硝酸盐积累是海水循环水养殖面临的重要问题，异养硝化—好氧反硝化细菌的发现和应用为有氧条件下去除硝酸盐提供了可能。针对目前国内外海水循环水养殖系统异养硝化—好氧反硝化研究较少的现状，本研究从生态学和微生物学角度对海水异养硝化—好氧反硝化反应器的脱氮性能及其内部微生物群落结构及代谢特性进行探讨。首先采用纯菌构建复合菌群的生物强化技术，将高效的耐盐异养硝化—好氧反硝化细菌构建复合菌群，接种建立异养硝化—好氧反硝化反应器，实现有氧条件下硝酸盐的去除；其次探讨不同碳源、碳氮比、温度、溶解氧、pH等环境因子对异养硝化—好氧反硝化反应器脱氮性能的影响机制；最后采用分子生物学技术揭示海水异养硝化—好氧反硝化反应器中的微生物多样性，阐明反应器内微生物群落结构与环境因子之间的关系，明确反应器内微生物群落代谢特性。本研究结果将为异养硝化—好氧反硝化技术在循环水养殖中的应用提供科学依据和理论基础。

以土石坝渗流监测为研究对象，基于温度示踪法中的加热法，提出将光纤光栅温度传感系统与水暖循环供热系统相结合的新型监测体系，解决目前常规监测手段空间不连续、效率低等缺陷。该集成系统采用电热锅炉作为加热设备，热水通过分集水器分配到各条供暖管路进行循环加热，光纤光栅温度传感器预埋在供暖管内测量管道内热水的沿程温度分布，根据温度场与渗流场的相关性间接获得渗流场。基于渗流力学与传热学理论，提出将试验标定、数值仿真、监测资料和神经网络反演分析相结合的渗流速度综合分析方法。构建土石坝集中渗漏的试验模型，考虑渗漏通道的数量、位置及渗漏强度等影响因素进行多工况试验，验证监测系统及渗流速度量化识别方法的有效性。该项目学术思路新颖，研究手段先进，工程应用前景广阔，有利于促进土木水利工程监测科技的发展。

变化环境下的区域蒸散发估算及其变化归因研究是当今水文科学领域的国际前沿。在气候变化和人类活动双重影响下，中国大部分流域的农田种植结构和用水方式发生了较大变化，农田蒸散发耗水时空演变也呈现新的规律，目前还缺乏成熟的区域蒸散发耗水变化归因分析理论和方法体系。基于此，本项目拟选择渭河流域关中农业耕作区，构建适合该区域的二层遥感蒸散发模型和考虑自然-人文复合过程的分布式水文模型；并以遥感蒸散发模型为观测算子、以水文模型为模型算子构建蒸散发数据同化系统，结合地面实测数据对同化系统验证、优化，获得较高精度的区域农田蒸散发耗水过程；同时，考虑人类活动因子改进经典的气候弹性系数法，定量归因分析气候变化和人类活动对农田蒸散发耗水的影响；通过探讨上述区域农田蒸散发耗水模拟及其变化归因方法的不确定性，实现揭示农田耗水时空演变规律以及受气候变化影响的机制，为农业水资源高效利用和区域水资源可持续管理提供科学支撑。

在对乌鲁木齐河流域历年的调查资料和研究成果进行收集分析的基础上，对乌鲁木齐河流域上游天然河道与引水干渠流量进行定期监测，并对流域尺度遥感和同位素技术的蒸发量进行量化研究，系统地揭示流域地下水动态特征，构建含水层系统结构，并对流域水资源的利用现状及存在问题进行分析，深化对流域地下水与地表水相互作用机理的认识。进而系统分析流域水资源开发利用过程导致的地下水相关地质环境问题，构建基于多元信息校正的地表水与地下水耦合数值模型，重塑流域山区来水与水资源开发利用驱动的水环境变迁、地表水地下水相互作用、生态响应等过程，揭示它们之间的依存关系、作用机制及主控因素，提出流域地下水地表水联合调控、水资源优化配置的方案。