤深度进行了研究分析。结果表明：模袋护坡工程探测时，应尽量选择高频天线，以提高钢筋分辨率，且重点考虑模袋含水率的影响，选取准确的相对介电常数，准确计算钢筋位置。充水型脱空探测时，应重点考虑水中电磁波的衰减，高频段衰减程度取决于水的电导率。当水的电导率不大于0.1 s/m时，高频段天线均可探测到脱空层底部；当水的电导率大于0.1 s/m和小于1 s/m时，高频段天线均识别困难；当电导率达到1 s/m时，高频段的所有频率均无法识别。

土石围堰防渗墙施工过程中的固壁泥浆具有一定的防渗能力。如果工程中出现一些突发事件严重影响施工进度，为了确保主体建筑物施工进度，工程中可以采用围堰防渗墙施工过程中提前进行基坑抽水的施工策略，但此时固壁泥浆的防渗能力以及堰体稳定是否满足要求还有待研究。利用ABAQUS有限元计算软件，以渗流量为评价参数，研究了围堰不透水层深度、泥浆渗透系数以及泥浆影响带对围堰防渗能力的影响。并在此基础上，提出了基于围堰渗流量的泥浆渗透系数反演方法，为围堰防渗墙施工与基坑提前排水同时进行的施工策略研究提供了重要的依据。研究成果可为类似工程提供参考。

针对水工钢闸门这种长寿命金属结构寿命预测难以预测的问题，提出了一种基于数字孪生技术的方法，获取闸门的全寿命周期数据，以达到剩余寿命预测的目的。首先利用有限元模型建立水工闸门的数字孪生体，并通过监测系统实时获取弧形钢闸门的静动力响应特性，在此基础上，以振动频率和结构应力作为响应，基于贝叶斯理论对闸门进行实时不确定性模型修正，最后利用修正的高保真模型获取闸门全寿命周期数据集，对闸门进行剩余寿命预测。结果表明：修正后的参数对应响应与实际响应偏差相比于仿真初始值更小，且剩余寿命预测结果与真实剩余寿命预测结果相似，在真实寿命预测的95%置信区间内，表明了方法的有效性和可行性。

蓄滞洪区是防洪工程体系的重要组成部分，转移道路是蓄滞洪区分洪蓄水时防汛抢险、群众安全转移的重要通道。蓄滞洪洪区转移道路布设涉及转移人口数量、道路长度和转移时间等诸多问题，为了研究解决蓄滞洪区转移道路规划布设问题，在洪水风险图避洪转移分析计算模型原理基础上，引进道路干扰系数，研究建立转移道路规划布设模型。选取杜家台分蓄洪区内香城垸、曲口垸和新农垸等7个围垸共20个转移单元利用转移道路规划布设模型进行转移道路干线、支线布设和转移所需时间计算，计算得到在初步拟定转移道路布置和长度的基础上转移所需时间为0.74~5.15 h，小于可用转移时间；对确定转移线路的7个围垸进行转移道路路网密度计算，计算得到围垸路网密度为0.44~0.92 km/km²，其数值能满足规范要求。结果表明该模型能较为方便的确定蓄滞洪区内转移道路干线、支线的布置及道路长度，并定量计算出转移单元安全转移至安置点所需转移时间，该模型可作为蓄滞洪区转移道路规划布设参考。

岩土颗粒材料的应变局部化失效问题广泛存在于工程设计应用中，主要表现为介观尺度上的应变局部化现象和宏观尺度上的剪切带产生，目前在微观尺度上的形成机理尚不明确。为了系统研究颗粒集合体的应变局部化的形成与演化过程，通过使用离散单元法（Discrete Element Method，DEM）模拟了指定平面应变加载路径的真三轴试验，获取了宏观和微观尺度上的颗粒材料几何、运动以及力学信息。为了找出表征应变局部化特性的最佳特征量，比较了颗粒温度、波动位移和局部剪胀角等微观指标，发现波动位移在表征应变局部化方面与其他参数相比相关性更好，并选定其作为应变局部化表征变量。为了量化颗粒集合体从应变局部化开始产生到发育完成的具体应变区间，采用莫兰指数对波动位移的空间分布特征进行统计和分析，确定了颗粒集合体在弹塑性转换阶段的发育区间。进一步对颗粒集合体应变局部化发育区间内的波动位移空间分布进行探究，并统计不同空间区域内波动位移的概率密度函数，发现研究区域外部的局部塑性在过渡阶段停止演化，而内部塑性以逾渗模式发展。最终，通过波动位移的空间分布进行聚类分析，获得了描述介观尺度上应变局部化的团簇体模型。该模型可以将颗粒集合体宏观剪切带的形成与发育和单个颗粒的微观塑性发展相联系，刻画颗粒集合体从介观尺度上的应变局部化出现到宏观尺度上剪切带完全形成的演化过程。

基于数据驱动的模型已广泛应用于大坝运行状态建模与短期变形预测等领域中，而监测数据中存在的异常值会削弱甚至破坏数据驱动模型的可信度和鲁棒性。针对上述问题，提出一种耦合DWT-IFLOF的大坝监测数据异常检测算法。首先，采用小波降噪技术减少监测数据集中采集噪声对模型建模的负面干扰。其次设计一种耦合孤立森林（iForest）异常检测算法与归一化局部离群因子值（LOF_nor）的全新监测数据异常度量化表达式。最后通过引入拉伊达准则，依据计算得到的异常分数，对异常值进行定性筛查。试验结果表明，相较于热门异常检测算法，在查全率层面提升18.32%以上；查准率提升20.14%以上；准确率提升0.71%以上。可针对大坝安全监测数据中的异常值进行有效检测。

本研究旨在探讨结合多光谱遥感技术和土壤物理化学属性进行土壤水溶性离子含量预测的可行性。研究区域位于新疆南部的盐渍化土壤区域，测定土壤中主要水溶性盐基离子含量（K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃ ^-、Cl^-、SO₄ ^2-），并应用随机森林（Random Forest，RF），梯度提升回归树（Gradient Boosting Regression，GBR）和极端梯度提升（Extreme gradient boosting，XGBoost）3种机器学习算法构建基于遥感光谱特征及土壤信息的土壤离子含量反演模型，同时对比了纳入与未纳入土壤变量的模型预测精度。结果表明：仅使用多光谱遥感数据作为输入变量时，3种模型均仅能区分土壤离子含量的高低水平，但对各离子含量进行精确预测的能力有限。将土壤变量纳入模型后，预测精度均得到显著提升。在所选用的3种方法中，随机森林模型的预测精度最高，XGBoost次之，GBR模型的精度最低。就各个离子的预测而言，Mg²⁺、Ca²⁺和Na⁺含量的预测精度较高且模型表现较为稳定；SO₄ ^2-、Cl^-和K⁺的预测表现一般，具备定量预测能力；而HCO₃ ^-含量的预测仅GBR模型具有一定程度的可行性。不同离子的最优预测模型存在差异，其中随机森林模型对K⁺、Mg²⁺和Cl^- 三种离子的反演效果最佳；XGBoost模型在Ca²⁺、Na⁺和SO₄ ^2- 三种离子的反演中表现为最优；GBR模型则在HCO₃ ^-离子反演中展现了较好的性能。特别地，Mg²⁺、Ca²⁺和Na⁺含量的最优相对分析误差分别为2.829、1.951和1.870，说明这些模型对于这3种离子含量的预测具有较高的可靠性。研究成果可以为干旱区土壤盐分主要离子含量的区域尺度预测提供科学参考。

定量描述南方多水源灌区灌溉水转化机制是实现灌区水资源高效利用的基础。本文以湖北省漳河灌区内部的杨树垱流域为例，考虑其内部的空间异质性，对流域划分灌溉子区并对灌排系统进行水平和垂向概化，根据水量平衡原理研发多个水平衡子模块，构建沟渠塘库系统水平衡模拟模型。根据2021-2022年典型塘堰和内部水库的实测逐日水位资料，利用拉丁超立方抽样法和偏相关分析法对模型参数进行敏感性分析，并在不同流域尺度上对模型进行率定和验证。模拟结果的Nash-Sutcliffe系数（0.72~0.99）、均方根误差（0.09~0.20 m）和平均绝对误差（0.08~0.14 m）表明模型模拟效果较好，与传统灌区分布式水平衡模拟模型相比，该模型可以在满足较高精度的同时，更为全面地描述灌区水转化过程，为定量描述流域内灌溉系统的水转化过程提供新途径。

土壤水分运动参数作为量化土壤水分保持和运动过程的必要输入参数（非饱和导水率、比水容量等），其准确获取决定着基本微分方程的计算精度，进而决定了土壤水分运动模型的拟合精度。以黄土65个取样点为研究对象，构建了基于土壤常规理化参数的原状黄土土壤水分特征曲线、土壤非饱和导水率的BP神经网络预测模型，结果表明：运用BP神经网络模型获取土壤水分运动参数是可行的；所构建的模型对训练样本和验证样本均有良好的预测效果，训练样本相对误差均小于6.4%、验证样本相对误差小于5.7%。研究成果对于推进土壤水动力学理论发展和农业土壤水管理及其水文预报理论发展具有重要的理论价值，对于提升农业水资源管理水平具有重要的实际价值。

为挖掘灌区节水目标实现路径，提高灌区用水效率，研究分析了大中型灌区水利工程建设管护对节水战略目标的贡献程度。以江苏省为例，选取6个典型灌区，收集了2015-2022年统计数据，分别计算渠系工程、田间工程和非工程措施的节水潜力，并据此计算灌区总节水潜力。以水利工程投入、劳动力投入、土地投入、技术进步作为自变量，灌区总节水潜力作为因变量，利用改进C-D生产函数来构建“双对数模型”。利用SPSS软件对数据进行多元线性回归，运用步进法剔除无关变量后建立最优方程，通过弹性系数测算不同变量对节水目标的贡献率大小。结果表明，在灌区总节水潜力组成中，渠系工程节水占比最大，田间工程节水占比最小；水利工程投入、土地投入、技术进步对节水目标的平均贡献率分别为45.5%、30.4%、5.2%，但技术进步贡献率呈现逐年增长的趋势，水利工程收入贡献率先减小后增大。大型灌区水利工程对灌区节水的贡献率高于中型灌区。该研究将C-D生产函数模型运用到节水评价当中，结果较为合理可靠，可为大中型灌区节水发展提供技术参考。

抽蓄电站是电网的重要组成部分，水泵水轮机长时间偏离最优工况运行会导致水力不稳定问题，其中，尾水管涡带和压力脉动问题备受关注，严重影响机组安全稳定运行。以水泵水轮机为研究对象，分析了其尾水管内流特性与压力脉动时频特性。对比了两种第二代和两种第三代涡识别方法对尾水管涡带演化过程的可视化效果，Omega-Liutex涡识别方法对阈值依赖性小且对涡带形态的识别更清晰完备，因此，采用Omega-Liutex涡识别方法研究了不同负荷工况下尾水管涡带的瞬态变化特性。研究结果可以为水泵水轮机稳定运行提供一定的理论参考。

为解决工程施工进度管控关键链技术应用中存在的缓冲区计算方法粗略，缓冲区监控方法脱离实际施工的问题，通过引入风险控制系数、资源影响系数、工序复杂系数、工序位置系数以及环境系数五个指标，运用层次分析法和CRITIC（Criteria Importance Through Intercriteria Correlation）客观赋权法构建缓冲区优化模型；将缓冲区消耗率和项目工作链完成进度百分比相关联，建立了缓冲区动态监控机制。运用缓冲区优化模型和动态监控机制改进关键链技术，将改进关键链技术应用于泵站工程施工进度管理。结果表明：该方法所得到的缓冲区尺寸较为合理，可以实现缩短计划工期和实现缓冲区动态监控，为水利工程施工进度管控提供借鉴。

为实现泵站工程在生产运行过程中有效预测设备潜在故障风险，提升泵站设备运行效率，在数字孪生水利工程数据底板基础上，基于现有硬件设备，以结构故障机理为导向，提出了一种HMM-MLP的泵站设备故障预测方法。先由连续小波包变换处理设备的运行信号，然后通过HMM模型生成设备运行状态序列作为MLP网络的输入预测设备故障，最后通过仿真实验表明，HMM-MLP模型可有效提高泵站设备故障的预测准确率。同时，依托在线监测数据和离线检查与试验数据，建立了设备健康评价指标体系，并开发了泵站监测健康诊断系统，协助运行管理人员充分了解和掌握机组设备的“健康”状态，提升设备管理的信息化水平。结果表明：该研究可为泵站健康系统建设提供实际案例指导与经验启示。

为研究蜗壳不同断面形状对大型双吸离心泵性能的影响，在确保其他因素不变的条件下，设计3种不同的蜗壳方案进行瞬态数值模拟。结果表明：3种蜗壳断面方案在设计工况下，圆形蜗壳的效率最高为90.7%，其次是梨形蜗壳，效率为90.2%，矩形蜗壳的效率最低为88.9%，且圆形蜗壳的高效区有所扩大；在各流量工况下圆形蜗壳能量损失率均为最少，在设计工况时圆形蜗壳的能量损失率为0.3%，矩形蜗壳的能力损失率为1.1%；在大流量和设计流量下，圆形蜗壳的叶轮所受径向力均最小，梨形蜗壳次之，矩形蜗壳最大；在设计工况下，3种蜗壳方案对蜗壳上的压力脉动均呈现周期性变化，圆形蜗壳在各检测点处压力脉动的振幅幅度均为最小。