以中国国家级地面气象站基本气象要素日值数据集（V3.0）为对照，对比分析了中国逐小时融合降水产品CHMPA与CMORPH卫星反演降水产品对华北地区暖季（6~9月）小时降水量时空分布特征的再现能力，进一步研究了华北地区暖季小时降水及日变化特征。研究发现，在2008~2018年间CHMPA和CMORPH的降水时空分布情况与观测情况基本一致，CHMPA对降水的估计整体较观测值偏小，CMORPH较观测值偏大，CHMPA资料空间分辨率高，与实际观测数据差异较小，更有利于强对流天气的诊断分析。华北地区暖季小时降水整体呈现东南多、西北少的特征，常规降水多出现于高原地区，短时强降水多出现于高原和平原之间的丘陵地带及平原地区。华北地区暖季降水存在明显的日变化特征，降水大值中心在午后出现于山区附近，随后逐渐向东南移动，并于夜间在华北平原西部造成大面积降水，次日清晨降水中心到达平原中部，随后降水逐渐减弱。华北地区暖季降水量和降水频次的峰值在高原地区多出现于正午至午后，在平原地区多出现于午夜至凌晨。研究成果可为华北地区的降水预报提供参考。

为验证卫星地面融合降水在北方半湿润地区径流模拟中的适用性，对比了2008~2012年沂河流域汛期的CMORPH融合降水和实测网格降水时空分布，并分别驱动HEC-HMS模型进行日径流模拟、洪水模拟，进而评估利用卫星地面融合降水进行洪水预报的可行性。结果表明，在沂河流域，CMORPH卫星站点融合降水与实测网格降水具有较高的相关性，其洪水模拟精度与实测网格降水相当，径流深和洪峰的预报能力更优，在研究区洪水预报中具有很好的适用性。

以贵州省三岔河流域为研究区域，利用2018年1月1日~2020年12月31日期间的76个气象站观测数据评估全球降水观测计划多卫星降水产品IMERG（Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM）的雨量站订正产品IMERG Final Run（IMERG_FR）和准实时产品IMERG Early Run（IMERG_ER）在岩溶地貌的小流域的降水观测准确度，通过设定不同的降水阈值评估IMERG两种降水产品IMERG_FR和IMERG_ER对不同降水量区间的探测能力，评估指标包括相关系数（C_CC）、相对偏差（R_RB）、均方根误差（R_RMSE）、探测率（P_POD）、临界成功指数（C_CSI）和误报率（F_FAR）。结果表明，在整体上，IMERG_FR和IMERG_ER在该小型流域有一定降水探测能力，对降水强度的估算精度还存在提升空间。

针对无资料地区的洪水预报和设计洪水计算常受到降雨流量等资料制约的问题，以洛阳河流域无资料地区为例，通过DEM数据提取洛阳河流域霍顿地貌参数，计算洛阳河流域地貌单位线，从而建立起流域汇流与地貌参数之间的响应关系，并采用三层蒸散发和蓄满产流模型，构建基于地貌单位线汇流的新安江模型，同时结合遗传算法和客观优选法思路对洛阳河流域洪水进行模拟演算，并与传统的新安江模型结果进行对比分析。结果表明，基于地貌单位线汇流的新安江模型能取得较理想的模拟结果，可为中小河流无资料地区的水文分析计算提供可靠的技术支撑。

挠力河国家级自然保护区位于黑龙江三江平原腹地，是我国重要的生态功能区。基于遥感影像数据与保护区水文数据，通过像元二分法反演区域植被覆盖度，分析1984~2021年挠力河保护区植被覆盖度的时空分布特征，研究降水量与保护区淹水频率对于植被覆盖度的影响。结果表明，1984~2021年挠力河湿地低、中植被覆盖度地区呈先增后减趋势，中高植被覆盖度地区则反之。从保护区多年逐月降水与每年各月植被覆盖度的相关系数来看，挠力河保护区内植被生长情况整体受降水量影响较大，呈正相关，且植被覆盖度对降水量的响应为滞后约1个月。湿地淹水频率在0.45~0.50之间时，湿地植被长势良好。研究成果可为挠力河湿地生态保护提供参考。

解析黄土高原地区采矿活动的水文响应有助于促进矿区生态保护和高质量发展，选取黄土高原白马河、松塔河、昕水河和州川河四个典型小流域，研究了8种基流分割方法在黄土高原的适用性，并采用基于对比流域的距平累积差值曲线法（DACP）分析了采矿扰动对流域基流过程的影响。结果表明，Chapman-Maxwell滤波法和Eckhardt滤波法在黄土高原典型小流域中适用性最佳，分割基流量相对稳定，基流过程线符合流域的降水产流机制和退水过程；1956~2012年四个小流域的基流量整体呈显著下降趋势；随着采矿扰动强度增加，基流的DACP指数上升，采矿扰动增加了流域基流量。

为研究长江口拦门沙段重要滩涂对水沙条件改变及人类活动的响应机制，以横沙浅滩、九段沙及南汇东滩为例，分析了拦门沙段重要滩涂的平面形态调整特点及其对环境因素变化的响应过程，并建立了代表滩涂面积与汛期水沙条件间的经验关系。结果表明，横沙浅滩、九段沙及南汇东滩近年来滩涂平面形态呈萎缩态势、沙尾总体滞涨，且横沙浅滩及九段沙有不同程度的串沟发育现象；横沙浅滩面积与前7年平均的汛期水流冲刷强度具有良好的幂函数关系，反映了浅滩面积随水沙条件变化的滞后响应过程；河口治理工程对滩涂局部的守护能较快抑制水沙条件改变所引起的冲刷，但其对周边区域可能产生缓慢、长期的累积影响。

针对水资源承载力评价预测涉及多因素综合指标的问题，采取粒子群算法对支持向量机模型中影响较大的训练参数惩罚因子C和核参数σ进行优化，建立了基于PSO-SVM的水资源承载力预测模型，根据指标等级标准构造训练集数据，对黑龙江省2017年水资源承载力进行评价。结果表明，黑龙江省2017年水资源承载力指数位于0.423 4~0.709 2之间，部分地区水资源承载力处于Ⅱ级，承载能力较弱，仍有较大提升空间。

为分析用水效率的影响因素及其相关性，纳入所有自变量且克服多重共线性，采用偏最小二乘法建模，研究中国2019年的用水效率相关因素。结果显示，该方法有效描述了变量的相关关系。与万元GDP用水量相关性较高的因素为自然条件、社会发展水平、一产增加值的GDP占比和水行业劳动力比重。整体经济用水效率东高西低。与耕地实际亩均用水量相关性较高的因素为自然条件和一、二产业增加值的GDP占比。农业用水效率为中高西低。与万元工业增加值用水量相关性较高的因素为自然条件、污水处理率、城镇化率和水行业资本比重。工业用水效率东高中低。与人均公共用水量相关性较高的因素为人均水资源量、年降水量、污水处理率、人均GDP和一、二产业增加值的GDP占比。地区因素与公共用水效率的相关性小。研究成果可为水资源优化管理与合理利用提供参考。

感潮网河区水系交错、城市发达，高强度土地利用开发导致城市景观湖泊水环境污染严重，生态环境功能退化。以典型网河区城市景观湖体—广州市白云湖为例，构建二维水动力水质耦合模型，研究其生态环境需水及其补水方案。结果表明，基于MIKE21的二维网河区水动力水质耦合模型，能较好模拟城市景观湖泊水体水质输移规律，模拟值与实测值相对误差值均小于0.20，纳什效率系数均大于0.75；运用白云湖闸、泵水利工程联合调度补水，白云湖及其连通水系生态环境需水量保证率基本达到100%，TN及TP浓度均达到Ⅳ类水标准。研究成果可为感污河网区城市景观湖泊生态环境治理提供参考。

河流生态安全既与河流自身物理、化学和生物完整性密切相关，也受其所流经地区的自然、经济、社会条件影响，基于“驱动力—压力—状态—功能—响应”（DPSFR）框架和物元可拓模型，构建了河流生态安全评价体系，以洪汝河为例，将其按自然地理、水利工程等空间差异划分为10个评价单元，开展河流生态安全评价和空间分异特征研究。结果表明，2017年洪汝河生态安全水平处在临界安全状态，并存在向不安全等级发展的趋势，其空间分异特点为上游优于下游，支流优于干流，在功能和响应层表现尤为明显。各指标中总磷、人均综合用水量、河流纵向连通度、水质考核断面达标率是影响洪汝河生态安全空间分布差异的主要因子。响应层是与洪汝河生态安全空间分异呈现显著相关的准则层。

警源查证作为河流系统健康预警的一个关键环节，是消除警患、维护河流系统健康的重要依据。为此，在分析影响东江河流系统健康状况警源因素的基础上，构建了东江河流系统健康警源指标体系，并利用偏最小二乘回归法建立了东江河流系统健康警源查证模型。通过该模型对影响东江河流系统健康状况（2015~2019年）的警源进行了查证，分析了不同警源指标对东江河流系统健康状况的影响趋势和影响程度。结果表明，年降雨量对东江河流系统健康状况的促进作用最为直接和显著；另外流域内的生态用水、社会发展程度及河流管理水平等因素也同样具有促进作用；而流域内的洪水灾害、污水排放、生产生活用水和非生态友好型水利工程设施及流域外调水对东江河流系统的健康有明显的负面影响。

以湖北省16个市州为例，从非期望产出角度出发，运用DEA-SBM模型对2014~2018年16市州水环境治理效率进行测算，结合GIS空间分析法，探究城市水环境治理效率时空变化特征，采用多元线性回归模型分析城市水环境治理效率的影响因素。结果表明，湖北省城市水环境治理效率呈上升趋势，但不同城市之间水环境治理效率时序变化存在差异；湖北省城市水环境治理效率呈中部地区低，东部、西部地区高的空间分布态势；基础设施水平、环境规制对城市水环境治理效率呈显著正向影响，城镇化水平对水环境治理效率呈显著负向影响。

为研究高原河流水体中砷（As 75）等微量元素之间的关联性与分布特征，于2021年7月（丰水期）和2021年11月（枯水期）对雅鲁藏布江的重要支流雅砻河水体开展微量元素调查分析。基于相关性分析、聚类分析及主成分分析等数理统计手段探究水体中的砷75（As 75）、硼11（B 11）、铁（Fe 57）、锶88（Sr 88）、锡118（Sn 118）、锂7（Li 7）、钒51（V 51）、钴59（Co 59）、镍60（Ni 60）、铜63（Cu 63）、锌66（Zn 66）、硒82（Se 82）、钼98（Mo 98）、铅208（Pb 208）等元素间的关系。结果表明，各元素之间在丰水期和枯水期差异显著，可分为丰水期和枯水期含量均较为稳定的元素（Ni 60、Co 59、Cu 63、Li 7、Zn 66）、季节性变化明显的元素（Sr 88、V 51、Mo 98、Li 7、Se 82、As 75、B 11、Pb 208）、与其他元素联系较少的元素（Sn 118）三类。此外，雅砻河流域水体大部分的微量元素均与Ni 60、Co 59、Cu 63、Li 7、Zn 66存在一定相关性。研究结果可为了解流域内水环境变化及后续环境保护提供依据。

为探究浐灞河中下游水质时空变化特征及其与土地利用类型的关系，设置了17个采样点，分别于2019年4（平水期）、8（丰水期）、12月（枯水期）进行采样监测，运用统计学方法分析水质时空分布特征并识别主要污染因子，利用Spearman相关分析法探究土地利用类型面积占比与水质指标的相关关系。结果表明，2019年浐灞河中下游水质具有一定时空分异性。时间上来看，NH₃-N浓度值丰水期最大，TP、COD_Mn的浓度值均为丰水期>平水期>枯水期；空间上来看，NH₃-N、TP、COD_Mn浓度值从中游到下游基本呈上升趋势。受沿岸人类活动的影响，浐灞河中下游存在营养盐和有机物污染。建设用地与污染物浓度呈正相关，起“源”作用；林地与污染物浓度呈负相关，起“汇”作用。研究成果可为浐灞河流域水环境管理提供参考。

分析影响渭河支流浐河、灞河、沣河和皂河水系的关键水质指标，进而确定最小水质指数（W_WQImin），对简化水质评价意义重大。为此，在浐河、灞河、沣河和皂河4条河流共设30个采样点，于2019年4、8、12月分别进行采样，结合室内试验和数理统计的方法对浐河、灞河、沣河、皂河的15个水质指标进行分析，发现沣河DO含量最高，皂河和浐河交汇后的灞河段的EC、亚硝氮含量相比其他河流较高。此外，基于15个水质指标应用水质指数（W_WQI）对浐灞沣皂河水质的时空变化进行评价，发现水质总体达中等以上水平（W_WQI≥51），4条河流中沣河水质更好，而2019年春季的水质相比另外两个时期更好。同时，应用逐步多元线性回归分析法和经验法确定出了最佳的最小水质指数（W_WQImin），该W_WQImin包含DO、氨氮、COD_Mn、浊度、硝氮、$\mathrm{SO}_{4}^{2-}$、EC共7个水质指标，与基于15个水质指标得出的W_WQI相比的相对误差P_PE仅为4.78%，确定性系数R²则达到了0.95，均方根误差R_RMSE仅为3.99。最后，将W_WQI与最佳W_WQImin在浐河、灞河、沣河、皂河进行时空对比发现二者在时空分布上具有一致性。可见选出的最佳W_WQImin可较好地替代W_WQI对浐河、灞河、沣河、皂河附近流域进行省时、低成本、高效的水质评价。

气候变化与下垫面变化前提下，多因素共同影响明显增加了流域可能最大洪水（PMF）估算难度。为此，提出一种集气候模式结果后处理、气候变化情景下相应可能最大暴雨（PMP）估算及土地利用/覆被变化方案设定、基流/前期影响雨量影响分析、基于相似性的PMP时空展布于一体的PMF计算模式，将其应用于怒江上游。结果表明，基流/前期影响雨量及暴雨时空分布不确定性是影响流域PMF的重要因素，气候与下垫面变化双重驱动对于PMF影响较大，且变幅随着变化程度增强而增大。

平原区河网尤其在机场处具有复杂的水文结构，防洪排涝工作至关重要。以杭州萧山机场为例，采用MIKE11构建一维河网水动力模型，通过已有排水泵站的不同开启工况分析其排涝现状，并针对其现状提出相应的优化提升方案。结果表明，杭州萧山机场西工作区现状整体排涝能力达不到20年一遇标准。在排涝优化提升方面，建议使用强排换调蓄，采用“强排为主，调蓄结合”的排涝思路，形成“骨干河道+强排泵站”的排涝总体格局。

老城区内涝问题已成为自然灾害研究领域的关注热点。以南昌市凤凰洲片区为例，建立MIKE FLOOD模型分析内涝风险及其成因，基于分析结果，利用SWMM模型进行LID布置及优化研究，采用层次分析法评估其综合效益，最终得到成本—效益最优方案。结果表明，降雨重现期为5年时，内涝积水点达到16处，部分地区内涝风险等级已达到Ⅳ级。可见进行城市内涝防治刻不容缓。LID组合设施对缓解内涝效果较好，22.5%雨水花园+7.5%透水铺装为最优方案。研究成果可为后续海绵城市的低影响开发建设与设施比例选择提供技术参考。

针对梯级水电站群参与不同时间尺度的合约电量交易时天然来水和交易电价的不确定性因素导致不同市场份额难以确定、水资源利用不充分及不同时间尺度电量分配不合理导致收益存在较大风险问题，提出了考虑收益风险的梯级水电站群中长期合约电量最优组合模型，该模型采用给定置信度下整个梯级发电收益风险最小为目标，其求解首先由多年来水数据生成随机月尺度来水过程，然后根据梯级水电站占市场比重不同模拟出三种电价函数，采用逐步优化和逐次逼近混合算法对电站出力和合约电量组合循环迭代求解。最后以西南地区某流域梯级水电站为例进行验证。结果表明，所提出的优化调度模型能够合理制定年度和月度双边合约电量申报策略，有效降低收益风险，为梯级水电站群参与不同时间尺度的双边交易市场提供可靠依据。

为优化伦潭水电站调度运行方式，分析水库下游社会经济和河道内生态环境需水过程，基于发电优化调度结果采用逐步回归法提取考虑下游需水的逐月发电调度函数。结果表明，伦潭水库对下游需水过程发挥较大调蓄补给作用，主要补水时段为7月至次年2月，直接影响了伦潭水电站的发电引水流量过程；基于多元线性回归模型和BP神经网络提取的伦潭水电站发电调度函数大部分月份的纳什效率系数均在0.90以上，考虑模型结构简单且操作方便，伦潭水电站选取基于多元线性回归模型的发电调度函数；对于2017年3月至2019年2月，伦潭水电站发电调度函数较实际发电调度和发电调度图可分别增加发电量338.4×10⁴、183.8×10⁴kW·h/月，调度函数可明显提高伦潭水库的发电运行水位。研究成果可为伦潭水电站实际发电调度提供技术支撑，也可为其他水电站完善发电调度运行方式提供参考。

针对某砌石拱坝上游坝面中下部存在大面积拉应力超标现象，基于该砌石坝加固工程中的两种坝后局部加固方案，采用接触单元模拟新老坝体结合面的连接特性，分析了规范中五种工况下结合面的受力特性及变形特性。研究表明，加固后，两种方案结合面的张开特性和受力特性在整体上相似，其中肋墩方案中边墩存在不对称张开及受力现象；高水位工况下加固结构主要在上部承力，下部应力较小并可能张开；低水位工况下结合面应力水平较低，加固结构基本不承受荷载；加固后温降工况下，砌石坝体以加固结构上部为支点进行转动变形，在低水位条件下结合面会出现大面积张开；温升工况下，低水位时坝体向上游变位，导致结合面间隙分布在水平方向上呈对称光滑的抛物线形分布。

为评价何家沟水库大坝“台阶式”混凝土防渗墙质量，先采用地质雷达法对防渗墙全段进行检测，并在混凝土防渗墙“台阶”两侧预埋钢管采用跨孔超声波法进行检测，对可能存在异常的区域钻孔取芯并开展压水试验，结合坝基防渗墙前后渗压计监测资料对防渗墙质量进行综合评价。结果表明，防渗墙未见重大质量缺陷，局部存在异常，整体工作性态正常。可见综合物探检测方法可有效地反映“台阶式”防渗墙的实际质量，相关技术的综合利用可为类似工程提供借鉴。

深井降水会导致地下水位下降、降低土体强度和稳定性，从而影响引水隧洞施工安全。为研究深井降水对施工期隧洞渗流场的影响，以西霞院水利枢纽输水及灌区工程穿沁隧洞为依托，建立了该隧洞三维渗流有限元计算模型，考虑隧洞施工计划和沁河水位变化，分析了深井降水和未降水情况下隧洞渗流特性。结果表明，深井降水会对隧洞开挖产生影响，使深井周围渗流场位势分布特征发生改变，浸润面形成降落漏斗，水位等值线在深井附近呈回水环状。深井降水相较于深井未降水时的最大渗透坡降、单宽渗透流量分别增加了18.6、3.3倍，各工况下土层渗透稳定均满足要求。研究成果可为类似引调水工程的设计和施工提供参考依据。

高水头低地应力条件下压力隧洞的安全经济支护一直是水利水电工程中的设计难题，依托厄瓜多尔辛克雷水电站发电引水洞，在挪威准则的框架内，采用钢衬+钢筋混凝土透水衬砌的组合支护型式，构建了考虑地应力影响的钢衬与钢筋混凝土透水衬砌耦合理论模型，以此确定钢衬起点，基于三维渗流场分析，确定高压隧洞钢筋混凝土透水衬砌最佳灌浆深度和压力。通过运行期监测资料分析，工程运行状况良好，表明压力隧洞组合支护各项指标选择是合适的。该研究有效解决了高水头低地应力隧洞安全经济支护难题，保证了压力隧洞结构的安全与稳定。

无压渠道具有一定的调蓄作用，但无压变有压的衔接段局部水流相对复杂，可能形成吸气、漩涡和涌浪等不利水流现象。为研究无压隧洞下游与有压隧洞衔接段的水流形态，以温州市瓯江引水工程输水隧洞为例，根据重力相似准则搭建了30∶1的大比尺正态局部水工模型，通过观测不同工况下的过流形态、水面线分布、流速分布和波浪特性，获得了不同工况下水流的流动趋势、水深、流速和波浪特征参数。研究结果表明，通过渐变过渡的无压与有压衔接段的水流形态良好，无吸气、回流和涌浪发生，为工程的安全运行提供了支撑。

为分析强震作用下洞口段岩土质边坡与支护和洞室结构的动力响应规律，以西北地区哈密抽水蓄能电站洞口段工程为例，先提出综合治理方案；后采用现场监测和FLAC^3D数值模拟相结合的方法分析治理效果；最后在强震荷载下，分析了支护结构及洞室对岩土质边坡动力响应的影响，并探讨给出一些洞口段工程抗震设防建议。结果表明，治理后稳定系数从1.140增大至1.473，增幅达29.2%；支护结构的施加有效降低了坡面和洞顶轴线的加速度和位移；洞室的存在相较于坡面动力放大效应的影响，对洞轴线影响更大；通过分析坡面和隧洞轴线拱顶衬砌加速度，马道对边坡抗震十分重要，建议该工程抗震设防长度取3.4~4.8倍洞径之间。

为分析非稳态摩擦、管壁黏弹性等因素对泄漏的动态影响，首先根据密闭管道瞬态水流能量守恒理论，考虑非稳定摩擦中的动态项和管壁的黏弹性效应，构建水力瞬态管网泄漏数值模型，改进瞬态水流逆分析法（ITA），在山东省许家崖水库灌区开展野外试验，假定泄漏过程呈准正态分布，基于现场水流瞬态试验数据，模拟管线泄漏位置和泄漏量，用ITA方法计算模拟误差。结果表明，当试验管线发生单点泄漏时，模拟计算泄漏位置平均误差为1.44%，最大误差为6.89%，泄漏孔口面积平均误差为3.85%，最大误差为14.77%，当试验管线发生多点泄漏时，计算泄漏位置平均误差为1.31%，最大误差为3.91%；泄漏孔口面积平均误差为1.74%，最大误差为4.35%。研究结果可为供水管网泄漏检测提供理论和技术支持。

为分析不同坡比下交错式阶梯消能工的水力特性，采用数值模拟与模型试验相结合的方法，对比研究了不同流量下1∶2.0、1∶2.5两种坡比交错式阶梯和矩形台阶消能工的流态、流场、压力场及消能特性等。结果表明，交错式阶梯消能工坡比增加，台阶凹槽处形成的三维漩涡尺度增加，水流旋滚剧烈，水深较大；台阶竖直面压强的绝对值较大，负压区范围增加。两种坡比下台阶水平面压强分布相似，均表现为越靠近台阶外沿压强越小。坡比为1∶2.0的阶梯消能工消能率更大，同一坡比消能工的消能率与流量呈非线性关系，流量越大消能率变化越缓慢。交错式阶梯消能工较矩形台阶溢洪道掺气更加充分，消能率更高。研究结果可为交错式阶梯消能工的结构优化提供理论依据。

为了得到较准确的FRP筋混凝土双向板冲切承载力的计算模型，以FRP筋混凝土双向板为研究对象，运用文献综述、数据统计、模型分析和回归计算等研究方法，借助常用的FRP筋混凝土双向板冲切承载力计算模型，对98块FRP筋混凝土双向板冲切试验数据进行计算和评估，并运用双向板临界冲切截面系数反演的方法，提出了一种新的FRP筋混凝土双向板冲切承载力的计算模型，该模型对FRP筋混凝土结构在集中荷载作用下冲切承载力的预测具有较高的精度，计算结果与试验数据库吻合较好。该研究对FRP筋混凝土双向板冲切承载力的设计具有指导意义，并对今后进一步提高FRP筋混凝土双向板冲切承载力计算模型的精度提供了重要参考。

为研究矿物掺合料在冻融环境下对蒸养混凝土的影响情况，采用CT技术对经历冻融循环后的蒸养混凝土进行扫描，获取了其断层的扫描图像，并利用Fiji和Avizo软件进行了蒸养混凝土的三维重构，得到了试样的孔隙结构特征。研究结果表明，蒸养混凝土试样的抗压强度随冻融次数的增加而降低，孔隙结构的劣化是造成抗压强度降低的主要原因；掺加了矿粉和粉煤灰的蒸养混凝土试样在相同冻融条件下的力学性能和孔隙结构特征均优于普通蒸养混凝土，矿粉和粉煤灰对于蒸养混凝土的孔结构具有一定的改善效果。

为研究水工混凝土材料在冻融循环与盐侵蚀耦合作用下构件性能演变规律，选取不同引气剂掺量（0、0.005%、0.01%）的早期受冻试件，置于质量分数为3.5%氯化钠+5%硫酸钠复合溶液内进行冻融循环试验，并基于核磁共振技术（NMR）—分形理论，构建混凝土孔体积分形维数与试件抗压强度间的耦联关系。结果表明，在混凝土材料中适量加入引气剂，可有效提高盐冻作用下构件的弹性模量、抗压强度等力学性能，并可改善孔结构，提高抗冻性；核磁共振测试的混凝土孔体积分形维数随着冻融循环次数的增加逐渐减小，表明引气剂的加入可改变初始状态下混凝土内部孔隙结构，且随着引气剂掺量的增加效果更为明显；结合分形理论建立的孔体积分形维数与抗压强度关联模型，发现分形维数D_MAX与抗压强度的最佳函数关系近似指数函数，回归系数R²均大于0.85，拟合效果良好，可为混凝土结构的耐久性评估提供参考。

分析岩石裂隙渗流对评价岩体工程安全性有重要意义。通过三维结构光学扫描仪扫描岩石裂隙表面测得三维坐标点并可视化重构，采用节理粗糙度系数和形貌统计等参数定量描述岩石裂隙粗糙程度和起伏特征。试验研究发现，当增大渗透压力梯度时，岩石裂隙渗流将由线性渗流转变为非线性渗流，采用Forchheimer公式能较好拟合这一过程。引入非线性因子E，求得临界非线性流的阈值和雷诺数。引入动量相对损失量—欧拉数来描述裂隙渗流过程中的流体能量演化规律，发现欧拉数呈先急速下降后逐渐趋于稳定的趋势。研究成果对实际工程具有一定指导意义。

为探究深埋隧洞围岩失稳破坏的微震演化特征，开展了不同中间主应力（σ₂）下的花岗岩双轴压缩试验，运用微震监测系统和高清摄像机实时监测花岗岩破裂失稳过程。分析了不同σ₂下岩石失稳过程的微震b值和主频的演化特征，并提出微震能量释放指标来描述岩石破坏的剧烈程度。结果表明，随着σ₂的增加，累积微震能量释放、岩石失稳前夕lgN/b的最大值和低频信号占比、岩石失稳时刻的微震能量释放率均增加，而在岩石失稳前夕b值最小值减少。此外，岩石失稳的微震前兆有b值下降至低于0.8、lgN/b上升至大于3和高幅低频信号出现。岩石出现板裂的前兆是高幅低频信号伴随少量高幅高频信号同时出现；岩石出现岩爆破坏的前兆是b值下降至小于0.5，lgN/b上升至大于5，且高幅值的信号只出现在低频带。

为解决传统裂缝三向检测方法成本高、效率低的问题，提出了一种基于双目视觉的裂缝三向变化检测方法。首先建立裂缝三维等效模型，将裂缝变化计算等效为计算标靶间变化情况；然后通过特征点编码匹配、空间坐标系变换、三维坐标计算等对裂缝进行三维重建，量化裂缝三向变化情况；最后通过单轴位移试验验证了该方法的精度。结果表明，裂缝的开合方向和平行于裂缝表面的错动方向最大测量误差在0.2 mm以内，垂直于裂缝表面的错动方向的最大测量绝对误差在0.3 mm以内，满足《土石坝安全监测技术规范》中对于裂缝检测的要求。

鉴于岩体内部缺陷对其力学性质和损伤断裂破坏有显著影响的问题，通过单轴压缩试验和DIC技术，分析了共面双裂隙类砂岩试样裂隙倾角和岩桥长度对岩石力学性质和破坏的影响。结果表明，随裂隙倾角变化，岩样峰值应力和弹性模量均有明显的变化趋势，相比于岩桥长度，裂隙倾角对岩石的力学性质影响更为显著；随裂隙倾角增加，岩样破坏时表面裂纹数量、主破坏裂纹和表面剥落数量均有减少，掉块面积却有明显增加，而随岩桥长度增加，裂纹扩展和剥落掉块特征基本相同；在裂纹扩展过程中，岩桥的贯通与裂隙倾角和岩桥长度均有关系；在低裂隙倾角时，岩样破坏模式以张拉破坏裂纹为主；随裂隙倾角增加，表现为由张拉破坏裂纹向剪切破坏裂纹转变形成了拉—剪混合破坏模式；同时，随岩桥长度增加，岩桥越难以贯通，裂纹扩展破坏则又由拉—剪混合裂纹向张拉裂纹转变。

珊瑚砂作为岛礁工程建设的重要材料，其在不同海洋环境下的物理力学特性直接影响岛礁构筑物的设计、施工及长期运行。为研究温度和盐度影响下珊瑚砂剪切力学特性，采用自主研制的温控桩-土接触面三轴试验仪，对南海海域的珊瑚砂进行了不同温度和盐度的三轴排水剪切试验。结果表明，与标准砂类似，珊瑚砂的剪切应力-应变曲线存在峰值，且呈现出应变软化特征；珊瑚砂的抗剪强度受温度影响不明显，但对盐度比较敏感，相对于淡水环境，盐度使峰值抗剪强度下降了2.5%~8.5%，且围压越低降幅越大；盐度对珊瑚砂的粘聚力有劣化效应，其减小幅度接近30%，但对珊瑚砂内摩擦角的影响不明显。

以云南省石屏大型灌区为例，通过效益分摊系数法和剩余价值法分析了灌区内农作物灌溉水经济价值和影响因素，发现经济作物和水果的灌溉水经济价值高于粮食作物，同时建议在灌区规划时推荐采用效益分摊系数法计算效益，结果可指导类似灌区规划，助力于高标准现代化灌区建设。

某抽水蓄能电站发电电动机采用电涡流位移传感器测得的上导摆度时域波形上叠加了大的脉冲，影响后期数据处理的准确性。经数据分析并建立三维有限元仿真模型仿真验算，得出该电站发电电动机磁极引线在上端轴的固定方式是造成大脉冲的主要原因。由此，提出保障数据准确性的临时措施和彻底改进办法，分别为脉冲数据消除处理方法和更换传感器方法，可为同类型穿轴方式的发电电动机上导摆度准确测量提供借鉴。

水导轴承润滑油系统甩油溢油现象在抽蓄机组运行中频发，显著影响了机组的安全稳定性和电站的运行环境。借助CFD数值模拟技术和VOF多相流模拟方法，探究了抽蓄机组抽水模式下水导轴承润滑油系统在多油位工况内部流动的动态特性。结果表明，低油位工况下系统流动循环形成更快，过渡过程流态稳定且油位较低，因此甩油现象更轻微，但过低油位可能导致不利于油温的控制；高油位工况下，流动前期甩油溢油现象多发生于旋转油盆毕托管侧附近，流动后期多发生于毕托管另一侧；通过对毕托管外壁改型优化的方法较传统的增大毕托管管径方法对甩油溢油现象抑制更加有效。结果为探究抽蓄机组水导轴承润滑油系统出现的甩油溢油现象机理与提出有效应对策略提供了理论基础和工程实践参考。

灯泡贯流式机组旋转部件与固定部件碰摩故障将极大影响机组的安全稳定运行。针对含故障受油器部件的灯泡贯流式机组轴系碰摩系统，建立了多振源激励下含故障受油器灯泡贯流式机组转子—转轮弯扭耦合振动模型及其运动微分方程。利用Floquet理论讨论了系统周期解稳定性。结果表明，故障受油器的出现从加剧系统失稳可能及更迭稳态与非稳态频次切换层面显著改变了系统动态特性，加剧了系统非稳态运行范围，需引起足够重视。研究结果可为灯泡贯流式机组安全运行及稳定性分析提供借鉴。

为分析平面S型轴伸贯流泵装置泵内流动特性，采用软件CFX对平面S型泵装置开展三维全流道数值模拟，并采用能量梯度理论分析不同工况下泵装置内的流动特性。结果表明，不同流量工况下平面S型轴伸贯流泵装置进水流道内的水流均非常平顺，整体差异较小。出水流道内的水流流态差别较大，流量越小出水流道内流态越差。小流量工况下平面S型轴伸贯流泵装置内相同位置的压力脉动最大。小流量工况下出水流道内能量梯度差异最大，说明此工况下出水流道内会产生较大的能量损失。平面S型轴伸贯流泵装置出水流道设计时应尽量增加出水流道的平顺段长度，保证能量梯度分布均匀。研究结果为深入了解平面S型轴伸泵装置和优化设计提供了理论指导。

为保证在役大型弧形闸门安全稳定运行，以葛洲坝工程水工弧形闸门为例，利用有限元分析软件，按设计水头对其进行静力学强度和模态分析，得出闸门最大应力集中点及变形情况，并根据自振频率、振型和最大变形位移判断闸门振动强弱。结果表明，闸门设计总水压力与理论计算偏差为4.7%，在5.0%误差控制范围内，弧形闸门整体最大应力为373.86 MPa、变形为12.938 mm，强度和刚度均能满足现行规范设计要求，面板底部存在局部应力集中，闸门整体振动变形量小于0.508 mm，振动强度不大，只有低阶频率出现在水流脉动压力的高能区，其发生共振的可能性小。

大型弧形闸门斜支臂空间角度易出现混淆和错误，且其微小的误差会造成结构上的很大误差，影响弧门的制造、安装及运营安全。因此，对弧门斜支臂的几个关键空间角度进行定义区分和计算，并以实际工程弧形闸门为例，分析斜支臂各关键角度对闸门制造和安装精度的影响程度，进而提出可提高制造和安装精度的措施，以供后续斜支臂弧形闸门设计、制造和安装参考。

翻斗式雨量计作为水文气象领域最为基础的降水采集设备，具有实用和稳定好等特点，但对翻斗翻转特性机理及翻斗式雨量计机械误差的产因的研究存在不足。为此，利用高速摄像机的室内试验和数值模拟相结合的方法从机理上探究了翻斗式雨量计翻斗的翻转过程。研究结果表明，翻斗在翻转过程中，从启动到停止的用时约为0.35~0.40 s，翻斗从启动到水平的耗时t₁占比较高，约为80%~85%左右，从水平到停止t₂仅约为0.05 s，且存在翻斗触及调节螺帽后的轻微回弹现象。在t₁时间段内水会持续注入翻斗内，是造成附加水量及雨量计机械误差随雨强变化的根本原因。翻斗在极短时间内（约0.40 s）将水倾倒出，且由于翻斗在触碰停止螺栓时会造成轻微回弹现象，由此造成雨量计翻斗在翻出水时产生翻出流量的“双峰”现象，且随着翻斗左右安装倾角变小，而增大的现象。研究结果可为未来翻斗式雨量计的改进提供基础理论支撑。

在长距离输水管道水力过渡计算中，空气阀进排气系数多采用常量，为探究防水锤空气阀进排气系数对管道压力变化的影响，通过Fluent软件对DN100防水锤空气阀模拟得到-9~11 kPa的质量流量，并建立不同压差的动态进排气系数曲线，以西山一级提水泵站为例，对空气阀进排气系数分别采用动态值和固定值（均值0.55）进行过渡过程计算并对比分析。数值模拟结果表明，空气阀采用改进后的动态进排气系数对管道负压影响较小，对正压影响较大，且改进后的动态进排气系数有效降低了管道内的压力波动，在泵站实际运行中需关注管路正压变化并注意加强防护，水锤防护计算时应根据空气阀进排气实测资料进行计算，研究结果可为泵站运行中空气阀的水力过渡计算提供一些参考。

针对水电站输电线路发生故障后无法准确实施定位的问题，从行波的实际传播理论出发，推导出一种与波速无关的改进双端定位算法。利用变分模态分解（VMD）能自适应地分解故障电流行波信号，Teager能量算子（TEO）可快速追踪信号的能量变化、运算量小的独特优势，建立了基于VMD-TEO的220 kV输电线路行波定位模型，该模型无需考虑波速修正和双端时间同步。PSCAD仿真结果表明，改进的双端故障定位模型误差百分比最大为0.239%，优于其他定位算法，验证了所提方法的可靠性和优越性。

在实际工程中，避雷器缺陷的样本较少，利用神经网络之类的智能算法难以得出精准的判断。为此提出一种基于贝叶斯网络的避雷器缺陷诊断方法，该方法首先通过主成分分析法提取了21个影响避雷器运行的特征参量，随后考虑提取后的特征参量建立两层信息架构的缺陷诊断模型，根据已有的实时数据计算不同类别下的分类概率，若第一次分类结果表明避雷器异常，则补充新的检测证据进行二次诊断。最后选用某地区同一电压等级下的6台避雷器，分析和验证了所提方法的有效性和正确性。

针对电力负荷时序变化非线性和多周期性特点，提出一种基于分解-预测-重构框架的CVMD-GRU-DenseNet短期负荷预测方法。分解阶段依据子序列间的相关熵确定VMD最佳分解数，提高负荷序列分解质量；预测阶段针对各子序列特点筛选输入特征，规律性强的低频分量采用GRU神经网络预测模型，强随机性的高频分量采用DenseNet神经网络预测模型；最后将各分量的预测结果重构为负荷预测曲线。湖北某市四季的实际负荷算例结果表明，该方法能有效提高短期负荷预测精度，并具有较强的泛化能力。

针对大规模海上风电集电系统拓扑结构优化问题，提出一种改进单亲遗传算法，建立了集电系统全寿命周期成本现值计算模型，并以现值和最小为目标，通过设计满足海缆载流量约束的种群生成方式和与交叉点个数相关的淘汰系数来避免海缆交叉，优化对比了35、66 kV电压等级的集电系统拓扑结构。算例结果表明，提出的改进单亲遗传算法与传统算法相比总成本可减少14.2%，具有较好的寻优能力；与35 kV相比，集电系统采用66 kV电压等级综合效益更好，可为大规模海上风电场集电系统规划设计提供参考。

为提高超短期风功率预测精度，提出一种基于IEWT-FE-BO-LSTM的组合风功率预测模型，首先利用改进经验小波分解（IEWT）对历史风功率数据进行分解；然后引入模糊熵（FE）算法对各分解子模态进行复杂度计算重组子模态；再对各个重组分量分别建立基于长短时神经网络（LSTM）的预测模型，利用贝叶斯优化算法（BO）进行超参数组合，解决人为调参导致训练结果不佳的问题；最后通过历史风电场数据进行算例分析。结果表明，IEWT-FE-BO-LSTM模型对超短期风功率有较高的预测精度和预测效率。