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本实验室根据水资源与水电能源科学发展趋势和现有工作基础，面向水资源与水电能源建设的国家需求，针对我国近期南水北调、西电东送等大型水利水电建设中的关键科学技术问题开展应用基础研究。从自然条件变化和人类活动对水资源的循环过程与演化规律的影响研究出发，将水资源基础研究和水电科学应用基础研究相结合，注重多学科交叉融合和高新技术的研究与开发，近期主要研究方向如下：
| (1) 水资源时空演变规律 |
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气候变化对水文水资源影响及评估 |
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变化环境下水资源系统动力学机制演变规律 |
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变化环境下流域水文模拟和不确定性分析 |
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变化环境下流域生态环境安全研究 |
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地下水资源污染过程的模拟与预测等 |
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| (2) 水资源高效利用及环境效应 |
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农业面源污染物的转化运移理论和模型 |
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不同节水灌溉方式与技术的环境效应 |
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农田灌溉水肥耦合理论 |
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区域土壤盐碱化的演化理论和调控模式 |
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农田水分运动规律及作物水分生产函数 |
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| (3) 河流水沙运动与调控 |
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泥沙运动特性与状态转化机理研究 |
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崩岸与河床演变规律研究 |
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梯级水库群水沙相互作用机制与调控方法研究 |
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溃决洪水及其调控方法研究 |
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| (4) 高坝大库系统风险与安全 |
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岩体开挖效应控制与仿真分析 |
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坝体－坝基－库水相互作用与安全评价 |
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高坝结构的系统特性演化与寿命预测 |
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高坝施工过程仿真与风险分析 |
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| (5) 水电站安全运行与控制 |
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可逆式水泵水轮机能量特性、转轮叶片随比转速的变化规律研究 |
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可逆式机组振动与工况切换研究 |
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非恒定吸气旋涡产生机理研究 |
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