以山东省大汶河流域为例，采用M-K检验法对6、12、24 h和3 d的年极值降雨资料进行一致性分析，在此基础上，采用地区线性矩法推求站点暴雨设计值，将区域设计值结果与单站线性矩法结果进行对比分析，并绘制了大汶河流域50年一遇暴雨设计值的空间分布图。结果表明，可将大汶河流域划分为3个水文气象一致区，最优分布线型以广义极值分布（GEV）为主；单站线性矩法与地区线性矩法结果的差距（平均绝对相对误差）随样本系列长度的增加而减小，且重现期越大差距越大；大汶河流域暴雨设计值的空间分布不均，但各时段分布态势基本相似。

为评价贵州省烟水工程与烟草干旱匹配程度，利用2006~2017年贵州省17个气象站点逐日降雨数据、烟草产量数据和烟水工程供水数据，构建了烟水工程与烟草干旱匹配度评价模型，并提出匹配度等级标准，对贵州省烟水工程与烟草干旱匹配度进行评价。结果表明，烟水工程在一定程度上缓解了贵州省烟草干旱，但烟水工程与烟草干旱间匹配关系仍有待提升。黔西南、黔南、安顺、六盘水、贵阳匹配度分别为55.4%、52.1%、46.2%、45.9%、44.7%、34.4%，处于第四级，烟水工程与烟草干旱匹配度较差；毕节、黔东南、铜仁、遵义匹配度分别为31.7%、28.6%、26.8%，处于第五级，烟水工程与烟草干旱匹配度差。不同生育阶段中，伸根期缺水主要出现在90%、95%有效降雨频率下，旺长期、成熟期缺水在各有效降雨频率下，伸根期匹配度最好，旺长期次之，成熟期匹配度最低。建议未来烟水工程布局着重加强遵义、铜仁、黔东南地区烟水工程建设力度，提升烟水工程布局合理性，增强烟草抗旱稳产保障能力。

为高效利用岷江上游流域的水资源，基于1960~2018年流域水文气象资料，采用多种统计学理论分析径流的趋势、周期和突变点，应用基于Budyko理论的弹性系数法（Choudhury-Yang公式）和累积量斜率变化率比较法（SCRCQ法）对径流变化进行归因分析。结果表明，径流以12.5 mm/10a的速率呈显著减少趋势，并在1993年发生突变。径流变化存在3、8、12、18年的主周期，其年内分配不均，主要集中于夏秋两季，占比73.6%。降雨对径流变化最为敏感，下垫面参数次之，潜在蒸散发最不敏感。Choudhury-Yang公式和SCRCQ法计算出气候变化对径流减少的贡献率分别达到58.13%、63.29%，表明气候变化是研究区径流减少的主要因素，而人类活动对径流减少的贡献亦不容低估，贡献率分别达到41.87%、36.71%。

为探究当今环境下径流序列的非一致性特征，更好地预判洪水事件的发生，以海河流域的滹沱河为例，采用GAMLSS模型，以时间、水库指标和气候指标为协变量，对滹沱河1970~2012年间的径流序列进行非一致性频率分析。结果表明，滹沱河的径流序列存在明显的非一致性特征，表现出趋势性和突变性；GAMLSS模型对变化环境下径流模拟具有良好的效果，可充分捕捉气候变化对洪水的影响，优于传统的一致性模型；大尺度气候指标NINO1+2和NAO的变化显著影响滹沱河的洪水事件，该两项气候指标值增高时带来低洪水风险，降低时带来高洪水风险。

为阐明城市沥青道路坡面积水分布影响机理，采用二维浅水方程模拟分析沥青坡面降雨径流特性，基于全局综合敏感性分析的正交试验法，对引起沥青坡面不同程度积水的多重影响因素（坡面横坡、纵坡、坡面宽度、坡长、降雨强度及糙率系数）进行综合敏感性分析。以最大径流深度为敏感性分析指标，同时进行极差分析和方差分析，不仅给出了各影响因素敏感性排序，且明确了各影响因素的显著性水平。研究结果表明，漫流排水条件下，横坡、坡面宽度及降雨强度对坡面径流深度影响均较显著；坡长对坡面径流深度影响不显著；坡面径流深度与横坡均呈负相关关系，与降雨强度、坡宽、坡长呈正相关关系，与糙率系数呈先负后正的相关关系。研究成果可为工程实践提供参考。

为探究引江济太工程对贡湖湾水动力特征的影响规律，以贡湖湾为例，基于太湖风生流物理模型分析了夏季典型风场下不同风速和望虞河引水流量作用时对贡湖湾的水动力特征影响范围和湾内垂向流速、平面环流分布的影响规律。结果表明，望虞河引水流量的变化对贡湖湾水动力特征的影响范围主要在近区和中区，对大太湖影响较小；引江济太工程的实施能显著改变近区和中区内望虞河出口轴线上的垂向流速分布特征，但对交界断面处垂向流速分布特征无影响；贡湖湾内平面环流特征受风速和引水流量的共同影响，风速和引水流量的变化对平面环流的面积、位置和形状影响显著。研究结果可为评价引江济太工程对贡湖湾水环境的影响提供水动力方面的理论支撑。

分析水资源动态演变及开发利用现状，对水资源可持续开发与保护有重要意义。选取我国松花江区、辽河区、海河区、黄河区、淮河区、长江区、东南诸河区、珠江区、西南诸河区、西北诸河区等10个水资源一级区1997~2020水资源公报数据，运用Kendall秩次检验法分析各区水资源动态演变及开发利用现状。结果表明，我国水资源动态演变具有空间差异性，黄河区呈极显著增加趋势，松花江区呈显著增加趋势，淮河区呈不显著减少趋势，其余区域呈不显著上升趋势。松花江区和长江区呈弱显著上升趋势，辽河区、海河区、淮河区和东南诸河区为不显著下降趋势；其他水资源区均为不显著上升趋势。我国供水结构中供水量呈极显著上升趋势，但近年来增速变缓；地表水占比最大，地下水次之，其他用水占比最小。我国用水结构中2013年后农业、工业用水量呈极显著下降趋势，与之对应的是工农业用水效率增加，生活用水保持平稳水平，生态用水量逐年增大。

为探究水电开发条件下减水河道景观需水量的计算方法，结合区域内水文、社会经济等数据，类比同类工程减水后的景观特征变化，以丹巴水电站引起的减水河道为例，综合筛选景观评价因子，考虑人类视觉效果，建立减水河道景观需水评价体系，提出了针对水电站工程建设引起的减水河段景观需水量的计算方法。基于水力学模型，根据确定的指标体系对各河段景观学指标进行计算分析，得到满足减水河道景观需求的宽谷段、峡谷段及县城河段所需要的水量分别为70.4、64.8、50.7 m³/s，取70.4 m³/s作为减水河段全河段的景观需水量。

水资源供需之间的矛盾日趋激化，优化配置、高效利用区域内有限水资源变得尤为重要。以衡水市水资源配置为例，综合考虑衡水市水资源优化配置需求，建立了以社会效益、经济效益和生态效益为目标函数的水资源多目标优化配置模型，给出了基于MOEA/D算法的水资源优化配置方案，并将所提方案与基于NSGA-Ⅲ算法的方案进行了对比试验。结果表明，所提方案优于文献方案，可为衡水市水资源合理配置提供依据。

为探究黄河流域水质时空分布规律及污染成因，系统收集了2015~2019年黄河干流8个省界站点7项基本水质指标逐月监测数据，采用季节性Kendall趋势检验法等统计方法系统分析了黄河水质时空分布和趋势变化特征，基于现行地表水环境质量标准评价了水质状况确定了主要污染指标，并应用线性回归模型探究了污染成因。结果表明，多数水质指标浓度空间分布特征表现为中游>下游>上游，潼关站各项水质指标浓度显著高于其他站。趋势检验结果显示，多数站点水质指标浓度呈（高度）显著下降或无明显趋势，中下游河段部分站点TP浓度则为（高度）显著上升趋势，尤以高村、利津站上升速率最为显著；从空间差异性来看，潼关站水质较差与该断面多条污染严重的支流汇聚有关。从季节差异性来看，TP浓度季节分布特征表现为非汛期<汛期，在汛期降雨冲刷作用下，支流携带的农业含磷元素随降雨形成的地表径流入河，导致TP浓度增加。NH₃-N浓度汛期<非汛期，其季节性变化与气温相关性较强，汛期较高的流速和气温有助于促进NH₃-N稀释降解。

为综合评价鄱阳湖水环境健康状况，从水质、水文、水生生物三方面建立定量评价指标体系。以层次分析法和变异系数法结合的综合赋权法确定指标的综合权重，运用TOPSIS法构建评价模型，结合指标权重确定评价对象得分。结果表明，鄱阳湖水环境健康状态存在季节变化特征，夏季水文、水生生物指标明显优于其他时段，因而水环境健康等级最高，属Ⅰ级，协调性较好；秋冬季水环境健康等级最差，属第Ⅲ级，其中水文条件为主要的影响指标。该研究可为鄱阳湖水环境保护与建设提供参考依据。

为了解南水北调水入京后对北京市南部平原区地下水位埋深的影响，以北京市大兴区为例，通过收集该区域2010~2020年的地下水位埋深监测数据及用水量数据，采用地统计方法对2010~2020年的地下水位埋深进行了时空变异性分析，并进一步采用主成分分析法评价了该时段的地下水开采强度。结果表明，南水北调入京后，区域地下水位埋深呈减小趋势，2015~2020年相比2010~2014年，地下水位平均埋深由19.13 m减至17.67 m，说明南水北调入京后，对区域地下水位的恢复具有明显的正向效应；基于地统计半变异函数模型计算南水北调入京前后地下水位埋深的块金效应值，发现2015~2020年与2010~2014年相比，地下水位埋深的块金效应值由55.92%减至39.05%，说明人为因素对地下水位埋深的影响处于减弱的状态；基于主成分分析法计算了2010~2020年对地下水开采强度的影响变化，表明区域用水对地下水开采强度的影响总体呈减小趋势，其中工业用水量、第三产业用水量及农业用水量对地下水开采强度的影响处于减小趋势，生活用水量对地下水开采强度的影响处于增大趋势。研究结果可为南水北调沿线区域的地下水资源管理提供理论和方法借鉴。

随着城市发展，济南城市供水与保泉问题的矛盾日益突出，必须在保证不影响泉水的前提下合理开发地下水资源。选取济南地区1990~2005年的月降雨量、趵突泉泉群水位数据，利用降雨量移动平均值法分析降雨补给特征及泉域水位对降雨量的响应滞后性特征，在降雨量三点移动平均值时开始与泉域水位具有相关性，降雨量十点移动平均值与泉域水位的相关性最强，泉域水位与前十个月的综合降雨量关系密切。降雨量经十点移动平均处理后，降雨量和泉域水位同时上下波动，通过对比分析城区、济东、济西地下水开采量数据，证明泉域水位与城区、济西地下水文单元水力联系密切，与济东地下水文单元不存在水力联系，可合理开采济东地下水单元。

为研究推理公式法在复杂丘陵地区设计洪水计算中的适用性和误差来源，采用Morris筛选法分析了推理公式法参数的敏感性，通过与水文比拟法、历史洪水调查等结果进行对比，分析了推理公式法在不同流域面积的适用性。结果表明，面平均雨量是推理公式法主要的误差来源，误差随流域面积增大呈增加趋势，通过合理选择参数，对于面积在500~1 000 km²的流域，推理公式法仍具有适用性；以蒲江河流域为例，采用传统面雨量计算方法（不折减），当控制断面集雨面积分别为100 km²左右、100~500 km²、大于500 km²时，误差分别为5.1%~5.3%、11.2%~16.0%、25.2%~25.5%，当流域面积大于500 km²时，通过面雨量合理折减后，计算结果比历史调查资料仅小约0.2%。

为提高金华江流域实时洪水预报精度，建立了耦合MIKE 11 NAM与MIKE 11 HD的流域洪水预报模型和基于集合卡尔曼滤波的实时校正模型，实现了金华江流域洪水预报实时校正。流域洪水预报模型对流域内主要站点的模拟效果较好，洪水流量和洪水水位模拟精度较高；实时校正模型在预见期10 h以内，校正效果随预见期增加而降低，在预见期前期可有效降低预报误差。整体上，建立的流域洪水预报模型和基于集合卡尔曼滤波的实时校正模型能够满足金华江流域洪水预报应用要求。

为研究既有小区海绵化城市改造方案，以武汉市洪山区某既有小区为例，建立SWMM雨洪径流模型，根据场地条件、空间需求及下垫面特征的可行性分析确定不同LID组合方案，模拟了研究区域不同重现期下各组合方案径流控制和污染负荷情况，从生态、社会、经济三方面对各组合方案的模拟结果进行综合效益分析。结果表明，生物滞留设施的生态效益和社会效益较高；布设渗渠、植草沟和生物滞留设施的LID组合措施，对研究区域的径流控制、洪峰和污染物削减效果最好，社会效益和经济效益良好，为较优方案。

为在水电消纳优化调度中充分考虑径流和关联源荷功率的时序波动性和随机性的影响，减少弃水事件发生，提出一种水电站径流与关联源荷年时序场景概率预测方法，模拟生成日均径流量和关联源荷功率的年时序典型场景及其发生概率。通过自组织映射神经网络聚类历史旬场景生成旬典型场景，反映丰枯不同水文条件下径流和关联源荷旬内变化的差异性和典型性；基于马尔可夫转移概率、多场景条件概率和历史年“近大远小”相似性原则，构建旬场景随机生成模型，使模拟场景既能准确拟合实际径流和源荷功率年内时序变化的随机性、季节性和条件相关性等统计特征，又能体现年间趋势性变化规律；结合旬间波动量校验对年时序场景蒙特卡罗模拟，并通过k-means场景缩减获得径流和关联源荷的年时序典型场景及其发生概率。实际水电站算例结果表明，该方法具有精度高、适应性强、预测信息全面等优点。

古贤水利枢纽工程混凝土量大、工期紧，施工工艺及并仓规划是高碾压混凝土重力坝施工的关键问题，直接决定着施工速度和各种资源的投入，因此引入离散事件系统仿真技术建立符合坝型特点的施工仿真模型对坝体混凝土分仓、并仓、跳仓施工过程进行模拟计算。经多方案模拟比选后推荐平斜层结合工艺及相应的仓面划分方案，并提出仓面工艺控制准则，为古贤工程大坝施工方案的制定提供了全方位的数据支持，其仿真模型模拟机制亦可供其他同类型工程参考。

为克服水库排沙多因素、非线性复杂关系建立难题，实现水库排沙准确预测，利用万家寨水库2002~2020年水沙系列数据，基于XGBoost、KNN、SVR、RF四种机器学习算法分别预测分析水库出库含沙量。结果表明，利用机器学习算法可有效预测综合考虑不同影响因素的水库排沙；不同机器学习算法在水库排沙预测的适用性有所不同，对比之下，基于RF算法建立的水库排沙预测模型的决定系数R²最高为0.934 9，平均绝对误差及均方根误差均最小，分别为2.974、4.886，其预测效果更优于其他三种算法。研究成果可为水库排沙精确预测及调度方案优化提供参考。

科学评价土石坝防渗治理方案，对实现工程安全运行、加强大坝全生命周期安全监管体系建设，具有重要意义。从工程除险效果、工程管理、工程经济和工程施工四个准则层出发，构建土石坝防渗治理方案评价指标体系。针对防渗治理方案优选过程中决策者风险态度难以评估问题，引入风险态度因子对指标进行区间评价赋值，并基于博弈论优化主客观权重，进而利用改进的TOPSIS模型对方案进行分析评价。以某水库防渗治理备选方案为例检验该优选体系的有效性，结果表明该方法对防渗治理方案的优选有效可行。

针对大坝变形监测数据普遍存在粗差的问题，采用全卷积神经网络（FCN）模型对人工标记数据集进行表征学习的方法实现变形粗差数据识别的人工智能模拟；在此基础上，利用Python和Tensorflow框架构建了用于变形监测数据粗差识别的FCN模型并以人工标注数据集进行模型训练；最后，以训练得到的最优模型对某重力坝变形监测数据进行粗差识别应用。结果表明，经训练的FCN模型能够较准确地识别大坝变形监测数据中的粗差值，提高了大坝安全管理效率。

管道列车水力输送作为一种高效、环保、节能的物料运输方式，具有较广阔的应用前景。当管道车在管内静止时可将其视为绕交汇式圆柱系结构，而水流绕过该结构后会产生漩涡，从而造成部分能量损失。运用数值模拟、模型试验和理论分析法研究管道车绕流流场下游的水力特性与流场稳定后的空间涡结构。结果表明，不同直径的管道车下游流场的近场区域可分为回流区与射流区，随着向管道车下游距离增加，断面平均流速呈先略微下降再升高的趋势，在1倍管道车特征长度的距离时恢复接近管道来流的平均速度；随着下游远场区域距离的增加，断面平均流速的波动幅值逐渐减小，流场逐渐趋于稳定；流场内空间涡环结构高度破碎；且涡结构在靠近环形缝隙一侧较多，靠近管轴线一侧较少。

水锤作为输水工程中常见的安全性问题，往往由阀门非正常操作引起，因此有必要对比分析不同阀门调节方式下的水锤问题。通过CFD技术和动网格技术模拟了不同的单、双阀调节方式，分析了管道内不同位置处的水锤压力波动情况。结果表明，单阀调节时，先快后慢的关阀方式在一定的快关关闭量范围内对水锤有抑制作用，快关关闭量过大，即会起到恶化水锤的效果，快关量为60%时可对水锤压力进行有效控制，而快关量为80%时则会恶化水锤；双阀调节时，综合考虑两阀之前和两阀之间压力可发现同时采用“前0.25 s关60%，后0.25 s关40%”方式可避免过高压力及负压的出现。研究结果可为实际工程中阀门快速关断过程设计和操作方案提供参考。

为降低台阶负压，减少空化空蚀的影响，提高台阶消能效果，在传统台阶凸角位置增设梯形消能墩组成梯形消能墩—台阶组合式消能工，采用水工模型试验与数值模拟相结合的方法，研究梯形消能墩—台阶组合式消能工的水力特性。结果表明，梯形消能墩—台阶组合式消能工台阶水平面与竖直面在靠近凸角附近存在负压，有发生空化空蚀破坏的可能；但台阶水平面与竖直面负压区掺气浓度基本大于5%，可有效降低空化空蚀危害；在本研究范围内，梯形消能墩—台阶组合式消能工消能率可达70%以上，消能率随流量的增大而降低。该组合式消能工有利于减小台阶空化空蚀危害和提高台阶消能效果，可为台阶消能工设计和现有台阶溢洪道除险加固提供参考依据。

竖缝式鱼道因其能够适应不同水位变化、消能效果明显、水流流态稳定等特点而逐渐引起水利工程界的重视。通过数值模拟的方法探究了池室长宽比对异侧式竖缝鱼道水力特性的影响，结果表明，池室长宽比的变化对单位体积耗散率影响较小；主流区沿程衰减率先随池室长宽比的增大而增大，后保持不变。池室长宽比越大，池室内最大流速越靠近竖缝处；不同池室长宽比，池室主流流速与池室最大流速（主流流速沿程变化最大值）比值在一定范围内。池室长宽比L/B在1.00~1.13之间，可在鱼道主流区内获得较好的水流流态、较大的回流区及较好的消能效果，有利于研究区内鱼类的洄游。

为解决高水头溢洪道空蚀破坏问题，设计了3种方案，分别在桩号0+130.73、0+161.78、0+186.39处加设掺气槽，其对应的弗劳德数Fr分别为6.65、7.91、8.53，并采用RNG κ-ε紊流模型和物理模型试验的方法，分析易发生空蚀破坏断面的掺气浓度及沿程水流空化数指标。结果表明，在桩号0+186.39处加设掺气槽，在易发生空蚀破坏截面临底掺气浓度大于15%，沿程水流空化数均大于0.3，效果优于其他2种方案，可有效解决溢洪道空蚀破坏问题。

基于RNG κ-ε双方程紊流模型并结合VOF两相流模型，通过模型试验和数值模拟分析了双涡室旋流竖井流态、流速、压力、消能、空化和泥沙输移特性。结果表明，模拟结果与试验值吻合程度较好，涡室段通过掺气坎补气，掺气更加充分，降低了发生空蚀破坏可能性；实测消能率达到75%以上，消能效果较好；不同粒径泥沙在不同流量下在竖井底部存在泥沙淤积，使得消力井深度减小，小流量运行时淤沙最高可达到消力井深度的72%，但经过一次大洪水后泥沙被清空，淤沙高度降低为井深的1.6%，使旋流竖井保持有足够的消能水垫，不会影响其正常运行。在实际工程中，控制拦污栅大小，避免大颗粒泥沙进入泄洪洞导致拥堵，实践中可通过改变运行方式来控制消力井淤沙高度，使其有足够富裕的水垫深度来满足旋流竖井设计和正常运行要求。

为揭示闸门开度对泄洪排沙隧洞水力特性的影响规律，建立了不同闸门开度下的排沙隧洞二维模型，采用VOF法和标准κ-ε紊流模型对泄洪排沙隧洞易磨蚀断面流场进行三维数值模拟计算，获得了闸门附近的流态、流速、压强等水力特性，并对比分析了不同闸门开度下的水力特性，得到了闸门处至挑坎之前的空化数。结果表明，当闸门小于1/2最大开度运行时，闸门开度越大，隧洞水流流态越平顺，临底流速过渡越平顺，且隧洞底板上下游压力差越小；闸门开度越小，有压洞内流速越小，容易造成泥沙淤积；闸门开度越大，对隧洞整体运行越有利。研究结果对水工隧洞闸门的运行开度优化及闸门底坎抗磨修复具有指导意义。

为解决沙漠地区城市所存在的“雨季看海，旱时无水用”的问题，基于常规地区海绵城市的理念，结合某沙漠地区的实际气候地质情况，根据实地N5-1区域土层渗透试验所得到的试验数据进行计算，得出地下深度5~50 m土层的渗透系数，建立若干雨水调蓄池渗流分析方案，并对不同方案进行建模计算。结果表明，在雨水调蓄池周围填充高渗透材料及底部增设垂直回灌井相结合的结构方案可较好解决雨水无法有效渗透到地下含水层中的问题。

探地雷达在供水管道渗漏区探测方面具有广阔的应用前景。为增强渗漏区探地雷达响应特征的认识，提高渗漏区定位精度，基于时域有限差分法，模拟金属管道底部渗漏的探地雷达响应特征，并提取“三瞬”地震属性进行分析。结果表明，渗漏区上边界信号易识别，内部信号存在多次反射和震荡现象；渗漏区瞬时振幅属性与原始剖面反映效果相似，瞬时相位属性同相轴错断明显，瞬时频率属性明显衰减；瞬时相位属性和瞬时频率属性对渗漏区的存在及微弱信号反映效果较好，故渗漏区瞬时属性分析时优选瞬时相位属性和瞬时频率属性。结果可为探地雷达管道渗漏区探测图像解译和实际工程应用提供参考。

为进一步分析含钙质砂无粘性土的渗透特性，采用南海钙质砂与细颗粒石英粉作为试验材料配置试验土样，利用GDS高压三轴仪试验系统和常水头渗透仪，开展钙质砂含量、初始孔隙比和有效应力对无粘性土的渗透特性影响研究，并建立考虑有效应力的渗透系数经验模型。试验结果表明，钙质砂含量低于40%时，土颗粒结构为无粘性土基质，孔隙结构由细颗粒土决定；钙质砂土样结构为砂颗粒骨架结构，渗透系数量级显著增大；随有效应力的增加，试样渗透系数呈幂函数降低；建立含钙质砂无粘性土的渗透系数经验模型，模型参数与土样性质关系密切，计算值与试验值吻合度较好。研究结果可为工程实践提供参考。

针对兴山县赵家娅危岩崩塌的高位危岩崩塌破坏，运用数值模拟手段，对区域危岩体稳定性、演化规律及崩塌破坏运动特征进行模拟分析，获得崩塌落石的运动轨迹、弹跳高度、冲击能量等。结果表明，赵家娅危岩在天然状况下稳定性较好，在连续降雨或暴雨条件下，裂隙水逐渐渗透，存在主控结构面失稳发生崩塌破坏的可能；危岩发生崩塌破坏后，大部分落石将停留在坡面上，少部分落石碰撞回弹后停止在坡脚公路；结合现场实际情况及RocFall模拟提出“清危+坡面平整+被动防护网”的治理措施。研究成果可为类似高位危岩崩塌灾害治理工程提供参考。

裂隙的存在严重影响了岩体结构稳定，合理描述含裂隙岩石的非线性力学特性的变化规律是近些年研究的重难点。对此，提出了一种考虑质点失效的光滑粒子动力学数值模拟方法（RSMPM）。RSMPM依据MPM算法的基本原理，采用摩尔—库伦破坏准则，在每一计算步中均遍历所有质点，对达到破坏条件的质点进行失效处理，以质点的失效过程来描述岩石的动态断裂过程。通过将单裂隙标准立方体试样、单裂隙巴西圆盘试样的数值模拟结果（裂纹扩展过程、主应力云图分布）与以往研究成果的对比验证了所提方法的准确性，为光滑粒子动力学方法在岩石力学工程中的应用及岩石断裂机理的认识提供了参考。

干热河谷库区岸坡岩体在库水位升降过程中，特别是表层岩体需考虑本身所处干热河谷的干热条件，即热湿循环作用。基于此，开展了热湿循环作用下节理岩样的重复剪切试验。结果表明，随试验周期的推进，剪切应力—剪切位移曲线整体下移，节理面剪切强度劣化明显；对剪切强度修正后，仅由重复剪切导致的剪切强度劣化效应在初始状态下尤为显著；仅由热湿循环导致的剪切强度劣化效应主要集中在前5个周期；修正后仅在热湿循环作用下，节理面剪切强度、粘聚力和内摩擦角均呈“先快后慢”的劣化趋势，与试验结果规律一致。研究结果对热河谷库岸消落带岩体的劣化及岸坡稳定性分析具有指导意义。

针对严寒地区水工混凝土建筑物在浇筑施工时易受早期冻害，并可能影响后期健康服役的问题，为研究早冻混凝土强度损伤规律并对其配比进行优化，利用RSM响应面法Box-Behnken（RSM-BBD）优化试验设计，并建立以水胶比、粉煤灰掺量、引气剂掺量为变量的RSM响应面模型；同时，构建一种GA-BPNN强度预测模型，实现早冻混凝土强度的精确预测。结果表明，与RSM模型相比，GA-BPNN模型有更精确的预测性能，且能更高效地优化配比设计；GA-BPNN强度预测模型的拟合优度R²和平均相对误差e_MRE分别为0.998 5、2.13%，最优配比强度预测值与试验值的相对误差约为1%，应用该模型可实现混凝土受冻强度推演及其配比的高效优化。

为研究再生砖混凝土力学性能和损伤破坏机理，将再生骨料形态视为随机凹凸多边形，将再生砖混凝土视为废砖骨料、废弃混凝土骨料、新旧砂浆、废砖—新砂浆、骨料—旧砂浆、新-旧砂浆等七相非均质复合材料，基于PYTHON的ABAQUS开发程序建立了不同骨料投放率、不同砖量的再生混凝土数值模型，对粗骨料投放率为45%的含砖再生混凝土进行了细观力学性能计算分析，并研究了含砖再生混凝土在荷载作用下的损伤破坏模式。结果表明，该算法建模高效，能够建立不同骨料投放率、不同砖量的含砖再生混凝土细观模型，能满足一定工程需求；再生砖混凝土的峰值应力和弹性模量随砖量的增加而逐渐降低，而峰值应变随砖量的增加而增大；不同砖量的混凝土损伤破坏形态基本一致。

大型竖井贯流式泵站的结构比较复杂，各浇筑块的结构和尺寸不尽相同，温控指标也不同，特别是夏季施工时，温控防裂难度大。对于不同结构部位，应采用精细化的削峰强度指标。利用等效冷却算法分别模拟不同水化热抑制剂掺量和不使用水化热抑制剂情况下，长方体浇筑块在不同水管间距、通水水温、通水流量下的温度峰值削峰强度，提出了一系列定量公式。可根据水化热抑制剂的掺量和削峰强度指标，通过所提公式计算相应通水水温的冷却水管布置密度和通水流量。研究结果可为类似泵站在高温季节施工的定量温控措施制定提供参考。

为研究面层振动荷载作用下新拌混凝土内部动力响应与能量传递的时空演变特征，开展了新浇混凝土的室内平板振动密实试验。通过受振混凝土内部不同埋深处加速度传感器获取密实过程中实时动力响应特征参数，采用小波阈值去噪法对振动信号降噪处理，通过测点加速度响应分析新拌混凝土内部运动能量的时空演变规律。结果表明，表面振动源附近集料颗粒以竖向运动为主，宏观尺度下表现为新拌混凝土表面明显沉降；随埋深增加，内部远端颗粒因无法获得充足振动能量，难以克服颗粒间嵌挤力与介质内摩擦阻力而保持初始平衡状态，受振影响小；新拌混凝土振动密实过程中内部颗粒的竖向加速度大于侧向加速度，随着新拌混凝土密实程度的增加，竖向加速度幅值先减小后基本保持不变，侧向加速度幅值先减小后略有增大；振源附近混凝土振动能量衰减幅度最大，但随着埋深增加振动能量衰减不显著。该结论可为新拌混凝土振动密实理论构建及深入研究提供参考。

动强度是大坝稳定安全分析的重要参数，对工程设计具有重要意义。采用大型动三轴仪，开展变幅循环加卸载试验，探究了不同围压和水泥含量对胶凝砂砾石（CSG）材料动应力—动应变关系的影响；基于摩尔—库伦强度准则，以动应变为塑性内变量，研究了CSG材料在经历塑性变形时其动强度参数的演化规律。结果表明，动粘聚力和动内摩擦角随水泥含量增大而增加；随着动应变增加，动粘聚力下降较快，动内摩擦角增加，骨料间的剪切滑移产生的摩擦力起主导作用；达到峰值动应力时，骨料间的有效受力面明显减小，动粘聚力下降平缓，动内摩擦角减小，具有一定的滞后性。动粘聚力随动应变变化的规律符合幂函数关系；动内摩擦角与动应变变化的规律符合二次函数关系。研究结果可为CSG坝的抗震设计优化提供理论参考。

以尊村灌区一干改造渠段为例，研究渠道泥沙输移特性及冲淤变化规律。通过沿程悬移质、床沙质取样和实测流速，分析渠道淤积成因。结果表明，淤积最严重情况发生在渠首，停水期泥沙淤积是造成渠道淤积的重要因素，给出了各输水工况下应满足的挟沙流速，为今后渠道减淤，灌区高效运行提供了依据。

为破解水电开发利益分享数额的难题，建立定量化模型，并就模型运用及相应分配思路进行案例分析。结果表明，水电项目的利益相关者主要包括中央政府、地方政府、水电企业与水库移民，可应用净现值法构建利益共享模型，该模型中利益相关方以水电工程净现金流量现值之和与各自投入占比的乘积作为分享额，采用灰色预测法对模型求解，溪洛渡水电站的案例证明了模型的合理性。根据模型结果可设立移民共享发展基金且保障其他方应得利益，开拓水电开发共建共赢新局面。

以混流式水泵水轮机为研究对象，设计出一种能够同时满足水轮机与水泵工况的全椭圆蜗壳，保证蜗壳椭圆截面的长短半轴之比为定值。通过蜗壳出口圆周速度与各断面的圆周速度矩为定值设计，并给出蜗壳各截面尺寸与流量之间的关系式。通过CFD数值模拟，得出蜗壳出口圆周速度与各截面圆周速度矩的变化规律，并总结出蜗壳内部的速度与压力的分布规律，模拟结果满足设计要求，具有很高的实际应用价值。

建立水轮机组流道模型与轴系模型，采用流固耦合的方法，分析不同负荷稳态工况下水力因素诱发水轮机组轴系发生振动的动力学特性，并与电站的现场实测数据进行对比，验证该方法的可行性，进而研究典型稳态工况下的振动特性与内流特性的关联机理。结果表明，所得水导轴承处的振动特性与试验值基本吻合，振动变化与负荷变化趋势一致，因位置关系水导轴承与上导轴承的振动特性在幅值上存在一定差异，且在75%负荷工况运行时由于尾水管存在明显涡带机组水平振动幅值最大。研究结果可为水电站水轮机组在不同负荷下的稳定运行提供参考。

某电站水轮机转轮由于叶片应力过大而经常产生裂纹，严重威胁机组安全运行，为解决该电站水轮机转轮叶片应力过大的问题，以该电站灯泡贯流式水轮机为例，基于RNG κ-ε湍流模型，对水轮机各个部件进行建模、网格划分，通过对转轮叶片的加厚与修角优化处理，利用CFD技术对优化前后转轮水力性能及刚强度进行对比分析。结果表明，优化后转轮叶片应力与变形得到较大改善，符合工程实际需要，可有效避免转轮裂纹的产生。

针对上犹江电站1998年4台水轮机增容改造时出现的转轮气蚀严重、局部裂纹的问题，于2017年在参考转轮的基础上经过数值分析优化设计，成功研制出水力性能优秀的JF3057水轮机转轮对该电站^#2机进行了技术改造。改造后电站原型水轮机经实测显示，新转轮出力更大、效率更高，且机组振动摆度也正常，但在一定的负荷范围内出现了强烈噪声并伴有金属轰鸣声。2018年叶片出水边修型处理后，强烈噪声和金属轰鸣声基本消除。新转轮经过5年多运行实践考验及周期观察，气蚀现象和局部裂纹问题均得到解决，^#2水轮机改造取得成功。

为解决水轮机故障诊断过度依赖专家经验且效率低的现状，利用水轮机故障历史数据和相关专家经验，建立故障树模型，寻求风险隐患和故障诊断之间的映射，通过故障树模型和贝叶斯网络模型的转换，利用贝叶斯网络的反向诊断技术深入研究根节点的概率重要度和敏感性，推理出导致故障发生的水轮机部件及故障原因，实现对水轮机的故障诊断。

为满足水轮发电机组在大数据背景下的故障预测需求，结合注意力机制特征提取能力强的特性和多传感器信息驱动可提高模型鲁棒性的优点，提出了一种基于注意力机制和多传感器信息驱动（Bi-GRU-Attention）模型的水轮发电机组故障预测系统，并将其应用于湖南省某水电站^#8机组8月在线监测数据中。实际运行结果表明，该系统有效预测了水轮发电机组的振动趋势，实现了水轮发电机的智能预测。

同步相量测量单元（PMU）可直接测出相量信息，在动态安全监控方面发挥着重要的技术支撑作用。针对PMU量测存在随机误差的问题，提出了一种基于容积卡尔曼滤波（CKF）的发电机动态状态估计方式，主要是将四阶动态方程当作发电机系统方程，将次优渐消因子引入CKF中，使残差序列时刻保持正交，提高了估计算法的自适应性，克服了由于发电机模型参数不确定造成的估计结果偏离真实值的缺点，仿真亦验证了所提算法的有效性。

为明晰扬州闸泵站潜水贯流泵装置的水力性能，采用数值模拟结合物理模型试验的方法分析该潜水贯流泵装置内流及水力性能，通过综合特性指标C.P.I对比分析了前后置灯泡体对泵装置能量性能的影响，优选了灯泡体后置的潜水贯流泵装置方案，灯泡体后置的潜水贯流泵装置最高效率达78.86%，此时流量为314.86 L/s，扬程为3.594 m，叶片安放角为+2°。在叶片安放角为-4°时，原型泵的飞逸转速达295.19 r/min，该飞逸转速为原型泵额定转速的1.75倍。各流量工况时直管式进水流道流线平顺，小流量工况时导叶体局部区域出现了回流且直管式出水流道内部螺旋状水流明显。随着流量的增大，灯泡体和出水流道的水力损失占比呈先减小后增大的趋势，灯泡体和出水流道占泵装置整个流道的水力损失比例最大。研究结果可为工程实践提供参考。

作为露天环境中的大型钢结构，人字闸门在太阳辐射下会形成非均匀时变温度场，使结构产生复杂的温度效应，若工程中不加以重视，可能会出现焊缝开裂、结构失稳等安全问题。对此，通过改变表面涂层，利用有限元软件对比分析结构温度场分布。结果表明，太阳辐射下，闸门面板与顶梁形成多高温区域阵列式分布的温度场，梁系温度整体分布较均匀；表面涂层对闸门温度场影响较大，采用低辐射吸收率的涂层可使闸门各构件温升减小，最高温度可下降约25%；温度场分布得到较大改善，可有效防止闸门应力场与变形场中可能出现的局部应力集中或变形过大现象。

为复核正常运行期条件下三峡电站的发电能力、探究不同调度方式及上游水库调蓄对三峡电站发电能力的影响，以初设方案、优化调度方案、2015版调度规程方案、2019版调度规程方案为调度计算模型，选取初步设计测算所用1946~1975年宜昌站天然径流系列，在考虑上游主要控制性水库的基础上进行还现计算以反映正常运行期三峡入库径流特征，并对比分析了天然、还现径流分别按照四种调度模型运行情景下的三峡电站发电能力。结果表明，正常运行期条件下三峡电站发电能力为1 008×10⁸kW∙h，较设计值提高了14.3%；通过优化调度方式可显著提升水库10月蓄满率，相比初设方式，三峡电站发电能力提升约55×10⁸~90×10⁸kW∙h；在上游水库调蓄作用下三峡年内入库径流系列明显坦化，水资源利用率有效提升，三峡电站发电能力提升约8×10⁸~28×10⁸kW∙h。

针对电力系统结构脆弱性问题，利用多指标评价优势，结合Pajek工具识别电网关键节点。首先，基于复杂网络理论，综合考虑电力网络的拓扑特性，建立电力系统结构脆弱性综合评价指标集。其次，在评价方法上，采用模糊综合评价法和CRITIC法分别计算各项评价指标的主、客观权重。最后，提出VIKOR综合评价法来计算各节点权重值并得到重要度排序结果。以IEEE-118系统为例并与其他评价法对比分析，结果表明所提方法有效。