平陆运河建设内容中涉及大量的裁弯取直工程，裁弯所形成的半封闭河段会因流速降低导致水体交换受限，对局部湿地生境和生物多样性产生一定不利影响。为优化水流连通性，以平陆运河某裁弯取直段为研究对象，采用三维数值模拟方法，对裁弯段设置砾石丁坝的整治方案进行优化分析。通过计算水体交换时间、分析砾石坝间特征断面低流速区占比，探讨了河道缩窄率与坝间间距对水体交换效率的影响，并通过坝身开孔的手段对整治效果进一步优化。研究结果表明，在坝间间距175 m、缩窄率15%的工况参数下，弯道水体交换时间最短，典型断面低流速区占比最小。与整治前相比，水体交换时间缩短29.7%~35.6%，坝间典型断面的低流速区占比分别为11.3%、8.9%和19.5%。此外，采取坝身开孔的方式可以进一步改善坝间流速分布特征，其中坝根开孔的效果较坝头开孔更优。研究为航运建设中裁弯河段的水动力优化和生态修复提供了较优的整治方案，具有一定参考和借鉴价值。

以西辽河上游赤峰境内7个典型县域为研究区，探究西辽河上游植被覆盖与土地利用的时空演变特征及其对河流含沙量的影响，为半干旱区流域生态管理和水土保持提供科学依据。研究基于2000-2024年多源遥感数据（MODIS NDVI和土地利用数据），结合水文站观测数据，采用趋势分析、空间统计和相关分析方法，系统评估植被动态变化、土地利用变化及其对河流含沙量的综合影响。研究发现：①2000-2024年，研究区植被覆盖显著改善（NDVI年增长率0.003 0，p<0.05），呈现“北低南高”的空间分布格局，并表现出明显的季节性波动。②土地利用格局发生显著变化，森林面积由6.9%增至10.8%，草原面积由41.9%缩减38.3%，裸地面积由7.5%降至4.9%，农田面积有所波动，不透水面持续扩张。③河流含沙量显著下降，兴隆坡、太平庄和甸子站点的年变化率分别为-0.958 4、-0.467 4和-0.387 4 kg/m3。④河流含沙量与NDVI和森林面积呈显著负相关（r ≥ 0.602和r ≥ 0.514），与裸地面积呈显著正相关（r ≥ 0.699）。研究表明，西辽河上游植被恢复与土地利用优化协同降低了河流含沙量，未来应加强生态修复和土地利用优化，尤其是植被覆盖率较低区域，以降低产沙风险，提高流域水土保持能力。

长距离输水渠道中常出现断面形状变化以适应各段不同的设计流量或地形条件。渠道断面变化会导致水面抬升或降低，可能超过渠道的安全限高要求，因此仿真非均匀断面渠道内的水流过程有重要意义。目前，显格式有限体积法被广泛应用于此类问题的研究，但由于其时间步长受柯朗条件的严格限制，在长距离渠道仿真中计算效率较低。Preissmann法具有无条件稳定的优点，是渠道非恒定流仿真中常用的方法，然而目前尚无研究分析其在仿真渐变段渠道水流中的适用性。推导了适用于Preissmann法的非均匀断面明渠水流一维控制方程形式，并介绍了方程采用Preissmann法离散的步骤，通过将仿真结果与文献中的解析解或Hec-Ras模型仿真结果对比测试了Preissmann法仿真断面渐变渠道内恒定流和非恒定流的精度。

多数明渠自动化控制研究只关注渠池下游端水位，但对于灌溉明渠而言，分水口数量多且位置分散，只控制渠池下游端水位可能导致上游分水闸前水位不可控，进而影响灌溉输配水效率及作物关键生育期的供水保证率。为此，首先通过简化圣维南方程，建立了一个可预测多控制点水力响应的线性化控制模型。该模型对渠池下游端和上游分水口断面的水力响应具有良好的预测精度。然后通过辨析不同控制点对水位调控精度的需求，提出了不同控制点的控制目标差异化设置策略，并基于控制软约束方法建立了一套灌溉明渠多点水力控制建模方法。在此基础上，以美国土木工程师协会提出的经典缓坡渠道单渠池算例和多渠池算例为控制对象，进行模型预测控制器设计及调控性能测试。结果显示，相较于传统基于积分滞后模型的单点水力控制建模方法，多点水力控制建模方法能够通过调整控制器目标函数惩罚权重，主动控制上游分水口断面的水力响应。单渠池算例中，分水闸前水位控制平稳性提高程度达91.0%，供水可靠性提高69.5%；多渠池算例中，各分水闸前水位控制平稳性提高40.3%，供水可靠性提高17.4%。提出的控制建模方法能够充分利用有限的控制资源，提高灌溉渠道沿线多分水口断面的水力能控性，在精准灌溉方面展现出较强潜力。

河道风浪爬高是河堤设计的重要参数，通常采用模型试验和经验公式确定，长期以来甚少有现场测量资料佐证，为合理确定堤防高程，开展现场河堤风浪爬高观测分析十分必要。2024年5-10月采用全天候河道风浪综合观测系统，对浙江省钱塘江流域（下沙河段、曹娥江闸上河段）和苕溪流域（长兴港新开河段）3处典型河段的风浪要素、风速和水位及爬高进行同步监测。通过现场实测数据构建爬高与波高的关系，并与现有堤防工程规范公式对比。结果表明：无流条件下，边坡为1∶2的斜坡堤在正向和斜向45°风浪作用下有效波爬高与有效波波高比（R _s /H _s）约为1.75和1.5，风浪斜向45°入射直立堤时爬高与波高比（R _s /H _s）值为0.85，略小于堤防工程规范公式推算的爬高；结合实测的周期与波高关系，可简化堤防规范爬高计算公式，由波高和波长双因素关系式转变为波高单因素关系式，爬高简化计算式所得结果与实则值相一致；钱塘江下沙河段涨、落潮流减弱正向入射的风浪爬高，1∶2护坡爬高与波高比（R _s /H _s）约为0.94，显著少于无流条件下的比值。

石笼堰是一种生态友好的河道整治建筑物。水流经过石笼堰会产生基础冲刷，威胁结构稳定。现有对石笼堰的基础冲刷研究多基于无上游泥沙补给的条件，关于泥沙补给影响下石笼堰的基础冲刷特性尚未明晰。基于室内水槽试验，研究了上游泥沙补给影响下石笼堰的基础冲刷模式及冲刷尺度的发展规律，分析了平衡冲刷尺度对泥沙补给强度的响应规律。结果表明：石笼堰上、下游侧均存在局部冲刷，且两处冲刷坑的轮廓线通过堰体相互连接。当泥沙补给速率接近水流挟沙能力时，石笼堰上、下游冲刷尺度先迅速增大，然后在平衡值附近明显振荡（近似浑水冲刷）。当泥沙补给速率接近于零时，石笼堰上、下游冲刷尺度在初期小幅振荡，随后单调增大至平衡值且几乎无振荡（近似清水冲刷）。石笼堰上、下游平衡冲刷深度和平衡冲刷长度随泥沙补给强度的减小或随水流强度的增大而近似线性增加。基于试验数据和理论分析，提出了石笼堰上、下游平衡冲刷深度和平衡冲刷长度的计算方法，以期为石笼堰的冲刷设计提供科学支撑。

为探究黄河水沙主要策源地黄土丘陵沟壑区的流域洪水泥沙特征，以大理河为研究对象，基于流域出口绥德水文站1960-2019年的292场洪水事件观测数据，采用K-medoid聚类分析方法，选用径流深（H）、洪水历时（T）和洪峰流量（Q_p ）等关键水文参数，划分4种洪水类型；通过径流深度-输沙模数（H-SY）曲线以及含沙量-流量（SSC-Q）滞回曲线，研究小型、中型、大型、极端4类洪水的径流特征和泥沙输移规律。结果表明，大理河流域不同洪水的径流深度—输沙模数（H-SY）的线性拟合显示，输沙模数随洪水规模的增加显著增大。其中，极端洪水的输沙模数是其他洪水的3～26倍。中、大型洪水事件仅占流域多年洪水事件的25%，但径流量和产沙量约占流域多年产流产沙的60%。在大理河流域的含沙量—流量（SSC-Q）滞回曲线中，复合型曲线占比最大（73%），且随洪水规模的增加而显著增加，反映出长历时强降雨下泥沙来源分散、多批次入河的复杂过程。水土保持各项措施的实施使得各类洪水含沙量平均降低20%～40%，但目前大型、极端洪水在流域洪水的产流产沙占比上仍呈增加趋势，这一现象与气候变化下极端暴雨频次增加密切相关，为后续黄土高原流域水沙过程模拟、侵蚀防控及应对极端气候事件提供了事件尺度的科学依据。

为了探究冻融循环作用对河流岸滩土体物理力学特性及河岸稳定性的影响，开展了不同黏性土含量和不同含水率条件下河岸土体试样的冻融循环试验，对经历不同冻融循环作用的试样进行了变形测量和直剪试验；在此基础上，对河岸典型断面进行了模拟，分析了冻融作用对河岸稳定性的影响。研究结果表明：在冻融循环过程中含水率低的河流岸滩土体体积变化规律表现为“冻缩融胀”，含水率高的则表现为“冻胀融缩”，在冻融循环过程中试样的体积变化率约为1.9%~3.6%；试样的黏聚力随含水率的增加呈现出先增加后减小的趋势，土体内摩擦角则呈减小的趋势；冻融循环对河岸土体的抗剪强度有着显著影响，随着冻融循环次数的增加，土体黏聚力和内摩擦角均呈现出降低的趋势，且冻融作用对土体黏聚力影响相对较大，对内摩擦角影响相对较小，在7次冻融循环作用后，黏聚力和内摩擦角下降幅度分别约为10%~47%和9%~19%；与常规河流不同的是，冻融作用会使河岸稳定性下降，冻融期发生崩岸的可能性较大，且崩塌发生时间提前，即考虑冻融影响的河岸发生崩塌以后，未考虑此影响的河岸随后才会发生崩塌。研究结果可为河流崩岸及河道演变研究提供一定借鉴和参考。

旱涝急转作为一种复合型极端气候现象，给生态环境、农业生产以及社会经济带来了严重的负面影响。为深入理解中国夏季旱涝急转事件的区域特征和整体变化规律，基于观测数据，采用长周期旱涝急转指数和短周期旱涝急转指数两种方法，识别中国夏季八个分区的旱涝急转事件，揭示其频次、强度的时空分布、趋势和未来持续性，并重点探讨不同转换时间下的短周期旱涝急转事件特征及其影响因素。结果表明：①旱涝急转事件主要发生在中国东部，尤其是华南、西南、东北以及西北东部地区。长周期和短周期涝转旱事件的发生频次均呈显著上升趋势，各分区未来事件频次和强度的趋势均与过去58年一致。②转换时间发生在5-6月间的短周期旱涝急转事件总体上强度较强，并呈现逐渐增强的特征。③各转换时间下，短周期事件均主要集中在中纬度地区（20°N~40°N），其中东部地区旱涝急转事件的转换时间与雨带的推移规律相一致；同时，不同转换时间下的重度涝转旱事件的发生频次较为稳定，且始终维持较高水平。④后期（1991-2018年）相对于前期（1961-1990年），东部地区受南海夏季风爆发时间提前的影响，旱转涝的转换时间发生于5-6月（6-7月）间的事件增多（减少），涝转旱发生于6-7月（5-6月和7-8月）间的事件增多（减少）。

在气候变化与高强度人类活动背景下，干旱地区煤炭资源的大规模开发对水资源可持续性构成严峻挑战，加剧了煤炭开采与水资源短缺之间的矛盾。以典型干旱区纳林希里井田为研究对象，该区域煤炭资源丰富，且地表分布有重要河湖系统。通过定量评估河湖下方采矿活动对地表水与地下水动态交互过程的影响，旨在为区域水资源的可持续利用及生态环境保护提供科学依据。研究创新性地构建了基于SWAT-MODFLOW耦合的多过程动态模型，有效整合地表水文与地下水流模拟过程，并综合考虑采矿沉陷、导水裂隙带发育与水文地质过程之间的相互作用。该模型依托沉陷预测理论与导水裂隙带高度计算方法，实现了采矿扰动参数与水文地质模型的实时动态耦合，从而更准确地刻画采矿扰动下地表水与地下水的复杂交互机制。模型验证结果表明其具有较高的模拟精度（R ²=0.785 1）。模拟预测结果显示，在未来20年内，持续的煤炭开采将导致纳林希里井田地下水位显著下降，局部最大降幅预计达15~20 m；最大地表沉降量预计可达5 400 mm。同时，区域湖泊哈达图淖尔的水文功能将发生转变，由丰水期的补给源转变为枯水期的排泄区，进一步加剧区域水资源短缺风险。此外，研究揭示导水裂隙带发育高度介于28.71~116.35 m之间，尚未波及深部主要含水层，为矿区深部地下水污染风险防控提供了关键边界信息。研究成果可为类似矿区制定兼顾能源开发与水资源保护的适应性水资源管理策略提供科学依据。

旨在预估气候变化对永定河洪泛区洪水灾害的空间范围及深度等级的影响。构建了土壤水资源评估（SWAT）与二维水动力（2DHECRAS）耦合模型。耦合模型包含245个计算横断面和九座桥梁。均采用实测数据进行校准。永定河卢沟桥水文站的实测资料与模拟流量过程线是校准的基础.相关系数在0.996到0.999之间变化，总平方误差在0.134到0.330之间。考虑3种温室气体浓度未来情景模式（RCP2.6，RCP4.5和RCP8.5），预估永定河洪泛区极端暴雨和洪水系列。选取不同频率，计算未来气候变化情景模式下不同频率暴雨、洪水、滞洪量、淹没范围和淹没深度等级，依据洪泛区DEM资料，绘制洪泛区不同重现期的洪水淹没图。预估结果显示，未来气候情景模式下，百年一遇洪泛区滞洪量分别为2.01、2.10和2.16 亿m³，滞洪区淹没面积分别为129.4 、135.5和139.9 km²，分别占洪泛区总面积的24.7%、25.9%、26.8%；千年一遇洪泛区滞洪量分别为3.35、3.52和3.78 亿m³，滞洪区淹没面积分别为295.8、309.8和318.6 km²，分别占洪泛区总面积的56.6%、59.3%、61.0%。未来气候变化情景下，洪水淹没范围和强度增加显著，尤其是RCP8.5气候模式下比其他两种气候模式条件下对应的洪泛区暴雨量，洪水总量和淹没范围要大。结果证明，将温室气体效应与水文模型相结合，开展洪泛区洪水灾害预估研究，为洪泛区洪水管理开辟了新的途径。

梯级水库群出入库流量不平衡将直接影响水库的发电效益及航运调度的精度。为深入剖析并解决这一问题，本研究以金沙江下游梯级河段为研究对象，基于流域基础地理信息、气象、径流和水库运行等数据，运用数值分析方法，系统分析了金沙江下游梯级河段水量差异的区间及时间分布特征，采用SWAT模型模拟了梯级水库的区间入流，并识别了影响水量不平衡的关键因子，最后构建了出入库流量不平衡修正公式。研究结果表明：①金沙江下游梯级河段中，XLD-XJB水库区间河段的水量差异最为显著，在2013-2018年的逐日水量数据中，有67%的时段存在Q _向，入小于Q _溪，出的水量不平衡现象，且主要集中在非汛期时段；②SWAT模型模拟结果显示XLD—XJB的区间流量在汛期和非汛期的均值分别为142、26 m3/s，不应忽视；③通过对可能导致河段水量不平衡的五种机制进行分析，认为Q _向，入的计算误差是导致XLD-XJB水库区间河段水量不平衡的主要原因；④考虑区间入流及应用修正公式后，Q _向，入与Q _溪，出的水量差异均值在汛期和非汛期分别由修正前的127.1、-29.0 m³/s变化为修正后的7.4、4.8 m³/s，且Q _向，入与Q _溪，出的差异负值时段显著减少。研究为金沙江下游梯级水库群的水量平衡复核与修正提供了简便科学且有效的方法，具有重要的理论与应用价值。通过对水量不平衡进行修正，可提升梯级水库的运行效率，同时为保障长江流域水资源的合理利用与生态平衡提供技术支撑。

三峡水库运行后，受水库调蓄及河床冲刷等因素影响，长江中游枝城站水位受到较大影响，为讨论三峡水库调蓄与水位流量关系变化对枝城站水位的影响，结合GR4J模型、马斯京根河道汇流算法重构了枝城水文站不受三峡水库调蓄影响的径流与水位过程，利用控制变量法设置3种模拟情景，对水位变化进行定量归因。结果表明：三峡水库运行后，枝城站流量与水位趋势变化存在一定的非同步性，夏季、秋季和年均水位较于相应的流量呈现更为显著的下降趋势，而春季与冬季水位的上升趋势性明显弱于相应流量；受河床侵蚀下切影响，枝城站水位-流量关系发生改变，导致相同流量对应的水位存在不同程度的下降；枝城站在2003-2019年间水位下降了0.36 m，其中99.7%归因于河床侵蚀下切引起的水位-流量关系变化，三峡水库调蓄影响仅使得水位下降0.01 m。季节尺度上，秋季水位降幅最大，达到了1.01 m，水位-流量关系变化与三峡水库调蓄分别贡献45%和55%的降幅；在春、冬季水库补水虽然使得水位抬升0.24~0.38 m，但被水位流量关系变化导致的水位下降完全抵消。三峡水库调蓄对春秋冬三个季节水位存在显著变化，在蓄水前期（2003-2008年）的影响量分别为-0.21 m、0 m和-0.2 m，进入正常运行期（2009-2019年）后影响量分别变化至0.24、0.38和-0.6 m。研究有助于全面认识三峡水库调蓄对枝城站水位的影响，揭示枝城河段水位演化的成因机制。

河冰识别是开展凌汛监测、及时应急响应的技术前提。当前光学卫星遥感作为河冰识别的重要手段，多依赖短波红外波段，且难以同时满足大尺度和较高精度的监测需求，而国产高分六号卫星的宽视场优势为此提供了新的技术可能。针对凌情复杂、地域跨度大的黄河上游宁蒙河段，利用高分六号（GF-6）WFV数据的新增可见光波段，通过分析凌汛期影像中河冰与水体、其他地物的光谱特征差异，选取紫波段（0.40~0.45 μm）和黄波段（0.59~0.63 μm），提出了一种可以准确识别河道内河冰分布的归一化河冰-水体分类指数模型（NRIWI）。为验证NRIWI的河冰识别性能，对比了其他几种基于可见光波段构建的可用于河冰识别的指数模型，包括归一化差异水体指数（NDWI）、归一化差异未封冻水体指数（NDUWI）、归一化冰川指数（NDGI），在宁蒙河段选取了六个历年多发凌汛的典型区域，包括由水利枢纽工程控制的河段、易发冰塞的弯曲型河段、易受山体阴影影响的峡谷型河段，通过开展河冰识别试验分析并比较了各指数的总体精度、Kappa系数和阈值敏感性。结果表明：各典型区NRIWI的总体精度均高于96%，并且Kappa系数均高于0.9，相较于其他指数模型河冰识别精度更高、区域间差异更小、阈值敏感性更低，其可以有效削减河冰细小特征、冰水易混像元和山体阴影带来的干扰，从而有效识别河冰范围，适用于黄河宁蒙河段中各类凌汛易发河段。

水库调度规则是指导水库运行、促进水资源高效利用的重要工具。目前水库调度规则提取方法研究中很少考虑泥沙因素。三峡水库汛期入库泥沙占全年来沙量的90.5%以上，如不考虑进出库泥沙对水库调度的影响，直接将现有方法应用于三峡水库汛期调度规则提取，其结果难以全面反映汛期三峡水库对干支流来水来沙的调度响应过程。因此，将泥沙因素引入到三峡水库汛期调度规则提取中，以三峡水库汛期历史运行数据和进出库泥沙数据为样本，采用时段末坝前水位和时段平均出库输沙率为联合决策变量，同时考虑长江上游干支流来水来沙及其时滞效应对水库调度的影响，提出一种基于深度学习的水库调度规则提取方法。该方法首先建立RF-LSTM模型，该模型通过随机森林（random forest， RF）算法筛选出对决策变量影响较大的决策因子，并将这些因子作为长短时记忆（long short term memory， LSTM）神经网络的输入变量，进一步识别出决策因子与决策变量之间的映射关系，以实现对水库调度规则的提取与模拟；然后采用自回归方法对模拟精度较差的结果进行误差校正，最后将该方法应用于三峡水库汛期调度规则提取，结果表明：与LSTM模型相比，RF-LSTM模型能有效捕获对决策变量影响较大的决策因子，且具有更高模拟精度及稳定性，其验证期时段末坝前水位和时段平均出库输沙率的NSE值分别为0.995和0.891，分别提高1.7%和1.0%；误差校正后，时段平均出库输沙率的NSE值增至0.944，提高5.6%，模拟精度显著提高。研究结果可为三峡水库汛期调度规则提取提供参考。

高分辨率降水数据的获取是准确模拟陆地水循环过程的基础。尽管卫星降水产品在空间代表性和连续性方面具有显著优势，但其较低的空间分辨率和较大的不确定性仍然制约了其在实际应用中的效果。提出了一种基于贝叶斯融合方法的卫星降水与雨量站观测降水融合框架，以2001-2019年资水流域站点实测降水量为参考，对3种卫星降水产品（CMORPH、GPM和TRMM）及其融合降水产品（MCMORPH、MGPM和MTRMM）的适用性进行评估。研究结果表明：①从卫星降水产品来看，日尺度精度相对较低（CC≤0.583，RMSE≥7.57mm），且与各站点的相关性较弱，误差较大（CC<0.44，RMSE>10.21 mm）。而融合降水产品与地面观测数据的CC达到0.988，且能很好地反映资水流域的降水空间分布，但对站点观测降水略有高估（RB中位数为1.72%~11.22%）。②在水文效用评估方面，采用站点实测降水驱动的SWAT模型在资水流域表现良好，率定期和验证期的模拟结果均达到了“好”级别。而卫星降水产品在率定期和验证期的径流模拟效果均可达到“满意”等级，其中GPM的NSE分别达到0.59和0.54。融合降水产品MGPM同样表现为“好”，率定期和验证期的NSE分别为0.66和0.68，而MCMORPH和MTRMM均达到了“满意”水平。融合降水产品相比原始卫星降水产品的评价指标值均有明显提升，在研究区域具有更好的适用性。研究结果可为缺资料地区的降水融合和水文模拟提供参考。

宁夏红寺堡扬黄灌区浅层地下水含水层表现出显著的空间异质性特征，这种复杂的空间异质性使含水层系统的精确刻画面临较大挑战，可能影响地下水数值模拟的可靠性和准确性。以宁夏红寺堡扬黄灌区典型区域为研究对象，基于研究区地质勘探资料和室内试验数据，采用有限差分方法，随机建立40组地下水渗流三维非均质数值模型，开展地下水三维非均质随机模拟和不确定性分析，并对未来10年浅层地下水水位降深进行了模拟预测，分析了地层非均质性对地下水数值模拟的影响。研究结果表明，40组非均质性“实现”的地下水储存量变化量最大为0.993 m3/d，平均值为0.253 m3/d，最大误差为0.016%，满足水均衡要求；各“实现”水位降低值最大差值和最小差值分别为1.48 m和0.002 m，位于排水井附近及研究区北部边缘；高渗透系数（20.09~43.20 m/d）岩性占比大的模型（如第10次“实现”）导致水位降深范围广、速率快，最大降深达1.45 m；研究区中部豹子滩村的水位变幅和标准差较大，不确定性较为显著；在95%置信度下，全区水位变幅平均上下限仅为0.11 m；相同岩性含量占比的模型中，渗透系数的空间分布差异（如第20次与第30次“实现”）导致水位降深范围和速率的显著变化，多次构建模型可使地下水的模拟预测更为严谨。

建立多场耦合模型对混凝土性能演化预测已成为一种重要手段，而模型中各项参数的取值对计算结果影响很大。针对早龄期混凝土有限元模拟中参数难以确定导致模拟精度不足的问题，提出一种融合物理实验与BP神经网络参数反演的混凝土化-热-湿（CTH）多场耦合模拟方法。首先，通过引入了优化的化学亲和力函数和修正后的可蒸发水方程，实现对相对湿度多阶段演变的准确模拟；随后，利用基于BP神经网络的参数反演方法，结合物理实验数据，反演优化CTH多场耦合模型关键参数，构建高精度数值模型，并运用在混凝土分块浇筑模拟计算中。该方法的BP神经网络模型训练结果稳定性良好，湿度下降期预测值与实验数据拟合度达90%以上。模拟结果表明构建的CTH多场耦合模型能够精确模拟混凝土内部温湿度场的时空演化过程。这项研究成果为早龄期混凝土多场耦合模型参数标定与工程预测提供了理论与方法支撑。

为明确充填土料颗粒级配对管袋脱水固结性能的影响规律，以工程中常见四种粒径级（粉粒、细粒、中粒、粗粒）含量为研究对象，通过室内吊袋模拟试验研究了各粒径级含量呈阶梯式增加时吊袋的脱水速率、渗土量及袋内固液混合压力随时间的变化规律，并从渗出土级配角度对吊袋的土料流失情况进行了机理性分析。研究结果表明：吊袋的脱水过程依脱水速率可分为：快脱阶段、淤堵阶段和稳定阶段；依保土性能可分为：流失阶段和反滤阶段。研究在分析管袋充填土料的含粉量、不均匀系数及曲率系数对其脱水速率的影响的基础上，拟合出三种因素组合成的新参数与管袋脱水速率之间的函数关系，可供实际工程中估算当地土料脱水速率时提供参考。

在碾压施工中，仓面碾压路线接续需利用转向错车区，传统转向路径规划方法存在转向区域面积大、碾压不均匀等问题。合理规划转向路径是提高碾压智能性和保证质量的关键。在传统转向错车方法（方法Ⅰ）的基础上，提出了利用连续转向来减少转向错车区域的方法（方法Ⅱ），通过理论分析和工程实践应用验证了其可靠性。结果显示：与方法Ⅰ相比，方法Ⅱ的错车区长度和行驶路径理论上分别减少27.6%和27.7%；相邻碾压轨迹完成碾压后，方法Ⅱ与方法Ⅰ相比，碾压不足2次和碾压4次的区域减小了16.63%，碾压次数分布较为均匀。在工程应用中，无人驾驶碾压与方法Ⅱ的结合应用较人工驾驶碾压与方法Ⅰ结合，可减少54.4%的错车区长度。研究可为无人驾驶碾压中转向错车区域优化行车路径、提高碾压效率提供技术支撑。

盾尾油脂压力的合理设定是确保盾构隧道盾尾密封结构安全的关键问题。通过对北京地铁某盾构区间的掘进参数数据进行收集和处理，提出一种基于XGBoost算法的盾尾油脂压力预测模型。选取12个原始特征，利用Spearman相关性分析筛选出与盾尾油脂压力关联性较大的8个特征作为XGBoost模型的输入参数，采用贝叶斯优化算法对XGBoost模型参数进行调优。采用该预测模型对独立测试集进行盾尾油脂压力预测任务，并将预测结果与随机森林（RF）、支持向量机（SVM）和人工神经网络（ANN）模型的预测结果进行对比分析。研究结果表明：①优化后的XGBoost模型对盾尾油脂压力预测的均方根误差（RMSE）为1.48、决定系数（R ²）为0.91及平均绝对百分比误差（MAPE）为8.86%；②相比于RF、SVR和ANN模型，XGBoost模型在显著提升盾尾油脂压力设定预测准确性的同时，具备良好的泛化能力，为解决此类复杂系统的建模问题提供了有效方案。研究结果为后续工程实现高精度、可验证的盾尾密封油脂压力设定提供了科学依据，有助于推动油脂压力设定由经验判断转变为基于数据与模型支撑的科学决策体系。

自然界中的岩体裂隙具有随机分布的特性，裂隙岩体隧道洞室开挖卸荷后极易发生变形和破坏现象。因此，研究随机分布裂隙岩体隧道洞室围岩变形及变形特性具有重要意义。以广东省化州市某复杂丰富裂隙引水隧洞为工程背景，获取了现场裂隙几何特征及物理力学参数，建立了裂隙几何特征参数函数概率模型，模型可满足天然裂隙随机分布特性。基于裂隙几何特征参数函数概率模型，采用3DEC离散元数值软件，建立了DFN随机裂隙岩体隧道开挖模型，分析了裂隙几何特征和力学参数对隧洞岩体变形的影响。研究结果表明：隧道围岩位移随着裂隙体密度的增加普遍呈指数型函数增长，随着裂隙数量的递增，导致洞室内裂隙面相互切割成不利组合；拱顶围岩位移随着裂隙面内摩擦角递增呈线性函数递减，进洞口仰拱处出现局部上鼓现象；随着裂隙面内摩擦角不断增加，在裂隙破碎带范围内塑性区面积急剧增大，尤其是拱顶上方。

新老堤身材料差异性大是造成鄱阳湖圩堤汛期存在诸多险情的重要原因之一。基于原型堤角丰堤开展室内模型试验，模拟不同水位条件下堤身的渗流过程，重点分析了强弱透水层接触面附近的渗流特性及渗透破坏发展过程，并对堤身溃决机理进行讨论。研究结果表明，新老堤身结合处由于渗透系数差异显著，接触面附近易形成较大的水力梯度和渗流集中现象，导致细颗粒被冲刷带走，最终发展为接触冲刷或散浸破坏。接触冲刷主要为渐进性发展，当超过临界水力梯度时，接触冲刷开始发生，进一步可诱发为管涌。散浸主要表现为坡脚土体被水浸泡软弱，进而诱发边坡失稳。试验揭示了堤防溃决的四个阶段：渗流初始阶段、渗流扩大阶段、渗透破坏阶段和堤身溃决阶段。研究结果可为鄱阳湖圩堤的设计、施工和加固提供理论依据和技术支持。

随着我国能源基础设施的快速发展，穿堤管道工程规模逐年增长，施工扰动引发的堤基渗流破坏问题日益凸显。以2012年汛期长江干堤西气东输天然气管道穿越段突发管涌险情为例，针对传统防渗措施失效的难题，通过地质勘察、施工记录追溯及三维渗流建模，系统揭示了险情发生致灾机理。针对本工程深层渗流、动水吸蚀与管道振动的复合工况，基于“分级消能、刚柔协同”的治理思路，研发了“刚性封堵+柔性缓冲”复合防渗结构，结构末端采用袋装碎石层减缓动水吸附压力，结合聚氨酯-沥青-油毡麻丝多层材料截断渗流路径，并通过局部盖重压浸与锥探灌浆强化浅层防护。该结构于2013年实施后，经2016年、2020年长江超警戒水位洪水考验，堤后无新增险情。研究证实：新型防渗结构通过多层协同作用有效阻断深层渗流通道，解决了传统加固措施的局限性，且具备抗震性、耐久性及经济性优势，案例成果为类似穿堤工程渗流灾害防控提供了技术支撑与工程范例。

盾构管片拼装方式包括通缝拼装和错缝拼装，不同拼装方式造成衬砌结构体系上存在差异。以华南地区某水资源配置工程为依托，探究内水压下盾构隧洞通缝、错缝管片结构的力学特性。得到如下结论：在承受内水压力作用时，错缝拼装结构管片环与环之间存在明显位移错动，在纵向螺栓抗剪和管片环间摩擦抗剪共同作用下，错缝拼装管片刚度明显大于通缝拼装，在结构受力变形和防水性能方面均表现出较好的性能；此外，围岩类别是影响错缝效应的重要边界条件，随着围岩岩性从Ⅱ类过渡至Ⅳ类，管片错缝效应增强。研究成果可为盾构隧洞结构设计与运行特征提供科学依据。

闸门在役运行工况繁多，呈现复杂、非线性动力学特征，导致运行病害辨识困难，极易诱发工程事故。针对水利水电工程的运行特点，建立基于贝叶斯网络的闸门运行病害辨识模型，实现闸门运行病害的快速辨识和关联影响分析。并结合贝叶斯网络的显著度分析，明确了闸门运行病害的重要影响因素和关联影响概率，加强针对性的安全措施，可为工程减害运行提供关键技术保障。

大中型灌排泵站作为水利基础设施的重要组成部分，在保障粮食安全、防洪排涝、水资源调配及生态保护中发挥着不可替代的作用。然而，我国现有大中型灌排泵站普遍存在设备老化、能耗高、自动化水平低、管理手段滞后等问题，难以适应现代化水利发展需求。基于我国灌排泵站现状及更新改造实践，系统分析了其存在的主要问题，并从国家粮食安全、乡村全面振兴、水安全保障、生态文明建设、“双碳”目标实现及管理能力提升六个维度阐述了现代化改造的必要性。在此基础上，提出以“设施完好、工程安全、节能高效、智能管控”为目标的提升改造路径，涵盖机电设备更新、建筑物加固、节能技术应用、信息化与智能化建设、数字孪生等内容，并建议通过政策支持、规划引领及管理体制改革等保障措施推进实施。研究旨在为加快灌排泵站现代化进程、支撑农业农村高质量发展提供技术路径与实践参考。

城乡供水一体化是实现城乡均衡发展的关键举措。当前，我国城乡供水在基础设施和管理水平上存在显著差异，缺乏科学的分类指导和精准管理依据。以重庆市为例，基于城乡供水一体化内涵和区域差异性，提出四种发展模式，即城市管网延伸模式、区域管网联通模式、区域整合块状模式、单村提标模式。在此基础上，从供水系统的工程建设和运行管理两个维度构建城乡供水一体化建管成效评价指标体系，运用层次分析法对不同发展模式下的指标进行差异化赋权，进而对重庆市34个区县展开综合评价。结果显示，城市管网延伸模式综合评分最高（0.60～0.82），单村提标模式最低（0.37～0.73），区域管网联通模式（0.54～0.74）与区域整合块状模式（0.61～0.69）呈现中等水平。研究成果为推进城乡供水一体化建设与管理提供了科学的决策支持与理论指导。

贵州作为中国辣椒的重要产区，其辣椒种植对于当地农业经济具有重要意义。目前辣椒氮素监测手段具有时效性差、覆盖面积小等缺点，而利用高光谱信息进行氮素监测可以弥补传统监测存在的弊端。基于无人机高光谱遥感以辣椒氮素为监测目标开展小区试验，利用随机森林（Random Forest， RF）筛选氮素敏感波段，并采用多种机器学习算法构建辣椒氮素动态反演模型并确定了最优模型。全氮反演中，以植被指数、筛选波段（36个）作为因变量，辣椒全氮为自变量的随机森林模型表现最优，测试集R2=0.879，RMSE=0.004，MAPE=15.135%。研究结果为贵州辣椒种植的精准施肥管理提供了理论依据和技术支持，有助于提高氮肥利用率，促进农业新质生产力发展。

为探究不同预见期下累积参考作物腾发量（ET ₀）预报精度的变化规律，优化农业灌溉管理中的ET ₀预测方法，以内蒙古绰勒灌区扎赉特旗站为研究对象，基于逐日天气预报数据与同期实测气象数据，采用Hargreaves-Samani（HS）模型与FAO Penman-Monteith（PM）公式，系统分析了1~7 d 预见期内单日ET ₀ 预报与累积ET ₀ 预报的精度差异及其随预见期延长的动态变化特征。研究以PM公式计算结果为基准值，通过对比HS模型在不同预见期下的拟合度（R2）、平均绝对误差（MAE）及误差分布特征，明确了累积预报的优势及最优预见期。研究结果表明：①单日ET ₀ 预报的R2均值为0.89，MAE均值为0.36 mm/d，最大单日误差达0.40 mm/d，表明单日预报存在显著的不确定性；②累积ET ₀预报精度显著优于单日预报，所有预见期（1~7 d）的R2均提升至0.92 以上，且MAE随累积天数的增加呈稳步下降趋势。具体而言，1~7 d 累积预报的MAE均值分别为0.32、0.30、0.40、0.29、0.21、0.24、0.23 mm/d，其中7 d 累积预报的MAE最低（0.23 mm/d），较单日预报误差降低36.1%，且误差波动范围显著收敛；③累积预见期延长至7 d时，误差累积效应被有效平滑，气象要素短期波动的负面影响减弱，模型系统性偏差得到抑制，预报稳定性显著增强。综上，研究揭示了累积ET ₀预报精度随预见期延长的提升规律，并验证了7 d为最优累积预见期。研究成果可为灌区动态灌溉计划的制定提供理论依据，尤其在数据驱动型农业水资源管理中，采用7 d累积ET ₀ 预报可显著提升灌溉预报的可靠性与实用性。未来研究可进一步结合数值天气预报模型，探索多尺度ET ₀ 预报的耦合优化方法。

为探究不同地下水埋深洱海农田潜水蒸发状况及地下水利用特征，采用室外土柱模拟试验，并基于洱海实验站气象观测资料，分析了洱海农田潜水蒸发与多种气象要素的相关性。结合Hydrus-1D模拟，对比研究了不同地下水埋深条件下，地下水与土壤水的相互转化、农田潜水蒸发状况及土壤水的分布特征。结果显示：①试验条件下，60 cm地下水埋深条件下日均潜水蒸发量为4.02 mm/d，较90 cm埋深（3.47 mm/d）提高15.85%。②60 cm埋深条件下，洱海农田潜水逐日蒸发量与大气温度、日照时数、地表温度呈现为极显著正相关，与大气湿度、降雨呈极显著负相关。90 cm埋深条件下，潜水逐日蒸发量与大气温度、日照时数呈现为极显著正相关，与大气湿度呈极显著负相关。③土柱剖面中不同土层含水量高低顺序为30~60 cm>60~100 cm>0~30 cm。④采用Hydrus-1D对分层土壤含水量进行模拟，模拟结果的决定系数（R ²）为0.838 7~0.995 7；均方根误差（RMSE）为0.001 8~0.008 1 cm³/cm³，模拟出的不同地下水埋深累积潜水蒸发量与实测值相对误差在1.43%~4.52%之间，模拟效果较好。研究揭示了洱海农田潜水蒸发变化规律，选用模型的精度符合要求，可用于对洱海流域附近农田潜水蒸发的预测。

针对水电机组在长期运行过程中不易准确预测健康状态与劣化趋势的问题，研究提出一种基于开普勒优化算法（KOA）优化支持向量回归（SVR）的水电机组状态模型，并提出了结合注意力机制（AM）的堆栈长短期记忆网络（SLSTM）的劣化趋势预测方法。首先，利用KOA模拟行星运动的全局寻优特性，高效优化SVR的核函数参数与惩罚系数，显著提升状态模型的拟合精度与泛化能力；其次，通过注意力机制动态分配时间序列各步的权重，强化SLSTM对关键劣化特征的捕获能力，构建劣化趋势预测模型。仿真结果表明，方法在状态劣化预测方面具有较高的精度和可靠性，为水电机组的健康管理提供了一种有效的解决方案。

新疆地区由于自然条件、地理位置及社会发展等因素，传统的农业安置方式已难以满足移民安置的需求。库尔干水利枢纽工程城镇化安置作为一种创新型安置方式，为解决新疆移民安置问题提供了新的思路。科学评估这一安置方式的效果，对于保障移民权益、完善安置政策、促进区域经济发展以及维护社会稳定具有重要意义。将安置区的区域发展考虑在内，构建了移民城镇化安置效果评价指标体系，并采用GRA-VIKOR评价模型对库尔干水利枢纽城镇化安置效果进行了系统评估。研究结果表明，库尔干水库移民城镇化安置效果显著，整体呈现逐年上升趋势，是创新型移民安置的成功实践，为类似地区提供了可借鉴的经验。

随着全球环境恶化和化石燃料紧缺问题日益突出，水、风、光等可再生能源在能源转型中扮演着愈发重要的角色。针对水风光多能互补系统短期容量优化配比问题，提出了一种日内运行多目标最优容量配置的方法。该方法通过混合Copula函数并结合K-means法提取了典型风光场景为短期日内运行提供了场景支撑；以年内总发电量最大为主要目标，年内最小出力最大为次要目标并结合权重法构建了水风光多能互补容量配比优化模型，并基于飞蛾火焰算法进行高效求解。以贵州北盘江流域的梯级水电站与风光电站为研究对象，在水风光资源互补的基础上，于不同场景下应用并验证了所提出的多目标最优容量配置方法的有效性。研究结果表明：当风电和光伏的装机容量比例为1∶1，且弃风和弃光率控制为5%时，水风光联合运行系统的风光装机与水电装机最优配比等于2∶1。研究结果可为后续水风光多能互补发电基地的建设与资源高效开发利用提供参考依据。

为了考虑裂隙分布和蒸发对土壤干缩开裂的影响采用土层间弹簧的收缩速率描述蒸发作用沿土壤深度的梯度衰减效应，引入近裂隙区蒸发增强系数α ₁与裂隙核心区蒸发增强系数α ₂表征裂隙对不同区域土壤水分蒸发速率的影响，构建考虑裂隙分布和蒸发的三维土壤干缩开裂模型。基于闵可夫斯基密度函数（长度密度、面积密度、欧拉数密度）对模拟结果与田间观测数据进行对比验证（决定系数R ²∈［0.820 8，0.999 1］，均方根误差RMSE∈［0.002 1，0.132 9］，一致性指数IA>0.950 7），结果表明模型能够准确模拟裂隙与蒸发相互作用下裂隙发育过程；深度蒸发影响系数 {\tau }_i的大小与深层裂隙的裂隙相对频率呈正相关，裂隙蒸发增强系数α的增大显著增强了闵可夫斯基密度函数峰值，降低了孤立裂隙数量。