黄河“八七”分水方案实施以来有力支撑了黄河流域水资源管理，发挥了巨大的作用。当前黄河流域水沙情势、工程条件及经济社会发展格局均发生了显著变化，黄河分水方案调整备受各界关注。梳理总结了基于人类社会用水Budyko方程的流域健康水平衡机制、流域水资源均衡配置理论及增量均衡配置模式等支撑黄河分水方案调整的理论和方法，提出了以优化河道内外用水关系和科学调整河道外省（区）间用水配置关系为重点的关键问题研究成果，支撑黄河“八七”分水方案调整方案制定和审批实施。黄河“八七”分水方案调整是黄河流域水资源的空间再分配，可缓解上中游六省（区）现状刚性缺水。破解黄河流域水资源短缺问题需要加快实施跨流域调水以提高黄河流域水资源承载能力。

为破解黄河流域资源型城市的资源诅咒与生态约束问题，并给推动流域可持续发展提供参考，构建了涵盖新质劳动者、新质劳动对象和新质劳动资料3个维度的评价指标体系，运用熵权-Topsis法评估2012—2023年黄河流域34个资源型城市的新质生产力发展水平，利用核密度估计和灰色预测GM(1,1)模型测度新质生产力发展的时空演变格局，采用障碍度模型分析新质生产力发展的影响因素。结果表明：1）黄河流域资源型城市中新质生产力发展指数处于快速增长型的城市数量最多，指数均值呈倒V形增长趋势；2）黄河流域资源型城市新质生产力发展趋向同步，2024—2028年新质生产力发展指数的预测均值呈现稳定的上升趋势；3）影响新质生产力发展的前5个障碍因子是宽带接入用户数增速、公路线路密度、财政科技支出占比、R&D人员数与就业人员数之比、废气排放强度。

科学测算市域碳排放量并明确其影响因素是制定区域减污降碳策略的基础，为了丰富市域尺度碳排放研究并为西北地区经济社会绿色低碳发展提供参考，以西北地区陕西、甘肃、宁夏、青海四省（区）37个地级市（州）为样本单元，基于夜间灯光数据估算2012—2022年各地级市（州）碳排放量并分析其时空格局，构建空间计量模型并依据四省（区）面板数据进行碳排放量影响因素分析，结果表明：1）西北地区碳排放量在研究期整体上呈增大趋势，其中陕西碳排放量基数和增幅均最大、青海碳排放量基数较小且呈减小趋势；2）西北地区各省（区）间、各地级市（州）间碳排放量差异非常大，研究期四省（区）碳排放总量大小排序为陕西>宁夏>甘肃>青海，碳排放量在空间上保持东部大、西部小的格局；3）西北地区各地级市（州）碳排放量存在显著的空间正相关性，主要呈高-高、低-低类聚集；4）技术进步、产业结构升级对西北地区碳排放有抑制作用，但二者的抑制作用不显著；5）城市化、化石能源消费、经济发展是西北地区碳排放量增长的主要因素。建议：加强降碳技术攻关， 推动“实质性”产业结构升级，优化能源结构，优化城市化发展模式等。

为揭示黄河流域生态韧性的时空演变情况及其主要影响因素，给黄河流域生态系统的可持续发展和生态环境治理提供理论依据，以2013—2023年为研究期，构建生态系统韧性评价指标体系，运用熵权-TOPSIS法测算黄河流域九省（区）生态韧性水平，采用全局莫兰指数分析生态韧性的空间自相关性，采用Dagum基尼系数揭示生态韧性的区域差异，采用随机森林模型识别生态韧性的主要影响因素。研究结果表明：1）研究期初黄河流域九省（区）生态韧性水平差异较大，尤其上下游地区省（区）间的差异较大，研究期多数省（区）生态韧性水平呈上升趋势（其中四川、甘肃、河南、山东生态韧性水平呈显著上升趋势，青海、宁夏、内蒙古、陕西、山西生态韧性水平上升趋势不明显或波动较大），研究期末虽然各省（区）生态韧性水平的差异有所减小，但是生态韧性水平仍普遍较低；2）黄河流域生态韧性水平具有一定的空间自相关性，但空间自相关性在研究期显著减弱；3）森林覆盖率、产业结构高级化水平、生态环境用水率、产业结构合理化水平、基础设施投资占财政支出比重是当前影响黄河流域生态韧性的主要因素，单位面积SO₂排放量、单位面积COD排放量、水土保持投入强度因曾经是主要影响因素而不可忽视。建议：加大对经济欠发达地区和生态脆弱地区的财政支持力度，大力推进经济绿色化、低碳化转型，强化水资源统一调配、提高水资源利用效率。

科学量化黄河流域生态保护和高质量发展综合水平，识别关键影响因子，可为政策优化调控提供科学依据。基于2011—2023年黄河流域九省（区）数据，运用熵权法测度黄河流域九省（区）生态保护和高质量发展指数（综合指数），借助Dagum基尼系数分析区域差异，并运用障碍度模型识别主要影响因子，结果表明：黄河流域整体综合指数呈增大趋势，但总体处于中等偏下水平；上中下游综合指数存在显著空间异质性，整体表现为下游>中游>上游的规律；黄河流域九省（区）综合指数空间分异特征明显，山东、河南、四川综合指数较大且增速稳定，宁夏综合指数最小且增速缓慢；黄河流域整体综合指数的总体Dagum基尼系数呈增大趋势，总体差异持续扩大，其差异来源主要为区域间差异；黄河流域主要受除涝基础设施完善程度、创新水平、水资源开发利用程度及洪灾风险的共同约束。

为探究黄河流域农业高质量发展进程中农业新质生产力与生态保护的耦合关系，选取黄河流域河南段8个地级市2014—2023年面板数据，构建农业新质生产力与生态保护评价指标体系，采用熵值法、耦合协调度模型、障碍度模型与灰色关联分析法，系统分析两者的耦合演化特征、障碍因子及驱动机制。结果表明：黄河流域河南段农业新质生产力与生态保护耦合协调水平总体稳步提升，2023年耦合协调度均值提升至0.930，呈现“由失调向协调”的演进趋势；三门峡、郑州协调水平较高，焦作、濮阳协调水平相对较低，区域差异显著；双系统发展存在结构性错位，部分地级市农业发展快于生态保护；共性驱动因子包括农村可再生能源应用与高标准农田建设，滞后区域则更依赖水资源调控与能源结构优化。据此，从分区协同、技术渗透、资源调控与内生驱动四方面提出政策建议，以推动黄河流域农业绿色转型与高质量发展协同并进。

长期以来，经典Prandtl混合长度理论及其衍生的对数流速分布公式一直是湍流基础研究的重要内容，但仍存在混合长度假设与实际流场不完全一致、壁面处函数出现奇点以及最大流速处梯度不为0等理论问题。现有改进方法多为局部修正或经验拟合，尚未解决上述问题，有的方法还难以获得解析解或给出清晰的物理解释。采用理论剖析和实测资料验证等方法，在梳理湍流涡团模式发展历程与物理内涵的基础上，分析其对Prandtl混合长度理论的提升作用，并从湍流基础理论、水流阻力计算和弯道水力学拓展3个方面讨论涡团模式及其流速分布公式对水力学研究的贡献。研究表明，涡团模式从湍流涡团运动的物理过程出发，建立涡团转动动能与势能之间的关系。由此导出的流速分布公式避免了经典对数公式的部分数学缺陷，可正确描述清水与挟沙水流、光滑与粗糙床面等条件下的时均流速分布及其阻力特性。相关研究还形成了弯道环流沿水深分布、沿程衰减、衰亡长度、河底流向和水面横比降等计算公式，为湍流理论及其在水力学中的应用提供了新的分析思路。

唐乃亥站和兰州站是位于黄河流域的两大控制性水文站，定量分析两站月尺度径流的相依关系及径流演变情况，可以为黄河流域蓄丰补枯和水资源联合调度提供重要支撑。以2015年《黄河洪水调度方案》开始实施为时间节点，将2005—2024年两站月径流数据划分为Ta（2005—2014年）和Tb（2015—2024年）两个时段，分别构建Copula函数以定量计算丰枯概率。结果表明：两时段丰枯条件概率始终显著高于对应丰枯联合概率，揭示了唐乃亥站对兰州站的径流变化具有明显的驱动作用。相较于Ta时段，Tb时段的丰水联合概率与枯水联合概率分别提升了5.84%和7.27%，丰水条件概率与枯水条件概率分别提升了17.46%和15.73%，表明《黄河洪水调度方案》实施后极端状态同步性和径流相依性均增强。研究结果揭示了两站月径流的丰枯相依关系，并量化评估了人工干预对水文同步性的重塑作用。

为了揭示黄河复杂的水沙协同变化规律，基于2002—2022年黄河上中下游3个水文站的径流量与输沙量数据，利用二维和三维Copula函数构建了水沙联合分布模型，并计算了水沙丰枯遭遇的概率。结果表明：各水文站径流量和输沙量在P<0.01水平下具有显著的相关性，下游利津水文站的相关性最强（Pearson和Kendall秩相关系数分别为0.958和0.823）；Gumbel和Gaussian Copula函数分别最适合描述各水文站径流量与输沙量的二维联合分布、径流量或输沙量在各水文站间的三维联合分布；在水文站尺度上径流量与输沙量同步概率较高，其中下游利津水文站同步概率最大（77.35%），且表现为同丰＞同平＞同枯；异步遭遇中以“一平一枯”概率最大；在流域空间尺度上，径流量或输沙量在各水文站间的丰枯异步概率显著高于同步概率（径流量异步概率70.80%，输沙量异步概率66.54%），同步遭遇中均以同丰概率最高；黄河水沙丰枯遭遇在水文站内以同步为主，而在空间上则以异步为主，下游同步性最强，中游异步性最为显著。

为提高山洪预警、损失评估、决策救援的靶向性与快速性，针对山洪灾害成灾特点，开展了融合水文水动力模型的山洪灾害危险性评估，以此为基础构建了高危险区特征数据集；采用机器学习算法，以降雨特征参数为动态评估指标，建立了山洪灾害高危险区定量识别模型。以黄河上游龙羊峡水库库坝区典型流域为例开展分析，结果表明：该模型可有效识别山洪灾害高危险区，不同验证情景下识别率为71.4%~100.0%，平均识别率约为85%，为山洪灾害精准预警、损失快速评估和快速抢险救灾提供了科学依据与技术支撑。

目前，在运用平面二维水动力模型进行溃坝洪水演进模拟的研究中，对网格尺寸差异造成模拟结果出现偏差的原因缺乏系统研究。为此，总结了网格尺寸改变对模拟结果产生影响的主要原因，区分需要对网格尺寸进行考量的模型工况，并表明了考量网格尺寸在溃坝洪水模拟中的必要性。通过建立不同洪水量级、不同网格尺寸的平原水库溃决洪水数值模型，提出网格尺寸变化对模型计算结果产生影响的两个主要来源，并推荐了相应的溃坝洪水模型中网格尺寸的优化方法。

为分析河南省洛河流域耕地的水土资源利用态势，基于2000—2020年土地利用数据、气象数据和基础地理空间数据，在遥感和地理信息系统技术支持下，采用Penman-Monteith公式、傅抱璞公式以及有效降水量经验公式，构建水分平衡态势评估模型，从栅格尺度揭示2000年以来该流域耕地利用变化规律及其水分平衡效应。结果表明：1）研究期内河南省洛河流域的耕地面积持续缓慢减小，其中旱地主要转为草地和建设用地，水田多呈斑块状分布在洛河沿岸；2）地表实际蒸散量与有效降水量的时空相异性导致不同地区水分供需态势差异显著，流域南部及灵宝市西部等地蒸散能力强，中部至东部逐渐趋弱，而有效降水量从南向北递减；3）研究期全境水分亏缺态势明显加剧，亏缺区面积比例已由2000年的1.41%增大至2020年的12.46%，其中洛阳市等地水分亏缺风险明显偏高；4）耕地水分平衡情势显著变化，2000年耕地的干旱等级普遍为中度干旱和重度干旱（分别占耕地总面积的35.29%、31.62%），严重干旱区面积占比为19.23%，而至2020年重度干旱耕地面积占比已增至42.17%，主要分布在流域内的新安县、孟津区等地。河南省洛河流域耕地水资源情势不容乐观，须积极推行“以水定地”的耕地开发利用管理战略。

为探究黄河上游粮食安全韧性与水资源承载力的协同关系，保障区域粮食安全与水资源可持续利用，以黄河上游五省（区）为研究对象，构建粮食安全韧性与水资源承载力评价指标体系，综合运用熵值法、耦合协调度模型、核密度估计及地理探测器等方法，探究2014—2023年粮食安全韧性与水资源承载力的时空耦合特征及驱动因子。结果表明：2014—2023年黄河上游粮食安全韧性与水资源承载力综合水平均呈上升趋势，且二者发展水平差距逐渐缩小；耦合协调水平从勉强协调提升至初级协调，省际差异有所减小；不同时期空间上呈现“南北高中间低”或“南高北低”的不均衡分布格局，甘肃、青海、宁夏呈现低水平缓慢发展趋势；森林覆盖率、农村第一产业从业人员数、人均用水量等是主要驱动因子。建议黄河上游从生态保护、技术创新、政策支持等层面发力，促进粮食安全韧性与水资源承载力协同发展。

为明晰塔里木河流域水资源承载水平及其影响因素，揭示水资源承载力时空演变规律，构建包含水资源、社会、经济、生态4个子系统21个指标的评价指标体系，采用博弈论组合赋权法和TOPSIS模型评价2013—2019年塔里木河流域五州（区）水资源承载力，并利用障碍度模型识别主要障碍因子。结果表明：1)塔里木河流域水资源承载力水平稳步上升，由2013—2015年的较弱等级提升到2016—2019年的中等等级；2)塔里木河流域水资源承载力水平空间差异较大，巴音郭楞蒙古自治州水资源承载力最高，阿克苏地区次之，克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什地区、和田地区相对较低；3)年降水量、产水模数、生态用水比重、供水模数、人均GDP是塔里木河流域水资源承载力水平的主要障碍因子。

水资源短缺是制约山东省社会经济发展的重要瓶颈之一，开展水资源压力评价是掌握山东省水资源状况的重要手段。采用山东省调查统计公报数据对其水资源压力进行评估，综合运用核密度估计、空间自相关分析和地理探测器方法，深入探讨了山东省水资源压力的时空演变情况及其主要驱动因素。研究结果表明，山东省整体处于高水资源压力水平，2011—2022年水资源压力平均值为0.652，且区域差异显著。鲁东地区压力相对较低，其次为鲁中南地区，鲁西北地区则面临较高的水资源压力。在时间演变上，山东省水资源压力呈现先上升后波动下降的趋势，山东省水资源压力在近年来逐渐得到缓解。山东省水资源压力全局呈现空间正相关性且集聚程度较高。第一产业增加值占比和年降水量是山东省水资源压力变化的主要驱动因子。山东省应继续加强水资源保护，完善水利工程建设，增强水资源统筹调配能力，优化区域经济产业结构，提高水资源利用效率，以实现水资源可持续利用和社会和谐发展。

高寒草甸土壤有机碳储量巨大，科学评估其土地利用变化对碳储量的影响，对优化国土空间规划具有重要意义。以玛曲县为例，基于2000—2023年土地利用数据，采用PLUS-InVEST模型，分析不同土地利用类型面积和碳储量动态变化，预测2040年3种情景碳储量动态变化，并采用最优参数地理探测器识别碳储量变化的主要驱动因子，结果表明：2000—2023年玛曲县土地利用类型以草地和林地为主，林地、草地和未利用地面积增大，耕地和水域面积减小；2000—2023年玛曲县碳储量呈波动上升趋势，累计增加了25.16万t，呈现西北高、东南低分布特征，其中草地为主要碳汇；2040年，自然发展、耕地保护、生态保护情景碳储量较2020年分别减少49.48万、49.38万、29.68万t；土地利用类型和坡度是玛曲县碳储量变化的主导驱动因子，各驱动因子交互作用均呈双因子增强效应。

抗生素作为地表水中常检出的新污染物，可能对黄河三角洲生态系统构成潜在威胁。为保障黄河三角洲生态系统稳定，分区域（现行流路、黄河故道、集中养殖区）、分时段（2023年4月、6月、8月、10月）对黄河三角洲抗生素赋存状态进行分析，结果表明：黄河三角洲水体中7类50种抗生素均有检出，累积浓度除在调水调沙期间略微上升外，符合枯水期浓度大于丰水期浓度的基本规律；现行流路磺胺类（SAs）抗生素污染较重，黄河故道受大环内酯类（MLs）、喹诺酮类（QNs）以及SAs类抗生素共同影响，QNs、四环素类(TCs)为集中养殖区主要抗生素污染种类；磺胺甲恶唑（SMX）、氟甲喹（FLU）、氧氟沙星（OFL）、红霉素（ETM）、土霉素（OTC）和林可霉素（LIM）为黄河三角洲地表水中代表性抗生素，其中SMX在地表水中赋存显著，生态风险为高风险，应作为该区域优先管控抗生素。

明晰土地利用碳排放的时空变化特征及其影响因素，是合理利用土地和制定碳减排政策的重要基础。基于5期土地利用遥感数据和能源消耗数据，采用标准差椭圆和地理加权回归模型等方法，探究2013—2021年河南省沿黄区域土地利用变化下的碳排放时空特征及影响因素。结果表明：2013—2021年河南省沿黄区域碳吸收量呈现增长趋势，净碳排放量增长呈现“先快速增长，后缓慢增长”的特点。中部地区净碳排放量明显大于西部和东部地区。标准差椭圆分析表明2013—2021年沿黄区域碳排放中心逐渐向东北方向转移，表明东部和北部地区对碳排放空间格局的影响加强。综合分析来看，人口密度、人均社会消费品零售额和土地城镇化是影响沿黄区域碳排放的主要因素。未来人口不断增长的中东部地区应发挥好人口聚集产生的规模效应，同时加强碳汇与碳源用地的优化调整，合理调控土地城镇化水平，控制新增碳源用地，提高土地集约化利用水平。相比之下，西部地区应在提高碳汇能力的基础上优化土地利用结构，实现经济社会的高质量发展。

为了给甘肃省水土保持生态建设布局和实现水土保持率阶段性目标等提供理论依据，基于第一次水利普查成果中的水土流失数据、水土流失动态监测成果、《甘肃省水土保持公报》等，计算甘肃省及各市（州）2011年、2020年、2021年、2022年水土保持率以反映水土保持率历史变化情况，用水土流失面积消减比例即一定时段内水土流失消减面积占水土保持生态建设面积的比例反映水土保持生态建设的效果，对比分析不同阶段水土保持率变化情况，探讨水土流失消减面积、水土保持生态建设面积的变化及其与水土保持率的关系，结果表明：1）2011—2022年甘肃省水土保持率总体呈上升趋势，其中2020—2022年年均上升0.20个百分点；各市(州)水土保持率上升幅度存在明显差异，陇中和陇东地区各市（州）上升幅度相对较大、河西地区各市上升幅度相对较小。2）为实现2025年水土保持率阶段目标，全省2022—2025年水土保持率年均升幅应达到0.37个百分点，除临夏州按照2020—2022年水土流失面积年均消减速度基本可以实现2025年水土保持率阶段目标外其他市（州）均难以实现，因此须进一步提高水土保持生态建设强度、增加水土流失治理面积、消减水土流失面积;3）全省及各市（州）的水土流失消减面积比例较低，2021年、2022年全省水土流失消减面积比例仅分别为10.86%、14.99%，2022年水土流失消减面积比例较高的兰州、庆阳、白银三市仅分别为33.30%、23.73%、22.22%，因此各市（州）应根据水土流失类型和特点、当地经济社会发展的实际需求和水土保持率阶段性目标，采取有针对性的治理策略和技术措施配置方案，确保水土保持率阶段性目标的实现。

堤防溃口对人民群众生命财产安全构成严重威胁。封堵作业作为抢险救灾的核心环节，其方案的智能生成与决策指挥，需要数据底板的坚实支撑。而如何高效汇聚与深度融合多源多模态数据，实现数据的安全存储与高效检索，是构建数据底板的关键。面向堤防溃口封堵中水利对象的全面信息描述，提出了数据底板快速构建方法：针对不同数据源，采用网络连接、数据总线、文件及数据库同步等接入方式，实现多源数据快速汇聚融合；针对数据不同模态，设计关系型数据库、非关系型数据库与对象存储结合的综合存储方案，保障结构化、半结构化及非结构化数据高效存储与检索。以2024年7月湖南团洲垸堤防溃口封堵为例，构建数据底板，基于该数据底板，对溃口的发生和封堵过程进行复演，同时绘制团洲垸溃口的演化过程，对比实时监测记录可以看出，门口宽度变化过程与实际变化过程基本相符。

为提升水库运行管理精细化、信息化、现代化水平并为数字孪生水利体系建设提供实践参考，以故县水库为例，开展了数字孪生平台建设关键技术探索及应用。依托天空地水工一体化感知技术建立了多源数据融合驱动的数据底板，基于具有时变参数特征的一维-二维耦合水动力学机理模型，结合自主研发的“智河视界”孪生引擎，构建了涵盖蓄水淹没、灾情评估与可视化仿真等的多尺度耦合模型。故县水库数字孪生平台已在防洪调度中发挥关键作用，支撑了水库运行管理“四预”（预报、预警、预演、预案），实现对洪水演进、调度、灾情评估等的动态推演及其可视化展示，有效提升了水库防洪调度决策能力，也为数字孪生黄河建设等提供了先行实践范式，其开发建设经验可供其他水利工程数字孪生平台建设借鉴，其关键核心技术与多场景应用模块可支撑数字孪生黄河“2+N”业务体系的互联互通与共建共享。

为缓解我国西北干旱区灌溉水资源短缺问题，实现多重智慧节水，提出了基于气象因子的棉花需水量预测模型。该模型利用多年气象资料和逐日棉花需水量，结合遗传算法（GA）和思维进化算法（MEA）优化径向基函数（RBF）神经网络，构建了适用于新疆秸秆覆盖滴灌种植模式的棉花需水量预测模型。结果表明：在输入相同气象因子数据情况下，GA-RBF模型比RBF模型预测效果好，MEA-RBF模型比GA-RBF模型预测精度更高，并且MEA-RBF模型运行速度最快；在棉花不同生育阶段输入不同的气象因子数据，比全生育期输入相同气象因子数据的模型预测精度更高，其RMSE、MAE、NS值分别为0.386 1，0.272 8，0.904 9。

以某灰岩骨料场建设为背景，综合运用水文地质勘察、抽水试验、地下水资源量评价及三维数值模拟等技术手段，对扩建水源地的开采潜力进行了系统评估，并探讨了通过扩建水源地等量水源置换的可行性及效果。结果表明：该区域含水层厚度324~380 m，属中等富水含水层，具备良好的储水与调蓄条件；水源地地下水总补给量为466.07万m³/a，可开采水资源量为279.64万m³/a。数值模拟显示，在推荐开采流量7 000 m³/d条件下，地下水流场将在10 a后趋于稳定，最大水位降深约72.20 m，影响范围约1.3 km，对生态及周边民用井影响可控。建议采用该水源地与其他水源地协同运行，共同实现15 000 m³/d的供水目标。

水利工程移民安置与生态保护协同是黄河流域高质量发展的关键议题。整合可持续生计框架、社会-生态系统韧性理论与全球生态阈值理论，构建资本重塑-协同机制-韧性提升-生态阈值四维分析框架，并提出资本转换弹性、协同韧性、生态阈值适配度3个核心概念。以西霞院水利枢纽工程为例，运用工具变量法、断点回归等方法，剖析移民安置与生态保护的互动关系。结果表明：移民生计资本结构性重塑显著，人力资本与社会资本对生态参与具有正向因果效应；移民安置与生态保护通过空间规划、功能复垦、产业引导实现协同，综合协同度为0.95；生物多样性边界适配度为0.830，逼近阈值。需要强化生态补偿并警惕累积性风险，建议构建空间规划-利益联结-生态补偿-阈值管控四位一体制度体系。