为准确评估湖南省长沙县暴雨灾害危险性，通过调查1951~2020年历史气象数据、灾情数据和最新的承灾体信息，建立风险普查数据库，综合考虑暴雨灾害多项气象致灾因子和地形、河网水系等孕灾环境的影响，开展暴雨基本特征分析和灾害危险性评估，形成危险性评估模型。结果表明，长沙县地质灾害主要出现在长沙县东北部区域；城市内涝灾害主要影响县城和周边城镇化较高地区；山洪灾害主要影响长沙县中部和北部地区。长沙县暴雨灾害危险性分布自东南、东北向中部呈减弱趋势，开慧镇、高桥镇、黄花镇为高风险，暴雨事件在这三个乡镇容易造成次生灾害；全县存在两个相对高值中心，分别位于东南部黄花镇、江背镇及北部开慧镇、高桥镇；中部的安沙镇、果园镇、春华镇和县城附近暴雨灾害危险性等级低。

2006年7月第4号台风“碧丽斯”（Bilis）登陆期间，北江流域一级支流武江遭遇了历史罕见的特大暴雨，并形成有记录以来流域最大洪水。为此，基于地面降水数据和多普勒天气雷达数据，研究发现源自湖南南部的对流风暴越过分水岭后所形成的“列车效应”，是造成武江流域短时间内极端降水的主要原因。利用地理信息系统技术对该对流风暴活动规律的研究表明，武江流域的复杂地形造成对流风暴多次转向，极大延长了风暴在乐昌市境内的停留时间，加剧了局地的暴雨山洪。研究同时发现，位于骑田岭山区的黄岑水库与台风相互作用，可能增强了局地对流活动。研究结果揭示了中小尺度复杂地形对台风暴雨的影响，对于指导防范台风引发的次生灾害具有一定参考意义。

鉴于国家、大陆和全球尺度降水数据集之间的差异性方面的研究较多而很少考虑河流流域尺度上数据集的可靠性，采用最大/最小差异百分比法和TFPM-MK趋势分析法研究评估了12种广泛应用的降水数据集在全球6 292个流域中降水估计和变化趋势等方面之间的差异。结果表明，降水数据集之间存在较大差异，数据集之间的年平均降水量差异超过500 mm/a的流域共有2 469个，占地面积达4 419.6×10⁴km²，主要分布在格陵兰岛、非洲、大洋洲和西亚。现有数据产品不能对所有流域的降水趋势达成一致，难以为确保流域内的水利发电、生活供水、防洪和抗旱等方面有效政策的制定和实施提供合理的科学依据。

伽玛函数作为水文频率及洪水计算中应用广泛的函数，计算方法众多，适用范围和计算精度各不相同。为探索适合水文计算的高精度伽玛函数计算方法，采用斯特林级数及其衍生的近似式等不同伽玛函数渐进展开公式进行计算分析，比较各种方法的适用范围及计算精度。结果表明，分段多项式法截断误差最小，成果精度最高；其次为Ramanujan渐近展开式和stirling前四项式。推荐的高精度伽玛函数计算方法可提高水文成果的精度，为各类涉水工程规划、设计中确定工程规模和管理决策提供快速精准的成果。

为探究梯级枢纽建设及运行对信江下游四大家鱼产卵场水文情势的潜在影响，选取21项参数建立鱼类产卵场水文评价指标体系，采用一维水动力模型分析了大溪渡产卵场河段在梯级枢纽建设前后的水文情势，并采用变动范围法分析了梯级枢纽建设前后产卵场繁殖期生态水文变化情况。结果表明，四大家鱼繁殖期流量在枢纽运行后呈下降趋势，研究区域断面流量趋于平均；高流量脉冲数量减少，降低了脉冲流量对四大家鱼产卵的刺激性信号。研究量化了信江下游梯级枢纽建设对库区内产卵场繁殖期生态水文的影响，为当地枢纽调度运行的方案设计提供科学指导。

科学评估水文情势是开展河流生态环境健康评价的重要组成部分。采用IHA指标定量评估了清江流域水利工程建设期和运行期高坝洲站的水文指标改变度，在分析5组不同IHA指标的变化规律的基础上，通过选用基于内梅罗指数法的RVA法、基于欧氏距离法的RVA法和考虑综合权重的RVA法三种不同的RVA法分析了清江流域整体水文情势改变情况。结果表明，工程建设期和综合利用期三种方法对清江流域水文情势分析结果分别为中度改变和高度改变，且清江流域水文情势改变度有增大趋势，考虑综合权重的RVA法评价结果与其他两种方法评价结果相近且具有合理性，能较好地体现清江流域水利工程建设后河流水文情势变化情况。

为更好地理解植被恢复对水文过程的影响，以地表水-地下水交互频繁且植被恢复明显的柴达木盆地东北部巴音河流域中下游为例，将SWAT-MODFLOW模型与动态HRU相结合，开发了LU-SWAT-MODFLOW模型，克服了原始HRU在植被动态变化模拟中的缺陷，准确模拟了地表覆被变化及地表水—地下水交互过程。结果表明，LU-SWAT-MODFLOW模型模拟的LAI、ET、地下水位效果较好；研究区植被恢复后，不同子流域月蒸散发增加了0~1.5 mm，年蒸散发增加了0~6 mm；地下水补给量平均每月增加约1.27 mm，平均每年增加14.02 mm；研究区地表水-地下水转换关系及水量在植被恢复类型为低覆盖度草地和裸地向林地转化的区域有较明显变化。

鉴于城镇扩张使大量水域被挤占压缩甚至消失，导致洪涝风险剧增。以湘江中游典型城市衡阳为例，基于2001~2016年研究区水系特征数据与城镇化数据，构建了水系变化与多维城镇发展评价体系，剖析了城镇扩张背景下水系变化响应。结果表明，湘江中游地区城镇发展可分为三阶段，城镇扩张呈现速度先快后慢、强度相对较低的特征；研究期内水系数量总体呈衰减趋势，河道形态整体呈萎缩状态，水系数量少、结构单一的流域衰减剧烈；城镇扩张与水系变化关系紧密，其对水系数量变化影响大于结构变化，且与水系数量少、结构单一的流域关联度高。由此可见，城镇建设与扩张等人类活动要尽可能减少对此类流域的不良影响。

为研究刚性非淹没植被排列方式对地表水流的影响，结合实际建立水力学模型，以植被间距均匀排列为对照组，植被条带式排列且条带间距以1.333、1.667、2.000、2.333、2.667倍数增大、条带内距离以0.833、0.667、0.500、0.333、0.167倍数减小为试验组，基于Fluent数值模拟5%植被盖度（210株）植被排列方式变化对水流流态和水力特性的影响。结果表明，植被相同盖度，排列趋于均匀：水深影响下，流速减小，水深下半段雷诺应力增大；非淹没植被上表面流速减小，紊流动能增大。消耗了水体能量达到阻水作用并减少了水流表面的冲刷。该研究为防洪减灾提供了参考。

为准确判断融雪期起止时间，以大渡河融雪径流主要来源区的丹巴以上流域为例，基于2009~2020年的水文气象资料，分别采用集对分析法、系统聚类法和K-means聚类法对流域枯季（11月~次年5月）融雪期进行分期计算，并对分期结果进行合理性评估，确定流域最终融雪期划分方案。结果表明，大渡河丹巴以上流域的主融雪期为1月11日~5月10日，其前的11月1日~1月10日为退水期，其后的5月11日~5月31日为降雨径流开始期（仍有部分融雪径流）。研究结果可为高纬度地区的融雪期划分提供参考。

鉴于复合床面条件下刚性非淹没植物改变推移质输沙特性的相关研究成果较少，为此采用水槽试验和理论分析方法，研究了平行排列的刚性非淹没植物对泥沙起动谢尔兹数和推移质输沙强度的影响。结果表明，平行排列的刚性非淹没植物使得泥沙起动谢尔兹数增大了97.2%，推移质输沙率降低了80%以上。通过理论分析提出了适用于刚性非淹没植物平行排列条件下恩格隆推移质输沙率公式，经验证该公式具有较高的精确度。

将再生水纳入供水体系是缓解水资源短缺问题的战略性举措，针对纳入再生水的多水源优化配置中存在的不确定性和稳定性问题，耦合蒙特卡罗模拟和区间两阶段鲁棒随机优化，构建多重不确定性条件下的多水源优化配置模型，有效处理供水和需水过程中以区间和概率分布形式表征的不确定性，同时权衡水资源配置中的可变随机值和追索成本，控制系统风险，得到不同情景下的水资源配置方案，将改进的模型应用到山西大水网的临汾盆地—晋城沁丹河流域供水区，综合分析不同情景下的区域用水效益和缺水损失，得到不同再生水利用率下的多水源联合配置方案，为决策者在不确定条件下考虑再生水利用的水资源优化配置方案提供了参考依据。

针对我国水资源安全评价问题，结合支持向量机（SVM）对小样本、非线性问题分类效果好的特点，用麻雀搜索算法（SSA）对支持向量机的惩罚因子（C）和核函数参数（g）进行优化，建立基于麻雀搜索算法优化的支持向量机模型（SSA-SVM）用于区域水资源安全评价，以洛阳市某区域为例进行研究。结果表明，SSA-SVM法与T-S模糊神经网络法得到的评价等级结果基本一致，SSA-SVM模型具有寻优速度快，不易陷入局部最优等特点，可用于区域水资源安全评价。

过饱和总溶解气体（TDG）主要由高坝溢洪道泄流、植物光合作用产氧过剩和水温剧增等方式引起，这可能直接导致鱼类和水生生物患有“气泡病”（GBD）甚至死亡。为探索减缓过饱和TDG不利影响的措施，采用两种类型的漩混曝气盘对过饱和TDG释放进行试验。结果表明，在不同曝气条件下，漩混曝气方式对过饱和TDG释放有明显的促进作用，其作用效果略强于针孔曝气方式，且曝气速率对过饱和TDG传质系数影响最大，曝气深度次之，曝气直径最小，并获得了过饱和TDG传质系数与曝气速率、曝气直径和曝气深度的关系式，且其误差平均在±6.25%以内。研究结果为减缓过饱和TDG的不利影响提供了数据基础。

为提高枯水期南昌市水环境承载力，构建了赣江尾闾水环境数学模型，研究了不同水文条件的优化调度方案。结果表明，在流量小于1 020 m³/s时，赣江主干河流和下游主、北、中、南四个分支最佳调度水位在最低生态水位和警戒调控水位之间，调度时间在1.11 d以内；在流量大于1 020 m³/s后时，警戒调控水位即为防洪限制水位，主干河流和四个分支的最佳调度水位在最低生态水位和防洪限制水位之间，调度时间在4~7 d内。建议各分支拦河枢纽靠近警戒调控水位运行，既能保证河流控制断面水质达标，又能最大限度的保持南昌市水资源可利用量。

采用大型静动力三轴试验仪对筑坝粗粒料做了常规和湿化三轴试验，研究了粗粒料在湿化变形后动力特性的变化情况，并与常规三轴动力试验结果进行对比。结果表明，粗粒料的动力特性受湿化变形的影响较大，粗粒料的动力性能参数发生了一定程度的衰减，对比分析两种试验的Hardin-Drnevich模型参数，发现湿化变形对k₂、λ_max影响较为明显，数值发生衰减，但对n、k₁的影响不明显。

针对混凝土面板坝渗透系数反演维数高、计算复杂、耗时长的问题，采用正交试验设计构建渗透系数组合与测压点水头组成的学习样本，通过广义回归神经网络（GRNN）建立渗压监测点水头与渗透系数之间的非线性映射关系，并引入粒子群优化算法（PSO）搜寻适合特定工程的光滑因子σ值，提高模型的泛化性和收敛速度，建立了混凝土面板坝渗透系数反演的PSO-GRNN模型，并应用于工程实例。结果表明，基于该模型反演得到的渗透系数取值合理，渗流分析得到的渗压监测点水头与实测值相对误差最大为3.64%，精度满足工程需要。

随着大坝变形监测资料的持续积累和变形测点数量的不断增多，预测分析全部变形测点往往需耗费大量的时间，容易造成反馈不及时的问题。对此，引入模糊C-均值聚类算法（FCM），根据大坝变形规律的相似程度进行分区，将鲸鱼优化算法（WOA）用于长短期记忆神经网络（LSTM）模型的参数优化，建立基于FCM-WOA-LSTM的大坝变形预测模型，以某混凝土双曲拱坝的实测变形资料作为样本数据进行预测分析，并与LSTM模型和SVM模型的预测结果进行对比。结果表明，FCM-WOA-LSTM模型预测结果的平均绝对误差M_MAE、均方误差M_MSE、均方根误差R_RMSE均为3种模型中最小，且拟合段的3个评价指标值和预测段的3个评价指标值均接近，FCM-WOA-LSTM模型具有更高的预测精度和更好的适用性。

针对高点前泵站加压、高点后重力自流的长距离供水工程，事故掉电时末端阀门采用一段直线关闭，为了满足压力控制标准需较长的关阀时间无形中加大了防护措施的规模、增加了投资。为此，采用折线关阀规律，在优化压力的同时减少防护措施体积，采用特征线法通过FORTRAN编程对各方案进行验算，并针对主要参数进行影响因素分析。实例应用结果表明，在保证压力符合要求的前提下相同关阀时间内折线关阀相比于直线关阀可减少防护措施体积、降低工程造价。

针对某长距离、大流量、高扬程泵站加压供水工程，对事故停泵进行模拟。结合工程地形特征，提出采用气垫调压室和单向塔联合防护的方法，并结合管道压力控制要求，对泵后阀门关闭规律及调压室阻抗孔径进行敏感性分析。结果表明，气垫调压室可有效防护停泵水锤及泵后阀快速关闭产生的关阀水锤，单向塔解决了气垫调压室持续补水导致的局部高点低压问题，保护了高点管段安全。联合防护方案可显著减小气垫调压室体积，节约工程成本。另外，泵后阀关闭规律及气垫调压室阻抗孔面积对管道的水锤压力影响较大，关阀过快或阻抗孔口面积过大会导致管道正压超标；关阀过慢或阻抗孔口面积过小会导致管道出现较大负压，具体工程需结合过渡过程模拟进行优化，对于本工程，经过模拟优化，阻抗孔口直径取0.8 m，泵后阀采用5 s直线关闭，结果可满足调保计算要求。

梯级泵站长距离有压输水管道上下游水情发生变化，易导致管道内水压、流速等水力参数变化，进而引起水锤。为满足管道的输水要求，保障其在各工况下安全运行，采用一维特征线法和三维VOF相耦合的方法对其进行数值模拟，建立梯级泵站长距离输水系统过渡过程分析的数学模型。分析了驷马山引江工程的滁河四级站长距离输水系统在泵站停机、失电等工况条件下管道内压力、出水池水位的变化规律，得出通过末闸和侧闸的合理启闭可以更好地保障整个管道系统的安全。

某抽水蓄能电站下游调压室采用阻抗+上室式布置，尾水洞与连接管通过直角岔管和弯道连接，布置型式特殊，水流条件复杂。为研究其水力特性，建立了调压室底部连接管三维流场数学模型，研究了不同分流比、汇流比条件下水力特性的变化规律。结果表明，对于底部流动复杂的调压室阻力损失而言，三维数值模拟能取得较好的仿真效果，计算结果与理论分析结果吻合良好。由于调压室底部弯管、连接管与大井之间的突扩、突缩等均会引起额外的水力损失，其水头损失系数大于常规阻抗调压室，流量系数较单独的阻抗孔更小。

为探求相继甩负荷间隔时间与尾水管进口压力最小值之间的内在联系，针对双机一洞布置型式的抽水蓄能电站，基于瞬变流理论和特征线法对相继甩负荷工况水力过渡过程开展数值模拟，分析了相继甩负荷工况下机组流量变化率和运行轨迹与尾水管进口压力最小值之间的联系。结果表明，存在某一最不利相继甩间隔时间使得两台机组第一波流量变化率的时域不同步程度达到最大，则对应的尾水管进口压力达到最小，且此时先甩和后甩机组运行轨迹点分别在特性曲线反S区上弯点和下弯点。研究结果可为抽水蓄能电站尾水管进口压力极值计算提供参考。

针对供水管网系统中存在过剩压力的问题，提出在管网中安装一定开启度的减压阀，以各节点运行水压与各节点最小服务水头之差的平方和最小为目标，结合管网水力平衡约束、节点压力约束构建减压阀优化压力漏失控制模型，利用遗传算法对模型进行求解，并以东南沿海城镇供水主干管网为算例进行验证。结果表明，所提模型及方法有效、可行，且优化效果显著。

山区河道导流隧洞出口区具有单宽流量大、流速高、河床覆盖层深且抗冲流速小等特点，多数隧洞出口区河床冲刷剧烈，而布置大型消能措施较困难，故提出在隧洞出口布置小挑坎的措施。在物理模型试验观测隧洞出口区水流流态和河床冲刷的基础上，采用数值模拟方法计算导流隧洞出口区水流流场，研究河床冲刷改善的内在机理。结果表明，导流洞出口增设小挑坎后，可增大出洞高速水流的横向扩散和减小单宽流量，增加局部消能率，从而降低河道岸边流速；高流速出洞水体占比明显减少，使高速水流无法直冲右岸滑坡体，减小滑坡体范围流速；出洞水流宽度增加，出洞水流方向变为斜向上出流，减弱对右岸滑坡体的冲击，并且使导流洞出口区及下游河道受到的冲刷明显减弱。研究成果可为工程实践提供参考。

为验证和优化涔天河水库扩建工程^#1泄洪洞“龙落尾”布置方案，首先建立^#1泄洪洞泄流数值计算模型，然后根据室内试验翼型掺气坎后的空腔回水结果反馈数值计算模型的合理性，进而基于水力安全和经济综合原则定义了掺气坎体型的优化目标函数，最后利用反馈数值计算模型研究^#1泄洪洞掺气设施优化布置。研究表明，采用结构化矩形网格的FAVOR方法、VOF方法、RNG κ-ε湍流模型及精细网格的数值模型进行模拟，其计算结果与室内试验结果在空腔长度和空腔形态上的规律较为接近；^#1泄洪洞翼型坎挑坎角度α和坎后底坡坡率θ最优值分别为10%、20%。

针对因缺乏渠道表面实测温度而难以准确模拟渠道温度场的问题，考虑太阳热辐射对渠道阴坡、阳坡和底板温度的影响，建立渠道表面增温计算模型，采用有限元软件ABAQUS，对经历三次降温情况下渠道的温度场变化过程进行数值模拟并分析渠道衬砌冻胀情况。结果表明，在太阳热辐射影响下渠道阴坡冻深显著大于阳坡和底板冻深，计算冻深和衬砌破坏规律也与实际情况吻合较好，在降温过程中阴坡的混凝土衬砌相较于阳坡和底板更容易发生冻胀破坏，按照多年最大冻深利用规范计算时也有相同规律，研究成果可为渠道混凝土衬砌温控防裂设计提供新思路。

针对地下工程围岩参数取值，提出将回溯搜索优化算法（BSA）与BP神经网络相结合的混合网络（BSA-BP）方法，对隧道围岩参数进行反演研究。通过建立隧道有限元开挖模型，利用反演参数计算监测断面的位移并与现场实测值进行对比，最终对围岩稳定性进行分析预测。结果表明，经BSA算法优化的BP神经网络相对于GA-BP神经网络，具有更快的反演速度与计算效率。利用BSA-BP神经网络反演参数得到的位移计算值与现场实测值相对误差均在5%以内，表明该模型具有较高的反演精度，合理性可行，为地下工程参数反演提供了一种新方法。

河南五岳抽水蓄能电站地下厂房洞室群结构复杂，主厂房最大跨度26.0 m，高55.1 m，为大型地下洞室。岩体结构面发育，强度低，断层f₁贯穿三大厂房，安全问题突出，需分析其开挖后围岩的稳定性。为此，使用FLAC^3D程序建立地质模型，采用BSA-BP神经网络反演计算了该区的初始地应力场，而后进行地下厂房开挖的模拟计算，分析了围岩应力场、位移场及塑性区发育分布规律，结果表明地下厂房洞室群围岩基本稳定，但在断层发育部位及母线洞两端存在局部变形破坏的可能。研究成果可为该工程设计、施工提供指导，也可为同类工程提供参考。

由于隧洞塌方风险评价涉及众多模糊因素且评价方法复杂，因而造就了评价体系构成灰色体系、评价方法适用性不高、难以准确评估隧洞塌方风险等级的问题。基于此，运用灰色系统基本思想及矢量投影原理，提出了一套基于灰色矢量投影法的隧洞塌方风险评价模型，在综合分析复杂地层条件下隧洞塌方的影响因素基础上，采取顾及到决策者观点差异程度的群层次分析法（GAHP）对预选评价指标体系进行降维遴择，继而根据综合决策权重系数遴选出能够充分反映塌方机理迥异、具有代表性和区分度高的13个优选评价指标，在此基础上建立隧洞塌方风险优选评价指标体系；此外，引入灰色群组聚类（GGC）和反熵权法（AEW）分别确定主、客观单层次排序权重；利用改进博弈论组合赋权（ICWGT）获得最佳综合权重分配系数，确定指标总层次排序权重；最后根据此模型对隧洞塌方风险进行评估验证。研究结果表明，隧洞塌方风险评价等级与实际开挖情况吻合度较高，验证了该模型的可靠性及准确性。

水工混凝土的力学性能是影响水利工程设施稳定性的重要影响因素。采用力学试验与理论分析相结合的方法建立考虑硫酸盐腐蚀效应的细观损伤本构模型。结果表明，硫酸盐腐蚀提高了混凝土破坏后的损伤程度；随着腐蚀时间增加，抗压强度和弹性模量呈指数型衰减规律，破坏应变呈增大趋势；由试验结果求解了形状参数m和尺度参数ε₀，进而求解了考虑硫酸盐腐蚀影响的细观损伤本构模型；通过实测试验数据验证了采用理论模型预测应力—应变关系的合理性。提出的本构模型可为水工混凝土力学行为的预测提供参考。

碎石桩复合地基中，常用Priebe参数叠加法计算复合地基等效抗剪强度。现有研究多基于常规路堤低应力下展开，少见在高应力作用下该方法适用性研究。对此，依托卢旺达某粘土心墙堆石坝坝基处理工程，利用离散元数值方法（DEM），模拟碎石桩复合地基单桩室内试验，研究了不同面积置换率下碎石桩复合试样的应力应变特性、细观破坏机理及等效抗剪强度，并与广泛使用的参数叠加法进行了对比。研究结果表明，高应力时碎石桩复合地基应力应变特性区别于低应力状态，呈应变硬化趋势；复合试样强度在高应力状态下呈现明显非线性趋势；参数叠加法计算所得的抗剪强度参数对复合地基强度有所高估，建议在工程运用中进行折减。

石榴树包滑坡是三峡库区结构复杂的巨型滑坡之一，自大坝蓄水以来，滑坡出现复活迹象，对周边人民的生命财产造成威胁。为研究石榴树包滑坡在库水位涨落下的变形破坏模式和响应机制，通过大型物理模型试验，精确控制试验库水位涨落条件，在边坡内埋设位移传感器、土压力传感器及孔隙水压力传感器来分析试验现象。结果表明，库水位涨落影响主要集中在滑坡前缘坡脚处，库水蓄水产生悬浮减重作用，会削弱部分滑体重力，从而使得滑坡稳定性下降；坡体内力响应具有滞后性，库水上涨时土体有效应力增加，滑带抗滑力增大，且随着上涨速率增大而形成指向坡内的渗透力越大，有利于滑坡稳定；库水位条件下石榴树包滑坡变形破坏模式为原始边坡→坡脚侵蚀及侵蚀扩展→坡脚裂隙形成及扩展→坡面裂隙形成→局部滑塌，为动水压力型滑坡。试验揭示了库水位条件下的变形机理，为研究类似滑坡提供了参考。

为了实现吐鲁番盆地坎儿井冬闲水资源的有效利用，同时回补区域地下水，亟需建设地下水回灌工程，并确定合理的工程建设位置及有效的回灌方式。首先基于坎儿井流量、回灌水源距离、含水层渗透系数、地下水埋深、机井密度及地形坡度6项指标构建地下水回灌适宜性评价体系，利用ArcGIS空间分析功能进行地下水回灌适宜性区划，并在典型回灌适宜区开展现场试验确定地下水回灌方式。结果表明，高昌区中部、鄯善县北盆地灌区及托克逊县东北部部分区域具有丰富的回灌水源及储水空间，整体渗透系数均大于15 m/d，适宜开展坎儿井冬闲水回灌；利用机电井回灌的井灌方式，能实现对地下水的有效回补，适用于研究区坎儿井冬闲水回灌。

以广州市天河智慧城为研究区，针对绿色基础设施的最优成本效益问题，采用出水口径流总量及悬浮物负荷总量两者的综合削减率、绿色基础设施全生命周期成本为优化目标，设置土地利用现状为约束条件，选择SPEA2为优化算法耦合SWMM模型进行绿色基础设施空间布局优化计算。结果表明，随着降雨重现期增大，绿色基础设施最优空间布局方案的可选择范围和综合削减率均在减小。下凹式绿地的成本效益最好，绿色屋顶最差。当资金投入较低时，可优先将下凹绿地的面积规划为可布设最大值后再规划其余设施；若对径流量和污染物负荷量的削减要求较高且资金允许时，可在其余绿色基础设施面积较大的基础上考虑绿色屋顶的布设。研究成果可为海绵城市建设示范工作提供理论支撑。

为了研究自由海浪条件下的高潮汐流速对水平轴潮流能水轮机的动态特性影响，基于STAR-CCM+建立了海浪条件下潮流能水轮机水动力特性的数值模拟方法，得到了海浪对潮流能水轮机转动影响规律及转动过程中产生的尾流特征。结果表明，潮流能水轮机角加速度的幅度与频率受海浪影响，但波动幅度小于海浪波动幅度、变化频率高于海浪波动频率；水轮机转动产生的尾流会使下一个水轮机的周围流场更紊乱，对叶片转动的影响、水轮机轴负载和能量利用率等方面会产生影响；压力脉动变化趋势分析认为，尾流对水轮机疲劳损伤并无太大影响。

为研究非对称过水系统抽蓄电站的稳定性，基于Hopf分岔理论，先建立了带上游调压室的一管双机非对称过水系统抽蓄机组调速系统数学模型，在此基础上进行了Hopf分岔分析获得了调速系统的理论稳定域，并分析了不同控制参数下机组的动态响应特性，验证其理论稳定域；再揭示了一管双机式抽蓄机组动态响应的多尺度振荡特性及其产生机理；最后，探究了水流惯性时间常数、水轮机惯性时间常数和调压室时间常数对系统稳定性的影响规律。结果表明，带上游调压室的一管双机非对称过水系统抽蓄机组调速系统的Hopf分岔是超临界的，其稳定域由两条分岔线共同决定；调压室及机组间的水力干扰使得机组的响应特性呈现明显的多尺度振荡特性；较大的水流惯性时间常数和较小的水轮机惯性时间常数对系统稳定性有利，调压室时间常数对系统的稳定性影响呈现饱和特性。研究结果对抽蓄机组的智能控制和电站过水系统设计优化具有重要的指导意义。

针对弧形钢闸门采用ANSYS有限元软件中APDL参数化编程语言进行闸门结构三维有限元设计时存在耗时长、效率低的问题，在APDL参数化编程语言基础上，提出一种基于VB的ANSYS APDL的弧形钢闸门设计与分析程序，并以某工程为例对该程序进行云图成果展示。结果表明，该程序能提高弧形钢闸门的设计分析效率，设计人员可根据实际工程需要进行调试，使设计出来的弧形钢闸门满足工程建设需要。

为深入了解双节式拍门不同开启角度对出流的影响，以某泵站的双节式拍门为例，选取在实际工程中大量使用的4种开启角度方案，利用数值模拟方法对双节式拍门在不同流量下的门后水流流态进行了三维模拟计算，分析了水流流线、流速均匀度和涵管内水力损失三个指标对水流流态的影响。结果表明，出水涵管沿程阻力损失系数与开启角度呈负相关关系，拍门开启角度越大，出水涵管内水流的水力损失越少，且随流量的增大越来越明显，流量为2 m³/s时方案4与方案1相比水力损失下降了49.6%，流量为16 m³/s时方案4较方案1水力损失下降了79.1%；涵管内流态与开启角度呈正相关关系，拍门开启角度越大，涵洞内水流流态越好，当拍门的开启至方案3上拍门46°、下拍门64°后，涵洞内水流状态已趋于较优状态。

采用急流衔接的闸坝防冲护坦末端“软硬”交界处或预挖冲坑常常发生基础淘刷破坏，不仅使护坦处于悬空状态，还可能引起护坦末端水流流态与设计的急流流态有偏差，甚至形成水跃状大尺度旋滚淘刷河床，但相关研究成果很少。针对闸坝下游防冲护坦末端基础发生淘刷的情景，采用室内机理模型试验和三维湍流数值模型方法，对护坦末端不同尺寸概化淘刷坑附近的水流流态进行详细观测和计算分析。结果表明，与护坦末端基础未被淘刷时的急流流态相比，淘刷坑使水流流态发生很大变化，可分为护坦上游的水跃、淘刷坑内的混合流、此两类组成的准周期流态三种。流态演化的研究结果可为分析闸坝下游护坦结构大规模破坏提供技术支持，具有一定工程应用价值。

为提高大型水闸工程施工安全管理水平，改变传统人工管理模式，解决施工安全管理效率低下的问题，通过运用数据库和BIM技术，存储大型水闸工程施工危险源信息，同时将数据库与水闸BIM模型相结合，提出基于BIM技术的大型水闸工程施工危险源自动辨识流程，实现水闸工程施工危险源快速辨识的能力。利用计算机技术开发大型水闸工程施工危险源辨识系统，提高水闸工程施工安全管理效率的同时可为施工危险源信息化管理提供借鉴。

平面闸门通过启闭控制蓄水和泄水，在运作时容易受水流脉动压力作用而发生破坏。为研究闸门启闭运动与过闸水流的相互作用过程，首先对不同底缘形式下的闸门启闭过程中过闸水流进行三维数值模拟，再采用希尔伯特—黄变换对过闸水流脉动压力信号进行时频特性分析，得到信号的时间—频率—幅值信息，对比分析发现在前倾45°、后倾30°的组合式闸门底缘，在闸门底部受脉动压力作用较平缓，测点能量幅值的变化差值最小，水流流态较为稳定。该研究可为平面闸门过闸水流脉动压力分析提供参考。

针对目前闸门设计中存在设计质量不稳定、设计周期长、重复工作量大等问题，基于全过程三维参数化设计理念，依据设计规范和手册，提出了一种闸门全过程三维参数化设计方法，即在同一平台Workbench通过编写相应程序实现平面闸门结构的三维参数化几何建模、空间结构分析和工程出图。工程应用结果表明，该方法可使闸门结构由平面设计过渡到空间设计，设计过程更加直观形象，提高了设计的质量和效率，减少了设计过程中因设计变更产生的重复性工作量。

为实现水电集控平台主报警信息时序匹配和处置，构建了基于Python数据可视化的水电集控平台主报警信息规则时序匹配与处置模型，该模型首先利用通信服务器将水电站设备运行故障信息传输至水电集控平台接收端内后生成故障报警序列；然后依据领域专家匹配规则库内的时序匹配规则匹配水电站故障报警主信息后使用状态函数、状态变化函数等对其进行时序特性分析，利用映射表描述主报警信息时序特性；最后对该主报警信息时序特性展开报警选择、报警处理和处理结果分析后，使用基于Python编程软件对结果进行可视化并发送至调度员控制台内，实现水电集控平台主报警信息规则时序匹配与处置。试验结果表明，该模型具备较好的主报警信息可视化能力，其爬取的主报警信息覆盖率高达98.99%；主报警信息规则时序匹配时的皮尔逊相关系数数值较高，处置主报警信息能力较好。

针对BIM技术在水利水电工程项目中应用尚未形成全过程、全专业的整体协同设计和系统性数字化应用的现状。以金川水电站为例，结合金川水电站项目定位高、面板堆石坝覆盖层深厚、引水发电系统地质条件复杂的特点及项目实际需求，实施了全过程三维BIM设计，明确了标准体系，开展了全专业全阶段数字化勘测，实现了BIM协同设计、三维设计成果应用、动态更新及网页端和移动端的全过程轻量化数字移交，建立了数字化成果管理平台，为智慧工程及数字电站奠定了数据基础。同时开展“BIM+”多源数据管理，实现了基于BIM的地质预报、施工进度管理、动态反馈分析及安全监测智能管理等功能，为安全风险管控和施工精益化管理提供了保障。研究成果可为水利水电工程开展全过程、全专业的整体协同设计和系统性的数字化应用提供参考和借鉴。

特高压直流穿墙套管是我国电网的卡脖子技术之一。目前不仅其核心设计与制造技术存在较多难点有待攻克，其设备运行的状态监测技术也是一个难点问题。为此，在分析特高压直流穿墙套管的结构和常见故障的基础上，探索了振动法在特高压直流穿墙套管故障在线监测领域的应用，并开展了理论仿真研究，发现当特高压直流穿墙套管的外绝缘或内绝缘发生损伤时，套管的基础特征频率有明显改变。随后对800 kV级特高压直流穿墙套管的电容芯子开裂和硅橡胶伞裙破裂开展了故障模拟和振动测试，结果表明不同故障状态下套管的基础特征频率有较大差异。因此采用振动监测技术可有效实现对特高压直流穿墙套管故障的甄别，可为特高压工程建设和运维人员提供技术参考。

为研究特高压直流输电线路地面附近的离子流场问题，应用BPA法求解双极直流输电线路离子流场，结合逐次镜像法计算的标称电场，进而求得合成电场，并利用该方法计算了±800 kV直流输电线路的离子流场与合成电场问题，分析了导线对地高度、极间距、子导线半径对特高压直流输电线路合成电场的影响。此外，还对比了求解合成电场强度的电场线法。结果表明，BPA法求解离子流场准确有效，且计算效率大大提高；提高导线架设高度和增加分裂子导线半径均可改善地面附近电磁环境，而减小导线极间距能够降低地面附近的合成电场强度，但效果不明显。

针对调峰电源设备漏油图像识别中的难点问题，将逻辑规则判别引入图像识别领域，提出一种全新的图像识别方法。基于直方图均衡化技术增强原始图像，利用Mask RCNN网络初步获取储油装置、地面、疑似油污区域的位置和轮廓信息。根据这些信息判断物体间位置关系，并结合逻辑表达式判断疑似区域是否属于漏油区域。基于现场拍摄的调峰电源设备图像进行实例分析，结果表明该方法能有效克服漏油区域识别中的难点问题，大幅提升了识别准确率。

调峰电源设备状态评估有利于电力系统安全稳定运行。系统监测数据本质为一系列指标量的时间序列，评价系统状态时需综合考虑不同指标量间的耦合关系，且实时监测系统对模型的处理速度也有所要求。对此，提出了一种基于数据融合并行特征提取的调峰电源设备状态评估方法。并行提取时间序列统计特征，基于多重假设检验选择重要特征，再利用所设计的分层图卷积网络实现信息整合。实验表明，对比现有模型，该方法的识别准确率大幅提高，运行时间缩短，可迁移性提升。

在弱电网中，由于电网的阻抗特性较大，线路中阻抗参数改变了整流器控制的关键参数，影响了整流器的整体性能，可能会导致整流器输出不稳定，使输出呈现次同步振荡特性。为此，在不增加硬件补偿系统的基础上，提出了一种能够有效抑制次同步振荡的控制策略，该抑制策略从数学模型角度出发，通过低频滤波器提取出次同步振荡交流电流分量，进行d/q变换后，将该次同步振荡的d/q电流分量进行PI闭环控制，次同步振荡分量的PI调节器输出值进行解耦补偿后乘以补偿系数得到电压的d/q补偿分量，对原电流内环的输出进行补偿。仿真和试验结果表明，该抑制策略有效、可行，能够有效抑制次同步分量。

为保证电力变压器多股并绕线圈的导体长度一致、电流密度均衡，通常在其绕制过程中进行结构换位，实际运行表明导线换位处的绝缘容易损伤并导致匝间短路故障。针对实际试验中故障点难以设置、电气量无法直接检测等问题，利用“场-路”耦合原理，以型号为S13-M-200/10、低压绕组由两股扁铜线并绕、换位点在绕组中部的配电变压器为例，基于有限元仿真软件建立与实物结构尺寸相同的仿真分析模型，通过对比性能参数的实际试验值与仿真分析值，在验证模型正确性的基础上，研究电力变压器低压绕组在导线换位处发生单股匝间短路时的电气特征及电动力。研究表明，当变压器低压绕组发生单股匝间短路时，短路环内部流过数十倍额定电流的环路电流，故障相电流略有降低，有功损耗激增；导线换位引起线圈轴向力与辐向力分布不均，绕组容易失稳变形，需要对该导线换位处采取机械和绝缘加强措施。

高比例新能源接入电网后，电网安全稳定受多重不确定性因素的影响显著提升，为在新能源大幅度波动造成功率缺口的场景下快速形成功率调整方案以维持源—网—荷动态平衡，亟需量化评估电网的最大供电能力。为此，以供电能力最大、重要断面最小断面裕度最大作为优化目标函数，以电量平衡、片区备用容量、断面裕度作为约束条件建立省级电网最大供电能力评估场景模型，分别采用多阶段的约束多目标进化（CMOEA-MS）算法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ求解模型，并基于解集的收敛性、均匀性、广泛性3个指标对两种算法的解集质量进行评价。算例仿真结果表明，CMOEA-MS算法在求解所提模型时超体积值更大、性能更好，能有效提高省网的最大供电能力。