【目的】探讨变化环境下月尺度径流预测精度和效率提升的实现路径，为流域防洪抗旱和水资源高效配置管理提供理论指导。【方法】基于分解-聚合-高频合并模态二次分解-预测的思路，结合改进的自适应噪声完备集成经验模态分解(ICEEMDAN)、变分模态分解(VMD)和长短期记忆神经网络(LSTM),提出高频合并模态二次分解径流预测模型，对黄河流域唐乃亥水文站1960—2019年的月径流序列进行实例研究。【结果】(1)高频合并模态二次分解模型对月径流序列的预测精度较LSTM模型和ICEEMDAN-LSTM模型的更优，且在测试期尤为明显。(2)高频合并模态二次分解模型的RMSE较LSTM模型和ICEEMDAN-LSTM模型的分别降低了43.61%和32.90%,对应的NSE分别提升了18.45%和9.78%。(3)与ICEEMDAN-VMD-LSTM模型相比，高频合并模态二次分解模型对月径流序列的预测效率提高了31.12%。【结论】高频合并模态二次分解径流预测模型的有效性和实用性显著，可为变化环境下黄河流域水资源管理提供实践指导。
【目的】针对供水企业取水量监测数据易出现异常，且传统检测方法精度低、修正效果差的问题，提出一种高精度、强鲁棒性的异常值检测与修正方法，以期改善监测数据质量。【方法】以安徽省两家农村供水企业实测数据为例，构建融合自注意力机制与卷积神经网络的SA-CNN模型，通过自注意力机制捕捉时间序列的全局依赖关系，卷积神经网络提取局部特征，实现异常值的精准检测与修正；选取F1值、平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)作为评价指标，与多种传统方法进行对比分析。【结果】(1)异常值检测方面，SA-CNN模型的F1值最高达0.99,较CNN、KNN、箱线图法的分别提升3.0%、8.4%、5.8%;(2)异常值修正方面，相较于传统方法，SA-CNN模型的MAE降低7.47%～11.32%,MAPE降低7.23%～22.99%;(3)在5%～30%异常值比例条件下，SA-CNN模型的MAE增幅较CNN、KNN、均值修正法的分别降低18.4%、24.8%、35.2%,MAPE的增幅降低21.0%～24.3%,误差增幅更小。【结论】SA-CNN模型能够有效提升取水量数据的准确性与连续性，在异常值检测与修正方面具有显著优势，可为供水系统运行与水资源调度提供可靠数据支撑。
【目的】针对农业圩垸区半淹没耕地与水体的后向散射特征相似导致SAR提取精度不足的问题，本研究融合土地利用先验知识，实现2024年团洲垸溃堤洪水的精准淹没监测与灾情分析。【方法】以2024年团洲垸溃堤事件为例，基于多时相Sentinel-1与高分三号SAR影像及灾前土地利用数据，构建融合土地利用先验知识的SAR影像分区自适应水体提取模型(SDWI-LU),采用差异化阈值优化策略提取水体，并对比多方法水体提取精度验证其有效性；结合时序影像与水文数据，系统分析洪水的时空演化规律及受灾情况。【结果】(1)SDWI-LU分区自适应阈值法有效抑制了半淹没耕地的误判，F1均值达0.982,提取精度显著优于传统单一阈值等方法。(2)溃堤洪水演化呈现“渐进扩张—爆发扩散—滞后消退”三阶段特征，退水阶段淹没面积的消退速率(1.87 km2/d)远低于溃堤后爆发扩散阶段的日激增幅度(40.15 km2/d),亦明显缓于溃堤前水位持续抬升阶段的渐进扩张速率。(3)耕地与建设用地为主要受灾地类，约83%的耕地遭受10 d以上的持续淹没，农业受损严重。【结论】融合土地利用先验知识的分区自适应策略有效突破了复杂地表覆盖下SAR水体提取的精度瓶颈，客观揭示了突发溃堤洪水的时空演化规律。未来研究可进一步探索该方法的自动化运行，并结合轻量级深度学习模型，以提升农业圩垸区洪涝应急监测的智能化水平与决策效能。
【目的】揭示降雨空间不均匀性与管道淤积的耦合作用对城市内涝的影响机制，为城市排水系统优化设计及内涝风险精准防控提供科学依据。【方法】以郑州市中心城区某片区为研究对象，构建反映实际降雨特征的空间不均匀性降雨模型，利用InfoWorks ICM软件模拟不同暴雨中心位置、不均匀系数及管道淤积程度下的城市内涝响应过程。【结果】(1)不同暴雨中心的内涝程度存在差异，内涝严重程度排序为D(红专路卫生路)>A(金水路未来路)>B(文化路东风路)>C(文化北路连霍高速)。该差异主要受各暴雨中心周边的管网排水能力、下垫面类型以及地形条件的影响。(2)随着降雨不均匀系数增大，降雨强度在暴雨中心更加集中，积水深度与积水面积显著增加，内涝空间分布呈现向中心聚拢的特征。(3)在不利降雨情景下，管道淤积程度对内涝风险存在明显阈值效应。当淤积系数超过0.3时，严重淤积管道(Ⅲ级)占比急剧上升，积水面积大幅增加。【结论】降雨空间不均匀性显著增加了局部区域的涝灾风险，管道淤积达到一定程度后会引发排水系统的连锁失效，二者的耦合作用进一步加剧了城市内涝程度。建议在城市排水系统规划与改造中，重点关注暴雨中心易发区的管网提标与清淤维护，以提升系统整体韧性。
【目的】揭示湿润区植被生态与水文过程的相互作用机制，弥补传统概念性水文模型忽略植被动态反馈的不足，为湿润区生态水文过程模拟提供理论依据和实践参考。【方法】基于HYMOD概念性水文模型和BGM植被模型，构建植被-水文过程耦合模型HYMOD-BGM(HBM)。以澳大利亚两个湿润区域为研究对象，选取径流和叶面积指数为目标变量，分别采用单目标与多目标优化算法对模型进行率定与验证，系统分析不同优化方案下模型对径流和叶面积指数的模拟效果。【结果】(1)仅考虑水文单目标时，HBM对径流的模拟效果与HYMOD的相当，但难以重现叶面积指数变化，克林效率系数(KGE)低于0.15。(2)仅考虑植被单目标时，HBM能够较好地模拟叶面积指数动态，但对径流的模拟精度不足(KGE低于0.40),无法满足水文模拟需求。(3)同时考虑水文和植被多目标时，HBM对径流的模拟效果良好(KGE≥0.75),并能够兼顾叶面积指数的变化(KGE≥0.35),体现了多目标优化在植被-水文耦合模拟中的优势。【结论】单目标优化难以同时表征水文与植被过程，而多目标优化可以有效协调两者之间的权衡关系，提升耦合模型的综合模拟能力。未来应进一步引入物理约束与空间异质性表征，量化不确定性影响，以提高模型可靠性并拓展其应用范围。
【目的】探究三峡水库调度对库区水质的影响机理，为三峡库区水质保护及突发性水污染事件应急处理提供理论借鉴。【方法】基于2021年三峡库区13个水质监测站的逐日数据及三峡水库调度数据，利用多层感知器(MLP)、卷积神经网络(CNN)、长短期记忆网络(LSTM)等方法，构建并优选库区水质模拟模型，引入遗传算法(GA)进行求解，得到以库区水质改善为目标的优化调度方案。【结果】(1)2021年三峡库区多数断面的总氮浓度有不同程度的超标现象。(2)LSTM在库区3个典型断面的水质模拟中均具有较高的精度(决定系数R2均值为0.92),经2022年朱杨溪断面实际数据验证(R2为0.88),模型可靠性强。(3)以水质改善为目标的三峡水库优化调度方案可将朱杨溪断面日均总氮浓度削减28.95%。【结论】相较于MLP、CNN,LSTM在揭示水库调度对库区水质的影响机理中展现出突出优势，LSTM-GA方法可以高效求解以改善库区水质为目标的优化调度方案，具有理论可行性。未来可根据具体场景需求将该方法与现有三峡水库多目标优化调度模型融合，提高三峡水库精细化科学调度水平。
【目的】探明加气滴灌与常规地下滴灌对蔬菜产量和灌溉水利用效率的影响。【方法】采用Meta分析和随机森林模型，基于98篇已发表文献中的867组产量数据和814组灌溉水利用效率数据，分析不同条件下设施蔬菜加气滴灌的施用效应。【结果】(1)与常规地下滴灌相比，加气滴灌可使蔬菜产量总体提高17.7%、灌溉水利用效率提高17.0%。(2)在秋冬茬栽培及年均温度≤16℃条件下，加气滴灌对产量和灌溉水利用效率的提升效果最为显著。(3)土壤容重≥1.35 g/cm3、黏土类、酸性土壤、有机质含量(10,20] g/kg和全氮含量≥1 g/kg的土壤环境，以及滴头埋深(20,40] cm、掺气水平达到15%或溶氧量(10,20] mg/L的田间管理措施，更有利于发挥加气滴灌的优势。(4)灌水量(贡献度31.0%)和掺气比率(贡献度31.5%)是影响蔬菜产量和灌溉水利用效率的主要因素。【结论】相比水气分离模式，水气耦合模式对产量和灌溉水利用效率的综合提升效果更为显著。研究结果可为加气滴灌模式在我国设施菜地的推广应用提供科学依据。
【目的】揭示冻融循环作用对砂岩抗拉强度、声发射特性及破裂形貌的影响规律，为寒区岩土工程建设提供基础依据。【方法】以红砂岩和黄砂岩为研究对象，对0、10、20、30、40次冻融后的试样进行巴西劈裂、声发射实时监测试验，并对劈裂面进行三维激光扫描，对比分析两种砂岩冻融损伤后的抗拉强度、声发射特征参数和劈裂面形貌的变化规律。【结果】(1)两种不同砂岩的抗拉强度随冻融次数的增加均呈指数函数下降，40次冻融后红砂岩和黄砂岩的抗拉强度分别下降41.2%、38.4%;(2)冻融损伤导致红砂岩与黄砂岩的峰值劈裂能量分别呈二次函数、指数函数下降；(3)分析声发射RA-AF的破裂类型可知，红砂岩在20次冻融后拉伸破裂占比减少，黄砂岩在30次冻融后拉伸破裂占比增加；(4)随着冻融循环次数的增加，两种不同砂岩试样的声发射实时b值陡降点提前，表明冻融促进了砂岩劈裂破坏；(5)随着冻融循环次数的增加，两种不同砂岩的粗糙度指标(坡度均方根、结构函数)和分形维数均呈上升趋势。【结论】随着冻融循环次数的增加，岩石的抗拉强度持续下降。研究结果对揭示岩石的冻融损伤特性具有重要参考价值。
【目的】揭示软弱地基条件下空腹混凝土坝的动力响应规律与关键控制参数的影响机理，为同类坝体抗震设计提供借鉴。【方法】基于振动台试验结果，采用PLAXIS有限元软件，构建反映孔压增长特征的数值模型，并验证模型的准确性与可靠性；将坝体等比例放大至12 m坝高，对比分析软弱坝基、坚硬坝基条件下坝体的地震动力响应；以坝体水平位移峰值时的坝基条件为基准，定量研究坝后堆石尺寸、桩横向间距及坝基加固深度的影响情况。【结果】(1)与坚硬坝基条件相比，在软弱坝基条件下，空腹混凝土坝呈现整体滑移变形特征，坝体水平位移响应最显著，坝体最大动位移为31.1 cm,残余水平位移为14.8 cm;(2)在软弱坝基条件下，基于不同的加固措施，坝后堆石对坝体水平位移的抑制效果最明显，坝基加固次之，缩小桩横向间距的抑制效果最不显著；(3)综合防渗墙与桩结构受力响应情况，坝基加固为最优方案，加固深度需穿透土层分界面。【结论】明确了不同坝基条件及关键参数对空腹混凝土坝动力响应的作用机制，为软弱地基空腹混凝土坝的抗震设计、坝基加固提供参考。
【目的】探讨河南省工业废水重金属污染排放效率的时空演变特征，明晰其发展现状与差异特征，为区域工业污染治理、水环境管控及环保政策优化提供理论借鉴与实践参考。【方法】基于2004—2023年河南省18个地市面板数据，运用超效率SBM-DEA模型、Global-Malmquist-Luenberger指数法测算工业废水重金属污染排放效率及其变化速率，结合莫兰指数系统分析排放效率的全局与局部空间自相关特征。【结果】(1)河南省工业废水重金属污染排放效率整体良好，但仍有提升空间。(2)工业废水重金属污染排放效率的变化率平均值为1.03,排放效率提升得益于技术进步。(3)河南省工业废水重金属污染排放效率整体空间相关性不明显；局部格局呈现阶段性分异，2010年前以高-高聚集为主，2010年后以低-低聚集为主。【结论】河南省工业废水重金属污染排放效率整体稳步向好，技术革新有效助推污染排放管控提质增效，但区域空间发展均衡性不足。未来可针对性优化各地级市工业治污技术配置、差异化制定重金属污染管控方案，缓解区域重金属污染排放效率空间分异，持续提升河南省工业废水重金属污染综合治理能力。