针对通用分割模型作用在坝面混凝土表观裂缝时出现网络深度不断增加，导致模型参数过大，有效裂缝特征丢失，提出一种基于卷积神经网络的轻量型裂缝分割方法，以减小网络内存占用和特征丢失问题。网络采用编码-解码结构，利用深度可分离卷积和轻量特征提取模块构建级联编码器，解码器则融合编码器第二阶段的跨尺度信息，重构特征提取中丢失的像素级几何信息，以提高网络分割精度。试验结果表明：网络在自制坝面混凝土裂缝数据集上训练得到的模型大小为10.8 MB，相较于U-Net减小了90.8%，验证集测试下交并比为73.30%，像素精准率为85.36%，数据结果验证了网络在坝面裂缝分割方面的可行性，为提高坝面检测效率及坝面结构后期维护提供有力支撑。

本文基于欧洲中期天气预报中心（ECMWF）第五代大气再分析数据集ERA5，定义了两类复合高温干旱事件（即气象干旱或农业干旱与高温同时发生的事件），对长江流域2022年春夏复合高温干旱事件演变过程进行了分析，评估了其持续时间及覆盖面积等特征及变化规律。研究结果表明，长江流域2022年复合高温干旱事件时间上自6月开始，8月最严重，9月有所缓解，空间上由中下游开始，然后扩大到全流域，9月又缩小至中下游地区；与流域历史典型事件相比，2022年夏季复合高温干旱事件的各特征值均为最大；1979—2022年期间，两类复合高温干旱事件7—8月份的特征值呈现显著增加趋势。本文结果可加深对流域复合高温干旱事件的认识，对于应对气候变暖背景下的极端事件具有重要意义。

气候变化与能源电力供需关系密切。2022年夏季长江上游出现历史同期最高气温、历史同期持续最长高温天数、历史同期最少降水的“三最”叠加局面，导致水电大省——四川日缺电力1700万kW、日缺电量3.7亿kW?h，对社会经济发展和人民生活造成了重大影响。研究建立极端天气下的电力保供规划机制，对于保障能源电力安全具有重要意义。本文分析了2022年夏季四川极端天气对四川电力的影响，辨析了四川电力发展存在的短板，提出了电力转型过程中先立后破、水风光火储多能互补、电源和电网协调发展的有关对策措施建议。

水利工程施工过程中施工人员不安全行为是引发安全问题的关键因素，施工现场大多采用现场安全巡检、可穿戴式装备、实时监控等方法进行不安全行为识别，存在费时费力、成本高、信息化水平低等问题，不利于危险行为的及时发现、预警。针对上述问题，本文基于计算机视觉、深度学习，提出了适用于水利工程施工大场景下的不安全行为识别方法。首先，针对大场景下施工人员机械中的小目标漏检、错检问题，提出YOLOv5改进方法，并构建了施工人员机械多对象目标检测模型；其次，基于目标检测模型，分别提出了靠近静态危险区域、动态施工机械、安全帽未佩戴等常规不安全行为的识别方法；最后通过工程实例验证，本文所提出的识别方法增加了施工现场管控手段和力度，有效提升水利工程施工安全智慧化管控水平。

为提高生态流量预警预报精度及水利工程生态调度效率，本文以浙江省椒江流域为研究对象，采用水文学法计算断面生态流量及预警阈值，利用主成分分析法筛选模型预报因子，并提出了基于深度学习和概念水文模型的河湖生态流量预报预警新方法。结果表明：柏枝岙和沙段断面最适宜的生态流量核算值分别为2.89 m3/s和1.92 m3/s；选取降雨和蒸发作为输入因子，采用网格搜索法寻找最优参数，极值梯度提升算法（XGBoost）在所有年份的生态流量预警等级信息预报合格率都达到100%；基于XGBoost和新安江水文模型的耦合预报模型能够很好地完成生态流量预警预报和水库生态流量调度工作。研究成果可为河湖水资源保护和监管提供决策依据。

日益严峻的城市洪涝灾害严重威胁着城市安全和可持续发展，准确评估城市洪涝风险对于保护人民群众生命财产安全至关重要。本研究基于元胞自动机洪水模拟模型构建深圳河流域洪涝仿真模型，采用综合主观层次分析法和客观权重赋权法的博弈论组合赋权法对各指标赋权，评估和预测不同降雨情景下深圳河流域城市洪涝风险。结果表明：深圳河流域城市洪涝高风险区存在典型的时空差异，随着暴雨重现期的增加，面积占比从2年一遇的0.20%增加到100年一遇的0.82%；中低风险区面积占比从2年一遇的67.4%减少到100年一遇的64.7%。研究结果可有效识别深圳河流域洪涝风险分布，为完善深圳河流域洪涝综合防治体系，提升城市洪涝防御能力和韧性提供借鉴与参考。

有效控制碾压混凝土压实质量是确保大坝安全稳定运行的前提。本文提出了考虑滞后相位角的碾压混凝土坝料改进刚度指标，并给出了滞后相位角的测定方法；结合耦合滞后相位角改进刚度指标、坝料特性参数、碾压参数和频域压实指标，提出了基于XGBoost算法的碾压混凝土压实质量综合评估方法。实例分析表明，改进刚度指标能够更好表征坝料压实质量，综合评估模型的决定系数约为0.86，表明模型精度较高，计算压实度与实测压实度的相对误差平均值为0.47%。本文方法为碾压混凝土坝施工压实质量控制提供了新的有效途径。

针对大坝变形时间序列预测问题，考虑多测点变形相关性，建立变形量时空多维输入矩阵，提出一种基于K-means聚类融合多元时空信息的Informer-AD大坝变形预测模型。首先，采用K-means聚类对变形测点进行分区；其次，引入面板数据回归模型分析分区结果；最后，提出融合多元时空信息的Informer-AD大坝变形预测模型。利用该模型对空间特征序列进行学习，通过全连接层整合空间特征，输出预测的大坝变形值。将上述预测模型运用于CT混凝土重力坝，结果表明，本文所提出的考虑时空关联性的预测方法充分挖掘大坝变形整体性态与测点空间分布特性的关系，能够更好地捕捉变形时空特性，进而提高预测精度。

雅鲁藏布江流域地处高原寒区，研究该地区的积雪时空分布对工程建设和雪灾防治有重要意义。基于1979—2021年中国雪深长时间序列数据集、中国逐月气温与降水量数据集，采用Mann-Kendall趋势分析法和皮尔森相关分析法研究雅江流域的积雪深度特性。结果表明：积雪深度在空间分布上呈现“两端高、中间低”，西部源头处与东北部边缘地区有深厚积雪覆盖；积雪主要分布于海拔4000 ~ 5200 m、坡度小于35°范围内，其中最高雪深值分布在约4850 m；1979—2021年平均雪深以0.032 cm/a的速率减少，2017年经历了43年间的最低雪深值，近几年逐渐回升到多年平均水平；年平均气温以约0.024 ℃/a的速度升高，其与雪深呈现显著负相关性。

碾压混凝土（RCC）坝仓面碾压质量与进度等施工信息大多以报表和图片等传统方式反馈传递，不利于施工质量缺陷的及时发现和施工进度的总体把握。针对上述问题，本文基于Tsai两步标定法，提出了一种固定相机三维注册求解方法，实现了施工质量固定型增强现实反馈；结合混合注册，提出了仓面施工进度信息的移动型增强现实反馈表达方法。同时，施工质量信息与施工进度信息基于关系型数据库和建筑信息模型（BIM）进行相互关联，实现了施工信息互补增值。通过系统研发和工程应用检验，本文提出的坐标映射方法在施工区域实际配准最大偏差不超过0.5 m，同时该模块响应平均时间为5.06 s，满足现场使用精度和时效要求；基于移动增强现实的施工进度反馈模块，手机使用时平均帧率达29.55，帧率大于27时间占比96.17%，满足现场使用流畅度要求。本文基于增强现实（AR）所提出的方法为现场管理人员提供了多视角施工信息表达和反馈渠道。

以发电效益最大为目标，探究适应极端枯水条件的金沙江下游和三峡梯级水库蓄水策略。结合蓄水效益最大规则和三峡供水调度需求，提出了极端枯水条件下梯级水库蓄水调度方式，以蓄水位目标为控制边界拟定不同水量分配原则的蓄水方案，选择典型极端枯水进行模拟调度和效益分析。结果表明：梯级水库蓄满的临界天然来水条件为8月—9月上旬来水不少于97%频率的典型来水（1994年），9月中旬—11月来水不少于90%频率的典型来水（1992年）；极端枯水条件下，梯级水库通过开展联合补水调度，能够满足三峡向下游供水的调度需求；梯级水库无法全部蓄满情况下，优先蓄满金沙江下游梯级水库可使发电效益更大，推荐优先蓄满白鹤滩水库，其次溪洛渡水库。

可靠的电力支撑是电力系统安全稳定运行的重要基础。各类电源的可靠电力支撑作用是指在其可靠电力范围内，可根据系统负荷需求随时满发顶峰。本文提出基于可靠电力支撑的电力电量平衡计算方法，总体计算框架为结合电源装机和系统负荷需求进行备用及机组检修安排，在此基础上通过电力平衡确定各类电源各月（或旬、或周）的可靠电力支撑，进一步进行全年8760 h的电力电量平衡模拟，模拟思路为在满足各类电源最小技术出力或强迫出力前提下，尽量为风、光让出位置，在负荷高峰且风、光出力小时发电顶峰，总体实现各时刻电力电量平衡且尽可能吸纳风光。利用本计算方法分析山西电网不同抽水蓄能规模下的电力电量平衡，并分析了风电不确定性对电力电量平衡的影响，结果显示系统抽水蓄能增加将替代部分火电容量并增加抽水电量，从而增加新能源吸纳；若过多考虑风电的电力支撑，一旦风电受天气等影响降低出力，火电、水电等满发也难以满足负荷需求，将直接影响电力系统安全稳定。

高精度的变形预测对大坝安全运行和长期维护具有重要意义。针对当下方法预测精度低、数据信息挖掘不充分的问题，通过将变形序列进行变分模态分解，构建大坝变形影响因子与分量之间的关系，进而搭建不同结构参数的长短期记忆神经网络，最终提出了一种大坝变形分析模型。该模型综合灰狼算法、最小能量误差标准、最小冗余最大相关性方法等策略，从前端分解、信息提取和时序预测三方面对模型进行了改进，实现了最优化建模。实例分析表明，相较于常规监控模型，所提出的变形分析模型能够准确模拟坝体形变过程，具有较高的预测精度和泛化性能，可以为大坝变形安全分析提供参考。

山洪灾害风险预警过程中各组分（数据、水文模拟、预警方法）的不确定性对山洪风险预警不确定性的影响机制尚不明确，缺乏定量组合分析理论与方法。本文提出了一种针对山洪灾害风险预警的耦合不确定性分析方法。该方法基于水文模型模拟及动态量临界雨量进行山洪灾害风险预警，并对预警过程中降水输入、水文模拟及山洪预警方法的不确定性及其组合不确定性进行分析。在福建闽江下游流域的应用结果表明，降水输入、水文模型径流模拟、临界雨量量化方法所导致的不确定性占总体不确定性的36%、24%及40%。在耦合不确定分析下，不同风险等级（Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ四个风险等级）对应的山洪灾害的发生概率平均分别为58%、65%、79%、81%。本研究发展的不确定性分析方法对于精准预报及科学防灾抗洪有着重要的实践意义。

堤坝内存在集中渗漏通道时，通道与周围多孔介质在压力差的驱使下会进行水量交换，两者间的水量交换可能导致堤坝渗漏量增大，传统的渗流场分析往往忽视了这一点。本文搭建砂槽模型以模拟堤坝中存在集中渗漏通道的情况，根据集中渗漏通道与多孔介质的出流量，研究渗漏通道与多孔介质间水量交换机理，提出一种计算水量交换系数的新公式。结果表明，渗漏通道与多孔介质间的水量交换量与通道直径（D）、多孔介质渗透系数（Km）、水力梯度（J）成正比。通过正交试验，进一步分析各因素对水量交换量的影响程度，发现影响程度最大的是D，其次是J和Km。研究成果能为堤坝存在集中渗漏通道情况下的渗流场分析提供依据，在渗流场计算中考虑集中渗漏通道与周围多孔介质间的水量交换更加贴合实际情况。

水风光多能互补系统中水电、风电和光电通过打捆的方式并入电网。传统方法通过单独预报水电、风电和光电，然后累加得到水风光系统总功率，存在误差易累积且未考虑水风光时空互补性的问题。为提高系统功率预报精度，首先考虑时空相关性与互补性，在遥相关因子及功率等中选取预报因子；然后基于长短期记忆网络与上下限估计方法构建点预报和区间预报模型；最后实现功率的联合预报。以二滩水风光多能互补系统为实例，研究表明，在检验期，对于总功率预报，联合预报法的点预报纳什效率系数达到0.908，相较于累加预报法提高了0.016，同时区间预报的覆盖宽度综合指标也减少了0.352。提出的预报方法可为水风光互补运行提供技术支撑。

长江下游河道崩岸灾害频发，多指标崩岸预警模型是基于层次分析法建立的岸坡稳定性评价方法。水动力作为关键影响因素，对于其指标阈值的确定缺少理论和系统的研究。本研究基于理论推导、数模计算和统计方法，确定了对应不同风险等级岸坡稳定性的水动力预警指标阈值，具体包括造床流量当量、近岸流速、水位变幅和汊道分流比变化率等指标。其中造床流量当量和水位变幅指标阈值确定考虑了感潮河段潮流参与造床和周期性潮位波动的作用。近岸流速指标引入了河床稳定性计算公式。汊道分流比变化率指标阈值计算区分了主支汊，得出当变化率大于8%时，主汊岸坡处于不稳定状态。研究结果可支撑长江下游多指标崩岸预警模型的建立，并应用于崩岸灾害防治。

针对抽水蓄能电站甩负荷过程蜗壳进口压力信号易受噪声干扰、压力脉动难以准确提取等问题，提出了一种变分模态分解和完全自适应噪声完备集合经验模态分解相结合的联合处理方法。首先对信号进行变分模态分解，以互信息为准则进行分量重构，降低排列熵值。然后对重构信号进行完全自适应噪声完备集合经验模态分解处理，叠加分量以获取与仿真信号排列熵一致的试验数据。通过工程实例研究证明，本文所提出的处理方法能较为快速和准确地分解蜗壳进口实测压力，同时利用互信息提升了使用相关系数选取分量重构的准确性，为压力脉动准确提取和分析提供了新参考。

为量化径流预报的不确定性所产生的供水风险，本文以引汉济渭跨流域调水工程为研究对象，基于来水不确定性的概率分布定义了供水风险，以此建立与求解了供水调度模型，获得了不同预报误差的多尺度供水风险值，厘清了风险升级的预报临界误差，揭示了来水不确定性对跨流域调水工程供水风险的影响。研究表明：产生供水风险的径流预报误差阈值为15%，且预报误差与供水风险呈二次幂函数关系；三河口水库可利用其多年调节水库的性能，缓解预报误差带来的供水风险；将供水风险分为轻险、中险和重险，确定了风险升级的阈值分别为0.117、0.190，对应的预报误差分别为24.0%、32.7%。研究成果将为保障陕西省引汉济渭工程等跨流域调水工程的调水安全提供决策依据。

为探究水电梯级开发对河流生境连通性的影响，以大渡河流域为例，通过资料收集与遥感影像识别，确定了流域内的135个水电站位置信息；采用河流连通指数量化了河流的生境连通性；分析了水电开发对连通性的影响因素，并提出了一种耦合连通性与电站效益的连通性优化路径。结果表明：①当前大渡河流域的河流连通指数RCI为16.68，未来随着所有规划电站的建成，这一值将降为4.2，RCI的空间分布呈现从上游向下游递减趋势。②相较于位于河源及河口的电站，位于河网中央的电站造成的影响更大。③不同的水电开发规划对连通性的影响差异显著，通过合理的规划，可以在保证水电开发效益的情况下有效地改善河流生境连通性。本研究旨在为河流生境连通性恢复与流域战略规划提供方法支持和理论参考。