2019年是中华人民共和国成立70周年，也是中国水利事业波澜壮阔的70年。作为基础产业，经过70年的艰苦奋斗，我国水利建设取得了举世瞩目的辉煌成就，在促进经济社会发展、改善人民生活条件、保护生态环境等方面发挥了重要作用。防洪抗旱作为水利的重要工作，70年来通过采取工程与非工程措施建设，我国的大江大河干流基本具备了防御新中国成立以来最大洪水的能力，中小河流暴雨洪水防范能力也显著提升，旱区供水基本得到了有效保障，最大限度地减少了人员伤亡。梳理分析了1950-2018年洪涝、干旱、山洪、台风灾害基本情况，总结了防洪抗旱工程和非工程措施体系及科学技术在防洪抗旱中发挥的作用，分析了70年防洪抗旱减灾成效，用数据说明了水利建设特别是防洪抗旱减灾建设对我国经济社会发展提供的保障作用，为今后我国水旱灾害防御和防汛抗旱减灾工作提供参考。

基于全国小流域数据集，采用相关性分析和基于最小二乘法的多元回归非线性模型进行了小流域分布式单位线的综合分析，并以全国30个不同地形地貌类型区的中小流域为例开展了应用研究。研究表明：小流域不均匀系数、加权平均坡度反映了小流域汇流非均质分布特性，小流域属性与单位线特征值（洪峰流量、汇流时间和峰现时间）之间存在中度-强度相关关系；单位线洪峰流量、汇流时间和峰现时间最优公式型的均方根误差分别为0.14~0.75 m³/s、3.16~7.21 min和3.15~7.33 min，合格率分别为86%~100%、85%~100%和65%~100%，相关系数分别为0.93~0.99、0.89~0.99和0.83~0.98，构建的单位线特征值综合公式较好地反映了不同地形地貌类型区洪水集中度和汇集时间的差异性。研究可为缺资料地区中小流域暴雨洪水分析计算和山洪早期预报预警提供技术支撑。

针对小流域暴雨山洪精细模拟问题，提出了小流域时空变源混合产流模型，以小流域为单元构建了暴雨山洪分布式模拟模型，开发了可视化时空变源分布式水文模型软件FFMS和水动力学计算软件FHMS。以宝盖寺小流域场次暴雨洪水计算为例，分别采用水文学和水动力学方法计算了小流域暴雨山洪过程，并分析了两种方法的计算精度、效率、实用性等。案例研究结果表明：（1）水文与水动力学方法均可实现小流域暴雨山洪的模拟，模拟结果与实测基本一致；（2）对于无资料小流域暴雨洪水计算，水文学建模速度快，计算效率更高，水动力学方法建模和计算效率更低；（3）在复杂地形条件下暴雨洪水形成机理、演进过程模拟方面，水动力学计算结果更加精细和准确；在山区中小流域洪水预报预警方面，水文学方法更加实用。

遥感反演是大尺度土壤水分监测的有效手段，但地面验证一直是土壤水分遥感反演的瓶颈。针对地面土壤水分测量，频域反射仪（FDR）和宇宙射线中子法（CRS）在土壤水分测量中展现出较大的应用潜力。本研究选取不同像元尺度的土壤水分遥感反演结果，包括30 m分辨率Landsat土壤水分反演、1 km分辨率MODIS土壤水分反演和SMAP卫星3 km分辨率和9 km分辨率土壤水分反演产品，利用CRS和FDR土壤水分监测数据对不同像元尺度土壤水分结果进行精度验证分析。结果表明：CRS在30 m分辨率、1 km分辨率、3 km分辨率和9 km分辨率土壤水分反演结果中精度均较FDR方法高，其中1 km分辨率中CRS反演值的均方根误差小于3 km分辨率和9 km分辨率的误差。CRS测量方法对小降水事件较敏感，会带来一定误差。

古水文题刻对历史典型场次水旱灾害水文复原、长时序水文规律研究具有重要而独特的资料价值。本文提出了中国古代水文题刻的分类体系，基于初步调查总结分析了中国古代水文题刻的分布特征。分析认为，中国古代水文题刻类型丰富、数量较多、有一定的序列性，以记录极端水旱灾害情况为主要特征，对长时序水文规律研究具有重要的资料价值，也是重要的水利遗产。建议加强基于水利遗产的古代水文题刻保护修复与展示技术研究，以及基于古代水文题刻的长时序水文序列、研究长时序水文规律特征分析技术方法的探索。

本文在中国水利水电科学研究院洪涝仿真模型（IWHR-FRAS）的基础上，针对溃堤洪水利用基于共轭离散单元的有限体积法求解考虑了水流惯性项和摩阻项的完全圣维南方程组，并建立江西抚河2010年唱凯堤溃堤洪水的模拟演算模型，进行了溃堤及洪水发展过程的模拟反演。结合溃堤后现场考察的实测资料，对反演结果进行了分析，结果表明：所建立的唱凯堤溃堤洪水模拟模型可以较好地模拟反演溃堤、修复及排水等因素影响下洪水的发展变化过程；计算的溃口流量过程与堤内外的水位变化过程相一致；溃堤后唱凯堤内的水量变化过程比较合理，与实际情况也相吻合；计算的洪痕处水深与现场观测到的洪痕水深值比较接近。模型基本能够模拟反演人工修复等因素影响下溃堤洪水的演进变化过程，可为溃堤发生后的防洪、抢险、救灾等工作的开展提供重要的技术参考。

洪水是全世界范围内最严重的自然灾害之一，不仅会造成严重的经济社会损失，而且流经污染源的洪水可能对当地的生态环境造成负面影响，然而目前针对洪水的生态环境影响评估方法的研究较为缺乏。本文构建了一套可以半定量地评估洪水污染的生态环境影响的评估体系，该评估体系主要包括四部分：（1）识别与筛选洪水可能造成的生态环境后果类型，（2）确定洪水淹没范围内潜在污染源的危害程度等级，（3）确定洪水淹没范围内的受体敏感度等级，（4）综合污染源危害程度和受体敏感度两个指标，确定生态环境影响严重性程度。将构建的评估体系应用于南水北调中线一期工程某高填方渠段，分析了12个溃堤洪水方案对当地的生态环境影响的严重性程度，研究结果表明12个洪水方案对当地的生态环境的影响均较小，该评估体系可以较好地分析对比不同洪水方案造成的生态环境影响严重性程度。

受极端天气、复杂下垫面和人类活动多重因素影响，山洪灾害在我国频发高发，且预测预报难度较大。本文基于全国山洪灾害调查评价成果，着眼于15-20 km²的小流域，从降雨、下垫面、社会经济、现状防洪能力、涉水工程及监测预警设施配置率6个方面，提取了54个备选指标，运用主成分分析法进行降维处理，筛选了10个核心且独立的指标，构建了风险评估指标体系，建立了风险立方体模型，并运用福建省2306场历史山洪场次数据进行了模型验证。结果表明，基于小流域的山洪灾害风险识别可有效反映灾害对降雨和下垫面的响应关系；沿海台风暴雨高发区和内陆山区短时强降雨高值区是山洪灾害高风险区，涉及小流域1151个，面积近2万km²，人口608万。

生态水分利用效率是衡量植物生长状况尤其是农作物灌溉效果的重要指标。在全球变化背景下分析水分利用生产效率（WUE）时空分布及变化趋势，探讨其对气候变化的响应，对于更好地理解气候变化对农田生态系统的影响和优化配置水资源具有重要的意义。本文基于2000-2016年的气象数据和MODIS总初级生产力和蒸散发产品，采用趋势分析和偏相关分析等方法，研究黑龙江西部17年内农田WUE的时空变化特征，并对WUE与降水、平均温度、≥ 10℃活动积温和有效积温等气候因子的相关性和空间分布进行分析，揭示影响黑龙江西部农田WUE变化的主导因素。研究结果可为提高该地区的农田灌溉效率以及合理配置水资源提供重要参考。

农业种植区土地利用快速监测与分类对政府部门制定规划、土地资源管理、生态环境保护规划与决策以及农业旱情与旱灾动态监测评估具有重要意义。本研究以东雷二期抽黄灌区具有下垫面代表性的小区域为研究区，利用卷积神经网络深度学习方法，针对较高空间分辨率的无人机航片影像，开展了农业区土地利用监测分类研究，并与最大似然法进行比较，探究该方法对于农业区土地利用监测分类的适用性。结果表明，该方法优于最大似然法，其总体分类精度达93%以上，Kappa系数为0.9以上，能够更清晰地识别提取出地物边界，分类效果较好。本研究有助于提升应急抗旱减灾工作对农业区土地利用的快速监测与分类能力，为旱情与旱灾快速监测评估、决策提供技术支持，同时能够及时为政府、土地资源管理以及生态环境保护规划等部门提供基础数据。