黄河流域在我国经济社会发展和生态安全方面具有重要地位。黄河流域水少沙多，水沙关系不协调，是黄河复杂难治的症结所在。当前黄河流域仍面临水沙调控关键技术有待完善、下游滩区治理与发展矛盾突出等主要问题。研究团队开展了“黄河流域水沙产输机理与调控关键技术“研究，该研究聚焦河湖治理领域，是实现黄河流域生态保护与高质量发展重大国家战略急需解决的水沙科学问题。主要取得如下两方面创新成果：（1）提出了基于河段尺度的河床非平衡态演变的分析方法，研发了河道水沙输移与河床调整的模拟及调控技术。揭示了黄河干流典型河段河床调整与水沙条件之间的滞后响应规律，研发了黄河中游库区-下游河道耦合的水沙模拟与调控技术，用于模拟库区明流段冲刷、异重流演进、干支流倒回灌及下游河道高含沙洪水演进过程，为水库减淤与坝下游防洪兼顾的治理目标提供了技术支撑。（2）揭示了洪水中不同受淹对象失稳的动力学机制，创新构建了基于力学过程的滩区洪水演进与风险评估二维综合模型。基于力学机理的洪水中人体与财产安全程度的计算方法确定了洪水作用下人体失稳的新标准；滩区洪水演进与风险评估模型耦合了二维水沙动力学、生产堤溃口展宽、群众避难逃生路线优选及不同受淹对象风险评估模块，为黄河下游水沙调控与滩区洪水风险的精细管理提供了定量指标。研究成果已在相关流域机构得到广泛应用，解决了流域水沙模拟、调控及洪水风险评估等关键技术难题。滩区洪水演进与风险评估模型，已用于黄河下游兰考东明滩区分滞洪区的方案优化，为下游十四五防洪工程可研顺利通过水利部审查提供了技术支撑。多项成果已在多所高校及科研机构的教学与研究中得到了应用，推动了水沙学科的发展。成果获2021年大禹水利科学技术奖科技进步一等奖。

图1 水库与河道耦合模拟与调控系统的框架与计算结果

图2 滩区洪水模型的技术路线与模拟结果