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为遏制黄河“几字弯”地区风蚀严重态势、减少风沙入黄量，需深入剖析风沙运动的空气动力学机制，明晰风沙阻控原理及科学问题。采用具有底部糙度的紊流流速分布公式及新建立的沙漠区含沙量分布公式，对沙尘事件风速、含沙量及输沙通量进行了研究。通过实测资料验证与理论计算，表明输沙通量与地表粗糙度成明显的反比关系，实施风沙阻控工程能减弱沙漠风蚀能力与大风产沙量。进一步利用能合理体现阻力影响的泥沙起动流速公式进行计算，表明沙粒起动流速阈值与地表粗糙度成正比，如果自然沙漠表面粗糙度较小，就会因沙粒起动风速阈值小而加剧地表风蚀；而在地面设置沙障使粗糙度增大会加大沙粒起动风速，又因粗糙度增大会明显减小近地面风速，在此减风阻沙双重影响下，地表风沙活动性明显削弱，从而说明沙障阻控风沙的技术原理是通过加大沙漠阻力、引起沙粒起动风速加大而遏制风沙的活动性。若阻控工程表面光滑，则会使沙粒难以在沙丘顶部沉积而能遏制沙丘移动和扩展。基于自然界能耗最小原则，提出了沿稳定性最强的沙脊线布控风沙阻控工程布局线的方法，按阻力最小原则确定的风沙阻控构件整体外形结构具有改变近地面风场的功能，且顶部形态对于气流特性具有多流向广适应性。
宁蒙河段沙量变化趋势和未来沙量预估对宁蒙河段治理具有重要意义。分析总结了黄河宁蒙河段干支流沙量变化特性，剖析了宁蒙河段沙量减少的原因。1960—2020年宁蒙河段来沙量变化的特征包括：来沙量减少，干流沙量减少更为明显；干支流来沙量比例关系发生变化，支流沙量占比增加；干支流来沙量变化各具有明显时间节点，近期减少时间基本同步；近期干支流来沙量变化基本符合对数正态分布等。影响来沙量变化的主要驱动因素包括干流水库拦蓄、支流水利水土保持及降雨变化等。考虑降雨总体上长期稳定且呈周期性变化以及库坝拦沙量随着时间发展不断减少等因素，以2000—2020年实际产沙条件为基础，分析库坝拦沙能力降低和水土保持措施建设新增减沙。研究认为未来宁蒙河段干流下河沿站年均来沙量和区间支流年均来沙量均较近期水平有一定幅度增加。
为给促进黄河流域与长江流域新质生产力的协调发展提供理论依据，并为制定更加科学合理的区域发展政策提供决策参考，构建了区域新质生产力发展水平评价指标体系，利用熵值法、泰尔指数、空间相关分析法及QAP分析方法等对2013—2022年黄河流域与长江流域新质生产力发展水平及影响因素进行了实证研究。结果表明：1）长江流域的新质生产力发展水平整体高于黄河流域，两大流域的新质生产力发展空间分布具有明显的“块状分割”特征，发展水平均呈现上中下游依次提高格局，黄河流域多极化现象较长江流域明显。2）长江流域的区域内差异与区域间差异显著减小，2019年区域间差异出现拐点，影响首次小于区域内差异，流域差异开始以区域内差异为主。黄河流域东西部地区间及西部区域内差异有进一步扩大的趋势。3）2013—2022年两大流域新质生产力发展全局空间自相关度逐年提高，呈现空间聚集特征。黄河流域在省域维度上的相关度低于长江流域。4）未来产业与绿色发展的区域差异是导致长江流域新质生产力发展水平区域差异的最强驱动力。影响黄河流域新质生产力发展水平区域差异的最强驱动力来自于创新产业发展水平与生产资料区域差异。基于研究结论，提出了优化资源配置、促进区域均衡发展，创新驱动发展战略、差异化培育新质生产力，完善政策支持体系、精准施策，加强区域合作、共谋发展等建议。
新质生产力是推动乡村振兴的内生驱动力，乡村振兴为新质生产力的发展提供了广阔的实践空间。为从理论和实践两个层面为发展黄河流域新质生产力、促进乡村振兴提供参考，基于对二者耦合机理的阐释，选取2012—2022年黄河流域九省（区）面板数据，采用加速遗传算法优化的投影寻踪模型分别测度新质生产力与乡村振兴发展水平，并运用改进的耦合协调度模型量化二者的协同关系，同时，借助协调影响力模型探讨影响其耦合协调度的主要驱动因素。结果表明：1）各省（区）新质生产力与乡村振兴发展水平均稳步提升，二者呈现“凹性相关”；2）新质生产力的劳动者、劳动对象和劳动资料3个子系统的发展指数均呈现持续增大态势；3）新质生产力在推动黄河流域多数省（区）耦合协调度由轻度失调向初级协调转变过程中起到了关键作用；4）黄河流域新质生产力的提升主要依赖于劳动对象发展指数的贡献，但这一贡献随着时间推移逐渐减弱，而劳动者的协调影响力通常表现为阻滞效应，劳动资料的影响力相对较小。据此，建议通过激发劳动对象的增长、缓解劳动者的制约和强化劳动资料对新质生产力的推动作用，实现黄河流域更高水平的协同发展。
探究黄河流域高质量发展的新旧动能转换时空特征及影响因素，可为制定有针对性的区域协调发展政策提供依据。根据新动能与旧动能维度构建评价指标体系，通过熵权-TOPSIS法和GMM模型测算2006—2021年黄河流域高质量发展的新旧动能转换水平并探讨其影响因素。研究发现：1）黄河流域新旧动能转换进程可划分为“波动上升—缓慢下降—稳步上升”3个阶段，新动能和旧动能此长彼消趋势反映流域经济增长支撑动力的交替更迭；2）黄河流域上中下游新旧动能转换水平差异明显，形成“东高西低”空间分布格局；3）从影响因素来看，劳动力、基础设施、信息化、技术研发、高端人力资源对流域新旧动能转换水平具有正向影响，金融发展对流域新旧动能转换水平具有负向影响，资本对流域新旧动能转换水平影响不显著。基于此，黄河流域未来应因地制宜设计、制定和实施新旧动能转换政策，在旧动能基础上逐步培育新动能，最大限度发挥流域中心城市辐射与联动效应。
2024年9月，黄河水利委员会对龙羊峡、刘家峡、万家寨等黄河上中游重点水库进行联合排沙运用，历时16 d，取得了较好的排沙减淤效果。沙坡头、青铜峡、海勃湾、万家寨和龙口5座水库合计排沙15 261万t，库区合计冲刷6 692万t，联合排沙比为178.1%；青铜峡、海勃湾水库坝前段冲刷剧烈，为今后库区减淤提供了有利的边界条件；万家寨水库实现了年度泥沙冲淤平衡，有效延缓了库区淤积。这表明，利用上游水库蓄水实施联合排沙运用，不仅效果明显，而且为平枯水年份水库减淤提供了新的调度模式。
掌握历史与当前时期水源区径流变化的时空特征和驱动力，可以揭示变化环境与径流之间的复杂关系，从而更加精准地预测未来径流变化的趋势。根据研究区域内6个水文站1961—1975年及2006—2020年的径流资料和降水资料，对比分析了各水文站在两时期径流变化的基本特征，并引入累积量斜率变化率法揭示了不同时期径流变化的主要驱动力，最后利用R/S分析法预测了各水文站径流量在未来的变化趋势。研究结果表明：1)1961—1975年及2006—2020年各水文站年内流量变化趋势基本一致；1961—1975年，除马尔康水文站之外，其余水文站的年均流量呈不显著下降趋势；2006—2020年，各水文站的年均流量均呈现显著上升趋势。2)与1961—1975年相比，2006—2020年雅砻江流域年均流量增加了8.30%，枯期流量占比增加了7.16%，不均匀系数减小了1.33%，变差系数无显著变化；大渡河流域年均流量减小了1.50%，枯期流量占比增大了1.85%，不均匀系数增大了2.78%，变差系数增大了61.54%。3)道孚—雅江、马尔康—大金区间径流补给较弱，雅砻江流域的径流变化相较于大渡河流域呈现出更为积极的态势。4)1961—1975年，人类活动对甘孜站、足木足站、马尔康站、大金站径流变化的贡献率分别为91.94%、60.44%、60.22%、87.71%，降水量对道孚站、雅江站径流变化的贡献率分别为56.20%、64.19%；2006—2020年，人类活动对甘孜站、道孚站、足木足站、马尔康站、大金站径流变化的贡献率分别为58.13%、72.52%、67.46%、55.75%、66.36%，降水量对雅江站径流变化的贡献率为50.87%。5)6个水文站的径流未来可能继续保持上升趋势。
鉴于博斯腾湖流域水文特征的动态变化对区域水资源管理、生态环境保护以及社会经济活动的深远影响，聚焦1955—2020年博斯腾湖流域的降水、蒸发及干旱指数的变化情况，综合运用趋势分析、聚类分析、突变检测和小波分析等多种统计方法，揭示了该流域降水、蒸发以及干旱指数的演变特征和潜在趋势。研究结果显示，博斯腾湖流域属于极干旱区，降水量年际呈现显著的波动性，并表现出不显著的增加趋势。这种变化特征在多个时间尺度上均有所体现，特别是以10~20 a的周期性变化最为明显。蒸发量的突变主要发生在2000年左右，呈现出多时间尺度的周期变化趋势，主要变化周期为40 a左右。干旱指数在研究期内虽然整体变化不显著，但是表现出10 a和30 a的周期性变化特征。研究成果揭示了博斯腾湖流域降水、蒸发及干旱指数的详细变化特征和潜在趋势，可为流域内的水资源管理、生态环境保护以及抗旱减灾等提供科学依据和决策支持。
黄河水少沙多，水沙关系不协调，随着水文行业测报能力的提升，水位、流量监测均取得了跨越式的发展，但含沙量监测技术一直尚未突破。为解决泥沙监测问题，黄河水利委员会水文局研发了HHSW·NUG-1型光电测沙仪，突破了传统意义上的光学测沙对流速、量程要求的局限性，可以实现常年在线连续监测，监测数据稳定且精度高。主要研究该仪器在黄河小浪底和花园口水文站的比测与应用情况，经研究发现，此次光电测沙仪比测期间，正逢小浪底水库调度运用，有较大水沙过程，水沙条件较好，光电测沙仪性能比较稳定，测沙数据没有突变现象，测验精度较高；光电测沙仪能够实现含沙量的在线实时监测，准确监测到含沙量的涨落过程和趋势，有助于测站合理布置输沙率测次，对异常沙情沙峰能做出更精确的判断，合理安排测验，既减轻了劳动强度，又提升了测验的合理性、时效性。
为了解河南省极端降水事件现状，科学认识和掌握极端降水事件时空演变特征，为水旱灾害防御、极端降水事件预警等提供基础信息支持，基于1973—2023年河南省及附近26个气象站的降水数据，建立极端降水阈值标准，筛选极端降水事件，同时结合世界气象组织(WMO)的推荐，选用极端降水量、连续湿期CWD等指标，利用M-K趋势分析对极端降水指标的时空分布进行统计分析，并利用小波函数研究其周期。结果表明：在空间分布上，河南省极端降水阈值及8项极端降水指标自西北向东南逐渐增大，但极端降水日数和极端降水强度没有明显的空间分布特征；在时序变化中，8项极端降水指标除连续湿期CWD、大雨日数R25、暴雨日数R50外，其余5项指标均有减小趋势，但在2000年后呈现增大趋势；河南省极端降水量在研究期内具有26~31、16~20、8~11 a的周期尺度特征。
时序哨兵数据时空分辨率高，据此可实时监测洪水及其对堤岸和周边地区的影响，实时监测水域变化，实现对洪水的快速响应和精准评估，在汛情监测等方面具有重要意义。结合Sentinel-1 SAR影像数据和Sentinel-2光学影像数据，兼顾黄河中下游洪水淹没区地表地物类型特征，借助GEE平台提出一种基于长时序哨兵卫星数据的汛情监测方法。首先利用Sentinel-1双极化数据水体提取指数（SDWI）和归一化差异水体指数（NDWI）分别结合大津法（OTSU）得到提取结果，以2022年7月为示例，分别基于Sentinel-1和Sentinel-2两种影像提取区域水体信息并进行精度评价，水体提取结果精度分别为95.3%和95.1%，Kappa系数分别为0.91和0.90。随后，利用Sentinel-2影像提取结果对Sentinel-1影像提取结果进行补充校正，并实现对2016—2022年研究区域长时序月际水体动态变化监测，通过对不同时期水体提取结果的时间变化分析，得出研究区水体时空变化规律。最后依据谷歌影像和区域内现实情况完成研究区淹没范围的划分。
地下含水层结构具有空间复杂和参数多变的特点，借助数值模拟手段揭示地下水运动时构建的地下水模型往往存在不确定性。为定量分析地下水结构模型的不确定性及其对输出结果的影响，构建了两个不同结构的含水层水流模型，基于地下水运动模拟及参数优化过程中常用的贝叶斯理论，采用标准差分进化自适应（DREAM）算法进行采样，分别获得两个不同结构模型的参数样本，通过建立替代模型提高模拟计算效率，并对采集的样本及对应的计算结果进行统计，最后分析了模型结构的不确定性。结果表明：模型结构的不确定性会引起输入参数的不确定性，且参数的不确定性会随模型结构的不确定性的增大而增大，模型结构越接近地下含水层的实际情况，参数也越接近其真实值；模拟过程中存在参数不同而模拟结果相同和模型结构及参数均不同而模拟结果相同的现象。总体而言，模型结构所造成的输出结果的不确定性不能通过参数的调整进行弥补，但模型结构所造成的不确定性程度受限于输入参数的敏感性，且地下水模型结构越接近真实的地下含水系统，则模型的模拟结果越准确。
为定量分析山东省黄河流域水资源利用与经济发展之间的脱钩关系，基于2012—2022年山东省黄河流域相关统计数据，采用水足迹理论、Tapio脱钩模型、LMDI分解模型，分析山东省黄河流域水资源利用状况、水资源利用与经济发展脱钩关系及其脱钩因素。结果表明：山东省黄河流域总水足迹呈波动上升趋势，农业水足迹占比最大，生态水足迹增长速度最快，多年人均水足迹平均值接近国际公认的用水紧张线；水资源主要源于内部供给，用水安全问题突出，水足迹经济效益持续增长，年均增长率为5.06%；水资源利用与经济发展整体呈弱脱钩关系，农业用水与其经济发展整体呈弱脱钩关系，工业用水与其经济发展整体呈扩张连接关系；各地级市中脱钩关系最好的是济南，脱钩率为100%，济宁、泰安、菏泽的脱钩率为90%，淄博、德州的脱钩率为80%，东营、聊城、滨州脱钩关系相对较弱；用水效率效应是促进脱钩的主要驱动因素，经济规模效应始终是抑制脱钩的主要因素；大部分地级市的用水效率呈良好脱钩关系，除东营2016年的经济规模脱钩分解指数为负外，其他地级市均为正。
随着节水技术进步，我国工业用水效率不断提升，工业用水量总体呈下降趋势。利用LMDI模型分析工业用水量变化的驱动因素，并根据回弹效应量化分析技术节水成效的实际抵消程度。对2014—2022年河南省及其18个省辖市的长系列面板数据的实证分析表明：工业用水效率的提升有效减少了工业用水量，且该因素的作用显著增强；经济规模和产业结构同样显著减少工业用水量，但不同年份以及不同省辖市驱动方向差异较大；河南省工业用水整体处于部分回弹效应状态，在技术进步的推动下，回弹效应值逐年减小，且自2019年后工业用水量与工业增加值的脱钩现象明显；18个省辖市工业用水也均属于部分回弹，但地区差异明显（许昌、平顶山、开封的回弹效应较低，漯河、安阳和济源的较高）。为缓解水资源短缺压力、降低水环境污染，提高工业节水水平，控制工业用水回弹效应非常必要。为实现河南省工业经济高质量发展，提出继续推动工业用水效率提升、协同推动产业政策与节水政策的制定、因地制宜出台节水政策等建议。
为合理预测河南省未来社会需水情况，考虑人口规模和经济体量，构建基于社会特征的需水量预测方法，预测河南省2025—2035年需水量变化过程。结果表明：未来河南省总需水量呈减小趋势，2025年、2030年、2035年河南省总需水量分别为217.95亿、211.98亿、203.69亿m3，分别比2020年减小8.11%、10.63%、14.03%；各用水部门需水量占比大小为农业＞生活＞生态＞工业，农业和工业需水量占比呈减小趋势，生活和生态需水量占比呈增大趋势；未来河南省人口变化较小，城镇人口增加对生活用水需求量影响较大；河南省经济增长与需水量变化成负相关关系，水资源利用效率提升是农业和工业需水量减小的主要因素，也是引起总需水量呈减小趋势的原因，城镇化率上升和经济社会生活水平提高是河南省未来需水量变化的重要驱动力。
水库是甲烷（CH4）排放到大气的重要源头，而甲烷氧化菌能够通过氧化CH4减少其排放。为了解青藏高原湟水河流域水库沉积物甲烷氧化菌群落特征、基因丰度及群落构建机制，分别于2023年5月（枯水期）和8月（丰水期）对湟水河流域8座水库表层沉积物进行采集，基于实时荧光定量PCR和pmoA基因高通量测序技术，分析甲烷氧化菌的丰度、群落组成和多样性，利用中性群落模型分析甲烷氧化菌的群落构建过程，结果表明：门水平上，湟水河流域甲烷氧化菌主要由变形菌门组成，属水平上主要由甲基孢囊菌属和甲基杆菌属组成；α多样性表现为丰水期高于枯水期，β多样性不显著；水库沉积物甲烷氧化菌pmoA基因丰度表现为枯水期显著高于丰水期；水库沉积物甲烷氧化菌群落构建主要受随机性过程驱动，其中漂移占主导地位；温度、总氮是影响甲烷氧化菌群落的主要因素，pmoA基因丰度与水库沉积物pH值相关性显著。
为探究沿海城市雨期水体中微生物群落特征及影响因子，以深圳市西乡河为研究对象，结合Illumina MiSeq测序平台研究西乡河微生物群落结构分布特征及其与环境因子的相关性，并分析了环境因子对微生物群落结构的影响。结果表明：西乡河氮、磷污染较为严重，整体为劣Ⅴ类水且存在富营养化风险；在门的水平上，变形菌门、拟杆菌门、放线菌门为优势门类，变形菌门为第一优势门，相对丰度为62.25%～77.28%；在属水平上，各采样点优势属并不完全一致；河道水体中NH+4-N、TDS、NO-3-N、TN、TOC与微生物相对丰度相关性较强，其中微生物受NO-3-N、NH+4-N、TDS的影响较大；上游受固戍污水处理厂再生水补给影响，菌属以去除有机物为主，中下游废污水入河为水体中反硝化菌属提供了良好生存环境，致使NO-3-N浓度降低，NH+4-N浓度升高；入珠江口在雨季易受到伶仃洋海区海水顶托，适宜海命菌属生长。
为使基于栅格的水土流失遥感监测结果与基于地块（土地利用斑块）的水土保持管理工作有效衔接、助力水土流失动态监测成果更好地服务于水土保持管理工作，基于遥感影像解译工作实践经验，提出以水土流失动态监测取得的土地利用图斑为基本评价单元、以水土流失栅格监测结果为基础的土地利用图斑归类（分为非迫切治理、宜治理、预防保护、行业管理、非水土流失5种类型）方法与标准，即从地形坡度、植被覆盖度、水土流失面积占比、水土流失防治责任单位是否明确等方面确定土地利用图斑归类标准。在土壤侵蚀类型为水力侵蚀的云阳县实例应用的结果符合当地实际情况、能够满足水土保持管理工作的需要。对于风水蚀混合或以其他侵蚀类型为主的地区以及水土保持管理工作有特殊要求的地区等，在土地利用图斑归类时可对归类方法与标准进行相应的调整。
为探究我国西北干旱区大水体覆盖浮球后的节水效率，基于和田地区昆玉市的水面遮罩试验，采用Φ20型标准蒸发皿、1.2 m2蒸发桶、20 m2的蒸发池，以及一个3 000 m2的池塘作为试验装置，覆盖材料为直径10 cm的HDPE黑色配重式浮球。主要对Φ20型标准蒸发皿与20 m2蒸发池全年蒸发量的差异进行相关分析，并计算出两者之间的蒸发折算系数。通过分析3 000 m2池塘中浮球在不同风速条件下的稳定性，探讨浮球覆盖面积与节水率的关系。研究主要揭示了Φ20型标准蒸发皿与20 m2蒸发池蒸发量差异的主要原因在于内部水温变化和边壁效应引起的热量补给差异。蒸发折算系数在非冰冻期和冰冻期分别为0.587和0.282。在风速大于4 m/s时，浮球覆盖后空白水域面积与风速之间存在非线性正相关关系y=0.070 68x1.913 69，浮球覆盖率和节水率随风速增大而下降。
针对水工隧洞支护设计中经验依赖性强、多源知识分散等问题,提出一种融合规则、统计与人工智能的混合自然语言处理（NLP）方法,构建面向水工隧洞支护设计领域的知识图谱,智能生成支护方案。通过规则匹配从规范中提取结构化实体与分类关系,结合TF-IDF模型与双向长短时记忆网络-条件随机场（BiLSTM-CRF）模型从学术文献及相关文件中挖掘非结构化知识,共提取1 220个实体、3种分类关系及8种非分类关系。基于本体论构建知识图谱,支持知识检索、语义推理及动态查询。以某抽水蓄能电站进厂交通洞工程为例进行技术应用,结果表明,采用本方法生成的水工隧洞支护方案在整体设计框架与关键参数上与原设计方案保持高度一致,并在支护细节设计层面实现了进一步完善与优化,新增了锚杆布置形式及钢筋网直径等参数的设计值。
为提高泵站机组故障诊断的准确率，利用转子试验台模拟泵站机组运行状态，得到正常和异常状态下的振动信号，采用梅尔频率倒谱系数（MFCC）方法提取振动信号频域特征，将提取的特征输入经过改进布谷鸟算法（DMCS）优化的密集卷积网络（DenseNet），进行泵站机组故障诊断。为检验其在泵站机组真实运行环境中的适用性，在超参数寻优的基础上，测试诊断模型的准确率、抗噪声能力以及少样本条件下的诊断能力。结果表明：在DMCS算法优化的基础上，MFCC-DenseNet对各状态特征的识别率达到了100.00%；相比于其他诊断方法，在抗噪和少样本测试中也表现更好，在信噪比为4 dB的条件下识别率为93.50%，且仅需要80条样本就可以达到100.00%的识别率，一定程度上可以解决实际故障数据稀缺的问题。
聚焦于碱激发技术，探究了不同掺量碱激发剂对黄河泥沙改性后渗透性能的影响，并通过核磁试验探究了黄河泥沙基碱激发材料细观结构和宏观性能的关系。按设计的配合比，向自制模具中添加不同比例的氢氧化钙、氢氧化钠和黄河泥沙，通过单轴仪器压制形成黄河泥沙基碱激发材料试样，并对其进行养护。使用自制渗透仪器测定试样的渗透系数，并采用核磁共振成像分析仪来分析黄河泥沙基碱激发材料的细观结构。研究发现，氢氧化钙掺量与渗透系数之间满足三次多项式关系，拟合优度R2达0.95，并建立了渗透系数、龄期和氢氧化钙掺量的拟合公式，R2达0.97；随着氢氧化钙掺量的增大，黄河泥沙基碱激发材料的孔径由小孔转化为微孔；小孔孔隙结构分形维数与渗透系数负相关，小孔占比变化与渗透系数的变化规律一致。
