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。

为科学评价河南省引黄受水区节水水平的时空特征、识别关键影响因素并揭示其空间均衡性，给优化水资源配置和制定差异化节水政策提供科学依据，构建包含综合、农业、工业、生活、生态5个维度共12项量化指标的节水评价指标体系，运用TOPSIS法对2014—2023年河南省引黄受水区14个地级市的节水水平进行了动态评估，并基于DEMATEL法与空间均衡分析方法，系统解析了节水水平的关键影响因素及其区域分异特征。结果表明：1）2014—2023年，河南省引黄受水区平均节水水平为Ⅳ级，处于较低水平，各地级市节水水平呈现显著的空间异质性；2）利用DEMATEL法分析识别出5个主要影响因素，按影响程度高低排序为计划用水覆盖率（C2）＞万元GDP用水量（C1）＞农田灌溉水有效利用系数（C5）＞万元工业增加值用水量（C7）＞节约用水量占比（C3）；3）研究区节水空间均衡度总体保持相对稳定，但随时间推移呈现轻微弱的下降趋势，反映出区域节水发展存在潜在失衡风险，应加强节水政策引导并优化水资源配置以保障可持续发展。

梯级水库群在发挥综合效益的同时，显著改变了河流碳氮循环路径，形成温室气体“源汇双重性”。系统综述了多沙河流梯级水库群温室气体源汇效应的研究进展与挑战。在监测技术方面，已有的通量箱法、涡度相关法等技术相互补充提升温室气体通量观测能力，声学调查和沉积柱法则优化了碳埋藏评估技术，但多源数据监测及数据融合精度仍制约源汇效应评估。源汇时空分布规律方面，温室气体通量呈现纵向梯度和垂向分层特征，消落带因干湿交替成为排放强化区；梯级水库系统通过延长水力停留时间、改变溶解氧状态及有机质组成，引发温室气体累积效应。源汇影响机制方面，泥沙通过异重流输移提供有机碳源，再悬浮扰动影响氧化还原微环境；水动力条件直接影响CO2扩散效率、CH4冒泡路径及N2O硝化/反硝化过程。在黄河等高含沙河流中，悬浮泥沙促进水柱产甲烷菌增殖，形成独特排放模式。优化调控方面，温室气体模型从经验统计向机理-机器学习融合方向发展，但现有多目标优化模型仍缺乏对水-沙-温室气体耦合机制的量化。针对以上问题，亟须构建黄河中游梯级水库群温室气体源汇效应跟踪观测体系，解析温室气体源汇时空变化规律与影响因素，阐明水-沙-温室气体相互作用的生物地球化学过程，优化梯级水库群水沙调控模式。

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。

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。

随着黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的提出，黄河流域的相关研究日益丰富。梳理黄河流域高质量发展的内涵、水平测度与空间格局、制约因素、多维度研究、路径及未来方向等表明：黄河流域高质量发展的内涵不断丰富，从经济发展逐步向区域协调、乡村振兴、文旅融合等领域拓展；黄河流域高质量发展水平有所提升，其空间格局与城市行政等级密切相关；水资源利用效率低、产业结构调整与转型困难、科技创新能力不足是黄河流域高质量发展的制约因素；黄河流域高质量发展研究主要围绕产业结构优化、科技创新推动、城市与城市群建设、文旅融合等维度开展；黄河流域高质量发展的路径主要集中在强化生态环境与产业布局、促进经济结构转型升级、加快体制机制创新等方面；未来研究应着眼于多学科交叉研究、多维度耦合协调研究、多源数据综合集成研究、分区分级分类精细化政策研究等。

黄河流域小流域综合治理是落实黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的重要环节。针对流域内阶梯式地貌、气候-植被过渡带特性及级联生态脆弱性引发的治理问题，从3个角度分析了小流域综合治理的核心矛盾：在自然系统维度，体现为上、中、下游各自面临的资源与环境双重压力；在技术系统维度，体现为资源本底刚性约束与治理技术适配性滞后；在治理系统维度，体现为跨部门权责碎片化、跨区域协同能力薄弱及保护与发展目标失衡。在此基础上，提出了小流域综合治理困境的破解路径：构建水土保持-资源增效-生态恢复-气候适应的韧性提升路径，研发动态智能分区与数字孪生决策系统，设计跨域权责整合及水质-水量-泥沙三位一体补偿制度，建立生态产业化增值链与生态信用转化通道，为破解黄河流域小流域综合治理的系统性困境、探索小流域提质增效路径提供科学支撑。

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。

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。

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。

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。

流域水风光一体化开发是践行低碳、绿色发展理念的重要举措。然而，当前气候变化加剧，导致清洁能源波动性增大、未来发电潜力不确定性升高、一体化基地的生态环境效益难以准确预估，给流域清洁能源高效利用和生态保护造成诸多挑战。为此，以黄河上游茨哈峡水风光一体化基地为研究对象，运用分位数映射法、CNN-LSTM-Attention深度学习预测模型和改进的风光电理论出力计算方法，筛选研究区适用的高精度未来气候模式数据，预测一体化基地规划运行期（2035—2065年）的水风光电逐日平均出力及其多时间尺度互补性，预估一体化基地的生态环境效益。研究结果发现：1）2035—2065年，预测水电、风电、光伏年均发电量分别为101.30亿、11.87亿、437.85亿kW·h。4种SSP情景下，茨哈峡水电站日均入库流量分别增加0.97、1.74、1.25、1.99 m3/s，水电日均理论出力平均上升2.23 MW,风电、光伏日均理论出力平均下降0.29、0.80 MW。2）水风、水光、风光、水风光组合的年发电量相关系数分别为-0.22、0.18、-0.10、-0.03，水风组合的年际互补性更强,年内冬季互补性显著。3）水风光电年均可替代551.02亿kW·h燃煤发电，减碳0.48亿t/a，风光发电替代燃煤发电可实现节水1.08亿m3/a。此外，预计一体化基地下垫面的潜在蒸散发量年均减少284.56 mm，生态系统净初级生产力（NPP）年均增加97.04 gC/m2。

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。

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%。

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。

人工智能（AI）在水资源管理中的应用，旨在解决水资源短缺、水环境污染和水生态退化等复杂问题，其核心思想是利用人工智能的数据处理、模式识别和预测分析等能力构建水资源管理的智能化解决方案。主要研究AI技术在水资源领域的发展现状、关键技术和实际应用效果，探讨其在水文预测与分析、水质监测与评估、水资源管理与优化3个核心领域的应用潜力。在综合研究的基础上分析AI在水资源管理中的主要算法以及典型应用，如长短期记忆网络（LSTM）、门控循环单元（GRU）、Transformer等模型在水文预测中的应用，卷积神经网络（CNN）等在水质监测中的应用，DDPG、DQN等在水库调度中的应用；讨论AI技术在水位预测、洪水预报、水质参数反演、智能灌溉等场景中的实际应用。展望了AI在水资源管理领域应用的未来发展方向，强调需要加强物理机制与数据驱动方法的融合，提高模型透明度，为构建智慧水资源管理体系提供技术支撑。

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。

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%。

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。

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。

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。

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。

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”。

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。

陕北榆林市蕴藏着优质的煤炭资源，然而大规模的煤炭开采对地区水资源造成了严重破坏。以榆林市矿区为研究对象，构建相对风险模型（RRM），通过划分84个风险单元，量化产业发展、采空塌陷、地下水疏干等风险源对社会用水压力、下垫面、植被生态、水资源量4类受体的胁迫效应。基于风险值对数归一化和自然间断点分级，将研究区划分为五级风险区，并提出差异化保护策略。结果表明：采空塌陷是主要风险源（贡献52%风险值）；下垫面和植被生态为主要风险受体（风险值占比分别为35%和28%）；一级风险区需优先实施工程修复与疏干水利用，五级风险区需受到关注，并划定生态缓冲带。

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。

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。

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。

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。

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%。

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。

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。