工程结构包括拱坝、岩质边坡等在强地震作用下可能沿结构面、节理面等产生滑移，对接触面的模拟关乎结构抗震安全评价的可靠性。本文针对结构在地震作用下接触面产生较大滑移的情况，提出采用点面接触模型和动接触力模型进行模拟。推导了适于点面接触的动接触力模型公式；采用主从接触算法，通过全局搜索缩小搜索范围，在局部搜索层次基于内外算法确定接触点对，避免经典点面算法中存在的盲区问题，提高搜索判断的精度和效率。采用经典楔形体稳定问题对本文模型进行了验证，通过施加地震激励研究其动力稳定性，并将点面接触和点点接触的计算结果进行比较，发现前者获得的结构响应大于后者，且其差异随着地震加速度幅值的增大而增大。进一步将该模型应用于拱坝的地震响应分析，结果表明对于相对较小的地震，两种接触模型计算结果基本一致；但对于超强地震，横缝发生较大相对位移，点点接触模型的计算结果偏小，对应力值的低估更为明显。总的来说，对于结构在强地震作用下产生较大滑移的情况，采用点面接触模型可更好地反映实际情况。

随着气候变化及种植结构调整，农业水土资源配置状况发生改变，研究农业水土资源匹配特征对农业可持续发展具有重要意义。基于作物生产水足迹视角，采用广义农业水土资源匹配系数的计算方法，对 1985—2018年辽宁省春玉米生育期的水土资源匹配特征进行分析。结果表明：1985—2018 年间辽宁省春玉米农业水土资源匹配系数变化波动明显，总体以 14 m³/（hm²·a）增长，多年平均农业水土资源匹配系数值为 5733 m³/hm²。同时，1985—2018 年间辽宁省春玉米农业水土资源匹配状况呈现向好趋势，东部农业水土资源匹配良好的地区增多，西北部农业水土资源匹配较差的范围缩小。未来辽宁省玉米种植结构调整，应立足各地区农业水土资源匹配特征，构建水土资源空间均衡的农业生产体系。

全球气候变化和快速城镇化加剧了城市降雨过程的不稳定性，进而影响城市河道洪水过程，加剧了城市洪涝防治难度。本文以深圳市河湾片区为研究区，利用数值模拟方法研究了降雨移动方向对城市河道洪峰的影响。基于雨强和移动方向的不同组合构建了 1300 个降雨方案，并利用城市洪涝模型分别模拟了各降雨方案条件下的河道洪水过程，从模拟结果中提取河道断面的洪峰流量以构建评价指标，在全区、河道、断面等不同尺度进行了统计和对比分析。结果表明：随着雨强增加，降雨移动方向对河道洪峰的影响会减小；河道下游断面受影响程度明显高于上游断面；单个断面的洪峰受影响程度与降雨过程的移动方向呈现出较强相关性。研究结果可为城市洪涝防治和洪水风险评估提供参考。

为了更好模拟横断山在气象、植被、土壤、水分等垂直地带性影响下的水文过程，本文采用分布式流域水文模型 WEP，提出反映空间分异特征的垂直带参数化方案，并选择横断山流域 14 个水文控制断面 1960—2015 年的逐月径流数据进行了模拟验证。结果显示，垂直带参数化方案较好地模拟了横断山区的水循环过程；通过两种对照方案和垂直带参数化方案的对比表明，“垂直带参数化方案”比“普通的参数方案”的 NS 提高 0.03、RE 降低1%，比“均一化参数方案”的 NS 提高 0.3、RE 降低 19.6%。通过考虑参数的垂直变化影响，能够提高模型模拟效果，且可更好地反映气象、植被、土壤、水分等信息的垂直地带性，弥补以往水文模型对参数的垂直变化描述不足的问题。

风力机叶片是由其展向不同位置且相对厚度不同的翼型积迭而成，展向翼型的分布影响风力机叶片的性能。为此，本文选取 8 种相对厚度不同的 NACA24 系列翼型，在考虑叶尖和轮毂损失的情况下，基于 MATLAB 程序计算各段的弦长扭角，利用 Qblade 软件模拟三种不同额定功率（300W、1.5MW、5MW）的水平轴风力机叶片，旨在研究不同额定功率下，展向翼型分布对风力机性能的影响。结果表明：随着风力机叶片展向翼型数量的增加，相同额定功率下，风力机叶片输出功率的数值逐渐增大，输出功率的增量逐渐减小；不同额定功率下，风力机展向翼型数量的增量相同时，随着额定功率的增大，输出功率的增加值占比逐渐减小。研究可为风力机叶片设计理论的发展提供借鉴。

针对混凝土坝变形监控指标拟定涉及的材料参数众多且不容易准确获取的问题，考虑到水压分量数值计算涉及的参数相对较少且计算结果相对可靠，采用数值计算-变形统计模型的混合法拟定混凝土坝变形监控指标，即水压分量采用不利水位工况下数值计算值，其它分量则采用不利工况下变形统计模型的分离值或反映非线性效应的分量值，结合某常态混凝土高拱坝，提出了基于混合法拟定混凝土坝变形一级、二级监控指标。分析表明，基于混合法拟定的变形一级监控指标与典型小概率法拟定的监控指标接近但略大，这表明该拱坝目前处于黏弹性工作性态，但混合法拟定的变形一级监控指标考虑的因素更全面，而且材料性能分项系数的引入明确了强度参数的合理取值。

开展水库旱限水位确定技术研究，对于科学指导水库抗旱调度具有重要的意义。因此本文在旱限水位内涵解析的基础上，提出一种水库分级分期旱限水位计算新方法，充分考虑不同的干旱等级、不同行业年内需水过程的差异，采用逆序递推算法得到水库分级分期旱限水位。以山西省张峰水库作为研究对象，计算得到汛期、枯水期、农业灌溉期的旱警水位分别为 756.5 m，756.2 m，754.5 m，旱保水位分别为 735.8 m，730.7 m，728.2 m。通过方法对比分析，发现新的计算方法能够对更多的行业、更长的时段进行供水改善，在指导水库抗旱调度，提升水利工程群干旱防御能力方面具有显著优势。

水文模型尺度效应是水文学研究的前沿问题，为深入探索水文模型的空间尺度效应，本文采用耦合遥感数据的 SVAT 模型，分别在研究区—区县单元—小流域三个不同量级的空间尺度，基于蓝水绿水视角，对贵阳市非城镇地区的水文变化过程进行模拟，结果表明：在降水量保持不变的情况下，随着植被覆盖度的不断增加，三个不同空间尺度的生态绿水量均呈线性增长趋势；渗漏量在区县和小流域空间尺度，产生了少量异常值，但均为小数点第三位之后的微小波动；水文变化趋势总体上表现出良好的一致性；SVAT 模型对研究区水文变化过程的模拟，尺度效应影响较为有限。

本文基于现有“L 型”沉沙池右边墙无质量地基模型的线弹性动力分析研究结果，进一步通过考虑沉沙池右边墙-地基接触非线性以及地基辐射阻尼效应，开展了最大设计地震（MDE，max design earthquake）下的非线性动力分析，综合评估了右边墙墙根抗剪、抗弯性能以及墙体与地基接触面滑动和张开情况，结果表明：MDE 作用下，右边墙墙根弯矩时程均低于需求能力比（DCR，demand to capacity ratio）允许值，剪力时程存在一定持时范围超过 DCR 允许值，有发生剪切破坏的可能性，可以通过在墙体根部配置剪力筋，增强其抗剪性能。此外，地震结束后，沉沙池右边墙-地基接触面最终处于闭合状态，表明其具有较好抗倾覆能力。本文针对沉沙池右边墙开展的非线性动力分析可为抗震设计提供科学依据，亦可为强震区沉沙池结构的抗震分析提供参考。

水库下泄低温水将影响库区下游水生生态系统，而采用叠梁门分层取水则是解决电站引起的下泄水温问题的有效手段。依托实际工程，本研究建立了三维水温-水动力数学模型，对进水口水力特性与下泄水温进行了数值模拟，分别论证了不同取水高程条件下叠梁门分层取水运行的可行性及下游取水水温规律，分析了分层取水对下游灌区作物的影响。结果表明：叠梁门取水高程是影响分层取水效果的关键因素，而取水高程的确定又与进水口水动力特性密不可分，相比于叠梁门门顶水头，中小型工程进水口结构体型对分层取水进水口系统水动力特性影响更甚；增大叠梁门与门库前置墙间距是改善进水口水力特性的有效措施之一；结合叠梁门分层取水水力特性及取水效果，提出了叠梁门运行方式。

故障诊断技术是保证水电机组及相关设备安全可靠运行的关键。由于电站集控中心接入监控对象设备量越来越多，故障自主诊断成为重要研究问题。本文针对水电站运行特点，提出了一种结合深度学习和规则推理的计算机监控系统综合智能告警方法。首先，介绍监控数据的前期处理流程，并以卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）为基础，构建基于深度学习的故障诊断模型；然后整合出几种较为宽泛的故障类型，利用历史样本训练 CNN 模型；最后结合基于专家经验的规则推理，完成对故障诊断结果的校核、细化及补充。算例结果表明，本文所提方法能够有效实现水电站故障自主诊断，为水电站智能化建设提供技术支撑。