高质量、高时空分辨率的降水数据对水文、气象等领域的研究具有重要意义。目前遥感、再分析降水数据应用普遍，但存在分辨率低、精度不确定性大等问题。对此，提出了考虑协变量的随机森林降水融合算法，对CMA、CN05、ERA5、GLDAS、TRMM、IMERG、PERSIANN七套降水产品进行融合，并选取长江流域的三个典型子流域（金沙江、三峡区间、鄱阳湖）进行随机森林融合数据（RFF）的效果检验。结果显示，对于降水产品准确性，随机森林融合数据精度相较于原始降水产品有所提升。对于不同降水事件的准确性评估，随着降雨强度增加，各降水产品风险评分（T_TS）评分均呈减小趋势，RFF的T_TS评分优于原始降水产品。通过考虑协变量的随机森林模型对降水产品进行数据融合，可以提升降水数据的精度及不同降水事件发生的可靠性，为水文模拟等提供支持。

拉萨河流域是青藏高原典型干旱半干旱流域，生态系统极为脆弱，研究植被指数（NDVI）对气象要素变化响应滞时的时空动态，对于探讨气候变化背景下青藏高原植被对气象因子变化的适应性具有重要意义。基于拉萨河流域1982~2017年逐月NDVI、降水量（P）、平均气温（T）数据，利用Pettitt突变及Mann-Kendall趋势检验，解析生长期NDVI及各气象因子的时空动态，并基于Pearson相关分析，识别生长期NDVI对不同气象因子响应滞时，解析气象因子对NDVI时空变化的影响。结果表明，流域尺度NDVI在1997年发生显著突变，且存在由增向减的趋势转变，流域气候由突变前的“冷湿化”向突变后的“暖干化”转变，同时其对植被生长的作用由促进转为抑制；流域内存在两条明显的NDVI对气象因子响应的滞时变化带，即流域西部多年冻土区NDVI由突变前对气象因子无响应转为突变后对P、T响应，流域南部低海拔地区NDVI对P在突变后的响应滞时较突变前延长1个月，且对T由突变前无响应转为突变后的快速响应，流域西部永久冻土区NDVI对P的响应滞时长于流域南部季节冻土区；突变后NDVI对气象因子的响应面积较突变前均有所增加，气象因子对拉萨河流域植被生长的影响作用增强。

基于云南省六大流域36个基准气象站降水、平均气温的逐月资料，利用CMIP6已发布的11个气候模式，模拟预估六大流域气象要素变化过程，应用3种模式集成方法提升模拟能力，评价各模式及集成方法的适宜性，选择最优方法预测六大流域在SSP2-4.5情景下未来气候变化可能的发展趋势。结果表明，预测云南省六大流域未来近、中、远期降水逐渐增多，气温逐渐升高；预测2060年后降水可能呈显著增加趋势，2050年后气温可能呈显著升高趋势。

汾河流域旱灾具有灾情重、影响范围广的特点，对当地社会经济的发展有很大的阻滞作用，因此准确评估流域内干旱状况具有重要意义。基于SPI、SPEI、SRI三种干旱指数，用泰森多边形进行数据分组，通过Caussian Copula函数构建新型综合干旱指数CI，用M-K趋势检验法对CI年序列进行趋势检验，并由游程理论提取干旱特征。研究发现，CI可以很好地对水文干旱和气象干旱同时做出响应。年尺度CI序列的M-K趋势序列数为-3.78，汾河上游有向干旱发展的趋势。1970年发生的干旱强度最小，为0.06；2013~2016年4年连旱，干旱强度最大为2.66。

为探索提高径流预测精度，基于兰州水文站2001年8月~2019年12月的逐日径流数据，在控制变量法的基础上，应用LSTM、ARIMA、SVR、XGBoost四种模型，建立了单一模型、EMD分解重构、剔除噪声模态分量后的EMD分解重构等三类处理方式共12种模型方案，并对12种方案的评价指标进行对比。结果表明，EMD序列分解重构技术和基于Hurst指数的噪声模态分量剔除有助于提升预测精度，与单一模型相比，前者构建的模型的均方根误差（R_RMSE）平均下降了15.16%，后者平均下降了28.49%；12种方案中，预测效果较好的方案是剔除噪声模态分量后的“EMD-SVR-ARIMA”模型。

河道槽蓄量变化是河道演变分析的重要内容，以往多采用断面法进行简化计算，但在多级分汊或有支流汇入的复杂河型中，断面法通常需人工单独处理，计算效率较低。通过引入分汊河道水面宽度比，优化分汊处断面计算面积的分配、增补断面估算支流河口附近漏测区间槽蓄量、采用地形法还原不同水位下断面间距等方法改进后，实现了槽蓄量批量运算。对比结果表明，改进方法大幅提高了槽蓄量计算效率及精度，可为各类复杂河型下的槽蓄量批量运算提供参考。

来水来沙是塑造河床形态的动力和物质基础，三峡水库调度运行对水沙过程的改变导致坝下游河道出现剧烈的冲淤调整。选取长江中游典型顺直分汊段———白螺矶河段，从河道槽蓄量、滩槽冲淤、汊道分流能力变化等多角度分析三峡水库蓄水运用后河道发育特征，结合造床流量以上中洪水持续天数变化，定量计算三峡水库调度运行后流量过程变化对白螺矶河段河道发育的影响。结果表明，近年来，白螺矶河段槽蓄量增大并以枯水河槽冲刷为主，汊道段右汊分流比占优，且枯水分流比呈增大态势，三峡蓄水以来的水沙条件可维持白螺矶河段主汊的发育；与无水库调蓄下流量过程相比，现行调度方式下造床流量以上高水持续时间相对缩短，白螺矶河段冲刷总量偏小且右汊分流比略有降低。研究成果可为三峡水库中小洪水调度运行等提供参考。

为了解植被群对天然弯曲河道水力特性的影响，设计簇状、均匀两种布设形式分别模拟自然丛生及人工规律种植的植被群，通过水槽试验探究植被不同布设形式对连续弯道流场、水动力轴线、紊动能、环流结构分布的影响。结果表明，连续弯道流场出现明显的流速分区，其中高流速区靠近凸岸侧，低流速区依附在凹岸侧；植被布设使得高、低流速区的分布范围产生相反的变化规律，即高流速区增加，低流速区削减。弯道作用下水动力轴线在“弯顶上游侧逐渐摆向凸岸—弯顶附近紧贴凸岸—弯顶下游侧摆向凹岸”完成一个周期的运动变化；植被布设使其摆向水槽中部且簇状布设的偏离程度大于均匀布设。弯道作用下水流紊动能的沿程分布表现为“两侧小中间大”；整体上看植被布设使得弯顶下游侧紊动能增加且簇状布设的影响程度大于均匀布设。植被布设改变了环流结构，表现为涡核位置的摆动以及分布范围的改变。

针对大规模生态补水（永定河北京段4次生态补水）对长期断流河道的影响，建立了MIKE 11水动力模型，通过情景模拟分析量化评估了补水前后径流与入渗能力的变化特征。结果表明，官厅水库入库径流序列可分为天然、人类弱干扰、人类强干扰3个阶段，在2019~2020年3次生态补水期间，永定河北京段主要断面流量远大于人类强干扰阶段的生态流量；2021年秋季生态补水的渗透系数和渗漏量损失最低，表明通过连续3年的大规模生态补水，永定河的河道渗漏量明显减少；以2021年秋季生态补水为例，建立了槽蓄量与补水流量、淹没面积与补水流量、淹没面积与槽蓄量、渗透系数与补水流量的拟合函数，可为后续永定河生态补水的开展提供一定的指导。研究结果能有效指导永定河北京段生态补水方案的优化制定，为永定河流域综合治理和华北地区长期断流河道生态修复提供借鉴。

设计水文条件是影响水域纳污能力的重要因素，水电工程建设一般会显著改变河流原有水文过程。根据金沙江攀枝花河段水功能区划及水质目标，采用二维水动力、水质模型计算梯级建设前后COD、氨氮动态纳污能力，分析纳污能力受梯级开发的影响程度及其与相关水文要素的响应关系。结果表明，梯级建成后，COD、氨氮各月纳污能力分别减小5.2%~27.8%、3.8%~41.2%，枯水期减小幅度大于丰水期；各水文要素中，岸边流量与纳污能力变化趋势基本一致，利用梯级建设前后二者变化量进行相关分析，氨氮纳污能力变化量与岸边流量变化量显著相关，COD纳污能力变化量与岸边流量变化未表现出明显线性相关性。

基于对幸福河概念的理解，以齐齐哈尔市河道规模适中的6条河流为例，结合比例标度层次分析法（AHP）和反熵权法（AEM）进行组合赋权，构建TOPSIS评价模型，将目标层划分5个导向层、20个指标层进行幸福河评价。结果表明，齐齐哈尔市河流整体幸福等级为Ⅲ级，其中，雅鲁河幸福等级为Ⅳ级，阿伦河、诺敏河、音河、润津河幸福等级为Ⅲ级，绰尔河幸福等级为Ⅱ级。分析结果中2个指标层整体较差的原因，并提出治理建议。

基于尖点突变理论，针对影响泥沙起动、底床冲刷的主要因素，在不同水流强度下，建立了恒定流下泥沙起动模式，以及沙粒雷诺数、希尔兹数与泥沙冲刷强度的非线性方程，进行了相应的物理模型试验，并将已有试验得到的沙粒雷诺数代入非线性方程，探讨了沙粒雷诺数的大小对非线性方程的影响，将所提公式的计算结果与已有资料进行对比，发现该理论公式的计算值与试验值具有较好的一致性，能基本满足对细颗粒泥沙冲刷强度的预测需求。

为评估确定小流域适宜的生态流量，以珠江流域清水河为例，通过Tennant法、Texas法、频率曲线法等6种水文学方法计算逐月生态流量，并进一步结合水文节律及生态流量保障率，对比枯、汛两个时期6种方法的优劣程度，获得最适宜小流域的生态流量计算方法来确定生态流量。结果表明，红旗水库断面生态流量在0.12~1.52 m³/s之间，普者黑断面生态流量在0.30~4.95 m³/s之间；水文节律拟合系数分别为0.993、0.998，生态流量保障率均处于良好水平，生态流量选取结果合理。研究结果可为类似全国小流域选取适宜计算方法确定生态流量提供参考。

为弥补单一基尼系数法在新疆水资源空间均衡评价上的不足，需系统评价水资源与社会发展的匹配关系。选取新疆耕地面积、人口数量、工农业产值、生产总值作为影响水资源承载力的指标，采用联系数法与洛伦兹曲线相结合的方法定量分析区域水资源及子区域水资源与各指标间的均衡性，结合五元减法集对势识别子区域水资源均衡性发展态势。结果表明，2011~2018年新疆整体水资源均衡性呈先升后降趋势，且年际间均处于不均衡状态；从各指标分析可知水资源均衡性在较不均衡与不均衡间波动；从子区域水资源均衡性与态势分析可知大部分地区处于不均衡、反（偏反）势状态，加剧了水资源的不均衡性，明确了需进行水资源均衡调控的对象，为合理改善水资源均衡性指明了方向。

科学评价洪水资源利用潜力是高效利用流域洪水资源与缓解水资源供需矛盾的前提。为评估西枝江流域不同河段洪水资源利用潜力，通过构建SWAT模型模拟西枝江流域多年天然径流过程，基于极限分析理论量化评价上、中、下游河段的洪水资源利用潜力，并结合水质条件探讨西枝江流域洪水资源利用的可行性。结果表明，SWAT模型在西枝江流域径流模拟方面具有较好的适用性；该流域洪水资源年际分布不均，洪水资源利用潜力年际差异较大；下游洪水资源利用条件优于上游，但下游河段的洪水资源利用率较低，下游多年平均现状和理论利用潜力分别为3.48×10⁸、7.97×10⁸m³；西枝江流域干流河段水质指标均不低于Ⅲ类标准，洪水资源利用具有可行性。研究结果可为西枝江流域洪水资源优化配置提供支撑，对实现流域高质量发展具有重要参考价值。

为分析沂河流域氮污染负荷状况及变化，建立SWAT模型，基于临沂站监测数据进行模型率定，分析流域污染时空分布特征并确定关键污染源。结果表明，SWAT模型在沂河流域径流、污染负荷模拟研究中具有良好的适用性；污染负荷年内主要集中在汛期（7~9月），氨氮、总氮占全年的73.34%、81.58%；流域西南、东北干支流中下游子流域是污染负荷的主要来源区；流域主要污染源为污水排放、农业施肥和土壤流失，建议采取氮肥削减、退耕还林和综合治理措施以有效减少流域氮污染负荷。

支持向量机（SVM）在小样本模拟预测中具有优势，但其惩罚因子C和核函数参数γ的选取存在主观性，因此采用哈里斯鹰算法（HHO）对SVM的C、γ进行优化，建立基于HHO-SVM的水质预测模型，并应用于滇池草海西苑隧道断面的水质预测研究中。结果表明，HHO-SVM水质预测模型的预测精度高于基于遗传算法的支持向量机模型（GA-SVM）和基于鲸鱼算法的支持向量机模型（WOA-SVM），验证了HHO算法优化SVM参数的可行性，表明HHO-SVM可用于水质预测中。

针对传统水质预测方法难以捕捉样本中时空特征的问题，提出建立基于CNN-EA-ConvLSTM水质预测模型，即首先通过卷积神经网络（CNN）对数据降维处理，提取样本特征，然后使用外部注意力机制探索样本间的隐藏信息，以卷积长短期记忆网络（ConvLSTM）进一步捕捉数据的空间特性，为使模型能达到最优效果，使用遗传算法优化模型中的超参数，最后以青海省的水质监测数据为样本对模型进行仿真验证。结果表明，该模型的平均绝对误差（M_MAE）为0.063、均方根误差（R_RMSE）为0.012、平均绝对百分比误差（M_MAPE）为2.6%，与CNN-EA模型、CNN-LSTM模型相比M_MAE、R_RMSE、M_MAPE分别降低了18%和24%、14%和25%、16%和21%，模型可有效获取水质的时空特征，减弱不同样本间的影响，达到理想预测效果。

在水文数据只包括雨量站数据和河道监测断面水位实测数据的情况下，提高中小型流域洪水预报精度一直是一个重大挑战。根据数据特征实现洪水的自动化编码，利用决策树模型对历史洪水分类，得到候选洪水组和淘汰洪水组，提高计算效率。在此基础上，建立基于时空水文数据相似性度量的洪水预报模型，以江西省大汾水流域水文数据为例开展水文数据分析，并随机选取四场洪水进行验证，结果表明洪峰水位合格率为100%，峰现时间合格率为75%，精度较高，在水文数据研究中具有重要理论价值和现实意义。

针对唐河航运工程郭滩枢纽建设对河道防洪安全影响的问题，通过水文站实测洪水资料和线性内插法计算郭滩枢纽设计洪水，根据历年实测横断面和深泓线分析河道冲淤演变和演变趋势预测，用恒定非均匀渐变流能量方程进行河道水面线计算，并应用二维模型二阶RungeKutta方法模拟计算建设工程对河道行洪时流场的影响。结果表明，唐河航运工程郭滩枢纽对河道洪水影响较小，解决了郭滩航运枢纽洪水影响评价的技术难题，可供有关部门参考。

针对合肥市某校园内涝问题，利用GIS解析卫星图像得到研究区五类下垫面分布信息，并进行汇水区的自动划分，再结合RTK设备实测高程点，得到了园区的3 m×3 m高精度DEM数据。进而分别采用Mike Urban和Mike 21构建了研究区内的一维管道模型及二维地表模型，并将两者在Mike Flood上进行了耦合。同时，在易涝区安装了流量计、液位计和雨量计，通过两场实测降雨对模型进行率定，并根据相关系数（R²）与Nash-Sutcliffe效率系数（E_NSE）评判率定结果。最后，利用芝加哥雨型拟定了5、10、30、50年重现期的降雨情景，模拟得到不同降雨过程中节点与管道超负荷的严重程度、淹没范围与淹没深度。结果表明，该校园内涝主因是下垫面规划不合理，部分区域存在管线较长和集水范围过大问题，导致地面对雨峰径流吸收有限，管网超负荷情况严重，峰值雨水不能及时排出。

针对近年城市内涝灾害频发及损失严重的问题，聚焦排水防涝工程现状，以2016、2020年出现内涝灾害的安徽省六安市为例，系统考虑排水管网与排涝河道的衔接关系，通过追踪管网—内河—外河的雨水外排过程，从积涝点位置对应排水管网达标情况、地面高程与相应受纳雨水河道设计水位关系、河道排涝能力、汇入外河排涝泵站运行条件等方面分析确定造成城市内涝的工程短板。结果表明，六安市老城区积涝点高程具有自流汇入河道条件，排涝河道、排涝泵站均可满足排涝要求，发生内涝的主要工程原因是大部分排水管道标准较低，不能及时将雨水排入河道。在此基础上，进一步考虑老城区排水管道整改实施难度大、周期长，为在整改前尽可能减小内涝风险，提出降低汇入外河口排涝泵站运行水位的新的治理思路及措施，以提高城市排涝减灾能力。

为了研究广西灰岭尾矿库溃坝后对下游区域的影响，借助GOCAD与Rhino软件建立符合实际地形的尾矿库区域三维模型，并利用PFC3D三维离散元模拟软件对灰岭尾矿库运行至最终堆积标高+490 m时的状态进行溃坝模拟，分析了尾矿下泄可能淹没的范围、尾矿泥石流影响的区域。结果表明，溃坝后尾矿泥石流演进速度能在较短时间内急速增加到最大值，之后逐渐消减，距坝址越远，尾矿泥石流演进速度消减越快；溃坝演进时间为1 100 s时，尾矿最远演进距离为尾矿坝脚1 215 m处，下泄体最大宽度约853 m、最大深度约30 m，途中淹没多处敏感点，该研究为尾矿库失事的早期预警、人员疏散和抗洪救灾等提供了决策信息。

针对高防浪墙在坝坡坝顶附近由倾斜变为直立的情况，利用数值模拟和物理模型试验的方法对波浪爬高计算进行相互印证。对不同波浪要素、坝前水深工况进行分析，研究高防浪墙对水库波浪爬高的影响。结果表明，同一波浪要素针对不同水库水深时，波浪爬高随着水库水深呈倒抛物线趋势；波浪爬高在水深位于防浪墙直立段与坝坡斜坡段交汇处最大；当墙前水深高于直立段与斜坡段交汇处时，与数模和物模结果相比，规范法计算的波浪爬高偏大。研究结果可为土石坝工程设计时考虑波浪爬高影响的高防浪墙顶高程精细化设计提供参考。

为研究实际水沙条件下排沙比与影响因素间的响应关系，基于三峡水库2003~2018年实测水沙资料，在分析水库来水来沙特性的基础上探讨了排沙比与各影响因子的响应关系，并建立了主汛期排沙比关系式。结果表明，排沙比与单因子影响因素的相关性不高，说明排沙比受多因子综合影响。从水库的运行调度角度出发，排沙比与滞洪时间呈负相关，应通过缩短滞洪时间来提高排沙效率；从来水来沙角度分析，入库沙量越大，细颗粒泥沙的排沙比越大，粗颗粒泥沙则呈多来少排的特点。在主汛期，排沙比与提出的表达式关系较好，可为三峡水库调度提供参考。

在同一坝址下进行水电枢纽建设，挡水构筑物的高度是一个受众多因素影响的关键指标。从挡水大坝地震动响应变化的角度，对某工程挡水构筑物三种设计坝高方案在静动力叠加工况下的响应进行了分析比较。结果表明，随着坝体的增高，拱坝的自重和库水压力不断增大，但其地震动响应并非都随坝体的增高而增大，算例中拱坝上游面梁向和拱向压应力随着坝体的增高而增大，下游面梁向压应力随着坝体的增高而减小，拱向压应力随坝体的增高呈先减后增的趋势，正向位移和开度则随着坝体的增高呈先增后减的趋势。该研究结果可为挡水构筑物的相关设计提供参考。

我国西南地区蕴藏着大量的水能资源，是当前和今后水电建设的重点区域，但大多存在深厚覆盖层、高地震烈度问题，其对高面板堆石坝正常运行的影响不可忽视。在100 m深厚覆盖层上，创建了100、200、300 m级高面板堆石坝的二维有限元模型，在长周期地震动和常规地震动作用下，采用弹塑性本构模型，研究同一深厚覆盖层上不同高度面板堆石坝的动力响应特征。结果表明，与常规地震动相比，长周期地震动对深厚覆盖层高面板堆石坝的加速度有很大影响，随着坝体高度的增加，坝体动力反应峰值加速度逐渐呈下降趋势，且在长周期地震动作用下，坝体越高，短时间内坝体的位移越大，造成的变形也越大，不利于大坝的抗震稳定。因此，在深厚覆盖层长周期地震频发地区修建面板堆石坝时，需将长周期地震动影响作为抗震稳定评价的一个关键环节。

针对库岸沥青混凝土面板与库底土工膜的连接型式，提出了取消混凝土连接板，利用钻孔回填弹性环氧砂浆的方式将两种防渗体直接连接的新型结构设计方案，并通过模型试验，研究防渗连接结构锚固区接头部位的力学性能、抗渗性能及锚固参数。结果表明，所提方法锚固区抗拉拔、抗扭性能安全可靠，建议的双道锚固方案可更好地适应0.4 MPa水头下土工膜发生滑移大变形时的防渗要求。根据试验结果提出了优化钻孔参数，具有成孔性好、防渗可靠、对面板整体性影响较小的特点，可为实际工程设计提供参考。

常见土石坝坝脚挡墙变形破坏机理主要有地基承载力不足、地基不均匀沉降、温度效应或自身抗滑（倾）稳定性不足等。某项目土石坝坝脚棱体排水改为挡墙后，挡墙变形特征与常见起因均不相符，变形仅在挡墙伸缩缝处可见，伸缩缝呈张开、闭合或错位等变化。研究发现，伸缩缝变形是因坝体固结沉降导致挡墙产生水平位移，并与相邻挡墙间形成水平位移差有关，位移差越大变形越严重；同时挡墙水平位移大小与坝截面高度、坝基所处水文地质条件等相关。土石坝下游棱体排水改为重力式挡墙后，除按规范要求设计计算外，还应计算挡墙间水平位移差，并考虑挡墙位移、排水不畅对坝体下游排水系统的影响。研究结果对正确分析坝脚挡墙变形机制和挡墙抗滑设计具有较好的参考价值。

受全球气候变化和人类活动的影响，干旱、降雨等极端气候导致水库大坝产生了滑坡等灾害，同时碾压式土石坝设计规范未考虑蒸发、降雨对大坝坝坡渗流和稳定性的影响。对此，构建了某土石坝有限元计算模型，研究了蒸发、降雨和库水位作用对土石坝孔隙水压力、浸润线和坝坡抗滑稳定安全系数的影响，并结合地勘和监测资料分析了滑坡的成因机制。研究结果表明，蒸发、降雨对下游坝坡0~2 m范围土体的孔隙水压力影响较大；测压管实测水位与有限元计算浸润线差值小于0.4 m；初始阶段蒸发作用提高了坝坡稳定性，但蒸发作用导致坝体表层填土不断收缩、开裂，为降雨入渗提供了通道，随着降雨、蒸发循环次数的增加和库水位上升，裂缝不断增加，裂缝底部附近的局部滞水区相互连通形成饱和带，从而导致大坝下游浅层坝坡失稳破坏；研究结果为完善土石坝设计规范和水库大坝滑坡预警提供了科学依据。

实测变形资料作为特高拱坝服役性态最直观的表征，蕴藏着丰富的时空信息和演变规律。为研究特高拱坝时效变形的协整性，利用小波分解获得大坝位移的时效分量，考虑到特高拱坝的空间整体一致性差异，采用FCM聚类算法实现了时效变形的区域化，借助区域线性化思想，将整个特高拱坝时效变形的空间非线性协整关系转化为区域内近似线性的协整关系，建立了描述大坝不同部位时变协整发展规律的分区协整模型，通过协整残差实现了多测点时效变形的协整发展监控和预警。

望虞河是太湖流域北排长江的重要通道，多年实测水文资料表明，在望虞河进行排水调度时，启用泵站排水的机会占比可达总排水时间的25.9%，这表明望虞河沿江泵站在流域防洪体系中发挥着重要作用。结合水泵特性曲线计算表明，望虞河沿江泵站现状设计扬程（2.5 m）较实际运行扬程偏高，其中泵站排水能力超出装机设计流量20.0%的运行时间占总排水时间的65.9%。依据泵站设计规范和相关地方标准，结合水文资料分析，建议将泵站设计扬程调整为1.78 m。优化后的设计扬程更符合泵站实际运行环境，同时可以减少电耗等泵站运行成本，延长泵站使用寿命，对于望虞河工程效益的发挥具有重要意义。

目前大多数漏损定位方法都依赖于管网水力模型，但当水力模型精度无法达到要求或由于基础资料缺失无法建立模型时，基于模型的方法就会失效。为此，以压力监测数据为基础进行供水管网漏损定位研究，即基于图论法建模理论得出插值估计管网节点压力，通过分析各节点压力监测值和漏损发生后实测值的残差估计漏损位置，并借助贝叶斯理论对定位结果进行时序推理，将一定时段内概率最大的节点视为发生漏损的位置。借助L镇案例对管网发生单点漏损时的状态进行模拟，验证了漏损定位方法的可行性和定位性能。

海绵城市建设过程中无法进行源头式减排时，通常在排水管末端区域设置公共雨洪控制设施（SCM）进行兜底，实现径流控制和污染物削减目标。由于山地城市排水口与水岸区域落差大，导致排水管出水流速高，易对SCM造成强烈的水力冲刷而影响设施的正常运行。基于重庆市主城排水口高落差地形特征设置的跌坎消能设施，采用FLUENT软件构建的数值模型对不同消能构型进行了水力过程模拟。结果表明，实心挡板跌坎消能设施（BD2）的消能率高达90%以上，且末端出水流速与进水流量无关，仅与单级跌坎高度有关；单级跌坎高度越高，水流受势能影响易在跌坎回水区形成水力涡流，并造成流速场在矢量方向上发生显著变化，使能量发生最大程度紊动耗散，最终导致水流在水平方向上的最大压强沿程降低而达到水力消能效果。

为研究极端降雨条件下抽水蓄能电站施工导流的风险，基于系统风险分析思想，考虑上下库来水之间的相关性，提出Copula-Monte Carlo导流风险预测方法，构建上库极端降雨量与下库洪量的联合分布，模拟极端降雨引发的施工洪水过程；根据上下库导流工程特点，构建了抽水蓄能电站导流系统风险模型，并考虑水文、水力不确定性随机模拟风险率；最后，以西南某在建抽水蓄能电站为例进行计算，结果表明极端降雨条件下Gumbel-Copula联合分布拟合施工洪水效果良好，考虑相关性的导流系统风险率更高，且更符合实际，为极端降雨下的抽水蓄能电站施工导流方案决策和度汛标准设计提供了参考。

针对退出煤矿修建抽水蓄能电站地下厂房及复杂巷道群的三维渗流分析与控制关系着地下空间长期渗控安全性，是目前利用退出煤矿修建抽水蓄能电站所面临的关键技术问题之一，考虑下水库（巷道群）不同围岩的加固方案，结合上水库、主厂房及煤矿采空区的空间位置，建立龙东煤矿复杂地下空间的三维渗流分析精细化有限元模型；开展了施工期及运行期各典型工况的三维渗流场分析，得到不同工况下地下巷道群的外水压力、地下厂房区外水压力、渗流量等重要设计参数；精细模拟抽水蓄能电站中的众多排水孔幕，开展各种可能不利情况下的渗流场计算，优化确定最优的排水孔幕间距。研究结果对退出煤矿建设抽水蓄能电站的渗流分析及渗控优化设计具有重要的指导意义。

为了研究BFRP筋钢纤维混凝土梁斜截面的抗剪性能，以BFRP筋钢纤维混凝土梁为研究对象，开展了9根BFRP筋钢纤维混凝土梁的斜截面抗剪承载力试验，分析了试验构件的破坏形态，探讨了剪跨比、BFRP筋配筋率、钢纤维体积掺量、钢纤维范围等参数对BFRP筋钢纤维混凝土梁抗剪性能的影响。结果表明，BFRP筋钢纤维混凝土梁的破坏形态以剪切破坏为主；试验梁的斜截面抗剪承载力随着剪跨比的增大而下降，随着纤维掺量和BFRP筋配筋率的增大而提高；支座以内剪跨范围设置钢纤维能够较好地改善BFRP筋混凝土梁的斜截面抗剪性能。最后，由试验数据拟合得到BFRP筋钢纤维混凝土梁斜截面抗剪承载力计算公式，公式计算值与试验结果吻合较好。研究丰富了FRP筋混凝土复合结构斜截面设计理论，对FRP筋钢纤维混凝土复合结构在实际工程的应用具有参考价值。

非均质材料混凝土的剪切性能十分重要，为揭示混凝土抗剪性能和破坏机理，采用颗粒离散元的平行黏结模型模拟混凝土的直剪试验过程，通过控制变量法，研究了接触模量、接触刚度比、颗粒摩擦系数、抗拉强度、黏聚强度与抗拉强度比、接触摩擦角等细观参数对混凝土直剪试验结果的影响。结果表明，试件抵抗剪切变形能力与接触弹模有显著的线性关系，接触刚度比对剪切试验结果的影响较小；颗粒摩擦系数、接触抗拉强度、黏聚强度与抗拉强度比、接触摩擦角对剪切强度参数的摩擦系数和粘聚力影响显著；接触抗拉强度、黏聚强度与抗拉强度比、接触摩擦角影响剪切应力与水平位移关系曲线的峰值后形式。研究结果为混凝土试件直剪试验的颗粒离散元模拟提供了参考。

为保证水下混凝土结构的服役性能，亟需探查与量化分析水下混凝土结构缺陷。针对实际工程中常见的水下混凝土结构崩碎、坑陷等破坏形式，设计制作了包含不同形状、不同尺寸的凹陷缺陷模型板，使用无人船搭载侧扫声呐在试验水池中对缺陷模型板进行定速巡航扫测，提取出不同形状缺陷沿横向断面回波强度波形图，归纳得到缺陷区声学特征，对不同尺寸缺陷原始声呐图像进行图像分割、数学形态学处理和边缘特征提取，得到了清晰完整的缺陷区域轮廓，并通过缺陷区域纵向长度解译，实现了水下混凝土缺陷的量化分析，识别误差比在10%以内，为水下混凝土结构缺陷的探查提供了新方法。

为探究含有不同裂隙类型（张开、闭合）、裂隙倾角和裂隙长度岩样的微裂纹起裂扩展及损伤演化规律，基于PFC^2D构建了含裂隙岩样模型并进行单轴压缩数值试验，从细观角度解释了不同裂隙倾角和裂隙类型岩样的起裂及破坏特征差异，并从能量角度对岩样进行损伤分析。结果表明，随着裂隙倾角α的增大，张开型峰值强度呈正相关，闭合型则先减小后增大，弹性模量与峰值强度变化规律一致。当30°≤α≤60°时，两种含裂隙岩样多从裂隙尖端起裂；当60°≤α≤90°时，两种岩样破坏路径相似；基于胶结破坏能定义损伤变量和修正系数，建立了演化模型，分别从裂隙类型、倾角和长度三个角度验证了模型的合理性。研究结果可为进一步了解含裂隙岩体受载后的损伤演化过程提供理论基础。

为探究中间主应力对深部硬岩开挖损伤区时效行为的影响，基于Perzyna弹粘塑性理论和应变能理论及考虑中间主应力的三维屈服准则，建立了硬岩蠕变全过程的粘塑性损伤耦合本构模型，并将其嵌入到工程岩体破裂过程分析软件（CASRock）中，通过比较模拟结果与试验结果，验证了模型和程序的有效性。进一步模拟了锦屏地下实验室二期工程^#1实验室的时效行为，并探究了不同中间主应力作用下硬岩开挖损伤区的时效破裂过程，发现硬岩的时效破裂行为表现出明显的中间主应力区间效应；通过总粘塑性应变与中间主应力的等时曲线簇发现中间主应力的区间效应受时间影响；开挖损伤区的存在能促进其内部围岩时效破裂发展，从而扩大塑性区的范围。

台风暴雨诱发滑坡具有突发性，调查难度较大。以台风“利奇马”期间发生的山早滑坡为例，基于滑坡发生前的升轨哨兵一号2017年9月12日至2019年8月9日的24景数据，采用SBAS-InSAR技术分析了该时段滑坡的时序累积变形，并结合气象资料进一步分析了滑坡体地表形变的规律。结果表明，山早滑坡发生前的形变主要划分为滑坡体蠕变阶段、滑坡体前缘变形显著增加并向坡体中部逐渐扩大阶段、滑坡体后缘加速变形阶段3个阶段；滑坡体上InSAR监测点垂直方向的形变速率及累积变形数据显示坡体前缘及中部形变速率和累计变形较小，变形主要集中在滑坡体的后缘，其形变速率和累计沉降最大分别可达40 mm/a和320 mm，该滑坡为推移式滑坡。研究结果为滑坡的早期识别及监测预警提供了新的思路和方法，对滑坡灾害的防治有一定的参考价值。

为有效掌握老滑坡复活机理及其变形规律，以某变质岩区顺层老滑坡为工程背景，结合变形监测结果，开展其变形规律分析及变形预测研究。分析结果表明，老滑坡复活体的变形特征显著，尤其以复活体中部变形更为突出，并经变形预测，得出复活体的累计变形仍会进一步增加，其稳定性趋于减弱，其中，中部的变形无收敛趋势，即增加速率仍趋于增大，其稳定性减弱程度相对更大，对其开展防治必要性显著。

为准确掌握抽水蓄能机组的健康性能水平，提出基于卷积-长短期记忆神经网络（CNN-LSTM）的机组健康性能趋势预测方法。首先，为有效地刻画机组的运行特性，构建基于高斯过程回归的机组健康状态模型；然后，设计可量化机组健康性能的指标因子；进一步融合CNN良好的局部特征提取能力和LSTM在时间序列预测方面的优势，提出基于CNN-LSTM的预测模型。对国内某抽水蓄能电站机组监测数据进行的试验结果表明，所提方法可较好地预测机组健康性能的发展趋势。

为实现水电机组运行状态的安全监测，解决自动化值守问题，依据语音识别技术，基于发电机组运行监测信息对水轮机部分测点的正常状态建模，以实现异常检测。先使用西储大学轴承试验数据，验证深度卷积神经网络（CNN）与高斯混合模型（GMM）组合建模方法的正确性；其次针对水轮机组共布置了42个测点，根据过速前后RMS的上升率，选择10个敏感测点进行位置分类；然后选取部分数据作为训练数据，得到CNN模型及机组声音特征，进一步训练并得到GMM模型；最后利用测试数据的打分结果，判断机器运行状态———即偏离正常状态的程度，实现异常状态检测。该试验方案通过人工标注确认，验证了方法的可行性，实现了基于声音的水电机组异常检测算法设计。

为提高大型超临界发电机组转子组状态检测效果，设计时间差计算下的大型超临界发电机组转子组循环周期性电脉冲（RSO）检测方法，即基于RSO检测法原理提取时间差脉冲信号特征，根据信号时间差特征构建线圈短路检测模型，利用小波变换方法进行时间差信号去噪处理，并固定转子位置与绕组参数，确定转子组故障位置，从而实现大型超临界发电机组转子组RSO检测。试验结果表明，该方法对电机初始转子位置、启动时转子位置、断条正常、断条故障时功率谱幅值的检测结果与实际值均相差较小，验证了所提方法的有效性。

为解决新型液压闸门在现实环境下难以制造、试验、调试等问题，基于数字孪生仿真平台对历史闸门运行数据进行分析并传递，通过数值模拟仿真分析设计闸门在静水压力下不同子闸门开度的闸门整体应力、变形变化，同时分析在空气中及流固耦合作用下闸门整体振动频率变化，并模拟了不同开度子闸门处的流体域流动状态。结果表明，随着子闸门开度的增加，闸门所受应力值在58~67.5 MPa之间变化，所受变形变化不明显；与空气中的闸门自振频率相比，流固耦合作用会适当降低闸门的自振频率；不同子闸门开度会影响流体域的流动状态，且开度增加会降低水体流速。研究结果为其在实际运行、维护及优化闸门性能提供一定的参考。

针对感潮河口闸闸下冲刷严重的问题，以上海地区为例，从运维管理角度出发，探究闸下冲刷机理及运维管理优化方式。通过流态分析及水跃公式推导，揭示外河水位与临界水深、跃前弗劳德数之间的变化规律，提出适用于感潮河口闸运维管理的水位求解式。结果表明，感潮河口闸受潮汐作用，外河水位变幅较大，当外河水位低于临界水深时，建议关闸；当外河水位推求的跃前断面弗劳德数介于4.5~9.0之间时开闸排水，可有效发挥河口闸排涝功效，且可有效减小闸下冲刷。结果可为类似感潮河口闸运维管理提供参考。

为降低波浪能发电成本，优化波能装置性能，提出一种兼作防波堤的多浮子式波能装置，并通过物理模型试验，探究其水动力学性能。通过控制变量法探究不同动力输出负载阻尼和波浪条件作用下装置附近液面变化、浮子动态响应及装置能量转换情况，分析装置波浪能俘获与防浪消波性能。试验结果表明，装置可以很好地起到防波堤的作用，试验平均透射率为0.48，传递到装置后侧的波浪能量小于入射波的1/4。同时，通过合理配置动力输出负载阻尼，波能装置可有效转换波浪能，在0.64≤kh≤1.39范围内实现能量转换效率大于20%。

针对传统分布式测距先选故障区域后故障定位的繁琐逻辑顺序问题，提出了一种基于行波时差信息的输电线路分布式故障定位矩阵算法，该算法利用双端行波测距原理，将监测节点数据两两结合构建下三角故障定位矩阵，通过矩阵秩的性质同时进行故障点区域选择及故障定位距离计算，并设置矩阵调零算法，加速矩阵秩的求取；设置距离修正算法，提高定位结果精确度。利用PSCAD、MATLAB软件建模仿真，验证了输电线路分布式行波故障定位矩阵算法的适用性及可靠性，在运算过程中对比证明了修正调零算法的必要性及距离修正算法对故障定位精度的显著提高。

干式变压器低压绕组的匝间绝缘故障不易通过外观表征直接发现，且难以实现实时监测，严重影响供电可靠性。针对干式变压器低压绕组单匝匝间短路故障时的电磁特征研究不足而导致故障检测方法缺失及实际研究中难以设置绕组匝间短路故障的问题，利用有限元仿真软件建立与实际干式变压器一致的“场-路”耦合模型，并验证了该模型在额定运行工况下的准确性。在此基础上探究低压绕组发生匝间短路故障时其短路点电流、短路匝电流、短路匝电流密度及短路匝辐向磁密和轴向磁密等电磁参数的变化规律，研究在绕组不同位置发生匝间短路故障时短路匝所受电动力的分布情况。结果表明，绕组不同位置发生匝间短路时，磁密最大值出现在最外层短路匝；最外层短路匝所受辐向力最大，最内层短路匝所受轴向力最大。研究结果为干式变压器匝间绝缘在线监测和保护技术提供了理论依据，有利于抗短路能力提升措施的研究与实施。

针对新能源并网容易引发电压波动、频率震荡等问题，以光储并网系统为研究主体，采用混合储能分频控制策略来提升母线电压动态稳定性，并提出一种改进虚拟同步机控制策略，针对惯性环节参数可灵活调节的特点，对虚拟惯量和参数进行自适应整定，抑制扰动带来的频率和功率振荡。进而建立光储并网仿真模型，在不同工况下验证所提策略不仅能良好地稳定母线电压，补充光伏功率缺额，同时可减缓系统频率突变和减小超调，体现出更友好的并网性能。