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0.049亿～0.110亿m3/a，而干流兰州至头道拐区间及大夏河、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%。
流域水资源、水环境、水生态、水灾害四水系统之间存在诸多复杂关系，分析四水系统协同演化水平可为水资源优化配置、水生态环境保护、水灾害防御等提供理论依据。以2013—2022年黄河流域陕西段8个地级市为研究对象，利用频度统计法、专家咨询法、主成分分析法等优选四水系统指标，并构建相应的指标体系，运用熵权法计算得到四水系统各指标权重，建立哈肯模型分析协同系统的序参量和协同水平。结果表明:1)水环境子系统综合值总体大于其他3个子系统，并呈较快的上升趋势，水环境子系统的发展优于其他3个子系统; 2)水环境子系统为四水系统的序参量，所有地级市协同得分均呈上升趋势，其中榆林市、渭南市、咸阳市、西安市比其他4个地级市增长更快，但在2022年远低于其他4个地级市(渭南市例外，2022年渭南市协同得分增长至0.95);3)在关中和陕北地区，应分别优化产业布局和引领能源革命来提升黄河流域陕西段四水系统协同演化水平。
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In VEST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。
为探究数字经济发展与农业用水效率之间的关系，基于2011—2023年我国31个省(区、市)的面板数据，运用超效率SBM模型和Malmquist指数法，测算农业用水效率和数字经济发展水平，并通过系统GMM模型实证分析数字经济发展对农业用水效率的影响，检验水权改革的协同效应。结果表明:1)数字经济发展对农业用水效率具有显著的促进作用; 2)数字经济发展通过推动农业技术进步和农业结构优化调整提升农业用水效率，并与水权改革形成显著的正向协同效应; 3)数字经济发展与水权改革的协同效应存在显著的区位异质性和资源禀赋异质性，在胡焕庸线东南侧、高农民收入群体以及低水资源禀赋区域，其协同增效幅度尤为突出。根据实证分析结果，有针对性地提出了统筹推进技术赋能、机制创新与分区施策等推进数字经济发展和农业节水增效的建议。
为科学识别农业水资源利用效率在不同地区之间的传导关系，探寻其空间关联网络的成因，破解区域用水效率协同提升路径的痛点、堵点，采用随机前沿生产函数测度2000—2021年黄河流域79个地级市的农业用水效率，并运用社会网络分析法揭示其空间关联网络结构特征，借助二次指派程序法(QAP)识别空间关联网络的影响因素。结果表明:1)黄河流域农业用水效率整体水平较低但呈稳步上升态势，总体呈下游>中游>上游的空间分异现象; 2)研究期内黄河流域农业水资源利用效率空间关联强度逐渐增大，但网络密度较低、网络结构较为松散; 3)地理邻近性、经济发展水平、水资源丰裕程度差异促进了农业用水效率空间网络结构的形成，农田水利设施水平、种植结构、产业结构差异起到反向作用。
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。
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，获取稳态流速和压力分布信息，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。
为研究拟建黄河下游济滨跨河桥梁对堤防工程的影响，利用1∶150正态模型水槽针对不同来流量及不同桥墩布置对堤防工程的影响进行了系列试验。试验结果表明:近堤桥墩布置会对堤防工程安全产生一定的影响，主要表现在堤脚流速增大、冲刷深度增大等方面，其影响程度随桥墩距堤脚距离减小而增大，随流量的增大而增大，其影响范围为桥位上游315 m至桥下游360 m。设计方案条件下，堤脚流速升幅最大为3.01 m/s，堤脚处冲深增幅最大为0.85 m，桥墩处冲深12.7 m。桥墩后方存在低速区，流速降低值为0.5～1.8 m/s，影响距离为900～1 500 m。
采用知识图谱分析识别了2 203篇相关文献的研究热点分布和演进脉络特征，结果表明，当前水电工程气候变化适应性评价研究聚焦于气候变化对水电产能影响、水电工程的气候风险暴露、适应性措施的预期成效及变化产能的社会经济影响，在气候-生态-能源要素统筹、适应性测度技术方法、适应性管理策略方面的研究相对较少。结合趋势与要点分析结论，建立了水电工程气候变化适应性评价技术模式，形成了“基线校核-风险识别-能力评估-措施管理”的方法框架。基于典型案例明确了评价重点与技术路线，回溯60年气候变化周期确定了案例工程气候风险致险因子和承险体，识别了胁迫响应链及其风险后果，并针对性提出了适应性管理对策。
水资源脆弱性是衡量环境、社会和治理(ESG理念)影响下区域水资源承载能力的重要标准。在ESG理念下开展水资源脆弱性评价，可以更全面地识别和应对水资源系统中的风险和挑战，促进水资源的可持续利用。基于此，建立了ESG理念下的水资源脆弱性评价指标体系，提出了基于ESG理念的水资源脆弱性等级划分标准。为了更好地刻画ESG理念下水资源脆弱性评价中存在的不确定性，构建了基于IFS-TOPSIS耦合法的水资源脆弱性评价方法，并应用于河北省水资源脆弱性评价中。结果表明:河北省北部各市水资源脆弱性等级整体低于南部的;在环境维度，张家口和邯郸表现较好;在社会维度，各地级市差别不明显;在治理维度，大部分地级市表现较好。IFS-TOPSIS耦合法与其他评价方法对比结果表明，该方法更适用于ESG理念下的河北省水资源脆弱性评价。