超声多普勒流量计应用环境较为复杂，针对低、中流速受噪声干扰导致测量精度低和误差大等问题，创新提出了一种基于改进蜣螂算法(ISEDBO)的变分模态分解(VMD)结合奇异值分解(SVD)的降噪模型，以更大程度提高回波信号信噪比。该方法首先利用交叉策略、次优引导控制策略、偷窃行为增强策略优化蜣螂算法，通过对比不同测试函数和其他算法，证明ISEDBO算法的优越性；其次，利用ISEDBO优化VMD参数组合，结合多尺度样本熵(MSE)和频谱系数区分噪声模态分量(IMF)；最后，利用SVD对有效IMF分量进行降维重构，进一步克服中低频的二次谐波振荡现象。通过对仿真信号和实验室走车过程的处理分析，多方面验证了方法的可行性，同时与粒子群优化(PSO)、灰狼优化(GWO)、蜣螂优化(DBO)等方法对比，分析ISEDBO-VMD-SVD降噪效果。结果表明：相对模拟信号，ISEDBO-VMD能有效地抑制噪声干扰，极大程度地保留了原始信号特征，相较于PSO-VMD、GWO-VMD、DBO-VMD，信噪比最高达18.78 dB，波形相关系数最高达0.987；相对走车实验，对多组信号MSE值进行统计分析，能有效区分原始信号和背景噪声，对比不同流速探测误差，ISEDBO-VMD-SVD最小，范围在0.009~0.02 m/s，为实际水监测工程应用奠定了坚实的基础。

为了探究施肥泵运行、喷头配置及工作参数等因素对喷灌施肥系统水力性能的影响，将水泵性能曲线、施肥泵吸肥模型及多口出流管道水力计算模型相结合，建立轻小型喷灌施肥系统水力耦合模型。首先，基于试验数据，提出了以入口压力、入口流量和母液浓度为自变量的比例施肥泵吸肥模型。再与退步法管道水力计算方法相结合，首次建立了水泵-施肥泵-灌溉管道-喷头水动力耦合计算模型。针对该模型的强非线性特性，采用遗传算法（GA）进行求解。以配备50ZB-30Q水泵、摇臂式喷头10PY₂H及比例施肥泵D8R的系统为例进行仿真，分析施肥泵运行、喷头数、喷头工作压力、喷嘴直径、母液浓度等因素对管道压力分布的影响。结果表明：与清水灌溉相比，接入施肥泵后不同喷头数配置下机组单位能耗平均升高了25%；清水施肥与清水灌溉相比，管道压力变化范围总体缩小，可能与比例施肥泵周期运行有关；喷头数过多（11个以上）容易引起管道压力状态突变；低工作压力（0.22 MPa）则会增大系统对水力干扰的敏感性；增大喷嘴直径（5.5 mm）可有效抑制管道压力波动；施肥浓度增加时，多喷头数下的管道压力显著提高。各因素的影响表现出强非线性。研究表明，在喷灌施肥系统的优化、评价与精确控制中，建议优先考虑系统的水力稳定性。

旨在探讨阀门开度对斜三通管道水力性能的影响，确定分叉管道系统中流量分配和局部损失系数与影响因素的关系，以提高管道系统水力计算的精度。采用DN63 PVC管道及斜三通构建分叉管道系统，设置了25种不同阀门开度组合的工况条件，进行系统水力性能试验。通过压力变送器和超声波流量计，精确测量各管段的压力及流量，比较不同阀门开度对分流比及局部水头损失的影响。结果表明：随着阀门开度的增大，分叉管道系统的总流量整体呈上升趋势，分流比随支管阀门开度增大而增加，随直管阀门开度的增大呈下降趋势；阀门开度显著影响分叉管道的局部水头损失系数ζ _0-1及ζ _0-2，分流比与局部水头损失系数ζ _0-1和ζ _0-2呈二次抛物线关系。数值模拟结果与试验结果基本一致，建立了ζ _0-1和ζ _0-2的经验公式；揭示了各工况下流速分布和梯度变化规律。揭示了阀门开度对分叉管道系统的分流比及局部水头损失影响规律，且能够通过改变阀门开度来减少管道系统中的水力损失，这一发现为深入理解分叉管道中水力损失的变动特性提供了理论依据，并为针对不同水力运行情境的分叉管道系统在优化设计和运行管理中提供了可行的调节手段。

旨在探索三向流道灌水器流道内增设独特内齿结构对其性能的影响机制，以优化灌水器性能，提升其在实际应用中的表现。结合数值模拟与物理试验，系统探讨三向流道在不同内齿结构参数下的流场特性、水力效率及抗堵塞能力。一方面，内齿结构改变了水流路径，使支流道低速区面积缩减、高速区范围扩大，当齿a宽度0.3 mm、齿b宽度3 mm 时，流态指数达最小值0.468 9，增设内齿后，流量系数与流态指数均出现降低。另一方面，抗堵性能试验显示相对流量下降趋势存在波动但超75%，泥沙主要淤积于支流道前端，第10次灌水试验表明内齿结构对抗堵性能有负面影响，CFD 两相流模拟显示泥沙颗粒运动轨迹相似，涡团集中于分水体前端。可知增设内齿结构能够显著提升三向流道的水力性能，优化流场分布，但在一定程度上会降低三向流道的抗堵性能。这一结论可为三向流道灌水器的设计改进提供重要参考，后续可在此基础上进一步优化内齿结构形状或尺寸，兼顾水力性能提升和抗堵能力优化。

在日光温室条件下，采用微润灌溉技术，研究不同类型的有机水溶肥在3种施肥浓度下对番茄生长、品质和水肥利用效率的影响。试验选取4种有机水溶肥：矿源黄腐酸钾（T1）、腐殖酸（T2）、甲壳素海藻精（T3）、起彩沃根（T4），每种肥料设置低（C1：150 kg/hm²）、中（C2：225 kg/hm²）、高（C3：300 kg/hm²）3个浓度，以未施肥处理（CK）为对照，测定番茄的生长指标、品质指标以及水肥利用效率，使用岭回归分析番茄生长指标和品质指标与产量之间的关系，并采用优劣解距离法（TOPSIS）进行综合评估。结果表明，相比对照处理不同浓度有机水溶肥的施用均促进了番茄的生长及品质，中浓度施肥下各项指标最优。中浓度处理下，番茄植株株高、茎粗、叶片面积和SPAD值较CK提高61.43%~99.33%、25.47%~44.03%、39.98%~52.39%和15.16%~23.06%，产量提高14.88%~39.65%，水分利用效率提高2.21%~39.29%；可溶性糖、番茄红素、维生素C含量分别增加8.17%~21.76%、38.17%~84.47%和106.05%~160.93%。各处理偏肥生产率均随施肥浓度的增加呈下降趋势。岭回归分析表明，茎粗和叶面积对番茄产量的正向关联最显著，而番茄红素含量与产量存在显著负向关联。不同肥料类型和施用浓度对番茄生长及品质的影响存在显著差异，综合评价显示，T4C2处理在TOPSIS法（0.828）评估下均居首位，在品质、产量和资源利用效率方面均表现最佳，可作为优化番茄水肥管理的优选方案。

非饱和多孔介质中的水分运移是水文学、农业及环境工程等多个学科关注的重点议题。Richards方程作为描述这一现象的关键数学方程，对于深入理解土壤水分运动具有重大意义。该方程存在3种不同的表达形式，并通过土壤本构关系揭示了相关变量的非线性联系。数值方法作为求解Richards方程的核心手段，历经数十年的发展，在求解该方程方面取得了显著进展。为深化对该领域的基础认识并推动相关研究，系统回顾了Richards方程的发展历程，并着重阐述了求解该方程时所采用的空间离散方法、时间离散方法、迭代方法，以及现有求解的模型和代码。此外，还总结了当前求解Richards方程所面临的主要问题与挑战，并对未来的研究方向及实际应用前景予以探讨和展望，旨在推动该领域进一步发展。

施用保水剂是有效改善土壤保水能力的重要措施，煤矸石和粉煤灰等均可改善土壤的物理结构、增加土壤的透气性。为探究保水剂与煤矸石、粉煤灰联合施用对晋西黄绵土土壤改良的影响，以玉米为研究对象，设置聚丙烯酸钾和煤矸石（W1）、聚丙烯酸钾和粉煤灰（W2）、聚丙烯酸钾（W3）、不施加保水剂等外源物料（CK）4组处理进行田间试验，分析不同处理对晋西黄绵土土壤水力特性、团聚体稳定性及玉米生长的影响。结果表明：W1和W2处理显著提升了土壤的保水性能，其中W1在0~60 cm的土层含水率较CK提高了3.2%~35.2%，饱和导水率为7.9 cm/h，较CK提升63.4%，且90 min累计入渗量为最高，达到43.4 mm；W1处理促进了水稳性团聚体（>2 mm）的形成，占比达36.4%，较CK提升了73.3%；而W3处理的水力特性较CK也有显著提升，但其作用效果不及W1、W2的处理；W1处理玉米株高与茎粗在十二叶期较CK分别增长了36.0%和17.4%，成熟期产量达12 018.7 kg/hm²，较CK增产73.3%；W3处理较CK的穗粒数增长最多，提升了29.1%。综合分析表明，聚丙烯酸钾与煤矸石配施可显著改善黄绵土区的土壤结构，为干旱区玉米高产稳产提供了可行的技术方案。

针对宁夏引黄灌区土壤盐渍化严重、水资源短缺、玉米产量不高等问题，分析淋盐水灌溉条件下灌溉定额和土壤改良剂对玉米生长、产量、品质、水分利用效率以及产投比的综合影响，探究滴灌玉米灌溉定额与改良剂的最佳管理方案。试验采用滴灌技术，灌溉用水采用灌溉水稻后渗漏到沟中的淋盐水，设置灌溉定额S和改良剂F两个因素，设置3个滴灌水平（S1=1 725 m3/hm²，S2=2 175 m3/hm²，S3=2 625 m3/hm²）和3种改良剂（寡糖、盐碱清、硫肥,分别设为F1、F2、F3），1个不施加改良剂作为对照（CK）。结果表明，灌溉定额与改良剂互作对玉米生长、产量、品质影响显著（ ），S2F2处理下产量最高，为15.1 t/hm²，水分生产效率最高，为2.52 kg/m3，产投比最高，为1.87。基于熵权TOPSIS综合评价结果可知，S2F2处理贴近度最高，评价结果最优。综上所述，推荐该地区的最佳管理方案为灌溉定额2 175 m3/hm²，施加盐碱清改良剂150 kg/hm²。

探析干旱胁迫作用下水热因子变化对红壤坡耕地不同耕作措施土壤CO₂ 排放的影响，以期为准确评价干旱胁迫过程对土壤碳平衡及碳汇能力的影响提供科学依据。试验设置了不起垄耕作(CT)、覆膜不起垄耕作(PM)、横坡耕作(RT)和顺坡耕作(DT) 4种典型红壤坡耕地耕作措施试验小区，采用相对湿度(W)作为干旱评价指标，通过不同耕作措施的保温保水性能差异来模拟玉米生长过程干旱胁迫情景，探究干旱胁迫过程下土壤 CO₂ 排放与水热因子的响应关系。在轻度干旱胁迫作用下，4种耕作措施土壤温度呈现出波动特征，而土壤含水率则持续降低。在轻度干旱胁迫下RT、DT和CT 3种耕作措施的土壤含水率和土壤温度大小关系表现为：RT>DT>CT、CT>RT>DT；PM因具有较好的保水性未发生干旱胁迫，其土壤温度、含水率显著高于其余耕作措施(p<0.05)。干旱过程中土壤 CO₂排放通量在60.53～224.67 mg/(m2·h)之间，随着土壤含水率的下降土壤CO₂排放通量呈降低趋势，RT的土壤CO₂ 累计排放量相比PM、DT、CT分别减少48.42%、40.66%、27.72%(p<0.05)。除玉米生长的花粒期外，其余生育期均经历土壤干旱胁迫过程，穗期土壤CO₂累计排放量比苗期增加了23.26%～77.7%(p<0.05)。干旱胁迫对红壤坡耕地土壤CO₂ 排放具有显著抑制效应，土壤含水率是限制红壤坡耕地土壤CO₂ 排放的关键性因子。

为提高灌区水资源利用效率，解决传统配水方法中多目标难以协同及静态权重适应性差的问题，以五家渠灌区102团西干渠为研究对象，构建了以渠系渗漏损失最小、水流波动最小和任意支渠缺水率最小为目标的优化调配模型。提出将鲸鱼优化算法（WOA）与动态权重策略相结合，依据渠首引水量与作物需水量的实时关系，动态调整目标函数权重，实现不同水文条件下配水策略的自适应优化。通过仿真试验验证，WOA在收敛速度、精度和稳定性方面均优于差分进化算法（DE）和粒子群算法（PSO）。实例应用表明：丰水状态下，配水时间缩短24.90%，渠系配水量增加19.05%，渗漏损失减少24.74%；缺水状态下，支渠供水保障率达到83.76%。研究提出的动态权重策略有效克服了固定权重法的局限性，为干旱区灌区水资源精细化管理提供了可靠方法，对提升农业灌溉水利用效率具有重要实际意义。

研究旨在解决郑州市在引黄水量年均衰减率达12.6%的背景下所面临的需水量增长137%与供给量下降58.5%的尖锐矛盾，这一水资源供需严重失衡问题已成为制约特大城市可持续发展的关键瓶颈。为解决传统单目标优化方法的不足，构建了“空间-过程-制度”三维协同优化模型，其中空间维度通过闸门动态调配与农业用水跨区域转移机制实现水资源空间再配置，过程维度设计贾鲁河“引-蓄-净-灌”多级水循环系统提升利用效率，制度维度引入基于遥感监测的用水配额年际调整机制增强系统适应性，并采用多目标优化算法求解及协同度指数进行评估。实证结果表明，该模型使下游闲置工程利用率提升41.2%，单方水重复利用次数达2.3次，用水效率提高40%，系统协同度从0.38跃升至0.82，综合利用率达91.2%。研究结论表明，空间再配置能够有效激活存量水利设施潜力，过程多级循环可显著扩展单位水资源的服务功能，弹性配额制度则为系统提供了动态适应能力，三者协同为高缺水特大城市在供水衰减背景下实现水资源多目标优化配置提供了系统化的解决路径。

植被和物候作为生态系统的关键组成部分，直接影响碳循环、水文循环和区域生态安全。然而，黄河上游地区生态环境复杂，涵盖草地、沙地、引黄灌区和森林等多种生态类型，其植被和物候的协同变化规律仍缺乏系统量化研究。以黄河宁夏段为研究区，基于2014-2023年间的Landsat 8 EVI (增强型植被指数)和MODIS GPP (总初级生产力)数据，采用Mann–Kendall检验与Sen′s slope估计相结合的方法，通过双Logistic物候模型系统分析了黄河宁夏段地区植被和物候的时空变化特征，并探讨其对碳汇功能的潜在影响。研究结果表明：① 过去十年EVI整体呈显著上升趋势，年均增幅为0.033，十年累计增幅达23.7%，增长速率约为0.003 a?1，植被恢复最显著的区域集中在六盘山南部山区、黄河主河槽及其河漫滩以及北部引黄灌区；② EVI增加区域累计面积超过60%，而减少区域约占38%；③ SOS (生长季始期)平均提前1.29 d/a；EOS (生长季末期)平均推迟1.11 d/a；LOS (生长季长度)整体延长2.41 d/a。黄河流域区域生态恢复成效显著，且LOS的延长表明气候变化正在驱动植被生产力持续增强，双重作用下促进了区域碳汇功能的提升。同时，不同生态类型区的植被变化差异显著，反映出土地利用方式与水资源调控在植被物候演变中具有重要的调节作用。

归一化植被指数（NDVI）是植被覆盖动态的表征指数之一，可以有效反映区域水土保持状况、生态系统健康和农业生产力，对协调生态保护与区域高质量发展至关重要。由于现有研究集中于单一驱动因素，不足以阐释NDVI时空演变中多要素协同驱动的复杂非线性过程，因此该研究综合运用变异系数法、最优参数地理探测器（OPGD）和时空地理加权回归（GTWR）等方法，量化分析2000-2020年粤港澳大湾区NDVI的时空演变特征及其驱动机制。结果表明：基于变异系数法，粤港澳大湾区NDVI在时间上呈波动上升趋势，植被状况总体上有显著改善；在空间分布上呈现出显著的空间异质性。基于OPGD的单因子探测识别出人口密度与夜间灯光亮度值为影响NDVI空间分异的主要驱动因子；交互因子探测进一步表明，人口密度、夜间灯光亮度值与温度等关键因子间的交互作用显著增强了对NDVI变化的解释力。GTWR模型有效揭示了各驱动因子对NDVI影响的时空非平稳性特征，各因子回归系数在空间上存在显著差异。研究为高强度人类活动区域的生态系统水土监测与调控机制设计提供了理论依据，有效支撑粤港澳大湾区水土保持政策的规划与管理。

农田灌溉水有效利用系数（IWEUC）是衡量农田灌溉用水水平的重要指标。分析宁夏2015-2024 年（近10年）农田灌溉水有效利用系数的变化趋势及其影响因素。结果表明，高效节水面积呈现显著持续增长趋势；水稻种植比例较2015年减少77.48%，玉米种植比例逐年增加、较2015年增长42.55%，小麦种植比例则波动较大；宁夏灌区灌溉面积逐年增加，但用水量呈现逐年下降趋势；2015-2024年灌溉水有效利用系数依次为0.501、0.511、0.524、0.535、0.543、0.551、0.561、0.570、0.579、0.586。通过全区每公顷用水量、全区灌溉面积、高效节水面积及全区总用水量4项指标，可估算灌溉水有效利用系数；且在一定范围内合理调控这4项指标，能更好地提高IWEUC。研究结果可为宁夏农田灌溉水有效利用系数的变化及影响因素分析提供科学指导，并进一步提出提升该系数的有效途径。

农户的经济承受能力是水权交易价格形成的重要约束条件，深入研究灌溉用水户水权交易价格承受能力的动态变化及影响因素，对完善我国水权交易价格定价机制、优化灌区水资源配置效率具有重要的理论和应用价值。以河北省石家庄市农村地区为研究区域，基于2016-2022年的数据，运用扩展线性支出系统模型（ELES）结合水费承受能力指数，动态测定了灌溉用水水权交易价格承受上限；在此基础上，使用Tobit回归分析方法，探究农户水权交易价格承受能力波动的关键影响因素。研究结果表明，2016-2022年灌溉用水户水权交易价格承受上限波动明显，人均水资源量、农户人均收入、灌溉用水占比和有效灌溉面积占比均会对其产生正向影响，可据此从需求侧对由市场力量决定的水权交易价格进行调整。研究进一步指出，政府需制定相应政策，结合市场供需、农户支付能力动态调整水权交易价格。

为解决大型灌区工程安全检测中人工巡检效率低、主观性强及隐患识别滞后等问题，以亭子口灌区一期工程为研究对象，设计并构建基于机器视觉的多场景安全检测系统。通过现场摄像头视频采集、项目部既有数据整理及网络公开数据爬取构建训练集，引入GridMask图像增强技术对训练集进行优化；采用基于小目标检测分支与SE注意力机制模块改进的YOLOv8模型、ByteTrack算法，实现安全帽检测、人员追踪、机械类型识别及人机碰撞预警功能。项目验证结果表明：①该多场景安全检测系统准确率达82%；②各算法模型在指定的不同施工区域中展现出较好的鲁棒性与准确率，其中，安全帽检测算法准确率达89%，相比原始基准YOLOv8模型，改进模型的准确率、召回率和mAP50(B)等关键指标均有提升；③人械之间、机械之间的多动态碰撞预警模型准确率达到75%，弥补了传统人工经验式巡检对碰撞距离判断偏差问题。该研究在项目的实际检测验证有效提升了亭子口灌区工程安全管理的智能化水平，可以为大型灌区工程安全检测智能化发展提高科学参考。