针对金沙江下游梯级水电站在消落期的优化调度问题，结合实际调度需求，在分析水库水量平衡、水位、下泄流量及机组出力等多种约束条件的基础上，选取消落期内梯级水库群的发电量总和最大为优化目标，构建了金沙江下游梯级水电站的日尺度精细化调度模型，并采用DPSA-POA算法对模型进行优化求解，通过实际算例验证了模型及求解方法的有效性。研究结果表明，该调度模型能够在保证各梯级水库安全运行的前提下，充分利用水资源，最大化消落期的总发电量，为梯级水库群的精细化调度管理提供了理论基础和技术支持。

针对现有盾构掘进速度预测方法存在的模型算法单一、精度不高和泛化性较差等问题，为了提高盾构掘进速度预测精度，建立一种基于变分模态分解（VMD）、蜣螂优化算法（DBO）和Stacking（VMD-DBO-Stacking）集成学习的盾构掘进速度预测模型。首先，为了得到更有效的数据，采用VMD对原始数据进行分解重构得到去噪后的施工参数数据用于后续模型预测；其次，基于集成学习策略，选取支持向量回归（SVR）模型、随机森林（RF）模型、极端梯度提升（XGBoost）模型作为基学习器，高斯过程回归（GPR）模型作为元学习器，从而构建预测精度更高、泛化性更强的Stacking集成学习预测模型；然后，为了进一步提高预测精度，采用DBO对集成学习模型进行超参数优化；最后，将此预测模型用于河南某引水隧洞工程盾构施工中并与其他预测模型进行对比。结果表明，与其他单一模型（SVR、RF、XGBoost）相比，所建模型具有更高的预测精度，平均精度分别提升7.76%、6.70%、4.97%，为盾构掘进速度预测提供一种新思路。

混凝土坝变形的长期预测是实际运行中保持其结构完整性的重要要求。为提高混凝土长期变形预测的准确性，构建了基于多层感知机（MLP）和编码器—解码器（Ecoder-Decoder）架构的大坝变形长期预测模型MLP-Ecoder-Decoder（MED），该模型通过深度自动相关（Deep-Auto-Correlation）机制捕获大坝变形与环境荷载的长期依赖性，利用时间序列分解和深度自动相机制进行多步变形预测，并采用该模型对青海省的一座250 m高拱坝在复杂环境条件下的变形进行预测。结果表明，MED模型有效提升了预测精度，在提取长期时间特征方面具有强大的优势。

针对泵组原型特性曲线在指导泵站实际调度时会存在理论值与实际值出现偏差的现象，从而影响日常调度及能耗评估的精度。为此，以鲤鱼洲泵站为例，提出了由泵站实测数据和相似定律结合的方法对泵组的原型特性曲线进行了校正，并通过构建的流量优化分配模型，以实际运行工况为基础，进行校正前后的泵组特性曲线对泵站流量优化分配方案的差异分析。结果表明，利用泵组原型特性曲线调度时，实际运行扬程与理论扬程的偏差主要集中在8%~11%，实际运行效率与理论效率的偏差主要集中在6%~9%；通过校正后的泵组特性曲线进行流量优化分配方案选取时，结果更贴合实际运行情况，可有效加强泵站流量优化分配方案对实际调度的指导作用。

为进一步提高水轮机的控制性能，针对水轮机调节系统提出一种基于自适应混沌粒子群算法优化变论域模糊PID（CAS-PSO-VFPID）的控制策略。首先，建立非线性水轮机调节系统模型，并根据该系统模型构建变论域模糊控制器；然后，通过自适应混沌粒子群算法（CAS-PSO）针对变论域模糊控制器进行优化与设计，得到CAS-PSO-VFPID控制器；最后，对非线性水轮机调节系统模型的适用性进行仿真验证，并在不同工况下与鲸鱼算法优化变论域模糊PID（WOA-VFPID）、标准粒子群算法优化PID（PSO-PID）、标准粒子群算法优化变论域模糊PID（PSO-VFPID）多种控制策略进行对比仿真。仿真结果表明，在CAS-PSO-VFPID控制策略下系统收敛速度快、寻优能力强，可有效提高水轮机调节系统的响应速度及准确性，使调节系统具有更好的动态稳定性。

为准确计算钢筋混凝土中振捣棒的有效作用范围，提出一种新的基于新拌混凝土流变理论的振捣棒作用半径的预测模型，在受振混凝土满足假塑性流体特征和钢筋网中流动等效为多孔介质渗流的假定下，推导了振捣棒在钢筋混凝土中的作用半径表达式，并结合试验结果对表达式中的经验参数进行了经验拟合。模型计算结果与试验结果对比分析，发现除棒体振动强度较小的个别工况外，作用半径预测模型总体预测精度较高，但考虑到施工现场混凝土浇筑所用振捣棒振动强度大，因此作用半径预测模型可有效指导现场振捣作业和量化评价钢筋布置方案对棒体振捣作用范围的影响。

雷州半岛是珠江流域干旱高发频发区域之一，研究雷州半岛气象与水文干旱变化特征及响应规律对理解降雨丰沛但水资源结构脆弱区域的干旱特征具有重要的理论和现实意义。基于雷州半岛地区代表站的逐月气象、水文数据，利用标准化降水蒸散指数（I_SPEI）及标准径流指数（I_SRI），分析了该地区1970~2016年间的气象干旱、水文干旱变化规律，采用Mann-Kendall趋势检验法、滑动平均法和Morlet小波分析法，分析该地区不同时间尺度（3、12个月）的气象干旱和水文干旱变化趋势和周期，并以游程理论研究了气象干旱向水文干旱的传播特性。结果表明，研究时段内雷州半岛气象干旱呈现出显著加剧趋势，其中12个月尺度的I_SPEI下降趋势显著，湛江站和徐闻站下降速率分别为-0.014、-0.008/月，而水文干旱未出现明显的变化趋势。研究区气象干旱与水文干旱均呈现出多尺度的周期性特征，南、北部的第一主周期分别为14、20年，南、北部气象干旱和水文干旱的主周期一致，变化规律较为同步；相比于雷州半岛北部，南部的水文干旱对气象干旱的响应关系更为密切。

基于1980~2019年河北省142个国家基本气象站的逐小时降水数据，综合运用Mann-Kendall（MK）趋势及突变检验、K-means聚类算法、水文气象一致区等方法，系统分析了河北省短历时极端降水的时间演变特征与空间分布规律。结果表明，短历时极端降水年际变化存在显著区域差异，高海拔山地地区降水量呈上升趋势，低海拔平原及丘陵区极端降水量呈下降趋势，且在1996年存在明显突变点；地形因子影响显著，平原及山地南坡的极端降水范围缩减，而山地北坡短历时（1、3 h）极端降水范围扩张，极端降水发生区域逐渐向山地转移；季节差异明显，冬春两季降水量呈上升趋势，夏秋两季下降趋势显著，其中第三季度Rx24h下降速率达0.337 mm/a。研究结果揭示了河北省短历时极端降水的时空分异规律，为区域防洪减灾及气候变化适应性管理提供科学依据。

为评估最新一代GPM IMERG卫星降水产品在江苏省的适用性，选用73个地面站点实测降水数据为参考，利用统计学指标及极端降水指数，从日、月、季节等角度，对GPM IMERG降水产品整体及分区域进行精度评价，并评估其极端降水监测能力。结果表明，GPM卫星降水产品在江苏地区有较好的观测效果，在日、月尺度下，其整体及分区域与地面站点实测数据均具有较高的相关性（C_CC≥0.77），且随着时间尺度的增加，相关性更为显著，同时GPM卫星对实测降水量存在高估现象，月尺度下的R_RMSE相对更高。不同季节下GPM卫星观测精度存在一定差异，冬季观测效果最佳，具有高度相关性和最低的观测误差（C_CC=0.92，R_RMSE=26.37 mm，R_RB=23.4%）。GPM卫星具有较好的极端降水监测能力，能够观测和描述江苏地区极端降水的发生及降水强度，特别是在苏南地区有更好的观测效果。

为解决非线性径流序列及单一预测模型稳定性差导致的预测精度下降问题，在“分解—预测”模型的基础上，提出了一种“优选—组合—修正”模型构建策略，首先选择DNN、SVM、LSTM、TCN、GBRT 5种模型，建立了基于EMD、CEEMDAN、VMD的15种耦合模型，并对模型进行优选；其次将优选出的模型作为基础模型，并将基础模型各时期的预测结果进行处理，输入多层感知机，构建新的组合模型；然后针对组合模型的测试期构建残差修正方程，进一步提高模型预测精度；最后将其应用于渭河流域华县站和汉江流域洋县站测试研究中。结果表明，多层感知机构建的组合模型相比单一模型有更高的预测精度，并能够结合其他模型的优点，提高模型泛化能力。通过残差修正技术的模型在各方面均优于组合模型，尤其在径流峰值拟合效果上进一步提高了预测精度。