为探讨短时强降水频次和强度与地形因子的关系，基于SRTM数字高程DEM模型，利用重庆地区加密观测的2017~2021年5~9月逐小时降水资料，对比分析重庆市不同地形下短时强降水的时空分布特征。结果表明，重庆市短时强降水空间分布不均，总体上年均频次高值区和≥60 mm/h的站点主要位于渝西北的华蓥山、渝东北的大巴山、渝东南的武陵山附近。对于重庆市短时强降水的站均频次，月间变化呈显著单峰型，且7月发生频次最多；日内变化呈双峰型，主波峰以03:00~05:00时发生频次最多、次波峰以16:00~19:00时发生频次较多。偏北、偏西较其他坡向的频次略微偏多；平坡、缓坡较其他坡度的频次多；海拔500~1 000 m、>1 500 m较其他海拔的频次多；起伏度≤30 m、30~200 m较其他起伏度频次多；当坡度≤15°、海拔≤1 000 m、起伏度≤200 m时，出现了降水强度≥100 mm/h的站点，说明适当的山地地形有利于短时强降水强度的增加。研究成果可为重庆市短时强降水临近预警、防灾减灾提供参考。

为探讨黑龙江省年降水量时空变化及降水场的类型，采用Mann-Kendall检验法、EOF分解法、Morlet小波分析等现代气候统计诊断中常用方法分析了1980~2020年黑龙江省降水量时空变化特征。结果表明，1980~2020年黑龙江省降水倾向率为15.52 mm/10a，即降水量有明显上升趋势，夏季降水量约占全年的65%，冬季仅占3%；受地形和气候的影响，黑龙江省降水量表现出显著的空间差异，整体表现为南部和中部的降水量较大，东部次之，西部和北部小；根据EOF分解，黑龙江省降水共分为3种模态6种降水场，其中第1模态表明全省降水偏多或偏少；第2模态表明省内中部和东北部降水偏多，西南部和大兴安岭地区降水偏少或相反，第3模态表明省内西南部降水偏多，东南部和大兴安岭地区降水偏少或相反；黑龙江省降水量存在11~30、3~7年两种尺度变化周期，28年为第一主周期。

干旱指数对干旱的研究至关重要。随着气候变化和人类活动的影响，水文序列的频率分布随时间变化，因此需考虑干旱指数的非一致性。标准化降水指数S_SPI认为降水服从Gamma分布，对应的分布函数参数通常稳定不变，而实际的分布函数参数与时间序列具有一定相关性，因此利用GAMLSS模型以时间序列为协变量构建了降水序列的非一致性Gamma分布模型，在此基础上计算出非一致性标准化降水指数N_NSPI。以云南省为例，分别计算了1960~2019年的逐月N_NSPI、S_SPI，将两者进行对比分析，发现两者对干旱的识别结果总体趋势相近，但在1960~1985年N_NSPI识别的干旱数量和等级强于S_SPI，1986~2005年两者相近，而在2006~2019年，S_SPI识别的干旱数量和等级逐渐超过N_NSPI，进一步分析表明，考虑了分布函数参数随时间变化的N_NSPI能更精确反映实际干旱情况。

近年来，由降水量过多或过少引起的灾害日益增加，因此准确地预测降水量对人类的生活和社会的发展具有重大意义和实际应用价值。基于郑州市1990~2019年的月降水量数据，分别利用SARIMA、Prophet、LSTM单一模型对郑州市2020~2021年的月降水量进行预测。为了提高月降水量的预测精度，提出SARIMA-EMD-LSTM、Prophet-EMD-LSTM两种组合模型，实证表明这两种组合模型预测精度更高，均方根误差显著减少，其中Prophet-EMD-LSTM组合模型的预测效果相对较优。最后利用该模型对郑州市2022年4~12月的月降水量进行了预测，精度较高。

基于江西省36个气象站点1960~2018年的监测资料，利用SPEI指数、Mann-kendall趋势检验法分析江西省干旱变化特征及SPEI指数与作物受灾面积之间的相关性。结果表明，年干旱指数呈轻微下降趋势，年际旱涝交替，年度干旱主要分布在东北部、西部和东南部地区，多为全域性和局域性干旱且2000年后全域性干旱更为显著；季节性干旱多发于夏秋季，尤其以秋旱更为严重，春冬旱程度轻且多发于赣州南部，但春季2001年后呈干旱化趋势，夏、秋、冬季SPEI指数呈上升趋势，夏旱多发于西部，秋旱多发于东部且多为全域性或区域性干旱，甚至出现覆盖全省的严重伏秋旱；作物受灾面积与夏秋季SPEI指数有显著相关性，且夏旱对江西省作物影响强于秋旱。研究结果可为江西省防旱抗旱提供参考。

为探讨中国沿海地区登陆台风的影响，基于1949~2020年间的台风数据和社会经济数据，采用M-K趋势分析、R/S分析、风雨分析和灾情量化等研究方法，全面分析登陆中国台风的时空变化、风雨特征及灾情状况。结果表明，中国台风登陆数量呈减少态势，维持时间呈延长趋势，强度方面呈弱减少、强增多的变化，登陆地点存在向东和向北偏移的状态；登陆台风的风速和降水均呈上升趋势，从最大值角度考虑，风速和降水均呈显著的增加趋势；台风影响已逐渐演变成从第二产业转移到第一、第三产业的灾害格局。研究结果将为减少台风灾害的经济损失提供数据支撑和科学依据。

呼玛河流域降水及冰雪融水的补给对于黑龙江干流径流量变化影响巨大，而气候变化是影响呼玛河降水及冰雪融水的一个重要因子。因此，通过收集呼玛河流域呼玛、新林、塔河、呼中气象站及呼玛桥水文站的数据，结合DEM数据、土地利用数据及土壤数据，构建适用于呼玛河流域的SWAT径流模型并进行月径流模拟，同时通过天气发生器设定温度与降水梯度，研究呼玛河流域径流对气候变化的响应。结果表明，SWAT模型在呼玛河流域具有良好的适应性，率定期及验证期的决定系数R²、纳什系数N_NSE均达到了模型的评价标准；呼玛河流域径流对降水变化的敏感性远高于气温，降水是该流域径流变化的主要控制因子。

精准识别由变化环境所导致的“水文一致性”的水文极值变异特征，对流域防洪、抗旱等具有重要实践意义。因此，以径流显著减少的黄河流域为例，首先，采用Mann-Kendall突变检验和一元线性回归方法，精准识别黄河干流径流的突变性和趋势性特征；其次，采用13种水文指标，揭示非一致性条件下流域水文特征的时空变异规律。结果表明，唐乃亥、头道拐、花园口、利津站的年径流量分别以27.46、105.75、172.20、141.37 m³/（s·10a）的速率逐年递减，且其突变年份分别为1989、1992、1992、1984年；径流变异前后，13种水文特征值在时空尺度上变化不一，且中游改变程度大，源区小。研究结果对于流域水资源开发利用方式的确定提供重要理论支撑。

为检验SWAT模型在大尺度流域径流模拟的应用效果，构建了巴西巴拉那河上游流域分布式水文模型并分析了模型的敏感性参数，利用17个流量站进行模型参数率定和验证。结果表明，土壤蒸发补偿系数和SCS径流曲线数是影响模拟的最敏感参数；对于实测站点密度较大的子流域，模型可以较好地模拟流域径流变化，17个流量站中有11个站的R²值大于0.5；受降水数据不足和土地利用变化等因素的影响，模型验证期表现不如率定期。可见SWAT模型可以作为大尺度流域的径流模拟工具，但模拟精度很大程度上取决于降水数据质量。

鉴于传统的单一径流预报模型很难描述径流未来变化规律，将自适应变分模态分解（AVMD）与基于组合物理核函数的高斯过程回归（GPR-CK）相结合，构建了AVMD-GPR-CK预报模型，该模型采用AVMD将实测径流分解为多个子序列，对子序列依据其自身特点分别建模，子序列预报结果叠加重构即为最终预报结果。模型应用于金沙江流域向家坝站未来1~12个月的径流预报的结果表明，所有预见期AVMD-GPR-CK模型的确定性系数均大于0.94，平均绝对百分比误差（M_MAPE）在±17%以内，预见期在10个月以内时，M_MAPE在±10%以内；预报精度明显优于常见的BP、GRNN、RBF、RELM模型。

揭示流域径流演变特征及定量识别驱动因素贡献率对流域水资源适应性管理和水安全保障至关重要。基于乌伦古河源区二台水文站1960~2015年实测逐月径流序列及同期气象和人类水土资源开发利用影像数据，采用滑动移除小波分析法、Mann-Kendall趋势检验法、滑动t检验法等方法分析水文气象要素序列演变趋势及突变特征，基于Budyko假设的弹性系数法定量识别气候变化与人类活动对研究区径流变化的贡献率。结果表明，乌伦古河源区径流序列呈不显著上升趋势，降水序列呈显著上升趋势，潜在蒸散发序列呈显著下降趋势；径流序列于1995年发生突变，相较于基准期1960~1994年，变化期1995~2015年径流对降水、潜在蒸散发及下垫面特征参数的敏感性系数分别增加了8.8%、25.0%、7.8%；降水与潜在蒸散发、下垫面特征参数变化对径流变化的贡献率分别为39.2%、7.0%、53.8%，研究区径流变化由人类活动与气候要素共同驱动，人类活动为主要驱动因素。

针对利用马卡维耶夫法计算造床流量繁琐的问题，采用地貌功图解法简化计算造床流量，并基于黄河下游花园口、高村、艾山、利津4个水文站1960~2014年实测水沙数据，通过马卡维耶夫法与地貌功图解法分别计算4站历年造床流量。结果表明，两种方法所计算的黄河下游4站历年造床流量差异较小且下降趋势相近，地貌功图解法相比马卡维耶夫法计算造床流量更简便、准确。

由于人类活动扰动和气候变化的影响，漓江流域最大的岩溶地貌原生态湿地———会仙湿地的核心区域睦洞湖水域面积萎缩，面临严峻的生态环境风险。利用2017~2021年的65景Sentinel遥感影像数据，运用随机森林分类法提取睦洞湖水域面积，分析近5年睦洞湖水域面积的时空变化，结合睦洞湖水位实测数据和周边水位站数据，探讨了睦洞湖水位—面积之间的相关关系。结果表明，近5年睦洞湖水域面积相对稳定，但丰枯水期变化明显；面积变化区域主要分布在湖区北部；水位—面积关系相关性较好，不同水期的相关系数存在差异，丰水期、枯水期相关性分别为0.90、0.60。

水资源优化配置是有效缓解区域水资源供需矛盾的重要方法和手段。针对传统蝴蝶优化算法（BOA）在高效快速地求解多目标水资源优化配置问题时存在的搜索精度低、收敛速度慢、易陷入局部最优及不能直接用于多目标问题求解等缺陷，通过引入快速非支配排序、拥挤度及精英策略方法对其进行了改进，利用ZTD函数验证了改进蝴蝶优化算法（ABOA）的优越性，最后将ABOA应用于邯郸市水资源优化配置模型求解中，并从帕累托前沿中选择了缺水量最少为最终方案。结果表明，邯郸市2035年（p=50%）总需水量为27.40×10⁸m³，总分配水量为24.42×10⁸m³，缺水量为2.98×10⁸m³，缺水率为10.9%。其中生活和生态需水均能得到完全满足，第一、二、三产业在不同区域仍面临缺水问题，需大力开展节约用水来缓解。研究结果可为多目标水资源优化配置的求解提供参考。

为提升岷江水资源分配效益及合理性，从水资源管理及考核成效角度入手，建立包括取用水监管率、控制断面水质达标率和下泄流量预警等指标在内的水量分配指标体系，采用主客观结合的综合赋权法定量计算各取水城市取水量，并分析各指标的重要性。结果表明，取水量分配结果与实际分水结果在排序上总体一致，岷江中游成都、眉山等城市对水资源需求量较大，可为岷江水资源调度与水权交易提供依据；取用水监管率与控制断面水质达标率在6个新指标中权重较大，对推动构建新的水量分配指标体系提供了一种思路。分水结果兼顾了河流健康与水环境要求，同时将水资源管理效益与分水直接挂钩，可为实际分水提供参考，并促使各地区有侧重地持续做好水资源管理及考核相关工作。

小水电不合理开发、忽视河流生态流量需求等问题给下游河段水文生态带来不利影响，破坏了水生生物的栖息地环境。以广西壮族自治区大环江下湘电站下游河段为例，选择鲤鱼作为目标鱼类，基于鲤鱼流速和水深适宜性曲线，采用生境模拟法模拟分析11个流量工况下研究河段水动力分布特征和鲤鱼质量生境面积分布特征，并运用水文学方法，基于三个评价指标评价最小生态流量的适宜性。结果表明，利用生境模拟法计算的枯水期鲤鱼生存的适宜生态流量为9.38 m³/s、最小生态流量为6.25 m³/s，结果合理、适宜，对于保障小水电下游河流生态环境健康具有重要意义。

为了解三峡水库水华爆发时空特征，于2020年6月在三峡库区香溪河库湾未发生水华的条件下通过日间高频次连续加密监测，分析溶解氧、叶绿素a等指标的时空变化，甄别藻类生长特性。结果表明，温跃层和表中层倒灌异重流的存在阻碍了垂向水动力交换，进而促使水体表底均存在氧跃层；夏季连续的晴天可能会导致07:00~11:00、14:00~17:00爆发水华的几率增加；水华爆发存在滞后性，仅通过单层水体藻密度无法表征藻类生长状况，需通过藻类垂向迁移范围内的平均藻密度作进一步水华预警判断。

水生植物作为湖泊生态环境中的重要因子，对湖泊的修复治理具有关键作用。水生植物的阻水作用对湖泊蓄泄洪过程影响显著，从而水生植物对糙率的影响成为生态湖泊水力学研究的重要内容。水生植物高度与湖泊糙率密切相关，因而水生植物弹性模量是计算其变形量的重要力学性能参数。将水生植物茎秆简化为变截面悬臂梁，通过对8种水生植物弯曲变形试验，测得拉力、位移等参数，计算其弹性模量值，得到实测的8种水生植物弹性模量变化的基本范围。对比可知，这些水生植物的弹性模量均随生长龄期或总长的增长而增长。

为研究植物对氮素在生物滞留系统中迁移与累积的影响，推动黄土分布区雨水生物滞留系统植被建设，选取马蔺、萱草、八宝景天、金色麦冬和无植物构建5组生物滞留系统模拟装置，探讨不同植物处理下氮素在填料中的迁移和各介质中的累积情况。结果表明，试验期间植物氮素的累积量和植物生物量增加量关系密切，均表现为八宝景天>马蔺>萱草>金色麦冬，且植物吸收的氮素主要累积在植物的上部结构中；5组生物滞留系统填料中的分布差异不显著且含量较低，主要在填料层上部通过吸附作用去除，各系统对均有较好的去除效果；植物对于填料中分布和在系统中的迁移影响显著，相对于无植物组，存在植物的系统可降低填料中含量，进水前填料中含量越低出水浓度越低；5种处理下TN平均去除率表现为马蔺（50.59%）>八宝景天（43.99%）>萱草（37.85%）>金色麦冬（30.51%）>无植物（26.09%）。

探讨生态系统服务与水土资源匹配状况之间的关系对于实现生态资源可持续利用具有重要意义。为此，运用当量因子法、水土资源匹配系数和耦合协调度模型揭示了我国生态系统服务价值、水土资源匹配状况及两者之间耦合协调关系的时空演变特征。结果表明，2010~2018年我国生态系统服务总价值总体增加了21 444.5亿元；地均生态系统服务价值整体呈南高北低的空间格局，且除上海市外的所有省份均得到了提升。我国水土资源匹配系数持续减小，在空间上大致以青海省为端点呈现顺时针先减小后增大的变化特征。2010~2018年我国生态系统服务与水土资源匹配之间的耦合协调度先增后减，整体属于基本协调类型，处于转型期，呈现南高北低的空间分布特征。研究结果可为我国协调生态保护与水土资源利用的政策制定提供决策依据。

以长江上游广阳坝河段为例，通过构建物理模型分析连续浅滩—深潭式仿自然生境修复技术方案实施前后相应河段水深、流场的变化，讨论生境修复方案对鱼类产卵场、栖息地、越冬活动及航道的影响。研究表明，生境修复方案实施后，试验范围段缓流区的面积大幅增加，且在丁坝群之间形成了局部缓流，有利于鱼类的产卵与栖息；方案的实施对河段航道内船舶通行未造成不利影响。

为科学评价地铁车站暴雨内涝脆弱性，确定地铁车站暴雨内涝脆弱性的敏感性指标，提高地铁车站暴雨内涝管理水平，提出基于IOWA-VAC的地铁车站暴雨内涝脆弱性评价方法，该方法基于压力—状态—响应（PSR）理论构建地铁车站暴雨内涝脆弱性评价指标，利用IOWA算子按升序原则对指标数据重新排序，同时引入θ系数动态调整区间边界权值，得到指标权重，引入向量夹角余弦（VAC）检验待评价目标向量和理想目标向量一致性的贴近度，实现了代数思维向空间几何思维的转变，得到待评价目标等级。进而以郑州地铁5号线海滩寺站为例，运用单因素敏感性分析确定地铁车站暴雨内涝脆弱性的敏感性指标，评价了海滩寺站暴雨内涝脆弱性。结果表明，郑州地铁5号线海滩寺站暴雨内涝脆弱性等级为Ⅳ级，属于高度风险，为地铁车站暴雨内涝脆弱性管理提供了可行性建议。

为揭示无资料区小流域山洪灾害爆发过程及致灾机理，以江西省樟树市芗溪河小流域为例，建立暴雨洪水情况下松散体运移数值模型，分析了暴雨发生过程及泥沙运移规律。结果表明，对河道而言，高地势、坡降变化处与汇流地区流速较大，对于坡面较缓、汇水面积大的区域，汇流点流速相对其他区域增长尤为显著；流域初期局部积水，短期内出现地表径流，汇集而成的水流冲刷出多条沟壑，泥沙多在下游出口处沉积；流域水深、流速与降雨量相关，降雨量越大，水深流速越大，冲刷情况越显著。研究成果对于该地区山洪预警具有积极意义。

针对智能水滴算法（IWD算法）存在种群多样性不足、易陷入局部最优、初期求解速度慢等缺陷，提出了改进的智能水滴算法（IIWD算法），该算法引入了Logistic混沌初始化方式及差分进化算法（DE算法）的差分变异算子，同时改进了自组织映射算法（SOM算法）的神经元更新方式并将其引入到IWD算法最优个体的次更新过程中，并将IIWD算法应用于梯级水库群调峰调度中，同时与IWD与DE算法进行对比，验证了该算法的高效性。

当前正值电力市场新一轮改革，各地为推动市场公平竞争纷纷推出偏差考核机制。面对新的市场规则，传统以发电量最大为目标的调度模型无法适用，水电企业在交易中需考虑市场因素，控制电量偏差。为使水电企业免于支付偏差控制费用，针对市场偏差控制规则进行研究，建立了以发电量最大为目标和以电量偏差最小为目标的双层优化模型，以三峡水电站及湖北省电力市场为例，采用和声搜索算法进行计算分析。结果表明，各时段偏差率均在湖北省偏差控制范围内，水电站可免受偏差控制，该双层优化模型具有一定可行性。

为实现大坝远程移动监视、重要缺陷的自动识别和重点监测设备测读，开展了基于图像识别技术和轨道机器人的大坝安全智能移动巡检技术研究。首先基于轨道机器人构建了大坝安全智能移动巡检系统，在此基础上，基于图像识别技术实现了大坝典型缺陷的自动识别和重点监测设备测读。结合某水库大坝进行实际应用，取得良好的应用效果，实现了大坝安全远程、大范围巡检，可显著减少人工巡检工作量，并可在极端自然条件下取代人工巡检及时掌握大坝等水工建筑物运行情况。研究结果可为水库大坝的安全监控提供重要参考和技术支撑。

测量机器人在水库大坝长期、连续、自动的位移监测中发挥着重要作用，然而其监测结果的可靠性易受大气折光的影响。在理论分析气象元素修正、基准点差分修正等模型的基础上，利用碗米坡电站建立的基于测量机器人的自动化监测系统，对大气折光修正模型的适用性进行了试验分析。结果表明，对于小监测区域，仅利用测站处的气象信息进行修正即可取得较好的效果，同时基准点差分修正与气象元素修正的结果精度相当。结果对于构建基于测量机器人的大坝自动化监测系统具有参考价值。

为探究地理位置（纬度）差异对库区水温的影响，以规模和运行方式相似的温带功果桥水库和热带景洪水库为研究对象，基于原型观测数据和CE-QUAL-W2模型，对比分析功果桥和景洪水库库区水温分布特征。结果表明，CE-QUAL-W2模型适用于温带及热带水库水温模拟，且能明晰不同气候带水库水温变化差异；景洪库区表层水温升温与降温过程明显滞后于功果桥库区表层水温；功果桥水库和景洪水库均为弱分层型水库，功果桥水库春、夏季呈弱分层状态，秋、冬季的分层现象不明显；景洪水库夏、秋季呈弱分层状态，春、冬季的分层现象不明显。研究结果可为澜沧江类似规模电站的水温研究提供参考。

针对目前动本构模型参数反演方法大多未考虑参数不确定性的问题，将自适应云变换算法（AGCT）与RBF神经网络（RBFNN）相结合，构建了自适应云神经网络参数反演模型（AGCTNN），将不确定性概念转换为定量数值，较好地考虑了大坝系统间的随机性与模糊性对动力参数反演的影响。对比分析AGCT与K-Means、SOM、DBSCAN三种传统聚类算法，验证了算法的优越性与可行性，而后利用AGCTNN与RBFNN两种反演模型对工程实例进行了反演分析。结果表明，提出的反演模型正耦合计算结果与实测值一致性更好，测点峰值加速度实测值与反演值的误差范围由8.73%~25.17%降至2.31%~8.16%，印证了该反演模型的合理性与应用于实际工程中的可能性。

面板坝结构缝是大坝防渗体系的重要组成部分，也是最薄弱环节，其一旦失效对大坝安全影响巨大。以某面板堆石坝为例，运用有限元计算方法，对垂直缝失效位置、缝宽、缝长及垫层区渗透系数等典型特征进行模拟分析，分析了止水失效后渗流场规律及其渗透稳定性。结果表明，单缝失效时，垂直缝位置、缝宽、缝长及垫层渗透系数等与各渗流控制要素呈正相关，其中缝长及垫层渗透系数的相关性最显著；多缝同时失效时，开裂面板处流量可应用单缝失效结果求和计算而得，且结果偏于安全。同时，建议垫层渗透系数宜取1×10^-5m/s或略小。结果可为类似工程设计、施工提供参考。

针对泵站正向大扩散角前池内存在的大尺度回流问题，基于CFD软件，采用RNG κ-ε模型模拟计算了某泵站前池流态，分析原方案下的前池水力特性，并探究了八字形导流墩的整流效果。结果表明，在前池内增设八字形导流墩能有效消除两侧的大尺度回流；沿流道隔墩方向布置两组八字形导流墩后，平面流场回流区消失，边机组轴向流速分布均匀度相较于原方案分别提升了11.03%、11.32%，前池进水条件得到极大改善，泵站入口流速分布更均匀。研究结果可为正向前池泵站整流提供参考。

长距离调水工程中的输水隧洞通过潜在地震地区时，存在活动断层错动引发的重大工程安全隐患，揭示断层错动对输水隧洞稳定性影响的研究具有非常重要的工程意义。基于围岩、断层破裂带、衬砌和内水的动力相互作用特征，使用ABAQUS有限元分析软件，建立了围岩-断层破裂带-衬砌-内水三维数值模型，深入分析了各种断层错动量、宽度及粘聚力对输水隧洞稳定性的影响。结果表明，处于较小断层错动量、断层宽度及较大断层粘聚力情况下的输水隧洞衬砌结构竖向位移及损伤程度有所减小，结果对跨断层输水隧洞动力响应理论研究有一定的参考价值。

糙率是反映和影响工程输水能力的重要参数，可通过观测沿程水头损失的方法测算糙率值。但对于新建未通水工程，估算糙率值是一个难题。鉴于输水建筑物表面粗糙度是影响糙率值的最主要因素，提出一种基于分级抽样的表面粗糙度测量方法，并以某新建模筑钢筋混凝土衬砌隧洞为例，分析了该方法下表面粗糙度统计分布规律及使用该方法估算隧洞粗糙度的最小样本容量，在此基础上估算了某隧洞工程的糙率值范围，结果对预估新建工程的输水能力、检验衬砌施工质量具有一定的借鉴意义。

导流隧洞作为泄水建筑物，洞身、洞顶和底板的压力分布对于避免空蚀空化、振动等不良现象至关重要。以叶巴滩水电站导流隧洞为例，基于物理模型试验、RNG k-ω紊流模型、VOF法建立的三维数值模型模拟了导流隧洞压力分布，通过泄流能力、底板沿程压力等试验数据验证了数值模型的可靠性。结果表明，导流隧洞底板和顶部沿程压力分布均呈下降趋势，但在闸室段、堵头段等水力边界突变处，压力值发生了波动；在转弯段，水流受离心力影响显著，主流区位置和水流压力存在偏离轴线，靠近外边墙的趋势。

沉沙池是农业灌溉工程中的重要水利设施之一，对降低水流含沙量、提高水流利用率有着重要作用。为提高沉沙池排沙效率，在渭干河干渠S型沉沙池结构基础上设计了直线型集沙涵结构，通过原型观测试验结果，与物理模型试验和数值模拟相结合，明确了S型和直线型集沙涵水流水力特性。试验结果表明，Fluent软件可有效模拟局部沉沙池运行过程，由于S型集沙涵末端水流流速较小，导致集沙涵内泥沙出现淤积，直线型结构则能有效提高集沙涵内整体水流流速，集沙涵末端廊道内水流流速从0 m/s提升至0.4~0.7 m/s，从而提高沉沙池排沙效率。该研究可为优化沉沙池结构、提高沉沙池排沙效率提供科学依据和技术支撑。

软体排作为柔性的护滩、护底措施广泛应用于长江中下游的航道整治工程中，其服役状态对洲滩的守护效果影响较大。针对软体排排体鼓包变形识别及量化的难点，通过开展模型试验，研究了鼓包变形的排体应变响应特征，发现鼓包变形的排体应变在断面方向呈抛物线型的分布特征，应变最大值位于鼓包包体的顶部。进而基于排体鼓包的应变响应特征，给出了鼓包变形的形态预测方程，并进一步提出了鼓包变形的识别及形态反演方法。研究结果可为软体排变形监测及评估分析等提供参考。

为探究复杂应力状态下混凝土变形破坏过程中的能量演化规律、揭示混凝土变形破坏的本质特征，利用静动力三轴仪进行不同应变速率（10^-5、10^-4、10^-3、10^-2/s）与不同侧向围压下（4.5、6.0、9.0、12.0 MPa）的混凝土三轴动态力学试验，研究了动态三轴压缩下混凝土的总能量密度、弹性应变能密度和耗散能密度随轴向应变的演化规律，进一步分析了应变速率和侧向围压对混凝土能量演化规律的影响。结果表明，随轴向变形的增加，混凝土的总能量密度和耗散能密度呈非线性增加，弹性应变能密度先增大后减小。应变速率和侧向围压的增大均提高了混凝土的单位储能极限，且混凝土的储能极限表现出较强的速率敏感性；储能极限与侧向围压近似呈线性关系；随侧向围压的增大，混凝土储能极限的速率敏感性呈降低趋势。

基于深度学习技术研究了一种在自密实混凝土（SCC）出机前根据拌合物图像信息预测其工作性能的方法。录制了25组不同工作性能的SCC搅拌过程视频，按坍落扩展度、T₅₀₀实测值并结合目测将其划分为合格、流动性不足及离析三种工作性能，通过将视频分帧处理为图像集，采用图像分类和目标检测两种方法建立深度学习模型，通过模型对拌和物图像特征的学习及训练，完成对SCC工作性能的预测。结果表明，图像分类和目标检测两种方法在验证集上均可达到98%以上的准确率，可为实时调整配合比进而实现SCC智能化提供参考。

为探究水胶比、粉煤灰、矿粉掺量、龄期对全风积沙混凝土抗压强度的影响，开展了全风积沙混凝土抗压强度试验，结合XRD衍射结果对其物象成分进行微观表征，并通过多元线性回归建立全风积沙混凝土抗压强度预测模型。结果表明，全风积沙混凝土抗压强度随水胶比增大先增加后减小，当水胶比为0.4时，抗压强度最大；粉煤灰对全风积沙混凝土抗压强度增长效应不及矿粉增长效应显著；粉煤灰和矿粉的掺入更易将AFt转化为AFm；建立的抗压强度预测模型精度较高，适用于细砂混凝土。研究结果可为全风积沙混凝土的工程应用提供理论依据和技术支持。

基于氯离子扩散模型和骨料级配理论，采用PYTHON语言和COMSOL软件构建再生混凝土随机多边形骨料细观计算模型，并结合已有试验结果验证模型有效性，开展新老砂浆扩散系数、老砂浆厚度及再生骨料取代率等不同工况下再生混凝土抗氯离子侵蚀计算分析，研究氯离子在再生混凝土内部的扩散规律及各细观组分等关键因素对再生混凝土抗氯离子侵蚀的影响规律。结果表明，模拟结果与试验结果吻合较好，该方法能较好地模拟氯离子在再生混凝土内部的扩散过程；再生混凝土氯离子扩散浓度与深度的关系曲线呈现不连续性特征；随着新老砂浆扩散系数的增加，混凝土内氯离子浓度逐渐增大；再生混凝土抗氯离子侵蚀能力随老砂浆厚度、再生骨料取代率的增加而降低。

针对变态混凝土注浆施工中出现浆液堵管、扩散不均等问题，研究了不同硅微粉掺量对浆液的流动性、流变性、稳定性、强度和时变特性的影响。采用熵权理想点法综合考虑浆液工作性及经济性确定最优配合比。试验结果表明，掺加硅微粉可改善浆液泌水率，提高抗压强度。水胶比0.4时，掺硅微粉使浆液屈服应力与流动度减小、塑性粘度增大；水胶比0.5~0.7时，流变参数随硅微粉掺量增加而增大，浆液流变性与水膜厚度呈线性相关。随水胶比增大，硅微粉对浆液性能的影响逐渐减弱。浆液屈服应力随时间呈线性增长趋势，塑性粘度呈指数增长。基于熵权理想点法，可得到固定水胶比下的最优配合比方案。

鉴于变形监测、激光扫描、地基雷达等常规手段在水电站近坝高边坡场景中具有一定的局限性，难以及时发现水电站近坝高边坡灾害隐患、预警边坡突发事故的问题。以金沙江流域某水电站为研究对象，提出基于无人机贴近摄影的高边坡位移检测方法，主要包括精准路径规划的无人机贴近摄影数据采集方法、SFM-MVS的三维模型与点云模型生成、基于近邻三维网格平面的点云比较算法。在研究区域进行了数据获取、精度分析和位移比较研究，结果表明所提方法在水平、垂直方向精度均达到毫米级，满足近坝高边坡大范围、高精度的位移检测需求，具有较强的科学研究和工程实用价值。

在富存复杂裂隙的层理岩体中，裂隙分布对其力学性质及损伤破坏具有显著影响。以由类砂岩和类大理岩组成的复合裂隙岩样为例，采用单轴压缩试验和DIC技术，分析裂隙位置和裂隙倾角对岩样力学性质和破坏的影响。结果表明，岩样的力学性质随裂隙位置依次从大理岩、交界面到砂岩的改变及裂隙倾角的增加呈增加趋势。裂隙位置对岩样破坏影响为当裂隙在大理岩中时，初始裂纹易为砂岩中的远场裂纹，表面剥落在砂岩和大理岩中均有发生，但砂岩处破坏更明显，易发生“H形破坏”；当裂隙在交界面和砂岩时，易为砂岩处裂尖产生的翼裂纹、反翼裂纹，剥落现象只发生在砂岩处，分别易发生“1γ形破坏”和“y形破坏”；同时，初始裂纹产生对应的应力应变水平σ、ε随裂隙位置由砂岩、交界面到大理岩的改变依次提高。裂隙倾角对岩样破坏影响为α=90°时裂尖不易起裂，α=45°时裂尖易起裂；在相同裂隙倾角下，裂隙位置相同时α=90°的σ、ε最大，α=0°、45°时最小；α=0°时均发生“H形破坏”，α=90°时均发生“y形破坏”。研究结果对实际工程建设和设计具有指导性意义。

为了研究含预制裂隙岩石的力学特性，制备不同角度的断续裂隙类岩石试件，对含裂隙岩石试件进行单轴试验，发现倾角40°断续裂隙的单轴抗压强度最大，60°次之，20°最小。使用PFC2D对试验过程进行模拟，并分析试验过程中微裂纹与应力的变化规律，发现岩桥强度对试件单轴抗压强度具有重要影响，通过对比发现数值模拟的应力-应变曲线的变化规律与物理试验结果基本一致。

为研究水—岩作用条件下水库消落带岩体渗流特性演化规律，以乌东德水电站库区白云岩为例，通过单裂隙渗流试验获取裂隙渗流特性变化规律，并借助SEM和三维表面轮廓扫描技术，研究了裂隙面微细观结构和表面形貌变化规律，探讨了裂隙渗流特性演化规律及影响机理。结果表明，在水—岩作用过程中，当渗透水压恒定时，渗流量随围压的增大呈指数关系递减；当围压恒定时，渗流量随渗透水压的增加呈线性关系递增；随水—岩作用周期的增加，裂隙渗流量呈先快后慢的减小，随后缓慢增加并趋于稳定。水—岩作用使得裂隙面一定深度的矿物软化溶解，改变了微细观孔隙结构和表面形貌特征，在围压作用下裂隙面闭合更加紧密，裂隙有效隙宽进一步减小是裂隙渗流量减小的主要原因。

为解决北疆供水工程由于膨胀土湿胀干缩引起的滑动破坏问题，采用石灰、水泥和砂石料作为主要的固化材料，通过无侧限抗压强度试验、直剪试验、压缩试验和SEM试验，宏微观相结合探究不同改良方法下试验掺量对改良膨胀土力学特性的影响和微观结构强度形成机理。结果表明，随石灰、砂石料掺量的不断增加，土体强度稳步提升，而水泥改良土在掺量为7%左右时出现峰值，石灰、砂石料在掺量分别约为6%、30%时，改良土整体结构可压缩性较低，粘聚力较大，抗剪抗压强度较高，可满足工程应用要求；对最佳配合比的石灰与水泥固化土进行SEM分析发现，均有大量卷曲薄片状水化凝胶物质生成，相比原膨胀土孔隙减少明显，团粒胶结紧密，从宏观力学性能上表现为固化土体力学性能和稳定性能得到大幅提高。

探究土壤导热系数的变化规律，对地源热泵系统和土壤储热等领域具有重要意义。利用TEMPOS热性能分析仪对不同干密度、不同饱和度下黄土和砂土导热系数变化规律进行研究。结果表明，饱和度、干密度均对土壤导热系数影响显著，黄土、砂土的导热系数随饱和度的增加总体呈增大趋势，但黄土和砂土的导热系数变化规律差异明显；黄土和砂土的导热系数随干密度的增大而增加，但黄土较砂土变化幅度较小。根据试验数据对16种预测模型进行评价，结果表明，CCM模型表现最好。

水利工程项目施工方案的确定是整个项目建设期间最重要的决策之一，对工程进度和成本有重要影响。通过考虑主要施工机械和班组配置对工期和成本的影响，建立SVR模型实现不同施工方案与对应工期及成本数据的模拟，在此基础上采用多目标遗传算法实现施工方案的优选，并以南水北调某输水箱涵工程为例，建立同时考虑工期和成本的优化模型，实现了工程施工方案的优选，验证了模型和方法的适用性和准确性。

随着投产时间的推移，水电站轴承油槽盖密封被逐渐磨损，动静配合间隙增大，油雾逸出现象严重。为了探究磨损间隙和机组转速对油槽密封处油雾泄露的影响，建立了发电机推力轴承油槽密封几何模型，应用SST κ-ω湍流模型，对不同间隙（0.2~2.0 mm）、不同转速（100~500 r/min）下油雾的泄露情况进行稳态数值模拟计算。结果表明，建立泄漏量、间隙值及转速三者之间的函数关系表达式，可发现间隙值对油雾泄漏量的影响比转速高；间隙增加后，密封齿的节流作用减弱，密封进口压力降低，加剧了油槽盖顶部的油雾泄露；进、出口处的流速随间隙值的增加而增大，当间隙值由0.2 mm增加至2.0 mm时，进口速度由20 m/s增加到113 m/s，出口速度由76 m/s增加到144 m/s，泄漏量由0.034 4 kg/s增加到0.053 8 kg/s。该研究可为水电站轴承油槽密封结构的优化、电站运行策略的制定及密封性能的判断提供一定的理论基础。

在当前水电机组智能故障诊断的方法中，人为选择故障分类特征的主观性及故障小样本数据的局限性对故障诊断结果的准确性具有重要影响。对此，结合卷积神经网络（CNN）的特征提取优势和支持向量机（SVM）优良的小样本处理能力，提出了一种针对水电机组振动故障诊断的CNN-SVM方法。该方法以水电机组振动信号的时域波形图作为模型输入，然后利用CNN提取信号特征并导入SVM实现机组故障诊断。最后，通过具体的实例分析，验证了所提诊断方法的优势。

目前国内对于并联泵组大多采用单目标控制模型，在使用过程中只注重运行工况的能效优化和运行成本，无法根据泵组在全生命周期中的综合能效状态来自适应调整泵组实时工况下的运行策略。为此，提出一种可在全生命周期中根据当前泵组的能效状态，自主调节3个目标函数权重系数的多目标泵组能效优化控制模型，从而提高泵组在全生命周期中的能效并延长泵组的使用周期，并利用理想点数值和距离偏差法确定目标函数，借助于LINGO求解多目标理想点模型，得到最高系统总效率、最低泵组比能耗和最高系统可靠性的最优解。试验结果表明，改进后的多目标理想点模型能根据泵组实时状态调整目标权重组合，从而调整泵组实时控制策略。

精准的负荷预测对提高电网规划水平和准确指导投资具有重要意义。针对经验风险最小化的组合预测模型存在过拟合的缺点，提出了一种基于社会学习多目标粒子群优化算法，并利用偏最小二乘回归模型、支持向量回归模型、灰色预测GM（1，1）模型，引入权重的不确定性函数信息熵来表征期望风险，综合考虑经验风险和期望风险的组合预测模型。仿真结果表明，相比于单一预测模型和其他两种组合预测模型，所提方法具有更高的预测精度，社会学习多目标粒子群优化算法具有更强的全局搜索能力和优化性能。