随着国内外高坝大库的建设与发展，作为水利水电工程泄水建筑物调节咽喉的水工钢闸门正向着高水头、大孔口、大泄量的大型化和轻型化方向发展，其安全灵活地运行决定着整个枢纽工程和下游人民生命财产的安全。在全面分析国内外水工钢闸门研究进展及取得成果的基础上，指出了有待研究的主要问题及今后的发展方向。大型水工钢闸门研究中主要围绕：典型工况下大型弧门空间框架结构的合理布置，基于空间结构体系可靠度的结构优化设计方法，大型钢闸门的深梁、厚板、大刚度框架结构计算理论与方法，流激振动作用下弧门空间框架动力稳定及振动控制，严寒环境下钢闸门低温低周疲劳破坏机理，轻型稳定仿生树状水工钢闸门的结构创新，生态景观特型钢闸门结构及其水力特性优化，全生命周期的水工钢闸门安全诊断与智能监测，超强钢材料及新胶焊连接等关键科技问题开展研究。

水利管理对象数量大、类型多、空间分布广、运行环境复杂、交织作用因素众多，对其进行全生命周期的精细化管控极其困难。将以关联分析为特点的水利大数据技术和以因果关系为特点的水利专业机理模型相结合，对海量多源的水利数据加以集成融合、高效处理和智能分析，并将有价值的结果以高度可视化方式主动推送给管理决策者，是解决水利对象精细化管控难题的根本途径。本文主要对水利大数据的概念认知、技术体系及其应用于水利规律解析、水利态势研判、水利趋势预测和水利决策优化的研究现状进行了综合分析，提出了水利大数据发展趋势为需求场景化、管理集成化、分析智能化、服务平台化、保障体系化。在水利大数据应用中，数据是根本，分析是核心，利用大数据技术提高水治理效率是最终目的，应深度挖掘水利业务管理需求，整合水灾害、水资源、水环境、水生态、水工程等领域全息数据，全面布局水利大数据的基础理论和核心技术研究，加快推进大数据技术与水利的深度融合，支撑我国水治理彻底转型升级。

水轮机作为水电能源开发的核心机械装备，其性能的优劣决定了水电能源的开发利用率。在现代科技进步的推动下，水轮机技术也取得了长足发展。我国水轮机技术的发展经历了引进、吸收、消化和再创造的过程，特别是近20年的快速发展使我国水轮机技术总体上达到国际先进水平。本文在全面综合国内外水轮机领域研究成果的基础上，以近20年来水轮机技术领域所取得的主要研究进展为重点，分水轮机水动力学基础、水轮机过流部件的优化设计理论及新型水轮机研制三部分对水轮机技术进展进行了综述，探讨了部分研究领域中存在的问题，并对水轮机技术的发展趋势进行了总结和展望。

随着工程总承包模式在水利水电行业的普及应用，以设计为龙头的设计施工一体化模式已成为降本增效、统一管理、科学决策的有效手段。本文全面评述了国内外及水利水电行业总承包模式、设计模式、建造模式和设计施工协同模式的发展现状，明确了水电工程设计施工一体化目前的行业痛点及主要发展瓶颈，提出立足于信息化技术前沿，深化技术创新与实践，以正向设计和精益建造模式为基础，解决设计施工一体化过程中设计优化效率低、设计施工信息互馈过程烦琐、智能化建造水平不高等问题。针对这一理念，本文以数字孪生技术为未来的基础应用架构，详细阐述了未来的重点研究方向，为提高水电工程设计施工一体化水平，弥补水利信息化短板提供技术指引。

This paper first reviews the advancements in dam construction and development in hydraulic engineering, and summarizes the conceptualization of digital dam and its related research achievements. Then, we present an interpretation of the difference between the two concepts of digital dam and smart dam, based on a brief discussion on several disadvantages of digital dam, including insufficient depth in intelligent analysis of massive data and relatively low fusing level of site monitoring, simulation analysis and intelligent control. Smart dam is a new concept that is based on the digital dam conceptualization but emphasizes a specific form of dam development, i.e. adoption of new-generation information technologies as a basic means, such as Internet of things, intellectual technology, cloud computing, and big data. This concept also means a specific intelligent system of dam management and operation that is dynamic, refined, and perceivable in analysis and control. Besides, a smart dam often has distinctive features such as integrity, interoperability, fusion-expansibility, autonomy, and robustness. Third, we describe a basic framework of smart dams in detail, including a real-time information perception module, an interconnected real-time transmission module, an intelligent real-time analysis module, and an intelligent real-time management decision system, focusing on analysis of the progress and superiority of smart dams over digital dams in independent information collection, smart reconstruction analysis, intelligent decision, and integrated visualization. Finally, we explore key directions of smart dam research in fundamental theory, key technology, and management and operation system.

The total number, maximum height and engineering scale of concrete dams in China rank the first in the world, and their long-term safety is a focus of public attention. Deformation is a comprehensive performance of concrete dam structures, especially the long-term deformation, a key index for evaluation of the structure behaviors, health status, and their evolution of a dam in long-term service. This paper summarizes the state of arts in creep calculation models for dam concrete and foundation rock and in the methods and models for safety monitoring and early warning of high concrete dam long-term deformation, based on analysis of the latest construction of concrete dams in China and concrete dam failures caused by long-term dam deformation. To ensure the safety of concrete dams in long-term service, future studies should focus on three issues: evolution of structure performances under the coupling effect of multi-factors, long-term structure deformation behaviors under the coupling effect of multi-fields, and evaluation of performance improvement under reinforcement measures.

With increasingly frequent and severe urban flooding disasters, construction of sponge cities that is based on the low impact development (LID) technology, is becoming a new principle for urban storm water management in China. In this study, a storm water management model (SWMM) was developed to simulate the flooding in the Qinghe catchment in Beijing, and urban rainfall-runoff processes in the conditions of different scales of LID measures and different return periods of design storms were simulated and analyzed. The results showed that for shorter return-period storms, reduction in peak flow and runoff volume achieved by combining these measures was up to 66.2% and 49.4%, respectively, while for extreme floods, the reduction in runoff volume was only 11.5% and no considerable reduction in peak flow was achieved. This indicates that the adopted LID facilities are effective in changing the rainfall-runoff processes of shorter return-period storms but ineffective in reducing floods of longer return periods. This conclusion is helpful for flood control, drainage management, and construction of a sponge city in Beijing.

机理与数据的融合对大坝建造-运维全生命周期性态准确高效评估与调控至关重要。本文梳理了大坝建造面临的主要难题与融合模型的发展历程，提出了融合模型串联、并联、混联的三种结构型式、基本特征及适用性，并通过混凝土拱坝温度场监测分析工程实例阐述了融合模型的应用方式及适用性。研究表明：融合模型分析预测能力强、准确性高、泛化能力强，能够处理复杂动态演化的数据；相比于非融合模型，三种结构型式的融合模型均体现出显著的优势，为解决大坝建造与运维过程中参数反演、监测分析、策略优化等问题提供一种新的视角和范式。

金沙江乌东德、白鹤滩水电站是目前世界上在建的规模最大、技术难度最高、建设环境条件最复杂的大型水电工程，需要建设300 m级特高混凝土双曲拱坝，面临众多关键技术难题和安全优质建设的管理挑战。本文遵循“全面感知、真实分析、实时控制”的闭环智能控制理论，将现代信息技术与水电工程建设深度融合，构建了聚焦核心工艺过程与主要业务流程的大坝智能建造技术路线。围绕安全优质高效建设乌东德和白鹤滩两座特高拱坝的工程需求，对混凝土施工质量全环节实时监控、混凝土温控全过程实时控制、工程全生命期安全与工作性态评价、全坝低热水泥混凝土性能复核、智能建造管理平台iDam深化研发等关键技术进行了探索研究和实践应用，并研发相应的智能化控制设备和管理系统。工程实践表明，智能建造中形成的关键技术及管理平台极大提高了工程建设的技术水平和管理效率，将提升中国水电的核心竞争力，为“一带一路”水电工程开发和基础设施工程建设提供更好的技术支撑。

Tidal current energy is a type of renewable and sustainable marine energy. Despite the complexity in exploitation, considerable improvement has been achieved since the beginning of the current century. This paper discusses the hydrodynamics progress through the perspective of equipment design and industrial application of tidal current energy technology, including tidal resources estimation, kinetic energy conversion, converters, and tidal farm array arrangement and design, then summarizes representative hydrodynamics problems, their theoretical models and numerical methods. Technical characteristics of converters and supporting structures are also analyzed to highlight new problems and developing trends in the present stage, offering references for optimal design of tidal energy converters and power station projects.

践行双碳战略，能源是主战场，电力是主力军，构建以新能源为主体的新型电力系统是实现碳中和的必由之路。在分析碳中和背景下电力行业减排目标、电力结构及其占比的基础上，针对构建新型电力系统面临的问题与挑战，提出加快常规水电和抽水蓄能电站建设是新型电力系统可靠性和长周期调节能力的重要基础。结合我国能源资源禀赋和开发利用现状，提出强化水电与新能源协同发展战略思路，依托流域梯级水电建设更大规模清洁能源基地，并加快抽水蓄能电站和储能工厂建设的发展路径，重新定义了水电在新型电力系统中既提供基础电量又发挥容量功能的新定位，进而提出促进清洁能源大基地和储能工厂建设的政策建议。研究成果可为清洁能源基地规划设计和相关政策文件的编制与修订提供一定参考。

本文回顾了大坝建造发展历程，总结了大坝智能建造的发展趋势和关键技术，梳理了大坝智能建造的关键问题与智能控制的关系，提出了大坝建造的智能控制理论，详细阐述了智能控制的概念、定义、特征、理论结构、要素，明确了“智能决策+自动控制”为智能控制的两大核心要素，构建了“自主感知与认知信息、智能组织规划与决策任务、自动控制执行机构完成目标”的大坝智能控制系统，并对其设计理念、组成要素、模块特征、应用层级进行了说明。本文所提出的智能控制理论为解决大坝建造过程中结构服役状态调控、全寿命周期安全性能评估、施工风险预测预警、成本造价控制难题，实现“高质、高效、安全、经济、绿色”的智能建设目标提供理论基础。

溪洛渡水电站是目前世界上已建成的第三大水电站，综合规模和技术难度在世界大型水电工程中名列前茅，建设过程中解决了大量技术难题并取得丰富的管理创新成果。本文采用案例研究方法，系统介绍了溪洛渡300 m级高拱坝智能化建设技术、大体积混凝土和衬砌混凝土温控防裂技术、大流量高流速泄洪洞和巨型地下厂房建设技术的创新成果，深入分析了采用绿色水电建设理念和环保规划设计、施工技术创新取得的成效；提出了大型水电工程“规范、有序、协调、健康”建设管理理念、六目标九支撑项目管理体系、产学研用协同创新管理模式、工程规划设计和建设组织优化方法，以及复杂岩体工程变形协调动态分析方法。上述成果确保了溪洛渡水电站安全、优质、高效的按期建成和稳定运行，取得巨大的社会和经济效益，为类似大型水电工程建设技术和管理实践提供有益借鉴。

气候变化和快速城市化改变了城市生态水文循环过程，加剧了水资源短缺、水环境污染、水生态破坏、暴雨洪涝灾害等城市问题。为获取低影响开发措施（low impact development，LID）/绿色基础设施（green infrastructure，GI）与城市灰色基础设施耦合系统空间优化配置方案以及多目标成本-效益最优曲线，本文系统归纳了不同规划目标导向下新建、改建城区海绵城市建设核心指标与控制要点；针对现有研究中的科学和技术问题，构建了雨水基础设施区域优化配置模式，主要由雨水基础设施性能指标数据库、成本效益定量化及计算机辅助决策三部分构成。探讨了数值计算和模型模拟中典型LID设施的关键参数及其性能指标；基于环境经济学理论分析了海绵城市建设成本和效益指标定量化方法；探索有限成本投入下，改善城市水环境、水生态、水资源、水安全的多目标智能优化算法，结合模型模拟以实现城市生态水文良性循环和可持续发展。

采用Mann-Kendall（MK）方法对水文序列进行趋势性检验时，常因待检序列中含有显著高阶自相关成分或因一阶显著自相关剔除而产生趋势成分破坏，进而导致无法获得准确的趋势检验结果。为此，提出了基于改进过白化的MK趋势检验方法。改进过白化法主要通过集成回归变异—去趋势—方差变异等检验方法，采用分段过白化的处理手段实现趋势低损情况下的高阶显著自相关剔除，以保证MK趋势检验结果的精度。透过林家村、神木、赵石窑和横山站的案例研究结果，可发现改进过白化处理法可在尽可能小地破坏原序列趋势的基础上剔除序列的显著自相关性，基于改进过白化处理序列可得到更为精确的MK趋势检验结果。

近40年来，我国水利水电工程建设蓬勃发展，建成了一大批具有世界级水平的水电工程，涌现了许多创新技术，推动了我国在高水头大流量泄洪消能方面的研究达到世界先进水平。本文重点梳理和评述我国在高水头大流量泄洪消能方面所取得的最新研究成果，包括全断面掺气减蚀技术、高拱坝表-深孔空中碰撞和无碰撞挑流消能、高重力坝多股多层淹没射流跌坎底流消能、燕尾挑坎、翻卷挑坎、洞塞式、旋流式及阶梯式内流消能等新技术。对今后中长期的水利水电工程建设面临的高坝水力学问题研究进行了展望。

本文阐述了世界高坝发展历史、现状、高坝作用及未来建设和运行所面临的问题与挑战。针对高坝在流域尺度下需要解决的重大关键技术课题，分析提出了合理高度、安全标准、评价方法、多源信息融合、智能健康诊断及高坝永续利用等方面的发展趋势。从工程、社会和环境及流域综合效益等方面考虑，未来特高坝最大可接受的合理高度为300 m级，提高安全标准将是必然趋势。安全评价方法将是定值分析与风险分析的融合发展。正向仿真模拟、信息化反馈分析、风险链辨识、失事路径分析将为高坝安全性评价和安全管理决策提供有效手段。建立健全风险分级防控和隐患排查治理体系，开展高坝状态监测、健康诊断、缺陷修复、泥沙治理，维护大坝健康是实现流域高坝安全“双重预防”的重要保证，有利于高坝长期稳定安全永续利用。

As a typical multiphase heterogeneous material, concrete has been widely used in high-rise buildings, bridges, dams, nuclear power stations as well as other industrial and civil structures. The whole process of concrete production, transportation, construction, curing and hardening, and its nonlinear mechanical and deformation response subjected to complex loading environments are generally dominated by the physico-mechanical properties of meso-scale ingredients and fabrics, including aggregates, mortar and their interfaces. This paper presents a literature review on the state-of-the-art concrete meso-scale mechanics, emphasizing the development progress on experimental investigation on meso-scale ingredients, pre-processing modeling approaches, and numerical modeling methods for concrete. An in-depth review is also presented on selected aspects on the forefront of the meso-scale concrete mechanics, including the fracture failure mechanism, size effect, multi-scale coupling and rate effect. Finally, some recommendations for future studies are provided.