为研究长江三角洲城市群极端降水时空变化特征，利用长江三角洲城市群135个气象站点1951~2017年的逐日降水资料，从极端降水总量、频次、强度方面来定义极端降水指数，对极端降雨指标值进行线性趋势分析、M-K趋势检验、小波周期分析和反距离权重插值。结果表明，极端降水指标值除CDD以-0.11 d/a下降外，其他指标值均有小幅度增加；各指标值在40~50年的特征时间尺度下，平均变化周期为15~25年；RX1day、RX5day、CWD、R95P、R20均值的空间分布高值区在长江三角洲城市群东南区；CDD则与前者分布相反；SDII均值高值区则在长江三角洲城市群西区；RX1day、RX5day、R95P的变化趋势空间分布高值区均在南京市、常州市和上海市一带；SDII和PRCPTOT变化趋势空间分布高值区在南京市、无锡市和苏州市一带；CWD、CDD、R20变化趋势的高值区在杭州市、绍兴市及温州市。研究结果可为长江三角洲城市群暴雨内涝灾害预防提供参考。

中长期径流模拟可为水资源合理配置提供科学依据，对流域高质量发展具有重要意义。基于改进的自适应噪声完备集成经验模态分解算法（ICEEMDAN）和奇异谱分析（SSA）的两阶段分解策略，利用鲸鱼算法（WOA）优化的长短期记忆网络模型（LSTM），构建了月径流模拟模型ICEEMDAN-SSA-WOA-LSTM。将其应用于石头河水库月径流模拟，并与单次分解的ICEEMDAN-WOA-LSTM、SSA-WOA-LSTM和未分解的WOA-LSTM模型进行对比分析。结果表明，ICEEMDAN-SSA-WOA-LSTM模型模拟效果最佳，率定期和验证期3项评价指标均优于其他模型，验证期均方根误差为1.278 m³/s、平均绝对误差为0.893 m³/s、纳什效率系数为0.985。两阶段分解策略月径流模拟模型可显著提高月径流模拟精度，可用于全年入库径流模拟。

气候变化及土地利用情景下流域径流模拟和预测对流域水量平衡研究和水资源规划管理具有重要意义。以张家口市清水河流域为例，采用全球气候模式GFDL-ESM2M和CA-Markov模型分析和预测清水河流域气象数据和土地利用，构建流域SWAT水文模型，量化气候变化和土地利用共同影响下流域2025年水量平衡要素变化。结果表明，在三种温室气体排放情景下，2025年清水河流域降雨量大幅增加，RCP2.6情景下的最高温度和平均温度相比2015年下降，RCP4.5和RCP8.5情景下最高温度和平均温度均上升，三种情景下最低温度均有下降；2015~2025年间，耕地、林地、草地、水域、建设用地五种土地利用类型分别变化了-6.24%、-0.86%、6.32%、0.20%、0.59%；相比2014~2015年，流域2025年水量平衡分配发生改变，月径流量峰值出现在7月或9月，三种排放情景下年平均径流量分别为4.40、5.84、9.94 m³/s。

为给长江口及邻近海域潮汐预报和长江口潮流数学模型外海开边界条件的给定提供有效手段，评估了NAO.99Jb模式在长江口及邻近海域的精度，研究了其为长江口潮流数学模型提供外海开边界条件的可行性。结果表明，NAO.99Jb模式能够准确模拟各主要分潮在长江口及邻近海域的传播；在长江口口外海域该模式潮位模拟精度较高，在长江口口内水域则精度较低；利用该模式预报的长江口外海潮位可以作为长江口潮流数学模型的开边界条件，且精度良好，该手段可进一步推广应用。

为解决传统河流流经弯道的最大冲刷深度预测过程中存在的不足，将孤立森林（IF）和基因表达式编程（GEP）方法相结合，建立了一个基于IF的GEP河湾最大冲刷深度预测模型（IF-GEP），并将该模型与传统GS-SVR和RF模型及现有经验公式进行对比。结果表明，IF-GEP预测模型在测试集上取得了较好的预测效果，且预测精度明显高于现有公式及传统的GS-SVR和RF模型。最后将该预测模型应用于多条不同河流的预测中，IF-GEP预测模型的预测结果与实际测量值较吻合，说明该预测模型具有良好的预测能力和较高的泛化性能。

河道型水库超短期水库水量平衡模拟是支持水库运行的关键，但计算结果产生锯齿状震荡，通过延长模拟时间尺度，确认计算误差是由坝前水位波动所致。在引起坝前水位波动的各因素中，以负荷变化量为例，修正了由于负荷变化量所导致的水量平衡计算误差。提出了基于一维水动力的河道型水库超短期水量平衡算法，该算法建立河道—库区一维水动力模型，推求库区平均水位代替坝前水位精确计算出库容，从而消除了由于坝前水位波动引起的锯齿状误差。计算结果表明，修正负荷变化量的影响后，可有效提高模拟精度，基于一维水动力的河道型水库超短期水量平衡算法已消除了锯齿状误差，模拟精度较高。

为实现工业用水量预测和提高预测精度，引入混合策略对麻雀搜索算法（SSA）进行优化以提高全局搜索能力，采用改进后的麻雀搜索算法（ISSA）优化支持向量机（SVM）参数，建立基于混合策略改进麻雀搜索算法优化的支持向量机模型（ISSA-SVM），并将该模型应用于宁夏的工业用水量预测中。结果表明，ISSA-SVM模型寻优速度快、训练和预测精度高，将其应用于工业用水量预测中具有良好的适用性和可行性。

选取合适、高效、准确的地下水流数值模型是进行数值模拟的重要基础。利用一个完整潜水井渗流算例的水位解析解和结构化传统模型、结构化加密模型、两种非结构化加密模型的水位数值解进行比较，对其拟合程度及误差进行分析。结果表明，4种模型数值模拟的准确度均较好，平均绝对误差均小于0.1，R²均大于0.98；相较于结构化传统模型，结构化加密模型准确度最好，非结构化四级加密模型次之，非结构化三级加密模型最差；非结构化四级加密模型模拟准确度提升虽稍逊于结构化加密模型，但使用网格数量减少了90%，计算效率提升，并弥补了结构化加密模型多点加密适用性差的缺点，是一种适用性强、高效、准确的地下水流数值模型。

为科学评价水体富营养化程度，在对比分析各种富营养化评价方法基础上，引入卷积神经网络（CNN），建立卷积-富营养化（CNN-E）模型。根据洪湖2014~2019年月尺度水质及藻类监测数据，采用综合营养指数法、BP神经网络法与CNN-E模型评价其富营养化程度，并采用平均绝对误差、均方根误差、决定系数和纳什效率系数评价神经网络模型性能。结果表明，洪湖长期处于轻度富营养状态，富营养化程度不断加重。模型性能方面，CNN-E模型四种评价指标分别优于BP神经网络0.166、0.098、0.078与0.087。CNN-E模型可为湖泊水体富营养化预防及综合治理提供技术支持。

以重庆市梁滩河某典型渠化河道（Urban）为例，采用RiverBuilder数值模拟工具将河道形态改造为6种河道，利用构建的二维水动力-对流扩散模型考察了河道形态重塑对河流水体更替时间（T_TOT）、污染物浓度曲线（C_CC）、污染物达到最大值时间（M_MT）和污染物达到下游边界时间（A_AT）等污染物迁移扩散指标的影响。结果表明，通过分别改变Urban河道的宽度（W_bf）、深度（D_bf）和蜿蜒度（M_d）3个几何变量来重塑河道形态，虽可在一定程度上抑制污染物的迁移扩散，但效果不及基于变量D_bf进行多变量组合变化的复合河道。同时，近自然（Natural）河道的抗污能力及污染物扩散抑制能力最强，更适于河流污染物的自净过程。研究证实，将W_bf、D_bf、M_d进行无序复杂变化营造的河道形态更接近Natural河道，能为河流水体水质改善提供良好的生态水力条件。

为充分体现河流生态系统形成和维持的人类赖以为生的自然环境条件和效用，在分析河流生态系统服务功能后，优化了固碳等功能的计算，基于功能价值法，提出了一套涵盖功能较全面、计算较科学合理的河流生态系统服务价值（ESV）评估方法，并利用该方法研究了溧阳市南河ESV。结果表明，溧阳市南河2019年总ESV为12.42×10⁸元，调节、支持、供给、文化功能价值分别占76.5%、12.2%、11.1%、0.2%，为自然资源资产核算和生态补偿标准提供了参考。

为实现金沙江下游梯级水库综合效益的最大化发挥，研究联合防洪调度运用方式十分必要。为此，采用以金沙江来水为主和以岷江来水为主的不同地区组成洪水过程，运用相关数学分析方法，开展金沙江下游梯级水库调洪计算、防洪作用分析、防洪库容运用和梯级电站发电效益计算等，研究了以满足川江防洪为目标的金沙江下游梯级水库防洪水量分配方式。研究结果表明，在满足下游川江防洪要求的前提下，从充分利用洪水资源、增加梯级电站整体发电效益角度考虑，在防洪水量分配运用调度中，建议金沙江下游梯级水库防洪库容运用的顺序依次为乌东德水库、溪洛渡水库、白鹤滩水库。研究结果可为金沙江下游及类似流域梯级水库合理、科学的防洪调度提供参考。

小水电作为农村能源的重要组成部分，为带动农村经济发展，促进节能减排作出了重大贡献。但目前大部分地区小水电在优化运行的过程中缺乏科学指导。为此，以猛洞河流域为例，建立了基于径流模拟的梯级小水电优化调度模型。首先，结合新安江模型和曼宁公式，构建半分布式水文模型模拟水库运行对河道径流过程的影响；其次，基于逐次逼近动态规划法，结合小水电实际运行特征，求得最优调度方案。结果表明，构建的半分布式水文模型在该流域拟合效果较好，模拟与实测径流过程的变化趋势基本一致，序列间纳什效率系数和决定系数均为0.86；优化调度模型可有效减少电站弃水，提升流域水资源利用效率，且优化调度过程能充分符合小水电在日内的运行规律，具有实际应用价值。

在四川省电力供给“丰裕枯余”形势下，受市场环境因素复杂、电源竞争加剧等影响，发电计划精准预测是优化流域水电枯期发电方式的关键。对此，分别针对四川省主网供电量、新能源电量、国调网调电量、外购外送电量及省调水电火电电量进行分析，建立了大渡河流域梯级电站发电计划预测方法。结果表明，主网供电预测精度为91.8%，风光发电量预测精度为87.4%，归属于国能大渡河流域水电开发有限公司电站中长期整体发电计划预测精度为90.5%。模型可有效预测各电源电量，进而计算大渡河流域梯级电站中长期发电计划，并基于预测结果智能生成不同工况下的消落过程，为梯级电站群科学调度运行提供技术支撑。

针对新型电力系统下论证抽水蓄能规模时，采用的多能互补平衡模型仅计及火电最小技术出力进行燃煤机组调峰所带来的深度调峰高昂的成本，忽略了燃煤机组与抽水蓄能机组协调运行的经济性问题，提出将火电经济出力系数与火电最小出力系数作为火电与抽水蓄能协调运行的判别指标，并将其纳入原多能互补平衡分析模型，从经济性角度，以总年费用最小为目标，预测抽水蓄能规模。以某电网为实例，阐述抽水蓄能规模的论证过程，可为类似电网电源发展规划和工程前期设计工作提供借鉴。

气候变化与城市化发展对水库防洪减灾带来巨大挑战，水库调度是防洪安全保障的重要非工程手段之一。因此，利用文献计量学分析方法和可视化分析工具（CiteSpace与VOSviewer）系统定量分析了CNKI数据库水库防洪调度研究主题相关的中文文献。结果表明，水库防洪调度中文文献的发文数量可分为三个阶段，不同阶段的发文量见证了我国水库防洪调度的发展历史；关键词共现分析给出了频次与中心性排名靠前的10个关键词，突现分析给出了2000年以来高热度关键词的发展历程，聚类分析将有较大相关性的关键词进行了分类，并展示了不同聚类的联系；对发文作者、机构和文献来源进行分析，可为相关研究者的期刊选投和高校合作等提供指导。

为解决一维SWMM模型难以直观展示研究区淹没深度及范围的问题，以布莱顿市城区某居住区为例，利用SWMM模型耦合LISFLOOD-FP二维水动力模型对该居住区低影响开发改造之前的内涝情况进行分析并制作淹没范围和水深图，设计了三种不同的低影响开发（LID）方案（单一绿色屋顶方案、单一透水铺装方案、组合方案）对居住区进行改造。结果表明，淹没范围与实际易发生的内涝点相吻合，表明二维耦合模型具有较高的可靠性，三种低影响开发方案均能有效消除溢流节点，降低径流峰值，延缓峰值出现时间和退水时间，对提升城区排涝改造技术具有重要意义。

为探索海绵城市设计中子汇水分区的积水内涝风险的解决途径，采用SWMM建模针对不同重现期下LID设施及组合的峰控特性、容积型LID设施增量规模的峰控规律进行研究。结果表明，容积型LID设施主要通过延时达到峰控效果，渗透型LID设施主要通过整体产流削减达到峰控效果，容积型LID设施峰控效果更为明显；仅渗透型LID设施组合对5年及以上重现期降雨无明显的峰控效果，搭配容积型LID设施后能够对重现期为10年以内的降雨达到20%以上的削峰率；渗透型LID设施规模增加60%及以上时，对重现期50年及以内的降雨削峰效果较为明显；其规模增加80%及以上时，基本能够保证重现期50年及以内开发后径流总量不超过开发前。研究结果旨在探索局部区域的积水内涝风险的解决途径，为实际海绵城市子分区峰值径流控制设计提供理论参考。

全球各地持续的土地开发，加速了不透水表面的建设，改变了自然环境本身的水文循环途径，导致城市内涝灾害频繁发生。老城区由于自身局限性，不仅不能合理利用雨洪资源，造成雨水资源浪费，还常处于逢雨必涝的困境中。对此，以甘肃省庆阳市西峰区老城区南大街片区为例，通过SWMM建模，模拟各重现期下不同LID措施方案构建效果，比选适合研究区的最佳LID措施方案。结果表明，组合措施削减作用最佳，径流总量和径流峰值的削减率分别在68.71%、68.90%以上，峰现时刻推迟10~15 min，且管网超载削减率随着降雨重现期的增大逐渐降低。研究结果可为西北地区老城区LID措施优化布设提供参考。

分析山洪灾害的时空分布特征对于山洪防治至关重要。以广东省为例，首先整理2017~2021年广东省历史山洪灾害资料，利用标准差椭圆、核密度等方法，分析其时空特征，进而探讨诱发因子的复杂交互关系。结果表明，山洪灾害共发生79起，主要集中在5~6月，时间分布不均。山洪灾害空间分布格局呈“东西分散”、“南北集聚”，其中北部的河源市、韶关市和梅州市属于山洪灾害高发区。短历时强降水是山洪灾害发生最主要的驱动因素，地形、植被覆盖及土地利用的影响也很显著。研究结果可为广东省山洪灾害防治提供参考。

研究淤地坝溃损条件下的坝地侵蚀机理及水沙过程对于淤地坝的建设和后期管护具有重大意义。基于文献调研和实地调查分析，发现淤地坝溃损后的坝地侵蚀主要受坝地土体性质、坝地形成特征及淤地坝溃损模式影响，坝地侵蚀造沟模式可概括为“淤地坝溃损→溯源侵蚀→冲刷下切→沟壁坍塌→水沙混合流”；以山西省吕梁市离石区马槽里^#2骨干坝为例，通过数值计算不同淤地工况下淤地坝溃损时的溃口流量过程和水位过程得知，淤地坝溃损条件下的水沙过程受库区的淤地情况显著变化，且坝地具有削峰落沙的作用。

对混凝土坝变形监测资料进行合理的数据挖掘和准确的预测分析是确保大坝安全长效运行的关键手段，大坝变形时间序列受到温度、水位等环境量的影响，具有周期性、非线性等变化特征，现有的智能算法无法很好地捕捉序列的非线性关系。对此，提出了基于EEMD-AEFA-LSTM模型的混凝土坝变形预测模型，采用集合经验模态分解EEMD有效分解变形时间序列，通过人工电场算法AEFA优化的长短期记忆网络LSTM模型对各分解分量进行预测并重构预测结果。选取某混凝土坝EX16、EX24测点的变形监测资料开展预测研究。结果表明，所建EEMD-AEFA-LSTM模型的预测精度明显高于AEFA-LSTM、PSO-LSTM、GA-LSTM模型，预测结果的平均绝对误差、均方误差、均方根误差均为最小值，为混凝土坝变形的精确预测提供了新途径。

鉴于传统神经网络模型难以充分利用大坝变形监测时间序列数据前后信息的拓扑关系，而双向长短时记忆神经网络（BiLSTM）能够有效地学习前后向信息，提出一种基于秃鹰搜索算法优化双向长短时记忆神经网络的大坝变形预测组合模型BES-BiLSTM，即首先采用秃鹰搜索算法捕获模型参数最优值；其次利用BiLSTM双向学习的特性进行模型训练增强数据间的相关性；然后以某混凝土坝水电站沉降值为实例1基于BES-BiLSTM模型进行大坝变形预测，以另一混凝土坝坝体水平位移值为实例2辅助验证模型性能；最后将BES-BiLSTM模型预测结果与传统长短时记忆神经网络（LSTM）模型和BiLSTM模型预测结果进行了对比研究。结果表明，BES-BiLSTM模型较单一传统LSTM、BiLSTM模型拥有更强的拟合能力和预测能力，可用于混凝土坝、边坡等变形预测中。

对于侧槽溢洪道而言，尽管可通过在其下游侧设置调整段以平顺水流，但难以完全避免其横轴螺旋流对泄槽水流流态的干扰。通过数值模拟，研究泄槽转弯段的弯道环流对侧槽横轴螺旋流的影响。结果表明，弯道环流和螺旋流方向一致（转弯角度14.505°）时，弯道内流线从凹岸向凸岸斜向翻卷，流速叠加明显，环流强度加剧，弯道出口断面横向流速达3.29 m/s、出口水面高差已达1.140 m（左低右高）；弯道环流和螺旋流方向相反（转弯角度-5°）时，弯道内水流基本表现为从两侧往轴线方向翻卷后向下游流动，环流现象几乎消失，弯道出口断面横向流速下降为-0.19 m/s、出口水面高差降低至-0.467 m（左高右低）。由此可见，可以在泄槽设置弯道改善上游侧槽螺旋流的紊动情况。

泄水建筑物下游消力池内的水流常因泄流消能不足而引起流态紊乱、震荡，出现浪花溅出边墙等现象，进而影响下游建筑物的安全稳定，因此在消力池尺寸受限无法增加的情况下，工程上经常采用诸如T型墩等辅助消能工来改善消力池内的流态，增加消能效果。采用数值模拟和模型试验相结合的方法，研究了T型墩的布置方式及主要尺寸参数变化对消力池内水流流场的影响规律。结果表明，消力池消能率随T型墩支腿长度增大而增大，设置防冲板的T型墩可增加消力池内的水深，消能效果有所提升，但消能率随防冲板长度的增大而降低；布置双排T型墩后池内流态稳定，且随前后间距增大，消能率先增大后减小。根据模拟结果推荐了合理的方案并进行模型试验验证，结果显示推荐方案消能率达到76.06%，较原方案提升了12.51%，且池内流态稳定，满足工程需求。

藏木水电站鱼道是少有的海拔高、长度长的竖缝式鱼道，其建设运行对上下游鱼类基因交流、种群繁衍尤为重要。为了解藏木鱼道过鱼效果，2021年3~7月采用搬罾抽样调查和视频观测结合的方法连续监测藏木鱼道过鱼种类、数量及其环境因子，共监测到鱼类9种143 680尾，属2目4科7属，以设计主要过鱼对象异齿裂腹鱼、巨须裂腹鱼和拉萨裂腹鱼为主，并表现出明显的季节节律和昼夜节律，过鱼数量和种类呈5、6月份显著高于其他月份，白天明显高于夜间的特征。鱼道环境因子典范对应分析（CCA）结果表明，鱼道进出口水位和水温是影响过鱼效果的主要环境因子。研究结果可为藏木鱼道优化与有效运行提供数据支持，对雅鲁藏布江中下游渔业资源保护有重要意义。

为阐明典型生态护岸鱼巢砖对直线型引水渠道水动力特性的影响，基于大涡模拟技术构建了含鱼巢砖渠道的三维水动力数值模型（LES），在流向上使用周期性边界使计算域内水流重复发展，通过水槽试验数据对该数值模型的可靠性进行了充分的验证，并在此基础上利用LES模型模拟了含鱼巢砖渠道的水动力特性。结果表明，鱼巢砖将渠道分为高速主流区和低速鱼巢腔，主流区的时均流向流速约为断面平均流速U₀的1.8倍，且在全水深范围内存在连续的涡旋分布；而鱼巢腔内部的时均流速和紊动均处于较低水平，适宜鱼类的栖息及粘性卵的孵化；鱼巢腔口的混合层中存在相对强烈的涡旋结构，不仅显著提高了湍流强度，也是鱼巢腔内外动量交换的主要驱动力。

为探究岸滩及河底植被在不同时间段对水流特性的影响，在只改变植被直径变化（6~10 mm）的条件下采用数值模拟的方法研究了不同植被直径下的水流纵向流速的垂向分布、速度等值线分布、沿程水位分布及沿程紊流强度变化情况。结果表明，垂向流速分布在植被区内呈现“S”分布，在植被区外大致呈现“J”分布；且从总体上来看直径越大，水流整体速度越小，水位上游壅高越明显，水面坡比也越大；紊动强度与植被直径呈正比关系，且植被直径相同时水流过植被时的紊动强度大于植被通道处的紊动强度。

岩土工程普遍涉及有自由面三维稳定渗流问题，传统求解自由面的数值方法以连续介质假定为基础，将孔隙流动平均到包含固体颗粒的整个区域。事实上，水体仅能沿多孔介质空隙发生流动。通过将多孔介质的孔隙结构概化为三维正交管网，基于水头和流量等效原则，推导了管网模型的等效渗流速度、连续性方程及边界条件。基于局部坐标系、连续型罚Heaviside函数及变分原理，建立了等效管网模型的有自由面三维稳定渗流分析方法，从而将三维渗流问题简化为一维形式求解，大大减小了有自由面三维稳定渗流问题的求解难度。通过均质直角梯形坝的三维自由面渗流分析，验证了等效管网模型的有效性。开展卡基娃水电站左岸坝肩边坡三维稳定渗流分析，通过与变分不等式方法的对比分析，等效管网模型很好地反映了卡基娃水电站左岸坝肩边坡渗流场特征，对三维复杂工程渗流问题具有较强的适用性和较高的计算效率。

江门中微子地下实验室在施工支洞开挖时，揭露三条富水长大裂隙，局部探水孔中出现高压喷射涌水，可能对洞室围岩稳定产生不利影响。为此，采用离散元方法，系统分析了开挖面不同水压力条件下L1、L2、L3对实验大厅围岩变形的影响。结果表明，富水长大裂隙对工程的顶拱围岩整体稳定影响较小，顶拱围岩在L1和L2处对开挖面排水条件变化不敏感，随着开挖面水压升高，L3拱肩部位变形陡增且趋势不收敛。L2对下部水池变形基本无影响，L1、L3附近浅部围岩出现卸荷。综合分析，建议将0.5 MPa作为工程开挖面浅层围岩排水控制标准。

大型抽水蓄能电站的泄洪排沙洞在运行期将受高速水流、输沙冲蚀及外水压作用，洞内可能存在衬砌开裂、剥蚀、掉块等局部破坏现象，对其长期使用产生不利影响。以丰宁抽水蓄能电站泄洪排沙洞为例，首先开展了基于机器人的实时视频、高清图像和多参数气体采集，实现了近2 km洞段的巡检，将隧洞缺陷划分为结构性和功能性缺陷，并提出分级标准；然后，结合近6年的隧洞内监测数据初步评价了隧洞围岩的稳定性；最后，采用数值分析方法对不同运行条件下的隧洞围岩和衬砌结构受力进行计算分析评价。结果表明，泄洪排沙洞在当前状态下服役性能良好。研究结果对已建电站运维管理及类似隧洞工况巡检具有一定参考价值。

针对西北寒旱灌区混凝土结构因遭受盐离子侵蚀与冻融耦合作用导致耐久性快速劣化及服役可靠性降低的问题，基于室内快速冻融试验，研究以清水、3%NaCl溶液、5%Na₂SO₄溶液为介质在冻融过程中的力学性能变化，同时建立冻融损伤模型分析了3种不同冻融介质下混凝土试块相对动弹性模量的损伤度，并采用威布尔寿命预测模型预测试块寿命。研究结果表明，3种不同冻融介质中的混凝土试块，其质量损失、抗压强度及动弹性模量的损伤度大小为3%NaCl>5%Na₂SO₄>清水；根据威布尔寿命预测模型得到拟合参数b、C的值且相关系数R²均在0.9以上，模型寿命预测结果与不同工况下混凝土试块力学性能试验结果相一致，3种冻融介质下混凝土质量损失、抗压强度及动弹性模量寿命预测表现为清水>5%Na₂SO₄>3%NaCl。可见，在冻融侵蚀环境下，$\text{SO}^{2-}_4$侵蚀比Cl^-侵蚀程度大，清水侵蚀程度最小，研究成果可为寒旱灌区混凝土力学性能特征研究及后期维护提供理论依据。

为研究水工沥青混凝土的粘弹性特性，开展不同温度和应力条件下的弯曲蠕变试验。利用Burgers模型作为水工沥青混凝土粘弹性力学行为的本构模型，通过最速下降迭代方法对试验数据进行非线性拟合，得到不同试验条件的拟合曲线和Burgers模型参数，分析参数的变化规律。利用Origin多项式拟合功能建立参数随着温度和应力变化的函数关系式，预测水工沥青混凝土蠕变行为。试验结果表明，利用最速下降法优化Burgers模型能够较好地拟合试验曲线，拟合相关系数均大于0.996，特别是在稳定蠕变阶段，拟合曲线与试验曲线最为接近；在应力保持不变的情况下，Burgers模型中各参数随着温度升高而降低；在温度保持不变的情况下，参数E₁、E₂在整体上随着应力的增大而增大，参数η₁、η₂随着应力的增大而降低。

采用有限元强度折减法进行边坡稳定性分析时，失稳判据的选择尤为重要，但目前尚未达到共识。基于ABAQUS有限元软件，提出了总位移模联合尖点突变理论来判断边坡安全系数的方法。对某经典边坡算例，分别以计算不收敛、特征点位移突变、塑性区贯通和总位移模突变作为失稳判据计算其安全系数，并与Spencer法计算结果进行对比。结果表明，新的判据意义明确，受人为干扰因素小，适用范围广，较传统三大判据具备一定优势。

三峡库区大块田滑坡2021年7月出现裂缝，8月变形加剧，对当地居民及基础设施造成严重安全隐患，以2021年3~8月的9景Sentinel-1A升轨SAR影像数据为数据源，利用SBAS-InSAR技术获取滑坡在该时段内的时序形变特征，并与同时段内的GNSS监测数据及地质勘查资料进行对比分析。结果表明，大块田滑坡中后部区域变形明显，处于蠕动变形状态；滑坡变形迹象与InSAR结果有较好一致性，验证了SBAS-In-SAR技术在滑坡监测中的有效性；前期累计降雨量及短时强降雨是诱发大块田滑坡发生本次变形的主要因素。研究结果表明，SBAS-InSAR技术在三峡库区地质灾害监测预警领域有较为广阔的应用前景，可为类似库区滑坡变形监测预警提供借鉴。

针对三峡大坝上游近坝段偏岩子消落带现状，提出了石笼防冲墙技术、石笼板式护坡技术、生态袋护坡技术开展生态治理与复绿实践，为植物生长构筑生存空间，提供必要的土壤基质，并防止土壤受库水浸泡及浪涌掏蚀而流失。在此基础上筛选了十几种耐水淹植物，不同高程区域配置不同植物品种，经历1个水文年的长时间淹没，乔木整体成活率为54.9%，灌木成活率为35%。其中池杉、中山杉、水桦、疏花水柏枝、秋华柳耐淹性较好，成活率较高，分别为84%、74.2%、88.3%、97%、95%，能承受长时间的过顶淹没，消落带复绿效果明显。

投标是水利工程承包商获取项目的主要途径，投标报价的高低直接影响承包商能否获取项目的承建权，投标前对拟投水利工程投标报价分布进行预测可优化己方报价制定。为此，通过全局寻优的Bayesian-MCMC算法对投标报价分布模型进行反演，并通过数值分析模拟承包商投标行为。结果表明，Bayesian-MCMC算法无需考虑贝叶斯估计中先验分布与似然函数的共轭性，且模拟所需数据更少，得到的分布稳定性好且更加精确。

针对水电机组振动信号的非线性和非平稳性及预测的时效性要求，提出了基于VMD-CIMFs-TCN的水电机组振动预测模型。首先采用VMD算法对振动信号进行分解得到信号失真度最小的IMFs分量，实现对振动信号的精确分解；其次通过计算各IMFs分量的功率谱熵和排列熵，实现IMFs分量的聚合以减小预测过程模型的计算量；最后利用TCN网络实现CIMFs的精确预测，并将其相加得到最终的振动信号预测结果。分析表明，该方法在保证预测精度的前提下缩短了预测所需的时间，满足了预测模型的时效性。

针对余能回收水轮机叶片进口安放角在较大范围内取值影响其性能的问题，首先建立进口安放角与最优单位转速之间的理论关系，并根据余能回收水轮机的特点确定数值仿真模型，然后对输水管网余能回收水轮机给定三种进口安放角的转轮进行对比，在相同流量、水头和转速条件下进行数值仿真，比较了转轮内部流场和性能。结果表明，余能回收水轮机的最优单位转速与叶片进口安放角负相关，进口安放角在30°~70°之间取值时最优数值预测效率为92.72%~93.60%，进口安放角与最优效率值之间无显著关联，但随着进口安放角减小水轮机高效区对应的单位转速增加。通过改变进口安放角取值来增大余能回收水轮机适应的工况范围可行，研究成果可为余能回收水轮机的设计提供参考。

国内早期投产的大型水电机组活动导叶多采用砂型铸造件，呈大型化异形件，处于机组空间狭小的水车室，针对在役大型水电机组活动导叶套装在轴套中埋藏区域的无损检测普遍在机组大修解体活动导叶吊出后检测的困境，采用相控阵检测技术，通过建模仿真、模拟试块测试，并在实际检测中成功应用，解决了铸造活动导叶粗晶、大声程、异形件对声能衰减和损失严重，无法接收到缺陷回波的难题，验证了在役大型水电机组全装配状态铸造活动导叶埋藏区域无损检测的可行性。

为分析中亚某水电站水轮机分段关闭装置误投故障的原因，通过介绍调速器机械液压控制系统的结构及原理，并分析机械液压系统油路，发现事故配压阀动作后由于压力油供油管内流速过快，致使分段关闭装置的控制腔压力降低而误动，因接力器关闭时间过长导致水轮发电机组转速过高。提出将分段关闭装置控制压力油的取油口从事故配压阀主压力油供油管移至调速器系统储能罐上的方案，通过效果测试证明了该方案的可行性。

为准确掌握水电机组调速器的实际运行情况，提出了一种基于关联分析的水电机组调速器运行数据多维度校验方法，即首先构建多维度关联校验架构，处理水电机组调速器多维度运行数据；然后采用关联分析法计算多维度运行数据变化序列之间的关联度，通过判断关联度的范围完成多维度运行数据的异常辨识；最后基于辨识后的异常数据特点分别从单点、多点及连续异常数据三个维度完成异常数据重构，实现水电机组调速器运行数据多维度校验。试验结果表明，该方法能够有效辨识异常数、重构缺失数据，通过校验降低数据异常率，提高了水电机组调速器运行数据的可用性。

为缩短水力发电机组开机时间，提高机组开机过程和空载稳定性，提出一种基于改进灰狼搜索耦合杜鹃算法的水力发电机组启动优化策略，建立开机适应度函数，该函数权衡机组开机频率ITAE指标和机组开机时间两个指标数值并将其标幺化，引入机组频率超调量和机组频率稳态误差两个惩罚函数，从而有效改善机组启动性能评价指标，且提出一种佳点集理论改进初始种群的改进灰狼搜索耦合杜鹃算法（IGWSCSA）针对机组启动参数进行精确优化。基于调速系统精细化模型的仿真试验得到最优参数使机组开机调节时间明显缩短，超调量由0.235降低至0.004，极大优化了水力发电机组启动的开机速度和频率波动。

常规采用磁电式速度传感器测试顶盖振动时，受传感器固有特性和测试工况影响易出现失真，数据不能真实有效反映水轮机顶盖的运行状态。通过振动理论分析和顶盖结构受力计算，明确了激振力、振动与应变三者之间的相关性。以有限元结构分析确定顶盖刚强度的薄弱部位，提出基于该部位的动态应变值作为评价水轮机顶盖运行状态的指标参数，并以稳定运行区域的振动值和动态应变值为基准，建立应变与振动的映射关系，解决顶盖振动测值不准的问题。最后以某电站机组为例，验证了该方法的可行性。

为解决新能源机组大规模并网引发的频率安全问题，将变速抽蓄机组纳入新型电力系统调频控制。首先通过根轨迹方法分析了变速抽蓄机组的AGC调频稳定性；然后设计机组功率指令响应性能评价方案，衡量了变速抽蓄机组调频出力的快速性与准确性；在此基础上，提出基于频率变化率的有功动态优化分配策略，并通过Simulink中搭建的两区域互联电力系统LFC模型模拟新能源出力波动，仿真验证所提策略的有效性。结果表明，基于频率变化率的有功动态优化分配策略可充分发挥变速抽蓄机组的调频优势，有效防止频率发生越限、维持系统频率稳定。

为探究常州市太湖庄园闸站在引水工况时前池存在流态问题的起因，并找到相应的解决办法，通过三维紊流数值模拟方法模拟闸站原型及增设导流墩后的进水流态，分析各情况下进水断面流速均匀度和加权平均角可知，前池流态问题主要是因其扩散角偏大所致，在前池增设单根导流墩越长，整流效果越好，组合式导流墩相比于单根导流墩，更能削弱回流区，改善进水流态。研究结果可为工程实践提供参考。

针对过闸水流问题，基于光滑粒子流体动力学方法（SPH），对边界处理方法进行了改进，重新率定了排斥力主要参数，当n₁=4、n₂=2时，可避免非物理振荡现象的出现；同时，对补水模式进行了比选研究，明确了在最优补水模式为3 m高程差的底孔补水模式，可减少上游水体粒子的净流出。在此基础上，建立了过闸水流冲击下游消力池的数值模型，模拟了过闸水流流出水闸至跃出消力池的过程。结果表明，初始时刻上游水域底部最大压强为127.4 kPa，第7 s时消力池右端断面平均流速为7.07 m/s，19 s时消力池右端断面平均流速减小到1.4 m/s。可见SPH方法能准确模拟出泄流过程流速压强及流态变化情况。

堰闸结构具有较大的泄流能力，为准确高效校核堰闸流量，采用BP神经网络、支持向量机（SVM）和广义回归神经网络（GRNN）3种智能算法对圆柱形堰闸流量系数（C_d）进行预测，并探究了无量纲参数与流量系数之间的相关性及变化规律。结果表明，广义回归神经网络GRNN模型和BP神经网络模型均可准确预测圆柱形堰闸流量系数，BP模型测试阶段决定系数为0.997，均方根误差为0.009，平均绝对百分比为0.801%，纳什效率系数为0.997，优于GRNN模型，可作为堰闸流量系数的高效高精度预测模型。闸门开度与圆柱直径之比（a/D）、堰顶水头与圆柱直径之比（H_w/D）与C_d之间具有强相关性。C_d随上游弗劳德数（Fr）、H_w/D的增加而增加，a/D越大，C_d增幅越大。研究结果可为圆柱形堰闸在实际工程中的推广应用提供理论参考和技术支撑。

为响应水利数字孪生要求，研究长线性水利工程数字孪生实现路径，实时反映工程全线任意位置的工程情况，以BIM+GIS技术和传统的地质剖面图结合为切入点，创新性提出一种二三维工程数据联动查询和空间最短距离匹配查询算法，通过数据融合、数据结构设计、软件开发等步骤实现了数字化场景与地质剖面图的视图联动、信息联查。用户通过鼠标移动悬浮在任意BIM模型上即可在地质剖面图中实时获取该段管线或建筑物对应的桩号、地质条件、设计断面、施工情况、运行状态等全要素信息。通过在某长线性深邃引水工程中的实践表明，基于实时监测和上报的数据，利用该联动查询方法，工程管理人员足不出户即可随机查询和掌握工程全线任意桩号的实时信息，为数据底板的实时更新查询及工程生产运营管理等业务应用奠定基础，在一定程度上实现了工程的数字孪生。

为解决电力数据特征挖掘不充分导致识别精度不高的问题，提出一种基于多域特征分析与选择的电力数据识别方法。首先针对现有电力数据特征提取方法存在的不足，提出一种基于经验模态分解（EMD）与Hilbert变换（EMD-Hilbert）的特征提取方法，并对电力数据的功率特征和V-I轨迹特征进行量化表征；然后基于随机森林与广义序列后向选择搜索策略相结合的特征选择算法（RF-GSBS）得到最优特征子集，并采用RF算法构建电力数据的识别模型；最后通过仿真算例验证所提方法的有效性和准确性。结果表明，该算法可利用不同特征互补性解决单一特征识别精度不高的问题，并通过特征选择进一步提高学习算法的性能。

针对“双高”电力系统宽频振荡宽频域、强非线性、多模态特征，提出一种基于加窗插值FFT（WIFFT）及复调制细化频谱FFT（ZoomFFT）的宽频振荡模态自适应识别方法。首先对加Blackman-Harris窗信号频谱进行自适应阈值滤波，筛选信号的主导模态，然后基于临近模态主瓣干扰的判定分别利用三谱线插值FFT及ZoomFFT进行自适应分析，最后利用20模态算例信号及仿真系统量测信号对本文方法进行测试。结果表明，本文方法能够精确识别复杂宽频振荡信号各模态参数，能灵活适应多种振荡场景，满足“双高”电力系统中信号特征需要，具备适用性与可行性。