客观准确地判断黄河水沙情势，是制定治黄方略及重大工程措施的重要前提。利用1934年以来实测水沙、降水和植被等数据，对黄土高原入黄沙量、降雨—产沙关系、汛期含沙量、来沙系数和粒径变化进行了分析。结果表明，1934年以来，黄土高原入黄泥沙变化可大体分为1934—1969年、1970—2007年、2008—2025年3个阶段。1934—1969年总体属于天然时期，其中后10 a是人类对下垫面的破坏与保护作用总体相抵的时段；1970—2007年，虽然入黄沙量减少52%，但是汛期入黄水沙关系总体很差，绝大多数时段的减沙属于非健康减沙；2008年以来，一方面早期建成的大量支流坝库失去蓄洪拦沙能力，另一方面植被改善和梯田建设在源头实现了大幅减沙，促使入黄沙量减少至2.55亿t/a、粒径细化，汛期含沙量降低82%、来沙系数减小63%，黄土高原进入健康减沙时期。值得注意的是，因植被盖度下降，近几年马莲河上游和北洛河上游等出现了产沙反弹现象，该现象警示，要长期维持来之不易的健康减沙良好局面，仍需不懈努力。

为评估新质生产力的绿色发展效应、探索其推动黄河流域城市经济高质量发展的路径，基于2011—2021年黄河流域77个地级市的面板数据，采用熵权-TOPSIS法测度新质生产力发展水平，构建空间杜宾模型实证分析新质生产力对城市经济高质量发展的推动作用及其空间溢出效应，构建机制检验模型探究新质生产力推动城市经济高质量发展的传导机制，结果表明：1）研究期内黄河流域各市新质生产力的发展不仅推动了本市经济的高质量发展，而且对邻近城市的经济高质量发展具有显著的空间溢出效应；2）新质生产力的发展通过环境规制、能源减耗及产业结构高级化等中介渠道推动黄河流域城市经济高质量发展；3）新质生产力推动城市经济高质量发展的直接效应及间接效应均表现为下游城市最强、中游城市次之、上游城市最弱。建议：优化和完善新质生产力发展的顶层设计，发挥新质生产力与“双碳”目标的协同效应，加强5G网络、物联网、人工智能等核心技术攻关，增强新质生产力的发展动能。

城镇化伴随着人口、能源消费、碳排放量的快速增长，为预测城镇化背景下黄河流域能源碳排放达峰情况、给推进黄河流域生态保护和高质量发展提供参考，基于2000—2021年黄河流域各省（区）8类主要能源消费量测算能源碳排放量，采用LMDI模型对黄河流域能源碳排放量进行影响因素分解，采用拓展的STIRPAT模型对能源碳排放达峰情况进行多情景（现状、节能、低碳、高耗能）预测。结果表明：1）2000—2021年黄河流域能源碳排放总量持续增长但增长速度呈下降趋势，经济发展、城镇化、人口规模增大对黄河流域能源碳排放有促进作用，而能源结构、能源强度和产业结构优化对黄河流域能源碳排放有抑制作用，其中经济发展是碳排放量增长的主要因素、能源强度是抑制碳排放的主要因素；2）现状、节能、低碳发展模式的黄河流域能源碳排放量峰值范围为18.00亿~18.69亿t，达峰时间为2030—2035年，而高耗能发展模式在2040年以前难以达峰；3）对碳排放强度的调控有利于黄河流域能源碳排放量峰值的减小，对能源结构和能源强度的优化有利于黄河流域能源碳排放达峰时间的提前。建议：优化城镇规划，推动产业结构升级，加强公众低碳意识教育，倡导低碳生活方式，推广可再生能源，优化能源消费结构。

为考察数字经济能否实现黄河流域减污降碳协同治理，运用2003—2021年黄河流域65个地级市面板数据，构建固定效应模型进行实证分析，通过改变被解释变量、工具变量法、分位数回归的方法进行了稳健性检验，对产业结构优化、政府监管以及绿色技术创新进行了作用机制检验，对数字经济影响减污降碳协同治理的区位异质性进行了检验。结果表明：数字经济可以显著促进黄河流域减污降碳协同治理；产业结构优化、政府监管以及绿色技术创新是数字经济促进减污降碳协同治理的重要作用机制；数字经济对黄河流域上、中、下游地区减污降碳协同治理的影响效果具有显著的差异性，黄河流域上、中、下游地区均未实现减污降碳协同治理。因此，应建立健全数字经济的基础设施，尽可能缩小黄河流域上、中、下游数字经济发展水平的差距；积极发挥政府的作用，既放得活，又管得住，实现数据等要素的自由流通；依托各地区要素禀赋优势，让数字经济为黄河流域减污降碳协同治理赋能。

中原经济区和城市群的规划与建设给黄河流域河南段的生态环境带来了一定的挑战和压力，分析该区域的生态环境质量时空演变并探究其关键影响因子对于推动区域的可持续发展具有重要的意义。以多类别遥感数据、社会统计数据为数据源，使用生态环境状况指数（EI）和遥感生态指数（RSEI）分析了研究区2010—2021年生态环境质量时空演变及驱动因素，并分析了各地级市生态环境质量变化趋势。结果表明：研究区生态环境质量12 a间上下波动，但整体可控，处于相对稳定的状态；空间上，生态环境质量呈现西部及西北部高、其他区域低的特征。多因子对生态环境质量的共同作用大于任意单一因子的影响力，控制研究区生态环境质量的因子为植被覆盖和土地利用。各地级市的生态环境质量均呈现变好的趋势，其中郑州市和新乡市相对稳定，变好趋势不明显，济源市、洛阳市和三门峡市变好趋势明显。

推动产业智能化与生态效率耦合协调发展，是落实黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的必然选择。为给制定差异化的黄河流域协同发展政策提供支撑，在分析产业智能化与生态效率耦合协调机理基础上，基于2007—2021年黄河流域60个地级市数据，运用耦合协调度模型测度二者耦合协调度，采用Dagum基尼系数和高斯核密度模型分别探究其空间差异及动态演进特征。结果表明：1）黄河流域产业智能化与生态效率的耦合协调度逐年上升，已由勉强协调跨入良好协调，空间上呈“上游低、下游高”的梯度格局，上、中、下游三大区域均保持持续、快速增长态势。各地级市产业智能化与生态效率的耦合协调度呈“整体跃升与内部差异并存”的显著特征。2）二者耦合协调度总体差异呈下降趋势，但空间分异特征依然显著，尤以上游与下游地区的组间差异最为突出。3）二者耦合协调度的非均衡性呈逐步下降趋势，且未出现两极分化。

黄河中游河龙区间（河口镇至龙门段）是黄河泥沙的主要来源区，探究其输沙量时空突变特征以及内在驱动因素，对于整个黄河中游水资源利用、建立流域水沙科学调控体系具有重要意义。基于河龙区间22条支流1955—2016年的输沙量观测数据，分析了研究时段内输沙量的变化趋势和突变时间，并进一步分析了气候变化和人类活动对输沙量减少的贡献率。结果表明：研究区内21条支流的年输沙量都存在显著的下降趋势，突变年份集中在20世纪80、90年代。河龙区间在突变点前的基准期（P1）和突变点后的人类活动影响期（P2）年输沙量的空间分布特征基本一致，P2时期输沙模数显著减小，主要产沙区集中在无定河和窟野河流域。降水和人类活动对22条支流输沙量减少的平均贡献率分别为24.42%和75.58%，大规模的水土保持工程建设是输沙量减少的主要原因。

河川径流模拟和预测对于控制流域水量、保证流域水资源的最优配置具有重要意义。受异常气候和人类活动等因素影响，中长期径流序列不稳定性增加了径流预测工作的难度。为提高径流预测精度，建立了一种基于变分模态分解（VMD）、互信息法和双向长短期记忆网络（Bi-LSTM）的耦合深度学习模型框架，即VMD-Bi-LSTM模型。首先，利用VMD将原始径流数据分解为固有模态分量；然后，对每个分量采用Bi-LSTM建立预测模型，并采用互信息法确定数据输入滞后时间；最后，对每个子序列预测结果进行叠加得到最终预测结果。探讨了所构建模型对大通河流域天堂站月径流的预测性能，并将其与其他模型进行对比。结果表明：与其他模型相比，该模型在点预测和区间预测方面均具有明显的优势；纳什效率系数（NSE）达0.95，在95%和90%的置信区间预测的覆盖率分别达0.92和0.85。

洪涝监测在防灾减灾和城市可持续发展中至关重要。以保定市“23·7”特大暴雨洪涝灾害事件为例，基于志愿地理信息（VGI）、遥感影像以及降水产品等多源数据，运用Python爬虫技术、随机森林分类等方法，开展不同时间尺度下的洪涝灾害多源信息提取与综合分析研究。结果表明：1)VGI积水点数量随时间延长而减少，主要分布在人口密集的市区中心地带，空间上从高密度向低密度、从市区中心向边缘扩散，沿道路和水道分布，反映公众对交通和安全的高度关注，同时公众的反应具有延迟性；2)SAR影像提取的淹没范围零星分布，在大型水体周围清晰可见，积水点的热点区域内均可观察到不同程度洪涝淹没现象，体现遥感数据和社交媒体数据在洪涝信息提取中的协同作用；3)累计降水量对城市洪涝范围具有一定的影响，水利工程调度等因素也影响洪涝响应；4)受洪涝影响较大的地物类型为农田、建成区和扩张水体。

为探究大功灌区水资源安全在气候变化、用水竞争及利用效率等多重压力下的状态与影响因素，构建了涵盖水资源、工程建设、生态和经济社会4个子系统的评价指标体系，采用序关系分析法（G1法）与CRITIC法相结合的组合赋权方法，运用TOPSIS方法进行评价，并通过障碍度模型识别影响安全状态的主要障碍因子。结果表明：2010—2020年灌区水资源安全贴近度从0.418波动上升至0.613，安全等级由“临界安全”逐步上升至“较安全”；不同阶段制约水资源安全的主导因子发生演变，早期主要障碍因子集中于工程建设子系统，中期转向水资源配置与用水效率，近期地下水超采成为最突出的障碍因子。在此基础上，提出了严格地下水超采管控、优化生活生产生态用水配置、加强工程节水改造与用水精细化管理等建议，为灌区水资源可持续利用与管理提供参考。

为加强资源合理利用与生态保护，掌握高分辨率的黄河上游陆地水储量变化，利用地形数据和水文气候变量（高程、坡度、坡向、降水量、气温、土壤湿度、归一化植被指数、径流量和GLDAS地表水变化），通过3种机器学习模型（CNN-LSTM、RF和XGBoost），将GRACE数据中的陆地水储量变化空间分辨率从0.25°提高到1 km。CNN-LSTM模型具有更好的降尺度效果，均方根误差为0.33 cm，与地下水观测井实测数据对比验证，拟合优度R2为0.51。就黄河上游地区陆地水储量变化来看：空间上，西南部（以玛曲至龙羊峡为中心）呈现0.2 cm/a左右的增加趋势，而东北部（以内流区为中心）呈现-0.6 cm/a左右的减少趋势；时间上，陆地水储量在2009年发生突变，由增加转为减少趋势，2002—2022年陆地水储量的整体拟合直线斜率为-0.15 cm/a。

为探究数字经济发展与黄河流域工业水资源利用效率间的内在联系，基于2013—2022年黄河流域55个城市（地级市）的面板数据，运用非期望产出的Super-SBM模型测算黄河流域城市工业用水效率，采用熵值法测度数字经济发展水平，构建固定效应模型实证分析数字经济发展对工业水资源利用效率的影响效应。结果表明：1）数字经济显著提升工业水资源利用效率，并在产业结构升级的作用下，进一步释放提升效应；2）数字经济对非资源型城市及东北部湿润半湿润生态区的工业水资源利用效率提升作用明显；3）数字经济发展具有显著的空间溢出效应，能够提升邻近城市工业水资源利用效率。建议加快数字经济发展，建立现代化产业体系，因地制宜发挥数字经济对水资源利用效率的提升作用。

黄河流域能源生产面临严峻的水资源短缺挑战，全面评估能源生产面临的水资源脆弱性,对于促进流域资源协调发展至关重要。基于投入产出分析方法，考虑区域水资源压力，构建了稀缺水足迹测算模型和稀缺虚拟水测算模型，对黄河流域九省（区）能源生产的用水稀缺性进行了综合评价。结果表明，宁夏等省（区）虽然能源生产的用水量不大，但是由于较高的水资源压力，因此其能源生产面临严重的水资源短缺问题。为了有效缓解缺水区域在能源生产中面临的水资源脆弱性，从区域角度应该关注稀缺虚拟水从宁夏等净流出区域向陕西等净流入区域的流动，从部门角度应该重视稀缺虚拟水从能源行业和农业向石油、炼焦和核燃料加工等部门的流动。建议将水资源稀缺性纳入黄河流域能源生产规划，同时加强能源与水资源管理部门的合作，推动黄河流域能源和水资源的可持续发展。

对黄河流域城市群绿色水资源利用绩效进行科学评估，并深入剖析其空间差异。以全局参比的基于松弛变量的方向性距离函数为基础构建黄河流域城市群绿色水资源利用绩效指数，结合Dagum基尼系数对绩效指数进行空间差异分析。研究结果表明：黄河流域各城市群绿色水资源利用绩效呈稳步上升态势但总体水平较低，尚有较大提升空间；黄河流域城市群之间的绿色水资源利用绩效差异的变化趋势表现出分化—趋同特征；城市群间的差异，对整体基尼系数的贡献最大。

河流中微塑料的分布特征受人类活动影响显著。为揭示贾鲁河（郑州段）水体及沉积物中微塑料的赋存特征与生态风险，设置12个采样点进行样品采集，通过实验室检测分析样品中微塑料的分布特征，结果表明：贾鲁河（郑州段）水体微塑料平均丰度为（5.08±3.53）个/L，沉积物微塑料平均丰度为（246.75±169.09）个/kg（以干重计）；粒径为0.1～0.5 mm的微塑料占比最大，水体、沉积物中微塑料分别以黄色、透明为主，水体和沉积物中微塑料均以碎片状为主，聚乙烯和聚丙烯在水体和沉积物中占比较大；污染负荷指数、危害指数、环境状况指数计算结果显示，水体、沉积物分别处于轻度、中度污染，水体、沉积物危害等级分别为Ⅲ级、Ⅱ级，水体和沉积物中微塑料对生物健康的影响等级为适度。

水源涵养功能是生态系统服务最重要的功能之一，而测算水源涵养外溢价值，可以促进地区平衡发展。基于InVEST模型的产水量模块及修正模型获得黑龙江省水源涵养量，进而评估黑龙江省水源涵养供给价值，同时利用水足迹获得水源涵养需求价值，综合考虑水源涵养外溢价值和经济发展水平确定黑龙江省各地区生态补偿优先级。结果表明：2020年黑龙江省水源涵养供给量为258.56亿m³，林地水源涵养量最大，占水源涵养总量的74.38%；黑龙江省水源涵养外溢价值为1 178.40亿元，除了绥化、佳木斯、大庆、齐齐哈尔供小于需，其他地区均处于供大于需的状态，水源涵养价值外溢，应当获得生态补偿，其生态补偿优先级从高到低的顺序为大兴安岭＞伊春＞黑河＞牡丹江＞七台河＞鸡西＞双鸭山＞鹤岗＞哈尔滨。

黄河水和浅层地下水是黄河下游滩区（河南段）群众生活、工农业生产的重要资源，小浪底水库调水调沙以来，黄河水和地下水补排关系发生了较大改变。综合运用水化学和同位素方法分析黄河下游滩区（河南段）黄河水和地下水化学和氢氧同位素特征，并探讨其形成原因和环境意义，结果表明：黄河水与地下水的优势阴离子均为HCO₃^-，优势阳离子黄河水为Na⁺，地下水为Ca²⁺、Na⁺；黄河水化学类型主要为混合型，地下水化学类型主要为HCO₃^-型，沿黄河水侧渗径流方向，黄河水向地下水转化，水化学类型由混合型逐步演化为HCO₃^-型；黄河水和地下水离子来源以岩石风化引起的溶蚀效应为主，黄河水离子组成主要来自硅酸盐岩风化，地下水离子组成主要来自硅酸盐岩和碳酸盐岩风化；黄河水氢氧同位素组成较地下水相对偏正，从黄河水到地下水，δD、δ18O呈逐渐贫化趋势；地下水同时受大气降水和黄河水补给，黄河水是研究区地下水的重要补给来源，但大气降水仍占主导地位。

区域一体化是推动区域经济发展的重要动力。基于土地利用和社会经济数据等，修正当量因子、Pearson相关性分析等方法，利用GMOP-PLUS-InVEST耦合模型对西咸地区1985—2030年土地利用变化与产水量、碳储量、生境质量、土壤保持生态系统服务进行了量化评估和多情景模拟，并探讨了不同生态系统服务间的权衡与协同关系。结果表明：研究期内土地利用变化以耕地面积持续减小为主，耕地主要向林地、草地、建设用地转移；碳储量、生境质量分别呈减小下降趋势，产水量呈先减小后增大的变化趋势；西咸地区生态系统服务以协同关系为主，其中2010年产水量—碳储量、产水量—生境质量为权衡关系；综合发展情景能够有效平衡建设用地扩张与生态保护间的关系，更有利于西咸地区绿色可持续发展。

遥感植被指数因受地形效应影响而产生失真的问题在地形变化剧烈的黄土高原黄土丘陵区较为突出，为了获取植被生长状况的真实信息，须消除遥感影像中的地形效应即进行地形校正。以黄土丘陵区完全比值型、非完全比值型、非比值型植被指数（NDVI、EVI、GVI）为研究对象，采用SCS+C校正模型对局地太阳入射角造成的地形效应、地形效应造成的同地类光谱变异、坡向引起的植被指数异常进行地形校正，考察地形校正对3种植被指数的改善效果，并分析了地形校正前后各种植被指数与地形因子（高程、坡度、坡向等）、实测叶面积指数的相关性。结果表明：1）在3种植被指数中，GVI受地形效应影响较小，EVI和NDVI受地形效应影响相对较大，在相关研究中采用EVI与NDVI时须进行地形校正；2）地形校正后，3种植被指数随地形因子而变的规律性、与实测叶面积指数的相关性均有所增强；3）采用SCS+C校正模型进行地形校正是可行、有效的，对3种植被指数的地形校正效果大小为EVI>NDVI>GVI。

复杂地表区域在遥感影像中的地物光谱特征存在混淆严重的问题。以陕西秦岭区域为研究区，开发一种支持向量机（SVM）与层次化细分融合的土地覆盖分类方法。首先，整合多种地面实测样本数据，构建光谱一致性好、精度高的训练样本集与检验样本集，采用SVM获得粗分类结果（耕地、林地、草地、人造地表、裸露地表和水体）；充分利用大尺度分类产品数据的细节表达特征，结合植被覆盖度（FVC）估算结果对耕地、林地和草地进行细分。与随机森林方法分类结果对比表明，本文方法的总体精度达88.74%，比随机森林方法分类结果提升14.06个百分点，Kappa系数为0.82，分类结果斑块完整、边界清晰，能够较好地表征研究区实际地类的连续性空间分布特征，据此揭示了该区域“生态主导、农业渗透、建设可控”的人地系统特征。

针对现有测流设备在应对洪水期流量快速精准测量、满足现代化水文监测高标准要求方面仍存在不足的问题，研发了两栖无人机应急测流装备。该装备采用飞行-漂移一体化测流方法，通过高精度差分定位系统实时获取浮标位移与时间信息，采用回声测深仪获取水深数据，通过图传系统、数传系统实现第一视角画面、水深和流速等数据的实时传输。开发了气压失衡定高补偿、磁干扰修正等关键算法，确保装备稳定运行。现场试验比测结果表明，采用两栖无人机应急测流装备漂移法获取水面流速具有可行性和准确性。该装备在马渡险工、柳园口险工、陕西合阳浮桥应急抢险工作中展示出卓越的适用性，为险情预警和应急处置提供了重要数据支撑。

为优化河套灌区玉米节水控盐与高产种植方案，探明地埋滴灌条件下不同滴灌带埋深与覆盖方式对土壤水盐分布及玉米产量的协同调控效应，开展田间试验，以覆膜地表（0 cm）滴灌为对照组、设置滴灌带埋深（8、25 cm）与覆膜/不覆膜组合共5种处理，测定玉米全生育期0～60 cm土壤水分、盐分动态及最终产量，分析不同处理下水盐分布规律及其与产量的关系。结果表明：覆膜深埋水盐调控效果最优，全生育期各土层相对含水量基本高于60%，盐分分布均匀，无明显表聚；不覆膜浅埋蒸发强烈，深层水分严重不足，盐分显著积累。产量表现为覆膜浅埋最高，不覆膜浅埋最低；覆膜处理平均产量较不覆膜提高8.8%；深埋处理在不覆膜条件下仍保持较高产量，环境适应性较强。在河套灌区粉砂质黏土条件下，推荐采用“覆膜+浅埋”模式，以实现水盐协同调控与高产目标；不覆膜时应深埋以缓解水盐胁迫，应避免“不覆膜+浅埋”组合。

为保障水利工程建设质量，探讨了由业主方、承包方、监理方组成的三级供应链中业主方的最优质量控制策略。以承包方、监理方质量控制水平为参变量，以业主方质量控制水平、质量保证金扣留金额、对监理方不作为的罚款为决策变量，基于极大值原理推导出对称信息下业主方的最优质量控制策略，不完全信息下承包方、监理方质量控制水平概率密度函数分别服从均匀分布与三角分布时的业主方最优质量控制策略。结合仿真计算，对不同信息条件下的业主方最优质量控制策略进行了分析。结果表明：对称信息下业主方的质量控制策略应与承包方质量控制水平、监理方质量控制水平有机结合，选择合适的质量控制策略；不完全信息下承包方质量控制水平上限的变化对业主方期望收益影响较大，业主方可以在一定程度上降低对监理方质量控制水平的要求，优先考虑承包方的质量控制水平并作合适的决策。

开展碳储量时空变化研究，是立足“双碳”目标，实现区域低碳高质量发展的重要前提。采用监督分类结合实地查勘的方法，利用高分辨率卫星影像数据提取巴彦淖尔市土地利用信息，并基于InVEST模型量化2015—2021年巴彦淖尔市碳储量时空变化过程。结果表明：1）2015—2021年巴彦淖尔市碳储量呈增长趋势，共增加97.55×106 t，碳储量高值区域集中分布在磴口县、杭锦后旗、临河区、五原县；碳储量低值区域集中分布在乌拉特后旗、乌拉特中旗；2）土地利用类型变化与碳储量变化趋势一致，相较于2015年，2021年巴彦淖尔市耕地和草地面积增加明显，增量分别为1 740.00 km²和11 099.09 km²，未利用地减少13 143.96 km²，水域面积6 a间呈先增加后减少的趋势。乌拉特后旗和乌拉特中旗未利用地转换为草地面积变化显著，碳储量分别增加36.72×106 t和58.70×106 t。