系统阐述了黄河研究从“三条黄河”（原型黄河、模型黄河、数字黄河）向“原真黄河”新范式的发展。过去20 a，“三条黄河”建设使黄河的科学研究与技术研发迈上新台阶，在黄河保护治理中发挥了关键作用。近年来，随着人工智能技术的突破，进一步提出“原真黄河”的概念，即以真实黄河为基底，结合人工智能技术构建动态场景，实现即时问答与精准分析，突破传统研究范式的瓶颈。通过京杭运河跨黄河工程案例，展示了“原真黄河”在黄河保护治理中的应用逻辑，指出“原真黄河”通过“人工智能+场景”的融合，使黄河研究实现方法论革新。

黄河源区是黄河流域重要水源涵养区和产流区，在气候变化背景下评估黄河源区水源涵养和径流演化趋势对于流域管理具有重要意义。依据黄河源区DEM、土地利用、土壤、气象和实测径流等数据，构建具有较高精度的生态水文模型（SWAT）和统计降尺度模型（SDSM），计算分析了黄河源区水源涵养量时空变化特征及径流演化趋势，结果表明：黄河源区1970—2024年平均水源涵养量为126.4 mm，呈东多西少、南多北少分布特征，空间差异明显；草地对黄河源区水源涵养量贡献率最大，为78.2%；降雨-径流法显示未来黄河源区降水量分别增加15%、减少15%，径流量较基准水平分别增加26.82%、减少21.15%；相较于2010—2023年，近期（2025—2050年）和远期（2051—2100年）黄河源区径流变化幅度分别为-2.22% to 6.51%、-0.23% to 10.23%。

2024年黄河流域抗旱防汛形势严峻复杂，黄河水利委员会通过科学调度，实施了以小浪底水库为核心的黄河干流重点水库应急抗旱调度和3次汛期调水调沙，实现了抗旱、防洪、减淤等目标。结合入库水沙及水库运用过程，对2024年小浪底水库排沙及库区冲淤变化进行分析。结果表明：全年进出库沙量分别为3.098亿t和2.052亿t，排沙比为66.2%；3次汛期调水调沙合计排沙1.997亿t，占全年排沙总量的97.3%；全年库区淤积1.165亿m³，其中干流淤积占78.6%，支流淤积占21.4%，淤积主要集中在220～235 m高程；2024年汛后支流畛水拦门沙高度为5.63 m，畛水内部因拦门沙阻挡而无法利用的库容约0.407亿m³。建议今后水库调度时考虑降低畛水拦门沙高度或者减缓拦门沙抬升，以提高水库综合效益。2024年调度实践表明，为了保障下游抗旱用水，汛前未开展调水调沙调度，但在汛期洪水期，通过科学优化调度，小浪底水库仍可以取得较好的排沙效果。

水资源短缺是制约黄河流域可持续发展的核心问题。为给黄河流域水资源安全战略制定提供参考，系统分析了黄河流域水资源的基本特征、开发利用与管理状况，并对未来供需态势进行了预测。结果表明：1）黄河流域水资源本底条件较差，主要表现为总量严重短缺、时空分布不均、年际年内变化剧烈、连续枯水时段长，且天然径流量显著衰减；2）随着水资源管理制度的持续完善，1989—2023年黄河供水区用水总量基本稳定，但用水结构性变化显著，农业用水量占比大幅度降低；3）黄河流域用水受限于资源条件与管理政策，用水效率虽然已处于国内较先进水平，但是仍存在较大供需缺口，导致干支流生态水量不足、河道淤积萎缩、地下水超采问题突出；4）面向黄河流域生态保护与高质量发展、长治久安、粮食安全与能源安全等国家战略目标要求，未来流域需水仍将增长，亟须加快建设跨流域调水工程，通过外部水源保障黄河流域水资源安全。

研究黄河河道泥沙冲淤变化规律并指导生产应用，对黄河泥沙治理和防洪具有重要意义，目前短时间尺度河道冲淤规律研究尚未受到重视。在黄河巴彦高勒等水文站建立了断面短期冲淤滚动预测模型，预测断面的误差明显小于直接借用断面的误差，验证了含沙量、流速、水深与断面面积短期变化存在相关关系，且模型参数在跨年度的情况下具有延续性；进一步的变量研究分析则为优化生产工作提供了理论支撑。此外，深入探讨了影响模型质量的因素，并针对性地提出优化模型的技术方向。

为促进数字孪生水利专业模型的集约建设，提升模型复用率与方案构建效率，探讨数字孪生水利专业模型平台的构建思路并进行实践应用。基于云原生模式进行平台架构设计，提出基于组件的水利专业模型组件化抽象模型来实现水利专业模型的统一集成和管理，提出基于云工作流的模拟仿真引擎来实现模型的灵活编排和并行计算。将水利专业模型平台构建思路应用于水利部数字孪生模型平台建设，利用水利部数字孪生模型平台开展2024年北江2号典型洪水推演和海河“23·7”流域性特大洪水复盘实践，应用结果验证了提出的模型平台建设思路可以实现数字孪生水利专业模型的标准化集中管理，简化模型的构建流程，提高模型的复用性。

黄河上游为全流域贡献了58%的水量、12%的泥沙，受气候变化和人类活动影响，上游水沙量发生显著变化。基于水文、气象等观测数据，采用水文统计、双累积曲线、坎德尔秩次相关等方法，分析了黄河上游水沙演变规律及其影响因素，结果表明：1956—2022年，受降水增加和气温升高冰雪融水补给增多影响，干流唐乃亥以上及湟水流域天然年径流量增加0.05亿～0.11亿m3/a，而干流兰州至头道拐区间的水文站及大夏河、洮河流域受降水减少和下垫面变化影响，天然年径流量减少0.03亿～0.47亿m3/a；干支流控制站年输沙量均呈减少趋势，干流唐乃亥以上减少2万t/a，兰州至头道拐区间的水文站减少158万～215万t/a，各支流减少5万～47万t/a；各河流径流和泥沙年内分配不均匀，5—10月径流量占全年的67.8%～81.4%，6—9月输沙量占全年的63.2%～91.4%。水库对水沙变化的影响十分显著，以龙羊峡、刘家峡水库为例，1986年后两库联合调度致使兰州站年径流量减少13.6%、年输沙量减少75.3%。

贾鲁河污染负荷达淮河流域总负荷的1/9，为了实现贾鲁河流域可持续发展，需要对贾鲁河流域开展水质评价工作。基于2011—2022年贾鲁河流域9个监测断面的逐月监测数据，结合单因子评价法、综合污染指数法对其进行水质评价，并采用主成分分析法识别影响流域水质的关键指标，结果表明：在时间上流域水体污染程度总体呈减轻趋势，2017年后流域水质基本属轻度污染；在空间上各河段污染程度由重到轻排序为郑州段>开封段>周口段；流域水质变化呈现较强的空间特征，郑州段的污染来源主要为工业废水，开封段污染主要受化学制品制造业、食品加工业等影响，周口段污染源为城镇生活污水。

水资源短缺是制约黄河流域社会经济高质量发展与生态保护的核心瓶颈。为破解黄河流域水资源困局、服务黄河流域生态保护和高质量发展决策，系统解析了黄河流域“水-粮-能-生态”多维矛盾，揭示当前水资源供需处于“紧平衡”状态，且未来缺口将持续扩大。然而，现有节水、工程调蓄及区域调水措施受限于水资源总量约束和覆盖范围局限，难以从根本上缓解资源性缺水的局面。为此，基于“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，提出“节水-调水-配水-管水”四位一体的水安全保障核心途径：1）全领域深化节水，推动从“效率提升”向“效能革命”的深度转型；2）推进重大战略性工程，特别是加快南水北调西线工程的论证与建设；3）将水资源承载力作为刚性约束，纳入国土空间规划、产业布局与城市发展框架，实现更广泛的空间均衡；4）充分发挥政府与市场在水资源治理中的协同作用，以实现水资源的优化配置和可持续利用。

根据近期小浪底库区边界条件，从减缓水库淤积、减少下游河道安全风险、降低支流畛水拦门沙坎、增大水库排沙量等角度，优化了近期汛前调水调沙小浪底水库运用方式及排沙指标。排沙运用水位宜低于干流河槽新淤积面和支流畛水淤积面高程。小浪底水库水位降至排沙水位前12 h左右，三门峡水库宜先泄放流量为1 400 m³/s左右的小洪水过程，冲刷并逐步恢复河槽过流能力，之后实时增大三门峡出库流量至3 000 m³/s左右。排沙期间，小浪底水库保持进出库平衡运用。通过优化，2025年汛前调水调沙小浪底水库最大出库含沙量为250 kg/m³，出库沙量为1.683亿t，库区冲刷1.070亿t，出库沙量和冲刷量均位居历次汛前调水调沙之首。

黄河上游是流域径流的主要来源区，量化气候变化和人类活动对上游径流变化的影响，对黄河流域水资源管理和开发利用具有重要意义。构建了黄河上游SWAT水文模型，完成基准期（1964—1980年）模型的率定与验证。模拟评价了评估期（1981—2020年）气候变化和人类活动（取用水、水库调蓄及土地利用等）对径流变化的影响。结果表明：1）流域降水量及气温普遍呈上升趋势（降水量增速为8.11 mm/10 a，升温速率为0.35 ℃/10 a），气候变化影响强度存在空间异质性，源区吉迈站气候因子贡献率达94%，而头道拐站降至21%。2）人类活动对径流衰减的影响呈现空间梯度特征（兰州至头道拐段占比为60%~80%），其中取用水占主导地位（占比为40%~45%）；水库投运调度导致汛期径流减少18.11%±6.27%，非汛期径流增加12.33%±4.2%。3）1964—2020年黄河上游年径流量整体降速为1.48亿m³/10 a，从径流来源解析看，降水补给占主导地位，占比为80%±11.33%，冰雪冻土融水及地下水补给次之。本研究揭示了黄河上游气候变化与人类活动的非线性叠加效应，为厘清气候变化背景下黄河上游径流变化规律提供了理论支撑。

面对极端天气频发和洪涝灾害增多的趋势，在小流域洪涝灾害防治方面，确保设计洪水计算的准确性尤为重要，寻求适用于小流域的设计洪水计算方法，能有效提升防洪安全水平。结合兰州地区小流域暴雨洪水特点，采用推理公式法、甘肃省小流域洪峰流量经验公式法、地区暴雨经验公式法和洪峰流量经验公式法，计算典型沟道百年一遇的设计洪水，并分析各类参数的选取方法进而评估其合理性。结果表明：典型沟道洪峰模数之间存在显著的相关性规律，流域面积越大，洪峰模数越小。甘肃省小流域洪峰流量经验公式法的洪峰模数接近各方法平均值，其洪量计算结果较为合理；推理公式法计算结果较为真实，但所需参数较多。两者相比，前者表达式简单、计算方便。在该方法中，选用CV=2F^-0.08，CS=3CV确定洪峰模比系数，得到的设计洪水结果精度最高，符合兰州地区的特点，可为小流域洪水计算方法的选取提供参考。

黄河“几字弯”内侧的库布齐沙漠，覆盖了黄河流域水土流失国家重点治理区和“三北”防护林工程建设重点的十大孔兑中游地区，是鄂尔多斯高原入黄泥沙的重要来源区。为减少该沙漠风沙入黄量，需针对性提出风沙治理对策，研发风沙阻控关键技术。在黄河“几字弯”地区风沙阻控原理及科学问题研究基础上，提出了沿稳定性最强的沙脊线布局“整体增阻”风沙阻控工程并对阻沙构件力求“表面减阻”的风沙治理对策，以及“因地制宜、协同布局、就地取材、废物利用”的实施原则；聚焦风沙治理技术难度大、风向多变难适应、阻控工程投资大、沙障设置稳定性差等难题，凝练出三大关键技术；通过解决底沙推移阻控难、风沙阻控工程耗资大、风蚀抢险效率低且成本高等技术难题，研发出“沙柳+铁皮组合风沙阻控沙障”“三角形陡坡滑沙阻控沙障”“玻璃钢预制构件组合沙障”“群桩挂网沙障”“软管沙障”等一系列风沙阻控新技术和辅助治沙技术，在拟定的工程布局线设置形式多样的阻控工程，构筑起颇具规模的“风沙阻抗长城”，避免沙粒在沙丘顶部沉积，利用风沙阻控工程对风沙的干扰效应，改变背风坡积沙量及其沉积分布途径，遏制了流动沙丘的扩张外移。此外，还成功地探索出具有费用少、生效快、易操作等优点的“沙柳捆防风缓蚀抢险技术”。

为探究黄河流域未来水文气象要素变化趋势、把握流域未来水资源状态并为后续决策制定与发展方向规划提供针对性的科学依据和参考，以历史时期1985—2015年为基准，采用基于SSP126、SSP370和SSP585三种社会发展不同排放情景的ISIMIP3b气象数据集驱动率定验证后的WEB-DHM-SG水文模型，预估黄河流域近期（2025—2040年）、中期（2041—2070年）及远期（2071—2100年）水文气象要素的时空演变趋势。结果表明，黄河流域整体上气温、降水量与径流量发生不同程度的增长，但增长比例、速率有所不同。全球变暖背景下，黄河流域各省（区）（除山东外）显现升温趋势，其中四川省趋势最为明显，升高3.87~7.57 ℃；山东省变化趋势相反，气温降低0.94~4.14 ℃。降水量与径流量年际间波动上升，但径流量变化幅度明显小于降水量。各省（区）降水量中、远期增加比例分别为10.85%~34.15%、18.88%~54.21%。甘肃、青海与四川三省径流量持续降低，降低比例为5.19%~59.44%；而其余六省(区)稳定增长，增长比例为49.02%~158.11%。

针对传统水质参数预测方法在处理复杂非线性水质参数变化时精度不足的问题，基于水质参数变化的周期性和非线性特征，提出一种基于CNN-Transformer的黄河水质参数并行预测模型，对2020—2025年黄河流域七里铺监测断面的溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷进行预测。模型将监测数据并行输入CNN（卷积神经网络）模块和Transformer模块，分别提取局部细节特征和全局动态特征，利用全连接层将融合特征映射至预测结果。对比CNN-Transformer模型与RNN（循环神经网络）、CNN、LSTM（长短期记忆网络）、Transformer模型的预测性能，结果表明，与其他4种模型相比，CNN-Transformer模型的MSE减小了3.93%~10.96%，RMSE减小了5.82%~9.33%，MAE减小了12.44%~14.48%，R²增大了6.56%~26.65%，其表现出优异的性能。

为给黄河流域资源型城市碳生态安全与经济高质量发展一体化协同推进提供参考，利用黄河流域37个资源型城市2012—2021年的面板数据，选用TOPSIS模型与核密度估计模型，评价碳生态安全水平并分析时空分布格局，进一步引入σ收敛模型和β收敛模型揭示其演进特征。研究表明：1）黄河流域资源型城市碳生态安全水平稳步提升，经历了小幅提升—快速上涨的过程，并且中游地区、下游地区资源型城市存在明显的“追赶”效应；2）黄河流域上游地区、下游地区资源型城市碳安全水平差异趋于缩小，但中游地区差异性变化不明显；3）黄河流域资源型城市碳生态安全呈σ收敛和β收敛的演进趋势，在收敛降幅与收敛程度上具有“下游地区高于上游地区、中游地区”的特征。建议：黄河流域不同地区资源型城市应从全局出发，打破行政区划界限、加强区域联动，制定差异化路径、统筹协同推进，强化追赶效应、提升收敛水平，实现全流域碳生态安全平衡。

轴流泵流场信息是其运行稳定性分析和结构优化设计的依据，受测量技术限制在运行过程中难以获取完整流场信息。为此，提出一种改进物理信息神经网络（PINN）模型，用于稀疏数据情况下重构流场。首先通过分析流场物理约束、边界约束及流场约束，描述流场问题；然后引入三维卷积神经网络（3D CNN）求解流场问题；最后采用有限体积法（FVM）进行数值模拟，获取稳态速度和压力分布信息，基于网格化预处理后采样1%的流场数据进行模型训练。以某简化轴流泵管道作为测试对象，验证所提出方法。结果表明：改进PINN模型重构流场与FVM数值模拟流场对比，压力基本吻合，流速变化趋势基本相同，仅在叶轮及导叶流场区域存在细微偏差，说明所提出的方法能够在稀缺数据和复杂边界条件下准确预测三维流场。

传统水文模型的建立依赖对真实水文现象的模拟与概化假设，存在参数不确定、难以动态刻画下垫面变化等固有缺陷。利用基于大数据的深度学习技术，基于黄河水沙数据海量、多样、长期序列、动态关联的时空属性，深入研究径流泥沙预测深度学习建模理论与方法。选取黄河主要产沙区典型支流窟野河和无定河，收集水文、植被等多源数据并进行特征提取，利用Mann-Kendall检验法确定水沙要素变化突变时间，利用复回归直线分析模型量化驱动力，基于深度置信网络(DBN)模型、长短期记忆网络（LSTM）模型、极端梯度提升（XGBoost）模型构建针对黄河主要产沙区典型支流径流泥沙智能预测模型。结果表明：2个支流年径流量、年输沙量在突变年份之后呈减小趋势，非降雨因素对年输沙量的贡献值为负值，即起到减沙作用；LSTM模型和DBN模型能基本反映洪水涨落过程，LSTM模型模拟流量峰值的表现略好于DBN模型；XGBoost模型在白家川站、温家川站测试集的平均相对百分比误差分别为44.0%、13.4%。

土地利用变化导致陆地生态系统碳储量发生变化，模拟黄河流域（河南段）不同情景土地利用及碳储量，有助于推动黄河流域高质量发展以及双碳目标的实现。基于FLUS模型和InVEST模型模拟自然发展情景、高质量发展情景下2030年黄河流域（河南段）土地利用和碳储量变化，并基于标准差椭圆探明碳储量时空变化以及碳储量重心迁移轨迹，结果表明：黄河流域（河南段）主要土地利用类型为耕地、林地，1980年、1990年、2000年、2010年、2020年碳储量分别为12.55亿、12.54亿、12.53亿、12.14亿、11.93亿t，2030年自然演变情景、高质量发展情景碳储量分别为11.80亿、11.84亿t，近40 a以及2030年自然演变情景以及高质量发展情景碳储量重心整体由东北向西南方向迁移，且重心始终位于洛阳境内。

为解决长距离有压输水工程事故停泵时的水锤问题，采用特征线法对实际有压输水工程进行数值模拟，分析研究了无水锤防护措施、设置止回阀防护措施及其控制策略对水锤的影响，在此基础上提出了空气阀联合止回阀的水锤防护方案，并对空气阀参数进行了敏感性分析。结果表明：无水锤防护措施时，事故停泵将导致水泵持续倒转及输水管道出现严重的负压；采用两阶段关闭止回阀防护措施时，通过优化关阀策略可以缓解管道最大压力及水泵倒转问题，但对管道内负压的改善效果不明显；联合设置快进慢排空气阀，可以有效改善严重负压问题，空气进、排气口阀直径对水锤防护效果影响较大，且存在最优值。

为研究海河流域极端降水时空变化特征，利用海河流域1956—2022年的逐日降水数据，选取6个极端降水指数，采用Mann-Kendall非参数检验、反距离权重插值和Morlet小波分析等方法探究海河流域极端降水的时空变化特征。结果表明：海河流域67 a来极端降水指数整体呈减小趋势，但是进入21世纪各指标都呈现不同程度的上升趋势，尤其2021年上升最为显著；极端降水频次和极端降水强度指数在空间上呈现中北部和东北部平原区向西北和东南方向减小的趋势，山区和丘陵区极端降水指数比平原区普遍偏高；大雨日数、5 d最大降水量和特极端降水量在1964年呈现多到少的突变，1 d最大降水量和最大连续降水日数分别在1968年和1978年呈现多到少的突变；不同极端降水指数序列的周期性不同，第一主周期都在41~51 a之间，在第一主周期尺度下，大雨日数、极端降水量和最大连续降水日数平均变化周期为31 a，1 d最大降水量、5 d最大降水量和特极端降水量平均变化周期为20~36 a。

为推动黄河流域绿色金融与低碳经济协同发展，促进黄河流域生态文明建设，基于2013—2022年黄河流域35个城市的面板数据，运用耦合协调度模型测度其耦合协调水平，并结合空间自相关模型与空间杜宾模型探究其空间集聚特征及影响因素。结果表明：1）黄河流域绿色金融与低碳经济的耦合协调度呈上升趋势，中下游地区明显高于上游地区。2）二者耦合协调度全局莫兰指数在研究期内显著为正，整体呈波动下降趋势；局部空间集聚类型主要为H-H和L-L，其中H-H聚集主要分布于中下游地区，L-L聚集主要分布于上游地区。3）政府支持程度、绿色技术创新、经济发展水平及对外开放程度对二者耦合协调发展具有显著的正向直接作用。据此建议黄河流域应促进区域均衡发展、加强对上游地区的支持力度，优化产业结构、减少对高污染产业的依赖，强化政府支持、驱动技术创新，从而实现生态效益与经济增长协同发展。

小浪底水库运用后改变了黄河下游的水沙条件，加之河防工程的建设，使得黄河下游游荡型河段的平面形态发生了显著变化。基于1986—2023年黄河下游游荡型河段长序列Landsat卫星遥感图像与径流泥沙实测数据，计算分析了小浪底水库运用后黄河下游游荡型河段游荡程度、弯曲度、辫状强度的变化趋势与河道整治工程处的河势上提下挫时空格局，并进一步分析了上述河势演变规律的物理机理。研究结果表明：一方面，在河段尺度上，黄河下游游荡型河段在长期小流量过程与强人工约束作用下的游荡程度呈显著下降趋势，而弯曲度呈上升趋势，辫状强度则趋于稳定，其中洪峰上涨速率的降低、河道纵向稳定性的增强与河防工程的建设是游荡程度下降的最主要原因；另一方面，小浪底水库运用后，在空间上约74%的河道整治工程处河势总体呈现下挫的趋势，在时间上黄河下游游荡型河段河道整治工程河势上提下挫距离年均值与该河段的河流冲刷效率及滩床高差相关，河流冲刷效率越高，滩床高差越小，河势越容易发生上提。

为了解河南省引黄受水区极端降水演变规律，科学认识区域水旱灾害风险，为受水区水资源配置及防灾减灾提供科学依据，基于1973—2022年引黄受水区20个气象站的逐日降水数据，应用RClimDex模型计算8项极端降水指标，利用Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析法及变异范围（RVA）法，对该区域极端降水指标的时空演变特征、周期变化规律及变异程度进行了系统分析。结果表明：年降水量等7项降水指标由西北向东南递增，持续干燥指数呈相反分布，西北部干旱风险较高；各指标无显著线性变化趋势，主要表现为年际强波动，2010年突变后极值指标波动剧烈且极端降水突发性显著；研究期内存在15～17 a的长周期演变特征，目前处于偏丰水期，未来短期内降水偏多且极端事件呈现频发趋势；极值指标变异程度显著高于总量指标，其中1 d最大降水量是唯一达到中度变异等级的指标，区域气候风险主要源于单日极端强降水的突发性增强。

十大孔兑是黄河上游10条相邻的一级支流，生态环境要素空间分异性十分突出，开展生态修复空间区划是提升十大孔兑生态修复的系统性与整体效益的重要基础工作。基于多次对十大孔兑实地调查和思考，结合对现有相关研究成果的综述与分析，剖析了十大孔兑生态治理存在的突出问题，提出了十大孔兑生态修复空间区划亟须研究的主要科学问题与关键技术。调研发现，十大孔兑生态环境虽然经多年治理得到了一定改善，但是仍存在治理不系统、治理措施单一、缺乏新技术应用和系统性生态修复空间区划等问题；亟须研究解决的主要问题包括风水复合侵蚀时空分布规律及其发生机制、生态功能空间分异特征、多相复合洪水泥沙传输过程及高含沙洪水来源空间分布特征、林草植被生态修复空间适宜性辨识、基于多目标协同的十大孔兑生态修复空间区划方法等。从十大孔兑生态要素空间分异性突出的特点出发，以景观格局与生态过程的多尺度、多维度耦合的技术思想为指导，明确十大孔兑生态保护和修复的重点区域，根据生态适宜性精准施策，推动十大孔兑系统性、整体性、综合性的空间生态修复，对筑牢黄河流域生态安全屏障具有重大意义。

为了给黄河流域绿色低碳发展、落实“双碳”行动提供决策依据和参考，采用超效率SBM模型测算2013—2021年黄河流域50个城市的碳排放效率，利用Malmquist指数模型对碳排放效率进行静态与动态综合评价，通过计算莫兰指数并点绘莫兰散点图分析城市碳排放效率空间自相关性，构建空间杜宾模型探讨了城市碳排放效率的影响因素。结果表明：1）黄河流域城市碳排放效率普遍较低，虽然在研究期整体呈上升态势，但是长期形成的依赖高碳能源的发展模式在短期内难以彻底改变，制约了碳排放效率的大幅度提升；2）黄河流域城市之间碳排放效率差异较大，约四分之一的城市处于碳排放有效状态，大部分城市处于碳排放无效状态，在空间上呈高-高集聚和低-低集聚特征；3）经济发展、科技创新对黄河流域城市碳排放效率提升具有显著促进和驱动作用，对外贸易、政府干预对提升城市碳排放效率有一定促进作用，城镇化、产业结构对城市碳排放效率提升有一定负面影响。建议：开发利用新能源、优化产业结构，加强科技创新及其成果转化应用，因地制宜、精准施策，建设绿色低碳新型城市。

为探究黄河流域数字经济与绿色发展耦合协调状况及相互响应关系、给黄河流域生态保护和绿色高质量发展提供参考，在分析数字经济与绿色发展耦合作用机制基础上，基于2013—2022年黄河流域64个地级市（州）面板数据，采用熵权法测度数字经济发展水平，采用超效率-SBM模型测度绿色发展效率，采用耦合协调度模型测度数字经济与绿色发展耦合协调状况，采用PVAR模型实证分析了数字经济与绿色发展之间的相互响应关系。研究表明：1）黄河流域数字经济发展水平稳步提升，但研究期末仍处于较低水平，在空间上呈现下游地区最高、中游地区次之、上游地区最低的格局，具有以相对较高的省会城市为核心的圈层结构;2）黄河流域绿色发展效率在研究期也稳步提升，但各地级市绿色发展不平衡问题突出;3）黄河流域数字经济与绿色发展耦合协调水平呈逐年上升趋势，由研究期初勉强协调上升至研究期末初级协调，耦合协调水平在空间上呈现下游地区最高、上游地区最低的格局;4)数字经济发展和绿色发展均有较强的自我依赖性，二者之间还未形成良性互动关系，数字经济对绿色发展的推动作用相对较强，但绿色发展对数字经济发展的促进作用相对较弱。建议:加快黄河流域新型数字基础设施建设，进一步提高数字经济发展水平;制定规划、加强跨区域合作，尽快缩小绿色发展的地区差距;通过产业合理布局和科技创新，促进数字经济发展与绿色发展耦合协调水平的进一步提升。

为建设绿色高效农业，实现农业水资源可持续利用，在构建河南省农业水资源绿色效率和影响因素指标体系的基础上，利用SBM模型，分析了河南省农业水资源绿色效率的时空演变特征；运用Tobit模型，探讨了河南省农业水资源绿色效率的影响因素。结果表明：1）河南省农业水资源绿色效率整体呈现波动上升趋势，2019—2020年升幅最大，2014—2015年降幅最大；河南省各市农业水资源绿色效率存在显著差异，平顶山等9市、鹤壁等4市和三门峡等5市分别为低水平、中水平和高水平。2）河南省农业水资源规模效率和纯技术效率变化不大，各市规模效率多年均值均小于1，其中新乡最高、鹤壁最低；南阳等9市纯技术效率多年均值大于1，平顶山等9市小于1。3）河南省农业水资源绿色效率豫中呈现高（2013年）—低（2017年）—高（2022年）波动趋势，豫东、豫西、豫北和豫南均保持在高水平；河南省农业水资源绿色效率重心分布在郑州，整体从西南向东北迁移。4）经济发展水平、农业经济、城镇化水平、节水设施、资源禀赋等因素均有利于河南省农业水资源绿色效率的提升，而农作物种植结构、供水结构等因素则不利于其提升。

为加快新质生产力的培育，并为落实黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略提供参考，基于新质生产力内涵，构建技术-要素-产业分析框架，探讨了新质生产力赋能黄河流域生态保护和高质量发展的内在逻辑，即技术革命性突破提供了新动能、生产要素创新性配置强化了数据赋能、产业深度转型升级提供了载体支撑等，指出新质生产力赋能黄河流域生态保护和高质量发展仍面临创新驱动不足、要素融合与配置水平有待提升、产业转型升级滞后等挑战。鉴于黄河流域的实际，提出了新质生产力赋能黄河流域生态保护和高质量发展的提升路径：完善科技创新体系、实现科技高水平自立自强，强化要素市场配置、促进数据要素流动，加快产业结构转型升级、增强现代化产业体系竞争优势等。

以黄河治理历程中技术、理论、律法的发展为基础，提出“术、学、理、道”治黄哲学理念，分析其所体现的辩证唯物主义的基本原理与规律，论证其哲学科学性、合理性及四者之间的相互辩证关系。通过回顾古人治河思想、简析人民治黄不同阶段的治河方略、领悟新时代治水思路在黄河治理中的深刻要义，挖掘其中蕴含的 “术、学、理、道”理念，探究其在各个历史时期治黄实践中的辩证发展。黄河保护治理发展是技术进步、思想发展、律法完善的综合过程，更是“术、学、理、道”协同发展的历史实践。黄河保护治理应该创新“治河之术”、研究“治水之学”、明晰“治域之理”、遵守“人水和谐之道”。

堤防溃决的快速封堵对减少灾害损失至关重要。针对溃口封堵应急抢险中物料调度多目标难以协同、多阶段特性导致物料差异化需求问题，融合前景理论构建包含时间满意度、心理风险感知度与车辆运输成本的溃口封堵物料调度多目标协同模型。为高效求解模型，引入模拟二进制交叉（SBX）、多项式变异及动态邻域搜索对基础NSGA-Ⅱ算法进行改进。以洞庭湖团洲垸堤防溃口封堵为案例进行验证，结果表明：改进NSGA-Ⅱ算法能有效生成分布更优的帕累托解集，所提模型能够动态适配封堵各阶段需求，优选方案可在时间、心理风险与成本之间取得平衡，为应急抢险调度决策提供科学依据。

以黄河泥沙为主要原料制备微晶玻璃，结合XRD、SEM、TEM、FTIR、硬度仪等性能测试,研究了不同核化/晶化制度对微晶玻璃的微观结构和宏观性能影响。结果表明：黄河泥沙微晶玻璃析出主晶相为铁硅灰石，颗粒内部首先开始结晶逐渐向外部延伸生长；黄河泥沙微晶玻璃核化/晶化参数对弯曲强度、维氏硬度、体积密度、耐酸性、耐碱性、热性能的影响因素分别为晶化时间、核化时间、晶化时间、核化温度、晶化温度、核化时间；黄河泥沙微晶玻璃的最佳核化/晶化制度为核化温度750 ℃、核化时间60 min、晶化温度910 ℃、晶化时间180 min，其弯曲强度79.07 MPa、杨氏模量51.59 GPa、维氏硬度6.37 GPa、断裂韧性1.39 MPa·m^1/2，满足《建筑装饰用微晶玻璃》行业标准性能要求；当核化温度为720 ℃、核化时间为60 min、晶化温度为880 ℃、晶化时间为240 min时，黄河泥沙微晶玻璃介电常数和介电损耗分别为7.43、0.88，满足《电子元器件结构陶瓷材料》国家标准性能要求。

黄河下游堤防作为守护亿万人民生命财产安全的重要工程措施，其现代化运行管理是保障黄河安澜与支撑流域高质量发展的关键。面对极端气候事件频发、悬河特性突出、传统管理模式效能瓶颈等挑战，亟须推动管理范式向智慧化、韧性化、协同化转型。系统剖析了当前黄河下游堤防管理在信息感知、风险预判、应急协同、工程韧性和体制机制等方面面临的瓶颈问题，提出了以全域智能感知-数字孪生赋能-韧性工程筑基-智慧协同治理为核心的现代化管理框架。重点阐述了构建“天空地水工”一体化监测网、打造高保真数字孪生堤防决策中枢、融合生态与工程韧性提升技术、构建跨部门扁平化应急指挥体系等核心举措，并提出了分阶段实施路径。旨在为构筑更安全、智能、韧性的“数字孪生堤防”提供系统性解决方案，护航黄河长久安澜。

为从农业视角给黄河流域生态保护和高质量发展提供决策参考，基于作物种植和畜牧养殖碳源，构建黄河流域河南段农业碳排放核算清单，测算2012—2021年农业碳排放量，利用统计综合分析法和自然断点法分析农业碳排放时空演变特征。结果表明：1）2012—2021年，黄河流域河南段农业碳排放总量整体呈下降趋势，2012—2015年为“少量波动、相对平稳”阶段，2016—2021年为“变化明显、波动下降”阶段。2）黄河流域河南段农业碳排放中，农用物资碳排放占比较大，年均占比54.15%，其中化肥是农用物资中碳排放的主要来源，年均占比50.17%。在空间维度上，济源、鹤壁、焦作、三门峡因耕地面积较小而农业碳排放量较小，郑州、洛阳、濮阳农业碳减排成效明显，开封、新乡、安阳农业碳排放量依然较大。在此基础上，提出了黄河流域河南段制定碳源清单、建立统一标准、开展调查监测、强化面源治理、创新循环利用、实施统一管理的农业碳减排路径。

为明晰河南省用水结构变化，识别并预测未来需水过程演变特征，基于2003—2023年河南省用水统计数据，对用水总量和结构变化进行深入讨论，探索关键经济社会指标变化与用水过程之间的关系，厘清河南省用水变化规律，并利用线性趋势法和人均社会需水定额法预测河南省未来需水规模。结果表明：1）2003—2023年河南省水资源总量总体呈不显著的下降趋势，用水总量呈波动上升趋势，农业和工业用水量占比总体呈减小趋势，生活和生态用水量占比呈增大趋势。2）利用线性趋势法预测，2025年河南省需水总量为214.75亿m³，2035年需水总量为199.62亿m³。3）利用人均社会需水定额法预测，2025年河南省需水总量为220.29亿m³，2035年需水总量为204.21亿m³。上述两种方法对河南省需水预测结果相近，表明预测结果具有较高的合理性，可为河南省未来水资源管理提供数据参考。

为准确评价张掖市水资源承载力状况，提升该市水资源管理与开发水平，以“水资源-社会-经济-生态”复合系统为基础，选取20个指标构建水资源承载力评价指标体系，运用二次博弈组合权重和GRA-TOPSIS模型分析2014—2023年张掖市水资源承载力变化状况，并结合障碍度模型判断水资源承载力的主要障碍因素。结果表明：2014—2023年张掖市水资源承载力整体处于Ⅲ级（临界可承载），2014—2017年呈上升趋势，2018—2023年呈波动下降趋势；2014—2017年经济子系统和生态子系统为水资源承载力提升的主要障碍因素，2018—2023年水资源子系统和生态子系统为主要障碍因素；从研究期整体来看，水资源开发利用率、人均水资源量、人口密度、农田灌溉每公顷用水量、生态环境用水率和污水处理率为主要障碍因素。建议发展节水技术，优化水资源配置，科学管理居民生活用水、农业灌溉用水、生态用水，进一步提升张掖市水资源承载力。

新质生产力是现代化产业体系建设的核心驱动力。为给黄河流域产业深度转型升级、构建现代化产业体系提供参考和借鉴，结合黄河流域生态保护和高质量发展目标，分析了新质生产力赋能黄河流域传统产业高端化、智能化、绿色化深度转型升级，以及通过颠覆性技术和前沿技术创新赋能新兴产业和未来产业的内在逻辑，并根据黄河流域发展现状剖析了新质生产力赋能过程中科技创新基础薄弱、高素质劳动者供给不足、绿色转型压力大、数据要素活力不足、新型生产关系不完善等问题。基于此，从培育高素质劳动者、强化科技支撑、疏通数据要素流动渠道、加快绿色低碳转型和深化体制机制改革等方面，提出强化新质生产力赋能黄河流域现代化产业体系的实践路径。

为应对极端天气事件频发背景下水库安全运行挑战，基于现代化水库运行管理矩阵体系框架，以广东省梅州水库为例，深入探讨矩阵防洪“四预”（预报、预警、预演、预案）措施的系统化建设与实践。集成CNFF分布式水文模型、递进式风险预警模型、Godunov格式洪水动力学模型、数字孪生场景预演技术和智能预案生成技术等，构建了以“四预”为技术中枢的全链条管理流程。应用结果表明，“四预”措施显著延长了水库洪水预见期，提高了风险预警的精准性、场景预演的真实性和调度预案的科学性，水库预演、预案以直观形式呈现，帮助决策者快速了解洪水情景，制定最优调度策略。