为综合描述漳河上游干旱事件，选取月降水数据计算标准化降水指数，应用游程理论识别干旱历时和干旱强度两种干旱特征变量，并采用Copula函数构建两种干旱特征变量间的联合分布，探究干旱特征的时空分布。结果表明，漳河上游2001~2020年发生频率最高干旱事件为3个月历时干旱，干旱强度范围为2.24~4.92；干旱历时和干旱强度间存在强正相关性，Frank Copula函数为二者最优联合分布；干旱特征联合重现期范围为18.56~23.94年，在漳河上游西北和东南流域表现2个干旱高风险区，同现重现期范围为22.25~31.94年，在西北、东北和东南流域表现3个干旱高风险区。联合分布综合分析了干旱事件，可为全面评估旱情提供科学参考。

针对近几年飞云江流域出现较严重旱情，反调节水库调节库容无法有效利用，调度时效性和科学性无法有效保障等影响温州地区近600万人供水安全的问题，建立了飞云江流域抗旱调度模型及数据中心，引用流域多个水库的实时降雨数据、水位数据、供水流量数据及生态流量数据，引入了气象数据，包括1、3、6 h短临网格预报数据及1、3、7、15、30、90 d等降雨中长期预报数据，结合流域水土墒情、水库及流域蒸发情况等，采用支持向量回归计算方法（SVR），开发了基于SPARK组件分布式的数字孪生业务系统，实现了可供水量预警、抗旱水位预警、抗旱天数预警和生态流量预警，增加利用反调节库容2.80×10⁶m³，备用库容2.93×10⁶m³，为飞云江流域的抗旱决策、科学调度和“四预”实现提供了数据基础和技术支撑。

基于1980~2019年间我国13个粮食主产省份的农业干旱受灾统计数据及逐日降水资料，采用H-P滤波提取了气候致损强度（CCLI），并构建了其对无雨日指数（DDI）和大尺度大气—海洋指数（LAOI）的响应关系。结果发现CCLI与不同月份DDI的相关分析表明夏旱对灾情贡献更高，特别是7月无雨日总天数被识别为10个省份的首要致旱因子（PDCF）；河南、江苏、湖北、内蒙古、吉林、辽宁的PDCF均呈现显著增强趋势，表明了夏季关键月份旱灾风险的加剧；各省份PDCF的波动存在2~3年的主周期；在0~12个月时滞下，北大西洋涛动、太平洋暖池、北极涛动等环流信号对旱情有着显著影响。研究结果可为区域干旱监测及预警提供科学依据。

为了解决现有降水趋势分析方法无法同时检测低、高值区雨量趋势的问题，引入创新性趋势分析法（ITA），并与传统趋势分析方法联合应用。以1961~2020年伊犁河流域站点数据为例，将ITA与Mann-Kendall（MK）系列、Theil-Sen等7种方法进行对比分析。结果表明，伊犁河流域站点年降水量整体呈增加趋势，流域北部除霍城站和伊宁县站、南部除昭苏站外，其余站点高值区雨量增加趋势显著；北部霍尔果斯站与伊宁县站、南部巩留站与特克斯站极端降水强度大小呈集中趋势。ITA与传统趋势分析方法相比，可以体现雨量变化范围并检测低、中、高值区雨量的变化趋势，因此将ITA与传统趋势方法联合，对整体雨量与高低区雨量同时进行趋势分析，有助于更全面地解析伊犁河流域降水变化规律。

由于降雪、融雪及冻土层存在等因素，寒区水文循环过程具有特殊性。为探讨寒区小流域水文规律，模拟径流形成过程，以永翠河流域为例，选取流域1994~2015年总计22年的水文资料，构建适用于寒区流域径流模拟的SWAT模型，并分析不同分辨率DEM及实测气象数据、CMADS数据集、CFSR数据集三种气象数据在永翠河流域的适用性。结果表明，SWAT模型能较好地模拟永翠河流域径流过程，DEM分辨率对流域特征值提取影响较大但对径流模拟影响不明显；不同气象数据适用性差别显著，实测气象数据模拟效果最好，CMADS数据集模拟效果较好，CFSR数据集模拟效果差。结果为寒区小流域进一步研究提供了参考。

为提高径流预测的精度及可靠性，引入EMD处理非稳态时间序列的优势，建立改进自适应噪声完整集合经验模态分解（ICEEMDAN）和鲸鱼算法（WOA）优化的BP神经网络预测模型。以陕西省黑河金盆水库入库径流预测为例，建立基于多种智能优化算法的模拟模型对水库入库径流进行预测，同时分别选用降水、径流等不同时间序列历史资料作为输入因子，对比在相同输入因子条件下BP、WOA-BP、ICEEMDAN-BP、ICEEMDAN-WOA-BP模型的预测能力。结果表明，就输入序列而言，以降水为输入因子的模型预测效果优于以径流为输入因子的模型；就不同算法而言，ICEEMDAN-WOA-BP模型具有较好的稳定性，纳什系数可达80%~90%，预测精度更高。说明所提出的ICEEMDAN-WOA-BP模型可为河川径流预测、水库水文预报和流域水资源管理等提供技术支撑。

为了研究气候变化和人类活动双重影响下径流演变趋势，以秦淮河流域为例，基于代表站点的水文气象资料，首先，采用Mann-Kendall趋势检验分析流域水文气象要素的变化趋势；其次，利用有序聚类法和双累计曲线法判断径流序列的可疑突变点；而后，从众多水文气象因子中筛选影响径流的关键因子，构建小波分析-BP神经网络（WA-BP）耦合模型预测突变点后的天然径流；最后，结合归因分析法定量识别气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明，降雨方面，新河闸呈下降趋势，武定门闸和流域整体呈上升趋势，但变化趋势均不显著；径流方面，流域总体呈上升趋势，其中新河闸增加趋势不显著，武定门闸和流域整体增加趋势均通过了置信度为0.01的检验；流域蒸发总体呈下降趋势。武定门闸与流域整体在降雨径流变化趋势、突变点发生时间等方面具有较大的一致性。人类活动和气候变化对径流增加的贡献率分别为73.92%、26.08%，可见人类活动是秦淮河流域径流变化的重要原因。结果对于该流域水旱灾害防治及水资源规划提供了科学依据。

降雨会影响边坡流场特性，由于流体的连续性，坡表径流和坡体渗流通常存在耦合联动现象。其中，坡表径流由N-S方程描述，坡内渗流采用Darcy定律描述。在速度滑移水-土界面边界条件下，通过分离变量法推导出流速分布、压强和流量的解析解及径流水面线的半解析解。此外，采用显式龙格-库塔方法求出不同位置的水深、流速和流量值。结果发现，边坡越陡，流体运动越快且水深越浅；降雨强度越大，整体水深越深；坡表处流速不等于0；且越靠近下游，径流量的占比越大。研究结果可为边坡流场特性研究提供参考。

为探究塔里木河流域内生态闸补水效应，运用MODFLOW建立乌斯满断面地下水剖面二维流运动的数值模拟，拟合了区域内4年的地下水流场演变过程，并在此基础上针对有无生态闸输水的两种方案进行了预测与对比。结果表明，两种预测方案下的第5年，使用生态闸输水的方案较单一的主河道输水，研究区小于8 m的埋深面积增加6.62%；生态闸集中恢复了远离主河道生态区域的地下水位，断面北侧的地下水位平均抬升了2~3 m；使用生态闸的方案相比单一的主河道输水，每立方米地下水存储量的增量所消耗的潜水蒸发量减少了24.6%。生态闸解决了传统输水模式下远离主河道生态区域地下水位难以恢复的问题，为中游多处汊口形成的河网地块生态系统的恢复及干流沿线生物多样性的安全带创造了条件。

非恒定来流过程改变了复式河道水动力特性，进而决定了滩槽的物质传输和能量传递过程。为研究不同非恒定来流过程对复式河道水动力特性的影响，开展室内水槽试验，考虑流量变幅、非恒定周期及涨水历时三个因素，分析不同非恒定来流过程对复式河道水位、水流非恒定性及滩槽单宽流量过程的影响。结果表明，随着流量变幅增加，水位波峰增长斜率大于波谷，波高线性增加，滩槽单宽流量过程均沿时间发生变形，主槽的下降过程和滩地的上升过程存在明显的缓变过程；随着非恒定周期增加，水位波峰增加，波谷降低，波高也呈线性增加，滩槽单宽流量沿时间变形的现象消失；水位波峰波谷与水文偏度同步变化，水文偏度（涨落水历时之比）大于1时，滩槽单宽流量的上升过程也会存在明显的缓变阶段。

广西北部湾沿海区域水资源充沛，但受厄尔尼诺/拉尼娜事件等影响，年际分布不均匀。以广西北部湾最大入海河流南流江流域为例，通过SWAT模型研究了流域典型厄尔尼诺/拉尼娜年蓝绿水特征。结果表明，1971~2015年流域多年平均蓝水为835.0 mm/年，绿水流为929.0 mm/年，绿水储为114.0 mm/年；典型厄尔尼诺年（1997年）/拉尼娜年（2007年）蓝水、绿水流、绿水储分别为多年平均值的145.7%/51.6%、92.4%/96.9%、115.5%/78.3%；厄尔尼诺/拉尼娜事件造成南流江降水明显增多/减少，主要影响蓝水；流域气候湿润，绿水流主要受太阳辐射和风速等因素影响。研究结果可为水资源合理高效利用及区域高质量发展等提供参考。

电导率是衡量水质的重要参数，高频监测获取水体中电导率对水质管理具有重要作用。由于野外条件的变化复杂性引起设备故障导致数据缺失时有发生，为优化野外监测体系和插补缺失数据，基于高频监测获取的气象和水体物理指标，结合机器学习模型，预测水体中电导率值。结果表明，随机森林回归模型预测效果最优，其决定系数R²可达0.996，均方根误差R_RMSE为1.31 μS/cm，平均相对误差M MRE为0.38%；pH值贡献率最大，是影响电导率的主导因素。研究结果利于优化野外高频监测系统平台，健全高频监测数据，为水质管理提供科学依据。

为分析鄱阳湖水利枢纽对湿地植被生境的影响，选用MIKE 21建立鄱阳湖水动力二维模型，通过丰平枯典型年份的情景，模拟水利枢纽工程运行后主湖区及湿地自然保护区水位及湿地植被生长生境面积的变化。结果表明，枢纽运行对松门山以北区域的水位影响较大，影响程度由北向南逐渐减小。枢纽的运行对不同水文年份的湿地植被最适宜区和适宜区生境面积的影响差异较大，在枢纽运行后枯水年增加43.8%，平水年增加24.6%，丰水年仅为16.4%，10、11月适宜生境面积可达2 000 km²以上，约占湖泊总面积的2/3，表明湿地植被将可为西伯利亚鹤提供丰富的食物来源并使它们更好地在湿地中生存和繁殖。模拟结果揭示了当前调度方案下，枢纽工程对湖泊水位和湿地植被生境区间变化规律的影响，可为工程建设和调度运维提供参考。

丹江口大坝是汉江流域治理开发保护的控制性工程，同时亦是南水北调中线工程的水源工程，大坝运行安全是关乎国家战略的支撑保障。大坝加高后运行水头增加，泄洪过程中可能存在空化空蚀、下游冲坑上移等问题。为了掌握大坝加高后泄洪水力学特性，对加高后泄洪建筑物安全进行评价，通过水力学原型观测的手段重点观测了临底流速、动水压强、水流空化噪声、坝下冲刷等参数，并结合以往研究成果进行了分析。结果表明，设计水位下各观测参数在安全范围内；针对表孔水舌冲击中隔墙问题优化了泄洪孔口开启次序；对流道及边墙汛后出现的冲坑分析了原因并提出处理建议。研究发现的问题及处理措施可为类似工程提供参照。

为探究四川省山洪灾害风险的时空分布规律及归因，采用层次分析、聚类分析等方法，研究了1990、2020年四川省山洪风险的空间分布差异与高风险重点区域，探讨了山洪风险的时间变化特征及驱动原因。结果表明，四川省山洪灾害风险由西部向东部地区逐渐增加，高风险区域多存在于河网密集，且暴露性和脆弱性较高的区域，主要集中在眉山市、自贡市、内江市、资阳市、遂宁市、广安市和南充市；1990~2020年，四川省整体山洪风险呈增加趋势，较高及以上风险区面积占比由17%增至34%，风险等级增加的区域集中在四川省中部，且大部分由中等或较高风险区转变为高风险区；近30年来，四川省的山洪危险性呈下降趋势，但较大的GDP和人口密度使其脆弱性和防灾能力发生变化，从而导致局部区域山洪风险等级有所增加。研究结果可为四川省的洪水灾害预报预警及防灾减灾工作提供理论指导和实践支撑。

随着经济发展及洪涝灾害频率和强度的增加，灾后应急管理需快速了解灾害损失，需先从致灾因子、承灾体、孕灾环境、应急能力、灾情等5个方面构建指标体系，并基于广义灰色关联分析验证其合理性，其次引入高斯过程回归模型对洪涝灾害经济损失进行预评估模拟，最后运用该方法评估了京津冀城市群2010~2020年洪涝灾害直接经济损失。结果表明，对比单纯高斯过程回归与神经网络评估模型，广义灰色关联分析—高斯过程回归模型具有最优的拟合精度。

龙头电站增发流量引发的水流补偿风险增加了多主体梯级水电优化调度的难度，且下游电站回水顶托效应进一步加剧了模型的复杂度。为此，针对龙头电站的水流补偿过程进行非线性建模，对补偿期与回蓄期水流补偿风险进行量化处理，同时考虑下游电站回水顶托效应对龙头电站尾水位的影响，进而构建了以梯级电站联合运行收益最大为目标的调度模型。算例分析表明，该方法能够更加合理地对梯级流域上下游电站之间进行效益分配，协调了多主体梯级水电站之间的利益冲突，提高了各级电站参与市场调度的活跃度。

当前，计及“双碳”目标影响的多能源联合外送联盟的利益分配问题亟待解决。在传统Shapley值法的基础上，考虑贡献公平性，引入资源投入、风险分摊、碳政策影响、贡献度四类指标，构建了基于云重心法改进的MCGC-Shapley模型，以四川省为例，通过量化各主体的综合贡献度进行利益分配。算例分析表明，与传统Shapley值分配策略相比，基于云重心法改进的MCGC-Shapley模型更好地实现了主体所得利益与综合贡献度的匹配，对提高社会投资积极性、推动外送中各类发电企业和电网企业的多方共赢起到了正面作用。

针对目前混凝土重力坝浇筑方案采用人工规划时间成本大、成效低、调整复杂、方案直观程度低等问题，基于建筑信息模型（BIM）技术，利用Revit平台，开发了混凝土重力坝浇筑方案自动规划系统。该系统通过将浇筑信息与BIM模型关联，直接抓取大坝数字模型信息，具有计算浇筑相关参数、浇筑约束条件自定义、坝块排期、甘特图绘制、大坝节点面貌显示、模拟浇筑等功能。通过朱溪水库拦河坝的工程实例，验证了该系统的便捷性、高效性和直观性，同时亦为类似系统的开发研究提供了借鉴。

某水库库区及坝址地质条件复杂，存在多条贯穿性断层，为分析库区渗漏及坝体渗流情况，采用有限元法对大坝及库区开展三维渗流场数值模拟，针对实际运行工况进行参数反演，并根据大坝水头分布、渗流量计算结果对大坝防渗安全性进行分析评价。结果表明，库区断层渗透系数的变化对左岸及坝体段渗流量的影响最明显，左岸绕渗较为严重；大坝坝体浸润线较高，上游防渗面板裂缝造成高水位坝体出现射流，廊道内积水较多，大坝综合防渗排水体系设施不完善。坝址区全断面渗流量过大，尤其以左岸单薄分水岭渗漏较为严重，大坝存在严重的坝基渗漏与绕坝渗流问题，应予以处理。

某水库坝后汇总渗漏量达16.7 L/s，出渗点为坝脚排水体和低涵，但坝内防渗体为弱—微透水性且胶结密实，而影像识别结果揭露低涵管身外坝体已形成贯穿性渗漏通道。对此，选取坝体中心线及涵管位置断面，基于坝体岩土物理参数和坝后渗漏量等实测资料，利用AutoBank建模对大坝稳定性进行计算并修正参数，同时模拟加固后大坝稳定性。结果表明，低涵管内水均来自管壁外水内渗，且渗漏点普遍集中在桩号K0+058~0+131.5，以淋雨状或射流状为主，其他段为点滴状渗水或无渗水，涵管外2.9 m内坝体已形成贯穿性渗漏通道，为排水体及涵管渗漏的主因；大坝中心断面在176.50 m水位、正常蓄水位、校核洪水位工况下均处于渗透、抗滑稳定状态；大坝涵管位置断面在各工况下均发生渗透破坏，计算总渗漏量与现场实测值较相符；除水位骤降工况下上游坝坡抗滑失稳外，其余工况坝坡均稳定；加固后大坝各工况下均处于渗透、抗滑稳定状态。

随着大坝服役年限的增加，根据原型观测资料对坝体和坝基的力学参数进行反演十分必要，目前大坝反分析模型仍以坝体实测位移场监控模型为主，其只能反映宏观上坝体和坝基的位移变化规律，而忽视了细观上大坝应变场和应力场的变化规律。因此，通过同时考虑大坝位移监测数据及大坝应变监测数据，提出了一种基于MOEA/D和WOA-BPNN的高拱坝力学参数反演模型，并采用某拱坝坝体位移测点及应变测点，对拱坝坝体混凝土及基础岩体的力学参数进行了反演分析。结果表明，最终反演结果更加准确、合理。

大坝位移可直接影响大坝的质量和运行安全，为找出大坝位移的合理预测模型，以时间卷积神经网络模型为基础（TCN），采用遗传算法对麻雀搜索算法（SSA）、灰狼算法（GWO）和蝙蝠算法（BA）三种仿生算法进行改进，得到MSSA、MGWO、MBA三种优化算法，并引入深度置信网络模型（DBN）构建了D-MSSA-TCN、D-MGWO-TCN、D-MBA-TCN三种组合赋权模型，以均方根误差、决定系数、平均绝对误差、效率系数和GPI指数为精度指标体系，结果表明在三种优化仿生算法中，MSSA算法的运行效率及精度最高，三种组合模型的精度显著高于其余模型，其中D-MSSA-TCN模型在所有模型中精度最高，可推荐用于估算坝体位移。

引调水工程不可避免地存在建筑物交叉跨越的情况，交叉建筑物结构性态关乎工程能否安全运行。依托河南省某输水工程，考虑输引水过程中土体—水体—结构间的耦合作用，建立南水北调中线工程倒虹吸和输水工程中输水管道结构交叉跨越的三维有限元模型，分别考虑结构未修建、完建期和正常运行期，分析各模拟工况下交叉建筑物结构性态影响。结果表明，建筑物交叉跨越会对既存建筑物产生一定影响，尤其是交叉部分结构性态改变较大，倒虹吸结构最大拉应力由0.54 MPa增至0.97 MPa，最大沉降量由-1.38 mm增至-1.90 mm；输水管道拉应力从1.03 MPa增至1.34 MPa，最大沉降量由-3.78mm增至-4.07 mm，应力值、沉降量可满足工程要求；随着输水管道两道支承埋深增加，倒虹吸所受影响越小。研究结果可为类似工程分析提供参考。

近年来南水北调中线总干渠部分输水建筑物出现水位偏高和流态异常现象，存在输水能力下降风险，亟需评估水头损失状况，但存在建筑物内部无监测站点、工程运行尚未达到设计规模、监测数据缺乏校验等问题。采集了总干渠2022年大流量输水期间的水位、流量监测数据，开展第三方水力学原型观测，复核与校正了监测数据。提出一种使用综合水头损失系数的水头损失推算方法，对总干渠158座输水建筑物中具备分析条件的143座，推算了加大流量下的水头损失。结果表明，总干渠输水建筑物分配水头总体有剩余，分布存在明显差异。全线总计剩余水头3.05 m，其中穿黄以南段、穿黄至漳河段和漳河以北段各自剩余0.48、1.06、1.51 m，分别占分配水头的4%、13%、12%。全线有40座输水建筑物的水头损失超过分配值，其中倒虹吸31座、渡槽4座、暗渠4座、隧洞1座。

供水管网出现漏损点时，由于其隐蔽性不易被察觉，长时间的漏损积累不仅造成水资源浪费，也会出现供水产销差的问题。将频域分析法引入到供水行业，提出一种基于FFT变换的供水管网节点压力频域分析方法，首先通过编写程序调用EPANET对供水管网进行运行优化模拟，然后将求解的最优泵阀调度方案反代入模拟漏损点工况内，借助傅里叶变换将随时间变化的节点压力转换为振幅信号，从频域的角度分析管道节点压力，从而判断漏损点距离管道起始节点的长度范围。通过验证，与以往基于压力分析漏损点相比，该方法可从频域信号视角来判断管道是否正常运行及漏损点位置范围，有利于供水行业智慧化。

我国平原河网城市的两级排涝模式常存在标准不衔接问题，致使强降雨发生时，管网系统的水力特性、排水能力受降雨强度和承泄水体水位的双重影响，涝水外排困难。为此，以苏州工业园区的市政排水系统与水利排涝系统为例，基于SWMM模拟多情景洪涝过程，分析得出河道水位在1.70~2.30 m之间时，研究区域积水的主要原因是现状管网系统自身能力不足，河道水位加剧了积水情况；当水位超过2.30 m并不断上涨时，管网系统排水能力骤减，河道水位逐渐成为制约管道过流能力、加重积水程度的主要因素，建议研究区域河道排涝控制最高水位宜在2.30~2.32 m左右。该结论可为城市河道水位调控以提高城市排水防涝能力提供参考。

为缓解油气资源开发中的缺水问题，常利用水平井开采地下水资源，但目前极少分析水平井取水影响因素问题。因此，利用数值模型模拟水平井开采方式，探究水平井布设方向、埋藏深度、管长及井管渗透性能对取水效果的影响。结果表明，在考虑取水效率和施工难度的情况下，最优水平井布设方向应沿来水方向，位置尽可能布设于洛河组上层，管长和井管渗透性能分别推荐为800~1000 m和0.15，对应开采量为1 368~2 389 m³/d。研究结果对缓解陇东地区油气资源开发中水资源短缺问题和制定合理的水资源开发策略具有重要的指导意义。

凤凰颈新站属于正向进水大扩散角泵站，前池两侧岸墙处易发生大尺度脱壁回流，不能提供较好的进水条件，危害泵站安全稳定运行。因此，以凤凰颈新站引江侧前池为例，基于CFD数值软件，模拟研究了梯形底坎位置及高度对正向进水大扩散角泵站前池流态的改善效果，并借助物理模型试验对数值模拟结果进行了验证分析。结果表明，当梯形底坎位于前池入口10 m处且坎高为1.2 m时，可较好地改善凤凰颈新站的进水条件。研究成果可为本工程及类似工程提供技术支持和参考。

为了解决悬栅消力池由于时均压强过大产生底板失稳及悬栅压强破坏的问题，采用数值模拟的方法，在设计及校核流量下，对4种不同布置形式悬栅消力池内水位差及压强场进行研究，并在稳水效果较好的方案4基础上提出趾墩-悬栅联合及圆化悬栅2种消力池优化方案。结果表明，趾墩-悬栅联合优化方案相较于方案4在设计及校核流量下，底板时均压强最大分别降低63%、50%，有效降低了消力池内悬栅上表面C与下表面D之间的时均压强差值|Δp₂|；圆化悬栅优化方案可使悬栅处总压强分布更加均匀，避免悬栅局部破坏。故针对有压强要求的大流量悬栅消力池，建议选择趾墩-悬栅联合辅助消能工消能方式。

为解决游动能力弱的小型鱼类在竖缝式鱼道中的上溯需求，在长、短挡板之间的洄游通道中增设阻流圆柱，并利用Hydro 3D开源代码，采用基于LES的数值模拟技术，模拟增设阻流圆柱前后的竖缝式鱼道内流场。结果表明，根据时均流场中流线分布，增设阻流圆柱后，池室内的涡旋区域面积减少，解决了传统竖缝式鱼道内鱼类上溯过程中方向感缺失的问题；池室内湍动能增加20%，提升了水流的能量耗散，降低了鱼类上溯过程中的能量消耗；长、短挡板及阻流圆柱周围涡量增加，可能对鱼类游动过程中身体的稳定性产生不利影响，但根据涡结构可知，阻流圆柱后方涡旋直径小于小型鱼类体长的76%，因此对鱼类游动过程中身体的稳定性影响较小。竖缝式鱼道内设置阻流圆柱可提高游动能力弱的小型鱼类的上溯成功率。

河岸崩塌现象在天然河流中非常普遍，在河道演变中发挥着重要作用。为了量化研究河岸土体性质和岸坡倾角对河岸稳定性的影响，基于计算河岸稳定和坡脚冲刷的BSTEM模型，选取6种不同典型物质的河岸，研究了6种岸坡倾角下均质河岸的稳定性。在忽略潜水位的条件下，非粘性岸坡和粘性岸坡的崩塌模式不同。对于非粘性河岸，影响河岸稳定性的主导因素是有效内摩擦角，有效内摩擦角越大，河岸越稳定；对于粘性河岸，影响河岸稳定性的主导因素是有效粘聚力，有效粘聚力越大，河岸越稳定。有效粘聚力差值相同时，有效内摩擦角差值的绝对值越小，安全系数增加越多。岸坡倾角增加使河岸稳定性降低，安全系数减小。非粘性河岸的有效内摩擦角越大，安全系数对岸坡倾角的变化越敏感。而对于粘性河岸，有效粘聚力越大，安全系数对岸坡倾角的变化越敏感。

受洪潮水流交互作用的水域，水沙条件复杂，其弯道治理较一般河流难度更大，实施效果具有更多不确定性。为了解受洪、潮水双向水流作用下的急弯河段治理效果，以钱塘江河口闻家堰段弯道治理为例，在已实施完成的凹岸抛石护岸结合凸岸退堤切滩等综合治理措施的基础上，利用治理前后多年实测水文地形观测资料，综合分析了弯道治理工程实施前后的洪潮水水流条件、深槽分布、冲刷高程、回淤速度等因素变化。结果表明，闻家堰段弯道治理后，其弯道效应大为减弱，水流条件得到改善，深槽分布向江中外移且最低冲刷高程抬高，治理取得了较好的成效，可为类似急弯治理工程提供借鉴。同时，还采用河相关系法和断面平均值统计法对工程实施后的平衡断面进行了预测分析，初步确定了河段清淤条件，可对后续工程的运行维护提供指导。

排沙漏斗的流场特性对其水沙分离性能具有决定性作用，为了探究曲面悬板的倾角对排沙漏斗流场特性的影响，利用大涡模拟和VOF相结合的方法，对曲面悬板倾角分别为5°、10°、15°时的排沙漏斗三维流场特性开展研究，并与相同进流量下排沙漏斗设置平面悬板时的流场特性进行对比。结果表明，采用曲面悬板可增大漏斗室内的涡流强度，减小低流速带的范围，倾角增加能提高空气涡的稳定性、增加空气涡的强度和尺寸，有利于水沙旋流分离；锥体区径向流速随倾角增加而增大，且基本指向漏斗中心，有利于泥沙快速输移至排沙底孔；曲面悬板表面溢出水流的流速大于平面悬板表面的流速，且倾角θ为15°时，悬板上流速最大。

针对现有盾构施工中地层材料参数测量计算不准确、不同掘进参数对地表沉降影响难以评价的问题，依托某富水砂层盾构施工的引水隧洞，通过三维数值模拟，设计地表沉降为指标的正交试验，分析了不同材料参数的敏感性；此外，依据实测沉降，反演了材料的力学参数，并计算不同开挖仓压力、同步注浆压力和推进速度等盾构掘进参数下的地表沉降曲线。结果表明，砂层内摩擦角对地表沉降影响较大，增加砂土内摩擦角和衬砌弹性模量会减小沉降；盾构掘进速度对地表沉降影响较大，增加掘进速度会增加最大沉降量和“沉降槽”宽度，增加开挖仓压力或增加同步注浆压力会减小最大沉降量和“沉降槽”宽度。

针对目前尚缺少从细观尺度研究水工混凝土水中徐变特性的问题，通过建立骨料—砂浆—过渡层的混凝土试件细观有限元模型，基于水工混凝土水中拉伸、压缩徐变试验数据，采用正交设计—神经网络—细观有限元计算相结合的方法，反演了水工混凝土试件细观尺度下砂浆的拉伸、压缩徐变度，最后对比分析了水工混凝土和砂浆拉伸、压缩徐变度的关系。结果表明，水工混凝土水中状态与密封状态下拉压徐变度变化规律相似；不论拉伸徐变还是压缩徐变，砂浆水中徐变度约为水工混凝土水中徐变度的2.4倍。

为研究在100 ℃内热力耦合因素对水利工程混凝土材料损伤特性的影响规律，采用自主设计的温度控制装置对混凝土试件施加并稳定目标温度，利用无损监测声发射技术（AE）监测不同温度环境下混凝土单轴压缩试验全程。探究了5种不同温度下混凝土破坏过程中AE振铃计数及幅值变化情况，并根据振铃计数与应力的变化关系建立了热力耦合下混凝土损伤本构模型。结果表明，累计振铃计数在100 ℃较20 ℃下提高了5.25倍，幅值在加载后期较前期提高20~40 dB，累计振铃计数和幅值分别从损伤事件数量和损伤剧烈程度表现出温度越高，损伤事件数量越多，损伤程度越剧烈。所建损伤本构模型证明了温度的提高会增加混凝土的损伤程度，为理解热力耦合对混凝土材料损伤影响规律提供了理论参考。

干湿循环效应是影响红层泥岩库区边坡稳定性的重要因素。为研究原状风化泥岩在干湿循环过程中的力学和裂隙演化特征，开展了三轴固结不排水剪切试验、CT扫描及高精度扫描电镜试验。结果表明，红层泥岩在低围压下的应力-应变关系呈应变软化特征，在高围压下呈应变硬化特征，抗剪强度指标随干湿循环次数逐渐下降；红层泥岩的裂隙体积含量随循环次数增加呈指数型衰减，且与粘聚力呈负线性相关的函数关系；泥岩的微观结构在干湿循环过程中逐渐破坏，导致裂隙的连通和力学性能衰减。

为提升五岳抽水蓄能电站灌浆施工质量管理水平，结合开挖揭露地质条件、设计灌浆参数等，进行了灌浆试验，确定了灌浆工艺参数。其中智能化灌浆系统的引入，降低了劳动强度及人工成本，提高了质量工作的可追溯性，有利于节约工期；而引入第三方检测单位带来了先进的技术及管理经验，提高了检测成果的公信力。结合工程实际，利用压水试验、不同类别岩体波速对比分析对灌浆质量进行评价，评价结果可相互验证，提高了灌浆效果说服力。灌浆工程取得了参建各方皆满意的效果，该施工过程管理经验可供类似工程参考。

水利工程施工存在现场复杂多变和作业难度高等特点，对危险源进行风险评价是安全分级管控的前提。传统作业条件危险性评价（LEC）法存在主观因素影响程度较大、危险源权重不明的缺陷。为此，引入专家可信度将风险评价主体之间的背景差异转换为定量分析，对主观缺陷进行改善修正；将模糊综合评价（FCE）法与LEC法相结合，建立风险评价指标体系，通过修正后的LEC法得到的风险值计算各指标权重，同时利用隶属度矩阵将定性的风险评价转化为定量的风险评价，解决了LEC法中权重不明的缺陷。利用该方法对新孟河延伸拓浚工程进行实例分析，证明该方法在风险评价的客观性方面有明显改善，为水利工程安全风险分级管控提供了科学依据。

研究分类水价可为合理制定农业水价提供科学依据，对保障灌区良性运行、促进区域农业高质量发展具有重要意义。以粮油作物和经济作物为研究对象，选取灌溉效益分摊系数和灌溉水产出两类评价指标，采用能值理论定义了灌溉效益分摊系数，并基于熵权法构建了不同作物农业水价份额评价体系，建立了灌溉分类水价评估模型，并将其应用于咸阳市宝鸡峡灌区。结果表明，灌溉效益分摊系数为0.42，粮油作物农业水价分摊份额为0.37，经济作物为0.63；对于农业供水完全成本水价，粮油作物农业水价为0.485元/m³，经济作物为0.827元/m³；对于农业供水运行成本水价，粮油作物农业水价为0.377元/m³，经济作物为0.641元/m³。

目前电力系统稳定计算采用的PSD-BPA平台TV卡模型不能反映多水头下机组的差异性，具体表现在动态响应速度和反调准确度上。因此，基于TV卡模型提出了改进方案，即利用电站前期运行数据，通过程序处理获取模型水头-开度-功率特性与功率-T_w特性，依次加入到改进模型中，在功率模式一次调频下与TV卡模型相对比，结果表明TV卡模型动态特性不具备多参数辨识的条件，且不同负荷下反调仿真精确度较差，而改进模型的响应特性符合实机运行规律，能容纳机组多水头的差异性。

目前变速抽蓄机组多数采用变流器/交流励磁控功率方式，存在功率快速变化引起转速反向超调的问题，且传统调速器难以保证良好的控制效果，影响变速机组运行效率。为研究变速机组有功功率调节下调速系统控制，提出了自适应反步滑模控制（ABSMC）的变速抽蓄机组的调速系统。首先，建立包含最优转速模块的变速抽蓄机组调速系统数学模型；其次，将电磁功率作为系统扰动，设计了变速抽蓄机组调速系统的自适应反步滑模控制器，并进行稳定性分析；最后，搭建变速抽蓄机组调速系统仿真试验平台，开展了在发电工况功率给定下变速抽蓄机组转速的动态响应仿真分析。与滑模控制器（SMC）、PID控制器对比结果表明，ABSMC控制的机组转速反向超调小，调节时间短，跟踪最优转速效果理想，验证了所设计控制器的有效性。

水电机组一次调频功能对维持电网安全稳定运行承担日益重要的作用，需保证并入电网的机组具备良好的一次调频性能。水轮机调节系统存在的各类死区非线性因素对一次调频动态性能的影响不可忽略。全面分析了调节系统各环节存在的死区非线性，基于建立的高准确性的水电机组一次调频模型，探究了在大、小频差下频率死区、开度死区、功率死区、随动系统死区等对一次调频响应性能的影响，着重揭示了小扰动下一次调频不动作或与随动系统死区有关，为水电机组一次调频功能改善与优化提供了重要的理论指导。

水泵水轮机甩负荷是抽水蓄能电站最危险的过渡过程之一，现有电站设计标准中保证机组过渡过程中尾水管最低压强高于空化压强，但在转轮内部和尾水管进口依然有局部空化产生。因此，采用一维输水系统和三维水轮机组耦合的CFD方法，模拟了某抽水蓄能电站双机同时甩负荷导叶关闭过渡过程，重点分析了机组内部空化发展演变规律及其影响。结果表明，在甩负荷转速上升过程中，机组尾水管进口中心区域产生了螺旋状空化腔，在机组到达最大转速时刻，机组转轮长叶片流道出口产生了楔形空化腔；尾水管螺旋状空化腔溃灭瞬间对机组内部压强、转轮受力均产生了瞬时脉冲冲击，转轮内部楔形空化腔溃灭瞬间并未产生明显的冲击。

在金沙江CB水电站水工模型试验中，泄洪闸前出现了偶发的贯穿性漩涡，为了消除该漩涡，对已有的一种垂向消涡栅进行了改进，并提出了一种新的横向消涡栅，试验测量了该型消涡栅的闸前流场、漩涡尺度、漩涡产生频率等参数，并分析了其消涡效果。结果表明，本文所提出的横向消涡栅相较以往的垂向消涡栅有更好的消涡效果，是一种成本低廉、高效的泄洪闸消涡设施。

针对已有水电机组振动趋势预测模型的局限性，提出了一种基于最优变分模态分解（OVMD）、时变滤波器经验模态分解（TVFEMD）、猎人猎物优化算法（HPO）和极限学习机（ELM）的水电机组振动趋势预测方法。该方法先通过OVMD对原始水电机组振动信号进行自适应分解，进一步采用TVFEND对分解后的残差进行二次分解。然后建立各子序列的HPO-ELM振动趋势预测模型；叠加重构所有子序列预测结果获得最终的预测振动信号。研究结果表明，该方法预测效果明显优于传统方法，有效提高了水电机组振动趋势预测精度，具有较好的工程应用价值。

德能湘江水电站将4叶片转轮改为5叶片转轮后，机组产生剧烈振动，并与厂房结构耦合振动，引发较大安全隐患。因此，对振源进行探索，并采用有限元分析（FEA）与计算流体动力学（CFD）方法进行计算分析，最后利用实测模态验证了相关结论。研究表明，水电机组与厂房耦合振动的原因为水轮机叶片转频与厂房结构的固有频率呈倍频关系。该研究对解决类似电站振动问题具有重要的参考价值。

抽水蓄能机组振动状态监测中常将速度信号积分成位移信号再计算特征值进行评价。以稳定工况下上机架水平振动速度信号为例，研究了速度信号积分为位移信号的积分方法与滤波器参数设置，并采用暂态工况进行验证。结果表明，速度信号积分成位移信号时，应采用高通滤波器对积分前速度信号或积分后位移信号进行高通滤波，高通滤波器的截止频率可设置为0.2倍转频；暂态工况下，采用未滤波的位移信号计算特征值对机组安全性评估时，存在高估机组振动的风险。

基于水工钢闸门在正常使用极限状态下相对变形破坏和承载能力极限状态下抗弯剪复合强度破坏两种破坏模式，分别建立了相应的失效概率分析模型，通过蒙特卡罗模拟，探讨了不同参数分布类型对平板钢闸门中露顶门和潜孔门两种破坏模式失效概率的影响。结果表明，在同一失效模式下，当变量自身变异性保持不变时，其不同分布类型得出的失效概率比较接近，相较于露顶门，潜孔门失效概率更大，更容易失稳；但参数分布类型对潜孔门失效概率影响较小，对露顶门影响较大；各参数变量服从对数正态分布时，不论露顶门还是潜孔门均会出现相对于正态分布更大的失效概率，若仅考虑变量的正态分布类型则容易引起对水工钢闸门可靠性过高的估计。

针对近年来网络安全形势日益严峻、新型攻击手段不断涌现的问题，分析抽水蓄能电站计算机监控系统应用的可信计算功能需求，以可信硬件平台与操作系统为基础，提出抽蓄电站计算机监控系统可信应用体系架构，并讨论了可信分布式服务、业务行为可信分析等关键技术。结果表明，该设计实现了计算机监控系统的应用可信，为抽水蓄能电站控制系统提供了有效的主动防御机制，适应未来抽水蓄能电站监控业务的发展。

极端灾害下配电网发生大面积故障停电后，含有分布式电源和储能的主动配电网可通过孤岛划分和网络重构对负荷进行供电恢复。针对风电出力不确定性下主动配电网故障恢复的问题，提出基于鲁棒随机优化的两阶段配电网故障恢复模型。其中阶段1以负荷停电损失最小为目标函数，根据历史数据构建风电出力的event-wise模糊集，采用鲁棒随机优化方法求解；阶段2综合利用配电网中储能、可控负荷追踪匹配风电出力，以负荷停电损失和网损最小为目标函数，对配电网故障恢复运行期进行优化调度。最后以改进IEEE 33节点配电网为算例，通过仿真对比验证了所提模型和方法的优越性。