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。

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。

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。

本文分别采用地面雨量站和雷达反演降雨数据，利用北京山区洪水预报模型对北京“23?7”暴雨洪水开展了复盘分析。结果表明，雷达反演降雨与地面雨量站测量结果一致性较强，可较好地反映降雨的时空变异性；同时，利用二者分别驱动水文模型后所得的预报效果也基本一致，说明在水文预报工作中雷达反演降雨可作为地面站网的可靠替代品。本文改进的考虑北京山区产流特点的水文模型可对大部分预报断面做出较高精度的模拟。北京山区水文过程具有很强的非线性，基于不同量级历史洪水率定的水文模型参数具有不确定性，为了适应产汇流和洪水演进规律的变化，提高洪水预报的可靠性，预报实践时需要结合实况数据及时优化模型参数，完善洪水预报方案。

自《巴黎协定》签署以来，推动实现全球碳中和已成为国际社会的广泛共识。能源电力的绿色低碳发展是实现碳中和目标的关键，而水电作为具有高度灵活性的可再生能源，将在未来全球能源结构转型中扮演重要角色。由于经济发展水平、水能资源禀赋和开发程度不一，当前世界各国水电呈现不同的发展态势。在当前全球能源转型、应对气候变化、环保政策影响以及地缘政治冲突的复杂背景下，全球水电的发展面临着机遇和挑战。中国在水电开发方面取得了举世瞩目的成就，引领了全球水电发展。为此，全球水电行业需要共同发出声音并积极采取措施，深入推进能源革命，从多方面制定发展策略，推动全球水电持续发展，并作为未来新型能源体系的骨干继续发挥作用，助力碳中和目标的顺利实现，促进人与自然和谐共生。

电力低碳化转型对我国实现碳中和目标具有全局性战略意义。在总结我国近10年电力低碳化发展历程的基础上，以人口、城市化、经济总量与经济结构为边界条件和驱动力，分析预测未来40年电力增长过程和阶段性发展目标；以系统安全、供需平衡为约束，分析了化石电力占比、终端电力消费比重、核电发展规模以及碳捕集、利用及封存（CCUS）等因素对碳排放水平的影响；预计电力碳排放峰值将出现在2035年前后，达到60 ~ 65亿吨，随后逐年降低，到2060年降至10亿吨以内，辅以CCUS技术，可实现电力零排放。最后，针对需求持续增长与低碳转型长期并存的矛盾，提出未来电力发展须以安全供给为前提，优先开发可再生能源电力、多能发展、更大范围多能互补协调开发和互补运行的建议。

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。

大坝“安全、高质、高效、经济、绿色”的智能化建造是未来发展趋势，准确评价大坝工程建设的智能化程度对实现组织级智能建造具有重要意义。然而，当前大坝工程建造正处于数字化到智能化阶段的转型期，尚未形成工程体系的智能化程度评价方法。本文基于大坝智能建造理论，梳理了大坝智能建造的系统特征与层级划分，阐述了智能化程度评估的基本原则，并基于大坝建造的通用框架建立了智能化程度评价模型，构建了通用的模型应用流程。最后，以典型的高土石坝、混凝土拱坝为例，针对不同类型工程特性从执行级、协调级、组织级角度系统性评价典型工程的智能化程度，为大型水利工程智能建造体系设计提供参考。

针对传统深度学习的裂缝检测方法在复杂环境下鲁棒性低、边缘区域识别精度差、损伤量化结果误差大的问题，本文提出一种复杂环境下基于级联神经网络的混凝土裂缝检测方法。该方法分为三步：第一步利用改进的语义分割模型对复杂环度参数获取算法计算裂缝宽度。试验结果表明，相较于传统裂缝识别方法，本文方法在精确率、召回率、准确率、F1分数和交并比五项评价指标上均有提升，且总体检测准确率在95%以上，能实现复杂环境下境下的裂缝进行初步识别，判断图像中裂缝的大致感兴趣区域；第二步采用本文所提基于金字塔池化的掩膜优化方法对粗分割图像进行优化，精确捕获裂缝边缘上下文信息；第三步采用二维码靶标的图像像素解析度和裂缝宽混凝土裂缝的检测与定量分析。

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。

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.

从河流鱼类早期资源研究和保护的角度，立足鱼卵运动，将传统二维浅水模型与三维粒子追踪结合起来，建立了适用于天然河流鱼卵漂流的欧拉-拉格朗日模型。模型能够模拟对流和紊动扩散作用下鱼卵在河道内的三维运动和散布特性。模型效果通过模拟文献中的室内水槽PTV试验，对比实测鱼卵运动特性参数得到了验证。将模型应用于长江中游藕池河支流鱼卵野外示踪漂流试验中，模拟分析了鱼卵在河道内的平面迁移动态、垂向混合规律、断面分布特性以及河道地形和水动力的影响和作用；重点讨论了鱼卵断面浓度分布不均对产漂流性卵鱼类早期资源量（产卵规模）估算的影响，并通过模拟对传统的断面平均估算方法进行了校正，校正效果得到了示踪鱼卵漂流回捕实测数据的良好验证，鱼卵总量估算误差大大降低。此外，模拟还发现鱼卵漂流过程中的平均速度滞后于水流断面平均流速，在产卵场精确定位时须予以考虑。

进/出水口水头损失是抽水蓄能电站输水系统水头损失的重要组成部分，准确计算水头损失是评估电站运行经济效益的重要需求。本文通过数值模拟方法研究了14个实际侧式进/出水口的水头损失系数；利用多元线性回归方法，建立了基于侧式进/出水口体型参数计算水头损失系数的回归方程，分析了侧式进/出水口体型参数对其水头损失系数的影响规律。结果表明：侧式进/出水口体型参数对水头损失系数的影响程度，对出流工况较显著，而对进流工况不显著；出流工况，侧式进/出水口体型参数对水头损失系数的相关性，扩散段长度、扩散段分流墩中墩缩进距离、水平扩散角、垂向扩散角、分流墩墩头中边孔宽度比和反坡段坡比为正相关，调整段长度和防涡梁段长度为负相关；利用回归方程得到的水头损失系数与数值模拟方法的结果吻合较好。本文建立的回归方程为计算侧式进/出水口水头损失系数提供了新方法。

风光等新能源的大规模利用是实现双碳目标的重要途径，其不确定性影响电力系统稳定运行和对新能源的消纳能力。对此，本文提出了一种计及不确定性的风光抽蓄联合发电系统容量优化配置方法。首先，采用不同的随机分布函数来描述风电、光伏发电的出力特性和负荷分布情况，建立了互补发电系统数学模型；其次，构建了基于信息间隙决策理论与熵权法的双层容量优化配置模型；最后，采用多元宇宙优化算法求解容量优化配置方案。算例结果表明，投资者可以根据投资意愿，对源荷不确定性采取不同的配置策略，所得的运行结果均能很好地满足不同运行模式和多种运行场景的要求；能有效地降低综合成本、提高新能源消纳能力，并且能保持抽蓄电站的长久运行。

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。

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。

水文条件的改变会引起水生态系统的波动变化，大型调水工程的实施会改变水生生物群落结构。本研究分别调研了南四湖和东平湖在调水工程实施前后一段时间的大型底栖动物群落结构，模拟分析了调水工程引起的湖泊水龄变化特征，从水体交换能力的角度探讨了大型调水工程对湖泊中大型底栖动物群落的影响。结果显示，调水工程运行一段时间后，东平湖中大型底栖动物群落在年尺度上从由小体型的水生昆虫类主导转变为由大体型的软体动物主导，南四湖中软体动物的优势在调水工程实施之后更加凸显。在季节尺度上，软体动物占比通常在调水期（非雨季）减小，而在非调水期（雨季）增大。调水工程的实施改变了湖泊水动力场特征，在年尺度上增强了湖泊水体交换能力，调水入流与入湖径流的叠加使湖泊水体的高流速时间变长，这不利于小体型物种稳定生长，进而导致在年尺度上大体型软体动物的占比逐渐增大。此外，调水工程的实施主要是提升了非雨季湖泊的水体交换能力，但增加调水后的非雨季湖泊水体交换能力仍然小于雨季，这也导致软体动物占比在调水工程实施前后均呈现在雨季减小在非雨季增加的规律。

尽管非洲经济发展面临诸多挑战，但增长趋势仍在继续。伴随着各国电力需求的增加，非洲电力基础设施建设充满机遇。非洲水电资源丰富，开发潜力巨大，且80%的可开发水电资源潜能集中在赞比西河、刚果河、尼罗河和尼日尔河四大流域。在“一带一路”倡议下，已有大批中国企业“走出去”投资开发非洲水电项目，推动中非电力基础设施合作。本研究通过大量的数据和资料，总结了四大流域水电资源量与开发程度，对流域内重点已建和规划的水电项目进行了详细介绍。最后，深入分析中国企业目前在非洲水电项目开发中面临的主要问题和挑战，并从战略规划、合作模式、风险防范和人才培养四个方面提出相应建议。

温控防裂与横缝工作性态调控是混凝土拱坝施工期面临的两大难题，而冷却通水策略是控制拱坝混凝土安全、横缝开合的关键因素。为此，本文提出了混凝土拱坝温度应力与横缝性态智能控制方法，并综合应用智能化控制理念、仿真分析工具、自动控制技术构建了混凝土拱坝温度应力与横缝性态智能控制系统。分析表明，该系统有效调控了坝体应力与横缝工作性态、充分发挥了混凝土材料性能、大幅提升了温控施工效率，实现了拱坝温控防裂与横缝性态调控的多目标智能优化。