为实现建筑弃渣的资源化利用，并解决黄铁矿强化生物滞留系统除氮过程中出水pH降低的问题，研究构建了建筑弃渣基复配介质型生物滞留系统。通过考察建筑弃渣添加量和介质复配方式对系统除污性能的影响，并结合微生物群落和副产物控制效应的分析，探明最佳介质复配方式。结果表明，在传统介质中添加40%（V/V）的建筑弃渣可使系统对NH₄ ⁺-N和TP的去除率分别提高8.70%和9.69%。但受碱性浸出的影响，COD去除率反而下降5.27%，且出现了明显的NO₂ ^--N累积现象。介质复配在一定程度上缓解了建筑弃渣的碱性胁迫效应，可发挥建筑弃渣对氮磷的强吸附性能，并结合黄铁矿作为自养反硝化电子供体的特性增强反硝化作用。该策略提高了微生物群落α多样性，增加了硝化功能菌属（Nitrospira）和反硝化功能菌属（Denitratisoma和Bacilli）的相对丰度，同时抑制了硫杆菌属（Thiobacillus）和陶厄氏菌属（Thauera）的生长，进而增强了系统除污能力，有效解决了出水NO₂ ^--N累积问题，并实现了出水pH、TFe和SO₄ ^2-等副产物的控制。尤其将40%（V/V）的建筑弃渣添加于种植层，而将20%（V/V）的黄铁矿添加于淹没层的介质复配方式能实现高效的除污性能，对COD、TP、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N和TN的去除率分别为84.49%、96.94%、91.83%、87.11%和82.13%，且副产物浓度均未超过限值。

对推行池塘改造的区域进行营养物质输出量的定量评估并分析其变化趋势，研究池塘改造对水质净化服务功能的影响，有利于推动农村非点源污染控制以及农业可持续发展。选取苏南典型县域溧阳市作为研究对象，以2002-2022年多期土地利用数据为基础，采用InVEST模型计算水质净化服务功能，基于研究区池塘向耕地转变及标准化改造的土地利用变化特征，提出了考虑养殖池塘尾水污染物排放强度的总氮（TN）、总磷（TP）输出量计算的改进方法，探究池塘退养还田与池塘标准化改造两种措施对水质净化服务功能的影响。结果如下：①溧阳市2002-2022年总氮（TN）、总磷（TP）输出量呈先稳定后下降的趋势。2022年TN、TP输出量分别为131.99、11.65 万kg，为历年最低水平。②统计分析显示，在池塘改造涉及的用地方式转变中，单位面积TN、TP输出量排序均为耕地＜标准化改造后池塘＜非标准池塘。推行池塘退养还田改造与池塘标准化改造两种措施均可降低区域污染物输出量，表明池塘改造与水质净化功能提升呈正相关关系。③在不区分自然水体与水产养殖池塘的情况下，仅通过InVEST模型不能够良好地反映水产养殖池塘面积占比较大的苏南县域水质净化功能的实际变化趋势，需结合改进方法还原出实际的氮磷输出量。提出的改进方法同时可以应用在类似地区。④池塘退养还田和标准化改造措施有效实现了区域氮磷污染物减排，研究结果可为苏南县域兼顾耕地保护与水污染控制的土地利用规划与生态保护格局构建提供科学依据。

农村供水长距离配水管网水力停留时间过长，出厂水的消毒剂量不足以维持管网末梢余氯量，容易导致微生物指标超标。提高出厂水加氯量会导致管网近端氯浓度较高，容易产生消毒副产物，影响供水水质安全，同时不具有经济性。二次加氯是合理控制余氯浓度的消毒改进技术，但不合理的投加方案不利于控制消毒副产物的生成。本文通过研究二次加氯时的投氯量以及余氯控制节点对余氯衰减以及消毒副产物生成影响，优化投氯控制参数。研究结果如下：二次加氯后水样的余氯衰减速率均明显小于二次加氯前水样的衰减速率；二次加氯导致三卤甲烷类（三氯甲烷、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷）和卤乙酸类（二氯乙酸和三氯乙酸）含量的二次升高；当总投氯相等时，二次加氯可减少三氯乙酸的生成量；当总氯投加量分别为3.29和2.82 mg/L时，二次加氯相对比于一次加氯，余氯衰减在整个反应时间相对平均且缓慢，在7 d耗氯量几乎相等；当初次加氯浓度为2.35 mg/L，余氯衰减至较低浓度（0.09 mg/L）进行二次加氯且二次投氯量为0.47 mg/L，可保证余氯浓度达标且有效调控余氯分布均匀，减少消毒副产物的生成量。投氯参数的科学优化可为二次加氯提供理论依据，有助于更加合理、经济地向用户提供安全优质的饮用水，提高供水水质保障能力。

农村地下水铁锰超标严重威胁饮用水安全，传统生物滤池工艺难以应对季节性波动，微生物群落分布及协同机制的季节性变化尚不明确，制约着接触氧化工艺的优化。选定辽宁西南部某农村给水厂（A水厂）为研究对象，对其除铁锰性能及各单元中微生物群落变化进行季节性分析。对比水厂处理效能，铁离子去除率春、秋季节为75%左右，夏、冬在83%左右，整体随季节性波动较小；春、夏、秋季的锰去除效果相差不大，去除率维持在94%以上，冬季的去除率降至56%；分析不同季节滤料形貌变化及锰氧化物价态变化，结果表明冬季锰砂表面褶皱减少导致吸附位点变少，锰砂表面锰氧化菌吸附量降低，且冬季Mn（III）和Mn（IV）含量明显降低，导致氧化能力减弱，进而影响冬季的除锰效率；高通量测序对A水厂各单元出水中微生物群落的时空变化分析结果表明，冬季与其他季节的水样中微生物群落在纲、属水平上存在显著差异，冬季Alphaproteobacteria在纲水平上相对丰度占比最高，优势菌属为Sphingomonas；采用Spearman秩相关法探究优势菌属（前50）与水化学参数的关联性，结果显示，优势菌属Gallionella和Moranbacteria与铁锰正相关，而Saccharimonadales和Sphingomonas与铁锰负相关。冬季，Rhodoferax等低丰度菌属与铁锰显著正相关。分析冬季微生物组间的相互作用关系，Gallionella、Moranbacteria、Rhodoferax等菌属通过直接氧化、有机物分解、硫酸盐还原和硫代谢等代谢途径来协同参与铁锰的去除。在冬季，锰砂表面褶皱的减少导致吸附位点不足，同时Mn（III）/Mn（IV）价态转化受阻，协同作用菌群丰度降低，是锰去除效率下降的主因。文章系统解析接触氧化工艺中微生物群落的季节性动态及其对铁锰去除的影响机制，通过研究揭示微生物群落动态变化规律及功能菌间相互作用，为接触氧化工艺改进、铁锰高效去除提供理论依据与技术支撑。

无人机遥感技术具有成本低、时效性强、操作灵活方便、影像分辨率高、干扰少等诸多优势，可用于监测多个水质指标，如总氮、悬浮物、浊度、总磷和叶绿素等，是河湖水环境监测技术体系发展的趋势。为验证该技术在河流水质监测中的适用性和可靠性，以鄱阳湖流域五大河流之一修水为研究对象，采集31个样本，通过无人机多光谱成像遥感数据对河流水体的SS、TP、TN、TUB、Chl-a等水质参数进行了定量反演，并基于人工监测的实测值，采用线性拟合、决定系数（R ²）、标准均方根误差（NRMSE）以及平均相对误差（MRE）等指标验证其监测精度；利用对比分析和经济性分析论证无人机遥感技术的适用性。结果显示：①无人机遥感技术对SS、TP、TN、TUB、Chl-a等水质参数监测的精度较高，各指标反演值与实测值线性拟合曲线的决定系数R ²介于0.565~0.89之间，且基本贴近1∶1趋势线，满足水质要素反演的精度要求，其中以Chl-a的精度最高，TP的精度最低，排序为Chl-aSSTUBTNTP；②各指标反演值NRMSE值位于0.1~0.3之间，表明模型拟合优度中等偏好；各指标反演值MRE介于13%~24%之间，与实测值总体较为接近，偏差基本在可控范围内；③无人机遥感监测的成本和工期相较于人工监测方法节省0.5倍以上，表明无人机遥感技术更具有经济性。研究创新性地采用无人机遥感技术对河流水质进行了反演，并验证了无人机遥感技术在河流水质监测中的可行性，为快速准确监测河流水体水质提供了新方法，对于促进水环境监测技术的发展具有一定的实践指导意义。

生物慢滤池通过污水与滤料流动接触形成的生物膜降解污水中的有机物，结合滤料物理拦截和过滤功能，达到降低污水有机物含量、净化水体的作用，具有能耗低、净水效率高、运维管理简单等优势，对农村生活污水有机物去除具有较强的适用性。为提高生物慢滤系统对农村生活污水有机物的去除效率，通过农村生活污水生物慢滤净化装置设计及污水净化试验，探索生物慢滤池结构及运行参数对其有机物去除效率的影响。研究结果得出：小粒径单一河砂滤料对污水有机物（COD_cr）去除率优于石英砂或石英砂河砂混合滤料；采用石英砂河砂混合滤料按三层“反粒度”分层填筑方式填筑1.0 m滤料高度的生物慢滤净化系统，运行在0.3 m/h滤速和0.3 m上覆水深条件下，对农村生活污水有机物（COD_cr）去除具有最佳效果。研究结果可为农村生活污水生物慢滤净化系统设计和运行提供技术参考。

水工程的建设运行对鱼类洄游产生不同程度的阻碍，鱼道是修复生境连通性的主要工程措施，为辅助提升鱼道进口诱鱼效果，脉冲电场对鱼类的拦导作用已得到较多工程应用，但动水脉冲电场作用下鱼类行为响应机制仍需深入研究。现有研究大多聚焦于脉冲电场参数对鱼类拦截率、昏迷率等宏观统计指标的分析，水流和脉冲电场共同作用下鱼类感应和折返行为决策的响应规律尚不清晰。研究采用大型玻璃水槽（长50 m，宽2 m，试验段5 m），开展动水脉冲电场环境下鱼类行为试验，基于正交实验设计，研究了流速（0.2~0.8 m/s）、脉冲电压（110~330 V）、脉冲频率（4~12 Hz）和脉冲宽度（2~10 ms）等关键外界环境参数对鲢鱼成鱼感应和折返行为的影响。结果表明：①实验条件下鱼类感应距离（鱼类首次表现出异常游泳行为的位置距电极所在位置的垂直距离）约83~178 cm。影响感应距离的显著因素依次为流速和脉冲电压，流速越低或脉冲电压越高，感应距离越大；②流速是影响鱼类是否发生折返行为的关键因素，流速越低，鱼类倾向发生折返的概率越大；③实验工况下，流速增加0.1 m/s，实验鱼类发生折返行为的概率降低至流速增加前的76%，当感应距离高于103 cm时，实验鱼类更倾向发生折返。

为了应对可能出现的突发性镉污染，针对福建单村供水实际情况，采用农村常见的牡蛎壳（OS）废弃物作为原料，以提高其镉吸附性能为目标，开展OS的改性研究，考察OS粒径、改性剂用量、改性时间和温度等制备条件对牡蛎壳改性材料（APTES-OS）静态除镉性能的影响；同时，为了避免影响出水浊度和材料流失，以及回收再生的应用方便，将APTES-OS成型，考察成型材料的动态除镉性能，为应急过程中的连续运行提供参考。制备条件优化实验结果显示，OS粒径100-120目、改性剂用量0.1 mL/10 g、改性时间8 h、改性温度90 ℃时，APTES-OS最大Cd（II）饱和吸附量可达44.4 mg/g。材料表征结果显示，改性措施使OS的表面更加均匀和紧密，但并未改变OS的方解石晶体结构；同时OS表面出现了N-H特征峰，证明改性材料成功接枝了有助于提高材料对Cd（II）化学吸附的氨基官能团；pH＞3.25时改性材料表面带负电，易于吸附带正电的Cd（II）。成型改性材料的动态吸附实验显示，进水流速为3.12 mL/min时，其穿透时间可达20 min，饱和吸附时间为336 min；Thomas模型能更好地描述成型材料对Cd（Ⅱ）的动态吸附行为。研究结果表明，OS的改性大大提高了其镉吸附性能，成型改性材料的连续运行效果良好，研究为应对可能出现的镉污染提供了一种潜在净水材料，为应急过程中的连续运行提供了参考，也为牡蛎壳的资源化利用提供了新思路。

钢拱架+喷射混凝土联合支护结构被广泛应用于软弱围岩隧洞中，受限于钢拱架尺寸较小、布置密集的特点，实际工程中难于对其进行非线性有限元分析。鉴于此，根据钢拱架的力学特性，提出了钢拱架结构四节点等参单元模型，通过刚度叠加模拟其力学作用，基于Mises屈服准则和二次塑性流动模型，建立钢拱架弹塑性本构模型以模拟钢拱架的屈服、硬化行为。采用弹性损伤本构模拟混凝土的损伤软化行为，最终形成钢拱架+喷射混凝土联合支护结构非线性数值模拟方法，通过平面圆形隧洞算例，验证了其合理性。采用该方法深入研究了联合支护结构的受力特性，结果表明：围岩压力较小时，混凝土处于弹性状态，具有较高的承载能力，是主要的承载结构；围岩压力较大时，混凝土发生压缩损伤，多余应力传递给钢拱架结构承担，致使钢拱架应力显著增大，钢拱架演变为主要承载结构；减小钢拱架间距能在一定程度上减小钢拱架应力、减缓混凝土损伤的发展、增强联合支护结构的支护效果。

针对大坝变形的非线性、非稳定性等特征，提出了一种基于逐次变分模态分解（SVMD）和Informer的大坝变形预测模型。首先通过SVMD对大坝位移序列进行分解，避免了频率重叠和模式混合问题。然后对各模态分量分别采用随机森林算法（RF）计算影响因子的权重，筛选出关键因子，并为各分量构建对应的Informer模型进行预测，采用蚱蜢优化算法（GOA）对Informer模型的超参数进行寻优，最终重构各分量预测结果，得到最终位移预测结果。基于国内某工程实例的验证结果表明，SVMD-GOA-Informer模型在位移预测精度和稳定性方面优于其他常用模型。

基于韩江榕江练江水系连通后续优化工程，针对穿越软弱土、液化土这些抗震不利地段的盾构隧洞抗震设计问题，采用数值仿真的方法开展了盾构隧洞抗震性能分析与设计方案比选。结果表明，建立的数值模型能够较好的模拟软弱土、液化土中盾构隧洞的动力行为。对比有、无内衬方案和浅埋、深埋方案，相比无内衬方案，有内衬方案隧洞管片螺栓应力和接缝张开量极值分别降低48.9%和59.1%；相比浅埋方案，深埋方案隧洞震陷位移极值减小3.66 cm，降幅为23.4%。最后，建议本工程选择有内衬、深埋设计方案。上述研究为此类工程的设计提供了参考。

堰塞坝是由地震、滑坡、泥石流等地质灾害形成的天然坝体，其几何形态和粒径分布与土石坝存在显著差异。自然堆积的堰塞坝未经人工压实，内部结构松散，粒径分布呈现较大的随机性。在上下游水位势能差的作用下，堰塞坝极易发生坝体溃决，严重威胁下游居民的生命财产安全。开展室内物理模型试验是研究堰塞坝溃决机理的重要手段，依托水槽试验装置，设计了7组具有不同粒序结构的物理模型试验方案，旨在通过观察蓄水阶段的渗流特性和溃坝阶段的破坏模式，总结不同粒序结构堰塞坝的溃坝特点和淤积特性。研究发现：堰塞坝在蓄水阶段存在坝体内部侵蚀和下游坡面侵蚀两种形式，渗流通道的形成与颗粒之间的孔隙大小密切相关。在溢流破坏中，下切侵蚀是展宽发展的必要条件，坝体颗粒的启动流速决定了溃坝模式的类型，进而影响峰值流量的大小。细颗粒结构坝体蓄水时间快，尚未形成贯通坝体的渗流通道即发生溢流破坏，中颗粒结构坝体渗流通道较为稳定，能够有效减弱水流的剪切力强度，但也容易引发坝体颗粒的流失，溃坝模式主要表现为渗流破坏。正反粒序结构堰塞坝的侵蚀层次分明，淤积区层理结构清晰。垂直正反粒序结构的差异主要取决于细颗粒层与粗颗粒层的垂直位置分布，淤积区在垂直水流方向上呈现相反的颗粒堆积分布。水平正反粒序结构中的细颗粒与粗颗粒位置决定了溃坝历时的长短，淤积区在顺水流方向上呈现相反的颗粒堆积分布。

为满足长距离、高落差的管道输水工程消能需要，弥补现有消能井井身高度大、高水头小流量来流时消能率低等不足，提出一种由内置孔板的封闭段和连通大气的开敞段组成的卧式孔板消能井。通过物理模型试验，对消能井孔径、孔数、板形、级数、开敞段水深等消能影响因素进行分析，探究消能井的消能规律。物理模型试验表明：孔径是影响孔板消能井消能效果的主要因素，流量一定时，孔径越小，孔速越大，消耗水头越大，消能率越高，对平板一级孔板消能井，孔速等于6.50 m/s时，消能率为71.17 %，消耗水头达到3.78 m；孔板开孔总面积一定时，孔数对消能井的消能效果基本没有影响；在双孔情况下，弧形板消能井的消能效果略好于平板消能井；孔板级数对消能井的消能效果影响显著，级数越多，消耗水头越大，消能率越高；流量一定时，开敞段水深对消能井的消耗水头基本没有影响。

泥质粉砂岩作为一种常见的软岩，在干湿耦合作用下劣化显著，往往会造成路基工程问题，因此，研究泥质粉砂岩干湿循环作用下强度劣化机制至关重要。通过开展泥质粉砂岩干湿循环强度劣化试验，基于矿物成分分析结果构建考虑不同矿物成分及含量的GBM-PFC岩石数值模型并进行了数值试验，结合泥质粉砂岩宏-细观结构劣化特征，建立了强度劣化演化模型。结果表明：GBM-PFC模型能更精准地模拟干湿循环对岩石变形过程的影响，特别是在微裂纹演化方面；随着干湿循环次数增加，岩石强度劣化显著；微裂纹演化过程可分为零增长、萌生、快速增长和峰后阶段，裂纹角度集中分布在60°~120°和200°~300°，以拉裂纹为主，且拉裂纹主要产生于石英矿物中，而剪切裂纹主要产生于黏土矿物与石英中；试样破坏时，低应力区集中于碎屑块体中，而高应力区集中于完整块体中；试样变形过程中边界能主要转变为应变能与胶结能；在干湿循环作用下，黏土矿物溶解破碎，内部萌生微裂纹及微裂隙，并随着循环次数增加而加剧。

为提高淤泥利用率，并解决其低强度和高压缩性的问题，采用玄武岩纤维（BF）联合电石渣（CS）、矿渣（GGBS）固化淤泥，有望提高其力学性能与耐久性能，通过抗压强度（UCS）试验、巴西劈裂（STS）试验、渗透试验和干湿循环试验进行分析。利用响应面法（RSM）结合统计学原理优化试验组配合比，将CS-GGBS掺量、BF掺量和长度作为影响因素，以7 d的UCS作为响应值。结果表明，最佳配比为20%CS-GGBS、1.2%BF、BF长度为18 mm，且早期强度提升最显著。单因素对响应值的影响显著性排序为：BF掺量CS-GGBS掺量 BF长度。BF提高了固化淤泥的STS，降低了渗透系数并增强了抗干湿循环能力。养护28 d时，掺入长度为18 mm掺量为1.2%BF的试样STS最大，为498.65 kPa，同时，其耐久性系数增加。

传统的灌区水资源分配和控制方法往往偏重单一模型，忽视了节制闸与分水闸之间的复杂耦合关系，难以全面解决实际灌区中的多场景需求。针对这一不足，提出了一个结合配水与控制的耦合模型，能够适用于多场景的分水计划。模型首先预设配水方案，并依据积分时滞（ID）模型中均匀流区与回水区的水力特性，结合分水口位置进行动态调整和优化，直至确定节制闸与分水闸的调度策略与目标水位相互匹配。模型选取多项配水指标和控制指标，对不同场景下的方案进行综合评价。将模型应用于簸箕李灌区的验证结果表明，通过线性二次型（LQR）控制方法，可有效降低闸门调节的频率和幅度，提升渠道运行的稳定性与安全性。该模型为灌区的供配水管理提供了新的思路，不仅优化了灌区供水的分配效率，还大幅提高了管理水平。

以多元线性回归法为基础，结合多重共线性诊断、逐步回归和误差检验，提出了一种可寻找最优自变量组合并筛选异常实测数据的最优回归模型法，可精准高效地实现三维初始地应力场反演分析。以某抽水蓄能电站为工程依托，结合地应力实测数据与三维数值模型，采用最优回归模型法开展地应力场反演实例分析。研究结果表明：最优回归模型法可剔除相对不显著的共线自变量，克服自变量间的共线问题；筛选获得形成初始地应力场的构造运动模式最优组合；剔除落在判断标准以外的离群数据，进而获得线性回归方程。与传统多元线性回归法结果相比，最优回归模型法的回归误差更小，计算精度更高，能够更准确地模拟初始三维地应力场，反演结果可应用于后续洞室工程设计与仿真计算中。

在陆-气水热交换体系中，空气动力学阻力表征大气湍流的物质交换能力，其准确性对水热交换模拟估算具有重要意义。然而，由于缺乏大气层结资料，现有研究通常基于中性层结假设来估算空气动力学阻力，存在较大的不确定性。为此，基于全球187个通量站数据，结合莫宁-奥布霍夫相似原理、Penman-Monteith公式、Thom模型以及非线性回归等方法，在日尺度当量空气动力学阻力估算的基础上，构建了综合考虑地表大气与植被特征的空气动力学阻力估算模型，并结合潜在蒸散发探讨了其生态水文学意义。结果表明：①全球187个通量站日尺度当量空气动力学阻力值平均为44.6±24.6 s/m，而基于中性假设的传统方法估算值平均为125.1±22.7 s/m，存在普遍高估现象；②下垫面特征包括冠层高度（h_c ）、叶面积指数（LAI）、归一化植被指数（NDVI）与增强型植被指数（EVI），在较大程度上解释了空气动力学阻力系数变化（R ²=0.81），基于该模型估算的空气动力学阻力平均为57.8±51.9 s/m，相对于传统方法改进效果明显；③基于传统空气动力学阻力估算方法的潜在蒸散发存在普遍低估现象（回归系数0.55），而改进模型具有更准确的估算结果（回归系数1.15），尤其是在落叶阔叶林、常绿阔叶林、混交林等具有较高冠层的土地利用类型中，改进模型提升效果更为明显。研究成果可以为准确评估陆-气水热交换过程和水热耦合模拟模型构建提供重要理论支撑。

第六次耦合模式比较计划（CMIP6）数据常用于全球尺度下气象要素变化评估，但是在预测区域尺度方面无法达到理想效果。新疆伊犁河流域（IRBC）海拔起伏巨大，地形复杂，不同气象站点的数据模拟结果往往有巨大差异，需要一套准确的气象数据以支撑气象研究工作。研究选取可靠性集合平均（REA）、卷积神经网络（CNN）、随机森林（RF）和贝叶斯模型平均（BMA）4种集合方法，基于CMIP6中多个全球气候模式（GCMs）数据，构建多套新疆伊犁河流域多模式集合气象数据集。研究通过泰勒图、泰勒技巧得分（TSS）和Kling-Gupta Efficiency（KGE）等指标评估多模式集合和单模式数据性能，筛选对研究区域降水和气温模拟效果最优的方法。结果表明，对于降水而言，BMA数据集合对各个极端降水指标的模拟效果最优，相较于其他方法，其在率定阶段（1961-1999年）的极端降水指标日降水量95%分位值的湿润日年累积降水量（R95PTOT）最高，在验证阶段（2000-2014年）BMA的秩和比（RSR）为1.1，排第一位，表明其综合模拟效果最优。BMA在指标年最大日降水量（Rx1day）、年最大连续5日降水量（Rx5day）和R95PTOT的KGE分别为0.32、0.39和0.52，均优于其他数据集。而在平均气温模拟中，RF数据集的模拟效果最优，在率定阶段标准化偏差（SD）、中心均方根误差（CRMSE）、相关系数（r）和TSS计算结果分别为1.005、0.088、0.996和0.49，均为该指标下最优结果。在验证阶段RF多模式集合数据集的RSR为1.18，明显优于其他方法的结果。该研究结果评估了不同模式和方法生成的气象数据对研究区域对气象数据的模拟性能，可以为未来情景下气象数据分析提供可用方法，为IRBC的气象灾害管理和水资源管理提供科学依据。

随着全球气候变化与快速城市化进程的加剧，流域洪水风险日益突出，土地利用变化作为关键驱动因素深刻影响着流域水文循环。研究以北拒马河涿州段流域（约588 km2）为研究区域，该区域地处太行山山前特殊地形位置，呈喇叭口状且多河汇流，2023年“23·7”特大暴雨导致的涿州洪灾凸显了相关研究的紧迫性。基于1990-2020年土地利用变化分析，构建了MOP-PLUS-HEC-HMS耦合模型框架，系统模拟和评估了2035年四种发展情景（自然发展、经济发展、生态保护和耕地保护）下的土地利用格局演变及其对洪水过程的综合影响，采用K-Means聚类方法结合动态时间规整算法识别降雨模式，全面分析了不同降雨模式对洪水特征的影响机制。研究结果表明：1990-2020年间研究区耕地面积持续减少17.4%，不透水面积急剧扩张3.9倍，土地利用转换最剧烈的阶段发生在2000-2010年间；2035年多情景模拟显示，生态保护情景最有利于洪水风险缓解，各重现期降雨下洪峰流量减少0.06%~0.20%，而经济发展情景下洪峰流量增加0.11%~0.40%；不同降雨模式下洪峰流量差异可达5%~20%，随着降雨重现期增加，土地利用变化对洪峰流量的相对影响逐渐减弱；构建的耦合模型框架精度良好（PLUS模型Kappa=0.87，HEC-HMS模型NSE0.8），为北拒马河涿州段流域的可持续发展和洪水风险管理提供了科学依据，建议采取"生态优先"的土地利用规划策略，对类似流域的土地利用规划和防洪减灾具有重要参考价值。

随着气候变化异常和人类活动的日益加剧，干旱事件呈现广发、频发、并发的态势，给社会带来重大损失。为了分析气候变化和人类活动对汾河上游水文干旱演变特征的影响。基于汾河上游兰村站1980-2016年的水文数据，对实测径流和天然径流的平稳性进行分析，采用广义可加模型构建非平稳标准化径流指数，并结合游程理论分析水文干旱特征变化，量化了气候变化和人类活动对水文干旱特征的贡献率。研究结果表明，天然径流序列表现为平稳性，而实测径流则存在显著的非平稳性。研究构建的非平稳标准化径流指数具有较高的准确性，能够更好地捕捉水文干旱的变化特征。与相对天然期相比（1956-1979年），人类活动影响期（1980-2016年）水文干旱频率、历时和烈度存在显著变化。气候变化是水文干旱频率和烈度变化的主要驱动因素，而人类活动对干旱持续时间的缩短产生了显著影响。研究为水文干旱分析提供了新的方法和思路，并为汾河上游地区的干旱管理和防灾减灾提供了理论支持。

深入探究水资源与社会经济发展之间的均衡关系是细化“四水四定”举措的重要支撑，对于实现水资源的可持续利用与推动社会经济高质量发展具有重要意义。为支撑黄河流域生态保护和高质量发展，以山东省黄河流域为研究对象，构建水资源-社会经济高质量发展指标体系，运用五元联系数和耦合协调度模型，详细分析了2013-2022年水资源-社会经济高质量发展系统及其子系统的发展水平与空间均衡状况，并根据减法集对势识别系统空间均衡的障碍指标。结果表明：①山东省黄河流域水资源可承载水平波动上升，主要受降水量变化的影响；而社会经济高质量发展指数稳定上升，但区域间差异较为明显。②各市子系统均衡度变化趋势与发展水平变化趋势相似。水资源系统均衡度呈现以济南市、淄博市、泰安市为核心的空间格局，其空间均衡度波动较大，但总体提升较小。社会经济高质量发展系统则呈现“北高南低”格局，空间均衡度则呈现稳定的增长趋势。③各市水资源-社会经济高质量发展系统均衡度波动上升，整体来看，复合系统向着空间均衡化发展。系统空间均衡的主要障碍指标为人均水资源量，各市应当重点降低水资源负荷。研究结果可以为协调水资源供需矛盾、水资源精细化管理与社会经济精准调控提供参考依据。

河川径流在不同环境因素的影响下具有一定的时空分异性，加大了河川径流预测的难度。研究从径流的时空关系切入，将图卷积神经网络（GCN）和长短期记忆网络（LSTM）相结合，构建了GCN-LSTM模型。在该模型中充分考虑站点之间的空间相关性和时间序列的动态变化，可提高流量预测的精度。通过将GCN-LSTM模型与单独的GCN和LSTM模型的模拟效果进行对比选择出最优模型，并且利用最优模型开展了超参数组合对模拟效果的影响研究。结果表明，GCN-LSTM模型对河川径流的预测效果最好，LSTM模型次之，最差的是GCN模型。GCN-LSTM模型超参数的最优组合是隐藏层层数为64，训练轮数为1 400，激活函数为Leaky-ReLU，学习率为0.007。训练轮数和学习率的增加对预测结果均产生了显著的正向影响，训练轮数和学习率的共同提升对GCN-LSTM模型的效果改善更为显著。相较于训练轮数，激活函数的选择对预测结果的影响更大。Leaky-ReLU显著提高了模型的预测效果，而Sigmoid函数的效果最差。因此，超参数的选择对于模型的性能有着至关重要的影响。通过选择合适的超参数组合，可以显著提升GCN-LSTM模型的效果，确保在训练过程中稳定高效地进行优化。研究结果将为河川径流预测提供技术支持。

流域骨干水库不仅为当地各行业供水，还承担着长距离补水以保证下游断面生态基流、最小下泄流量等流域重要水资源调配任务，合理确定其旱警水位并进行应用对于流域抗旱减灾具有重要意义。基于流域水资源统一调度需求计算流域骨干水库各分期旱警水位，提出一套能检验旱警水位预警能力、保障供水能力的方法，对拟定的旱警水位进行优化调整；在此基础上，为研究枯水年水库供水策略，把旱警水位作为启动抗旱及实施限制供水的指标，构建以累计缺水指数和剩余蓄水率最小化为目标的水库调度模型，基于宽浅式破坏原则优化干旱期间的供水，采用非支配排序遗传算法进行求解，得到各需水最佳折减比例。以珠江流域百色水库为例，结果表明：制定的百色水库旱警水位对水库上游流域、郁江流域干旱年份均有较强的预警能力，偏枯年启动预警占比分别为80%、73%，特枯年全部启动预警；汛末蓄水至旱警水位以上能基本保证来水频率小于75%的年份的正常供水。隆安、贵港断面抗旱期间需水的最佳折减比例分别为1、0.79，该情景下枯水年隆安、贵港断面的年内缺水均匀程度增加，严重缺水月数分别减少25%、21%，并提高了隆安最小下泄流量保证率。研究结果可为流域骨干水库旱警水位确定和抗旱期水库供水策略的制定提供参考。

华中地区属典型的温带和亚热带季风气候，其中60%为山地，大气降水的时空特征和水汽来源十分复杂。通过检索近年来华中地区（湖南、湖北、河南）有关降水氢氧同位素和水汽来源的文献，对华中地区降水同位素特征及其相关方面进行了梳理总结，并对今后华中地区大气降水氢氧稳定同位素的研究进行展望。结果表明：华中地区降水同位素组成在时间上表现出夏季低冬季高的季节变化，充分体现了氢氧稳定同位素分布的降水量效应；在空间上出现从南往北逐渐减小的趋势，降水氢氧稳定同位素高值区主要分布在湖南东部和湖北东部等低纬度低海拔地区，湖北西部和河南西部等高海拔山地为低值区。当地大气降水线的斜率与全球和全国大气降水线较为接近，但各地区的截距存在不同程度的偏差，湖南和湖北地区湿润多雨同位素分馏不平衡，河南地区干旱少雨云下二次蒸发作用强。降水量是影响华中地区大气降水同位素组成的主要因素，部分区域存在反温度效应和高程效应。华中地区大气降水的水汽在夏半年主要受西南季风和东南季风所携带的海洋性气团影响，冬半年大气降水气团则主要来自亚欧大陆内部和局地蒸发水汽。以上结果为研究华中地区生态水文循环过程提供理论依据，为区域水资源的合理调控提供科学指导。

为探究不同进口导叶叶片数对轴流泵装置小流量工况不稳定运行的抑制规律，采用雷诺时均N-S方程和SST k-ω湍流模型进行三维定常计算，选择不同叶片数的进口导叶方案进行对比分析。结果表明：大流量和设计流量工况下，进口导叶会小幅度增加轴流泵进水流道段的水力损失，对轴流泵的扬程和效率影响较小；小流量工况下，无进口导叶的轴流泵装置，进水流道段会出现流动回流和大范围回流漩涡，造成进水流道堵塞，产生能量损失。进口导叶会使泵进水流道的水力损失显著降低，同时泵的扬程和效率均有较大提高，其中5张进口导叶叶片数对轴流泵的扬程和效率提升效果最明显；随着流量的减小，进口导叶的设置使轴流泵进口流场的回流被抑制，预旋作用被削弱，同时泵进水流道内的流态紊乱程度得到改善，能够有效改善小流量工况下的流动不稳定现象。

污水泵站群的联合优化调度对城市污水系统运行管理的提质增效具有重要意义。利用模型预测控制（MPC）方法，基于排水系统机理模型与启发式优化算法，针对污水溢流量控制、泵站运行节能降耗以及检修便利等多样化需求，研发了一种污水泵站联合优化调度决策系统。采用城市排水管网模型SWMM构建污水系统水动力与水质模型，基于粒子群算法（PSO）建立优化调度模型，采用两级筛选机制保证寻得全局最优可行解，对优化调度前后泵站群的运行总能耗与调控方案的复杂度进行对比，为污水系统厂网的一体化调度提供科学依据。

水泵水轮机在带部分负荷运行过程中，导叶与转轮流道间的无叶区压力脉动幅值相当高，且具有丰富的频率成分，包括动静干涉作用下的高频脉动和尾水管涡带形成的低频脉动。这种在水轮机部分负荷运行工况下的高幅值压力脉动严重影响了机组的稳定运行。为探究无叶区内部流场变化及压力脉动幅频特性、形成机理和传播规律，从水体的弱可压缩性角度出发，研究了不同单位转速下水泵水轮机无叶区在50%负荷发电工况的内流特性及压力脉动，并结合模型试验数据对比了可压缩模拟与不可压缩模拟在水泵水轮机压力脉动特性研究时的差异性，通过分析由水流可压缩性引起的压力波传播效应对水泵水轮机压力脉动数值模拟的影响，发现考虑水体的弱可压缩性对于无叶区中低频压力脉动成分的捕捉更为准确。

“双碳”目标的驱动下，水风光多能互补系统成为我国电力系统脱碳的重要解决途径，但现有的研究大多聚焦于调节水库，忽视了日调节水库的水风光互补运行特征。为此，以多布水电站及周边风、光电站为研究案例，构建水风光互补短期优化调度模型，采用动态规划法进行求解，分析多布水电站典型日水位变化，机组启停状态，机组负荷分配，将模拟结果与实际调度结果进行对比，验证模型的合理性。结果表明，非汛期典型日上游水位先减小后增大，仅1号和2号机组运行；汛期典型日水位基本保持在正常蓄水位，机组全开。2023年3月份水电站优化调度的平均发电效益和历史实际调度的发电效益分别是30.52和30.13 万kWh，可增加1.28%的发电效益。研究结果对于指导多布水电站的水风光互补运行具有重要实用价值。

抽水蓄能电站蜗壳结构在运行期会承受循环内水压力作用，导致其外围混凝土面临疲劳损伤风险，影响组合结构的耐久性，当前常用的基于损伤力学框架的数值模拟方法无法考虑上述问题。以阳江抽水蓄能电站充水保压蜗壳结构某子午断面为例建立轴对称数值模型，在ABAQUS平台上分别采用基于连续介质假定的损伤力学模型和基于扩展有限元法的线弹性断裂力学模型，研究钢蜗壳外围混凝土的损伤和开裂情况及钢衬的应力分布特征。结果表明：采用两种方法计算得到的混凝土损伤和裂缝发展区域分布规律相似，钢衬应力计算结果基本吻合，验证了以扩展有限元法为基础的断裂力学在模拟蜗壳大体积混凝土结构损伤开裂的可靠性，为混凝土的疲劳分析和寿命预测提供了可行的技术路径。

水电机组的振动趋势预测关乎机组安全稳定的运行，但由于机组的振动信号不具备平稳与线性的特点，针对水电机组振动趋势的准确预测是一项重大的挑战。因此，提出了一种基于HHO-VMD-BiGRU的水电机组振动趋势的预测模型。首先利用哈里斯鹰优化算法（HHO）确定VMD分解的参数，然后进行VMD分解，对分解出的各个模态分量分别归一化并建立BiGRU模型对其预测，最后反归一化预测结果并叠加得到最终的机组振动趋势预测结果。以国内的某水电站机组数据为基础设计对比试验，结果显示该模型具有较高的预测精度，可以用于工程实际。

数字技术为水库移民带来了新的发展机遇，但数字鸿沟限制了其数字能力的提升。通过仿真模拟三峡湖北库区移民的微观数据，探讨数字技术在社会网络助推下弥合数字鸿沟的作用机制。研究发现：数字技术创业为移民提供了致富新途径，社会网络在数字技术采纳与扩散中发挥了关键作用。特别是在国家政策和后期支持项目的推动下，移民通过模仿与创新不断深化数字技术应用。社会网络通过增强移民对数字技术的社会认同，推动了数字技术的采纳与传播。此外，进一步分析了互动距离、技术传播范围等因素对技术采纳与扩散的影响，揭示了这些因素在数字技术采纳和扩散过程中的作用。最后，提出相关建议，认为库区政府应利用社会网络结构特征和精英移民带头作用，推动数字技术的广泛扩散，增强移民的数字能力，助力移民群体缩小数字鸿沟。

孤网运行的稳定性是保障供电和加快电网恢复的重要前提，针对冲击式水电机组群构成的孤网运行控制策略展开了研究。首先，建立了云南怒江地区冲击式水电站群的冲击式水电机组精细化仿真模型，通过对冲击式水电机组所在的孤网建模和仿真，寻找能获得良好过渡过程品质的调节参数。通过联网转孤网过程的仿真，确定了冲击式水电机组群孤网运行控制策略与调节参数。最后根据优化的控制策略与调节参数在现场进行了试验验证。试验结果表明，冲击式机组调速器的孤网运行参数及控制策略优化后，在由大网转为孤网运行时，其过渡过程的各项指标均优于孤网运行的技术标准。孤网运行参数及控制策略优化对于提升冲击式机组电站应对孤网运行的频率稳定性，对于区域电网的抗干扰能力和安全防御性能等方面具有重要意义。