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本刊公告

2025年08期
水文水资源与环境

基于机器学习的梅雨分型及其降水量预测研究

高佳琦;李东宇;曾燕;吴诗杰;

梅雨是我国江淮地区夏季重要的气候现象。以江淮梅雨降水量的空间分布特征及其预报因子为研究对象,利用自组织映射(SOM)算法将1951~2016年梅雨按江南区、江淮区及长江中下游三个区域降水量进行聚类分析,将1951~2010年梅雨量和预报因子作为训练集,建立预测2011~2016年三个区域梅雨降水量的支持向量机(SVM)模型。结果表明,1951~2016年梅雨期降水量分为9种SOM分型,其总体平均轮廓系数为0.50,分型效果好;SVM预测模型对2011~2016年降水量正常或偏少的梅雨预报及降水量趋势预报效果好。梅雨分型研究对防汛及防灾减灾工作具有较好的指导意义。

2025 年 08 期 v.43 ; 中国气象服务协会气象科技创新平台项目(CMSA2023MC022); 江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX24_1475)
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水面蒸发量变化特征及其影响因子分析

詹柏洋;周玉良;周平;张宇亮;沈捷;金菊良;

为探明合肥市水面蒸发量的变化特征,识别蒸发量变化的驱动因素,基于董铺站1980~2019年E-601/E-601B型蒸发器的蒸发量,以及对应的逐日最高/最低/平均气温、相对湿度、2 m处平均风速、太阳辐射和气溶胶厚度(AOD)等气象资料,采用彭曼公式计算水汽压力差,根据蒸发器材质于1992年更换,将1980~1991、1992~2019年分别记为阶段Ⅰ、Ⅱ,通过气候倾向率和多元回归分析法计算每个阶段的年、汛期和非汛期尺度上各影响因子对蒸发量变化的贡献率。结果表明,年、汛期、非汛期蒸发量在阶段Ⅰ的均值分别为842.1、400.2、441.9 mm,在阶段Ⅱ的均值分别为636.6、319.8、343.8 mm,标准差分别为67.9、48.8、27.2 mm,阶段Ⅱ上各时间尺度的蒸发量均值皆小于阶段Ⅰ;除阶段Ⅰ汛期蒸发量呈上下波动变化外,其他时间尺度蒸发量和阶段Ⅱ上各时间尺度蒸发量均呈显著下降趋势;阶段Ⅰ,年蒸发量的变化受太阳辐射的影响最大,贡献率为71.3%;汛期蒸发量无显著变化趋势;非汛期蒸发量的变化受太阳辐射最大,贡献率为57.8%。阶段Ⅱ,年蒸发量变化受AOD影响最大,贡献率为48.7%;汛期蒸发量变化受风速影响最大,贡献率为51.0%;非汛期蒸发量变化主要受气温、风速和AOD的影响,贡献率分别为-98.0%、79.3%、76.7%。研究可为气候变化下水文循环特征的认识和驱动机制的揭示提供数据支撑。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家重点研发计划(2023YFC3206604-02); 国家自然科学基金项目(42271084,52379006,52209011); 安徽省自然科学基金项目(2308085US13,2208085QE179)
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黑白两色PE浮球覆盖抑制水面蒸发效率研究

顾嘉兴;周波;马瑞;田琨;吴建东;

为探究河西走廊地区浮球覆盖对水面蒸发抑制效果的影响,采用黑白两色PE浮球,7座长宽2 m、高1.5 m的塑料蓄水池作为蒸发器,研究不同覆盖率下的抑制蒸发效果和对水体温度产生的影响。采集试验数据并用GraphPad Prism进行相关性分析。结果表明,蒸发抑制率和覆盖率呈二次曲线关系,在88%、63%、38%、20%覆盖率下,88%覆盖率蒸发抑制效率最优,最大蒸发抑制率为71%,白球平均抑制蒸发效率比黑球高8%;虽然黑白两色浮球覆盖水面后,使水下温度分别增加2.67%、0.53%,饱和水汽压差分别增加4.89%、0.20%,会加快水面蒸发。但从材料老化性和降低工程运行成本看,选用PE浮球作为覆盖材料可行。

2025 年 08 期 v.43 ; 水利科学试验研究与技术推广技术项目(24GSLK011)
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寒溪河流域复杂河网设计洪水计算

刘惠敏;程聪;尹开霞;黄华平;高慧琴;

针对寒溪河流域洪水陡涨陡落、平原区洪涝难分,且流域内存在水库调蓄、自然汇流、涝片抽排并存的现状,导致传统水文方法难以准确计算设计洪水的问题,通过将流域划分为水库控制区域、自然汇流区域和涝片抽排区域,耦合综合单位线法、推理公式法与MIKE11等水文-水动力学方法,建立适用于寒溪河流域复杂河网区设计洪水计算方法体系,并进行了合理性分析。结果表明,所提方法可较好地解决山丘平原区洪涝洪水计算的关键问题,为后期水面线计算、堤防等级和泵站规模确定提供了可靠依据。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家重点研发计划(2023YFC3208800)
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水面率对沿海平原排涝的影响

赵东淼;周洋;刘琦;刘易;

沿海平原地区排涝受降雨与潮汐共同作用,水面率作为平原河湖水系自然禀赋的量化,是衡量沿海平原地区水安全保障能力的重要指标。为研究水面率对沿海平原排涝的影响,基于水量平衡原理及极限分析思想,模拟了浙南瓯北街道不同水面率闸自排条件下的排涝过程,并计算分析了平原内河的极限水位、警戒水位极限历时,推导了等效水面率、闸关闭期间内河水位与水面率的关系。结果表明,水面率与平原的调蓄能力正相关,闸关闭时内河水位与水面率成反比关系,水位增长速率与水面率的平方成负反比关系,水面率降低,内河水位增长速度加快、峰值变大、峰现提前、高水位历时延长;内河水位先于警戒水位历时收敛于极限值;排涝闸规模宜为0.9~2.0 m/km2,低水面率时沿海平原区域排涝分析应考虑以潮为主的雨潮组合工况;水面率已超出了传统的水域范畴,建议引入等效水面率拓展水面率的广度,以更好地衡量平原滞涝、排涝能力。

2025 年 08 期 v.43 ; 浙江省水利厅科技计划项目(RC1545)
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雨水调蓄池优化设计与实时控制综述

蒋春博;韩巧慧;张阳烜;李家科;吕怡雯;

极端降雨与面源污染引起的城市水问题日益突出,在雨水基础设施建设和运行过程中,调蓄池的优化配置与调控对减少泵站耗能、降低雨水径流污染、提高运行效率等方面具有重要意义。对此,梳理了雨水调蓄池关键参数设计程序及优化方法;识别了多目标雨水调蓄池区域优化配置关键路径;模型预测控制策略(MPC)的不确定性、动态风险评估控制策略(DORA)变量的控制、深度强化学习控制策略(DRL-RTC)的数据校准与可解释性,是当前实时控制面临的主要难点。研究结果可为构建暴雨实时控制系统及投资环境效益比最优化体系提供参考。

2025 年 08 期 v.43 ; 陕西省秦创原“科学家+工程师”队伍建设(2022KXJ-115)
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砷在层状非饱和带中的迁移规律

李嘉宗;李剑;张永波;祝雪萍;时红;

目前对非饱和带中重金属迁移规律的研究主要集中在均质土壤,对重金属在层状非饱和带中迁移规律的关注较少。为了探究As(V)在层状土壤中的迁移规律,选取细砂和粉质粘土进行静态吸附试验和动态土柱淋滤试验。结果表明,细砂对As(V)吸附属于优惠吸附(Freundlich模型参数n>1,Langmuir模型参数RL符合0L<1),粉质粘土对As(V)的吸附属于中等难度吸附(Freundlich模型参数n<1);细砂和粉质粘土对As(V)的吸附过程均符合拟二级动力学模型,以化学吸附为主;随着淋滤时间的增加,不同层状土体结构的渗出液浓度大小表现为“上细下粗”(粉质粘土-细砂)>“上粗下细”(细砂-粉质粘土);淋滤结束后,相较于其他深度,在层状土壤分界线处As(V)的含量更高。可见层状土的分界线对As(V)的迁移产生了阻碍作用,其中“上粗下细”的土体构型相较于“上细下粗”的构型,对As(V)的阻滞效果更佳。结果对于理解和预测As(V)在层状非饱和带中的迁移行为以及制定相应的污染控制策略具有重要意义。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家自然科学基金项目(52379018); 山西省科技创新人才团队专项资助(202204051002027); 国家重点研发计划(2018YFC0406403); 山西省应用基础研究计划项目(20210302123192)
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数字孪生水环境建模与突发污染应对研究

陈浩;康玲;温云亮;

流域水环境的质量与安全直接关系到生态系统健康、人类生活质量和社会经济的可持续发展。为明确数字孪生技术在水环境模拟中的应用效果,以丹江口流域为例,构建了三维水库和一维河流耦合的水动力及污染物迁移模型,针对流域突发水污染事件的不确定性,研发了任意地点发生污染事件的情景模拟技术,实现了突发性水污染场景快速搭建以及应急处置措施效果的模拟。研究结果为数字孪生丹江口水环境智能管理提供技术支持,并为其他流域的水环境管理提供借鉴和经验。

2025 年 08 期 v.43 ; 湖北省水利重点科研项目(HBSLKY202412); 长江电力股份有限公司科研项目(2423020003)
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基于SWAT模型的汾河流域非点源氮磷污染负荷分布模拟研究

张轶杰;陈攀;李京玲;吴鸿健;

流域非点源氮磷污染会引起水体水质恶化和富营养化等一系列水环境问题,因此认识其分布规律尤为重要。以汾河流域为研究对象,采用SWAT模型对流域非点源氮磷污染的时空分布特征进行模拟分析。研究表明,该模型对流域的径流、泥沙、总氮(TN)和总磷(TP)均具有较好的拟合效果;2011~2020年流域TN、TP负荷增加为2000~2010年的1.2、1.7倍,汛期(6~9月)TN、TP负荷达到全年的78.3%、85.5%,其变化主要受径流的影响;耕地TN、TP负荷达到全流域的77.9%、65.9%,氮磷负荷主要集中于流域太原、吕梁和临汾段,其分布主要与土地利用情况有关,建议采取有效措施预防这些区域在汛期可能出现的氮磷非点源污染问题,以减少流域水污染带来的经济损失。

2025 年 08 期 v.43 ; 山西省青年科学研究项目(202103021223106,202103021223113,20210302124697); 山西省回国留学人员科研资助项目(2022-080,2023-051); 山西省基础研究计划(202303021211048); 山西省水利科学技术研究与推广项目(2023GM18); 山西省科技创新人才团队专项(202204051002027); 国家自然科学基金委员会联合基金项目(U22A20613)
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水力学

基于物理模型试验的雨水口堵塞对泄流能力影响研究

龙岩;张谷迪;翟明硕;雷晓辉;刘东坤;王萌茜;廖卫红;杨青;

雨水口作为城市道路排水系统的关键组成部分,一旦发生堵塞将会影响管网排水能力,从而引发城市内涝等一系列问题,因此研究雨水篦子堵塞对泄流影响至关重要。雨水篦子堵塞和支管堵塞是雨水口堵塞的两种主要形式,研究考虑雨水篦子堵塞、支管堵塞及两种堵塞共存三种情形,设计了16种不同的工况开展物理模型试验。根据试验结果可得,相同堵塞程度下,支管堵塞对泄流量及泄流系数的影响更大;结合试验结果利用雨水口泄流能力公式计算出不同堵塞情况下的综合泄流系数Cn,并利用最小二乘法得到雨水口堵塞程度与泄流系数的经验关系式。

2025 年 08 期 v.43 ; 水利部重大科技项目(SKS-2022014,SKS-2022117); 河北省高等学校科学技术研究项目(BJK2022038)
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基于MIKE21的沱湖水动力及水体更新时间模型

吴昊昊;倪晋;潘强;

为深入分析沱湖流域的水动力特性,从定量和定性角度出发掌握有无风场作用下沱湖的水体更新能力,基于MIKE21软件建立研究区域二维水动力模型,利用2018、2021年樊集和山西庄闸水位过程进行率定验证,并模拟流场分布;进一步耦合水体换水周期数值模拟方法,采用2018、2020、2021年汛期资料进行换水周期计算,对比风场作用和无风条件下沱湖水体更新时间均值的空间变化,选取湖区6个采样点,提取各采样点随时间变化的浓度序列,分析沱湖水质各特征部位的水体更新变化规律。结果表明,风是决定沱湖流场形态的重要因素,风的作用一定程度上改变了该湖区的流场结构;沱湖水体更新能力具有空间异质性,西部湖区水体更新速度快、东部湖区水体更新速度慢;在无风条件下,山西庄闸边界附近水体更新速度要明显快于南部湖心,尤其在大水年(2020年)水体更新时间最短,污染物运移速度最快,表明怀洪新河入流对西南部湖区有正向作用,增强了湖区的水动力条件,促进了西南部水体的对流和混合,减少了西南部湖区的水体更新时间;有风条件下,2018、2020、2021年湖泊水体更新时间空间分布均值分别比无风时减少了27、2、6 h,说明风速场是影响沱湖污染物运移的重要驱动力。研究结果旨在丰富沱湖流域水动力特性和水体交换能力方面的相关研究,为后续沱湖水质改善措施和调水方案优化提供依据。

2025 年 08 期 v.43 ; 安徽省自然科学基金项目(2208085US04,2308085US10); 2022年度安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院青年科技创新计划(KY202202); 安徽省引江济淮集团有限公司科技项目(YJJH-ZT-ZX-20230706545)
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泥沙

长江干流及主要支流弯曲分汊河段分布特征研究

马俊福;王森;郑晓刚;程凯;周静淑;

长江作为我国第一大河流,其航道条件对内河航运及经济交流至关重要。基于Google Earth Pro高分辨率遥感影像,分析了长江干流及主要一级支流范围内的弯曲分汊河段的空间分布与几何形态参数。结果表明,长江流域弯曲分汊河段主要集中于干流中下游及支流下游,其中安庆至南京河段占比最高,上游河段分汊较少;汉江全尺度显著聚集,乌江、赣江、金沙江全尺度分散,嘉陵江、岷江、沅江、湘江、长江小尺度分散、大尺度略聚集,反映了水流动力学、地质构造及沉积作用的多尺度驱动;左、右汊长度比集中于0.75~1.25,较为对称,但局部偏离受人类活动(如截弯取直)影响;左、右汊宽度比集中于0.05~11.75,分布偏态,反映水流分配不对称及沉积作用影响;弯曲分汊河道平均长度与宽度呈幂律正相关(R2=0.65),长江分汊规模远大于支流,凸显主干流规模效应。研究结果为优化长江航道条件、提升“黄金水道”经济效益提供了科学依据。

2025 年 08 期 v.43 ; 安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院青年科技创新计划(KY202302); 安徽省自然科学基金-水科学联合基金(2408055US010)
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工程勘测设计

基于BIM参数驱动的隧洞出图系统开发与应用

徐肖峰;虞鸿;白少国;侯毅;张锏;

为解决隧洞衬护断面三维正向出图问题,提出了一种多层嵌套自适应的隧洞BIM模型创建框架及二维剖面图快速生成方法。以非标准平底马蹄形隧洞为例,在设计参数概化的基础上,通过嵌套自适应构件的创建及沿参数约束分割路径的阵列布置实现模型的高效生成,同时编制Dynamo程序驱动设计参数和属性的联动更新,从而快速生成符合制图标准的二维图纸。此外,根据逻辑框架研发了配套的应用软件,极大地提高了操作的便捷性。将方法和软件应用于某隧洞工程,实践表明,其显著提高了横断面二维图纸生成的效率和质量,为隧洞三维协同正向设计提供了有益的参考。

2025 年 08 期 v.43 ; 浙江省水利厅科技计划项目(RB2418,RC2149)
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脱湿/吸湿路径对中等膨胀土胀缩变形特性的影响

陈宇瑞;肖东;刘桂琴;黄锐;王育康;

为研究脱湿/吸湿路径对川西南地区膨胀土干湿循环作用下土-水特征曲线及胀缩特性的影响,借助真三轴仪开展了不同干湿循环下试样常吸力固结试验,对比分析脱湿路径和吸湿路径下土-水特征曲线和胀缩特性曲线。试验结果表明,在同一干湿循环周次,脱湿/吸湿路径下膨胀土的土-水特征曲线及孔隙比与吸力半对数曲线均构成滞回圈,且随着干湿循环周次的增加,滞回圈均逐渐缩小,并出现逆向滞回现象;随干湿循环次数的增加,脱、吸水速率均有增大趋势。经干湿循环的膨胀土胀缩特性表现出显著的屈服特性,屈服吸力受干湿循环路径的影响,且随干湿循环周次的增加而逐渐减小。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家自然科学基金项目(63630627)
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含水率及片理倾角对片麻岩宏观力学性能与细观特性影响研究

冯前进;曹永刚;胡宝文;马建国;董智杰;宿辉;

为研究含水率和片理构造对岩石力学性能的影响,以岗南水库引水隧洞工程的片麻岩为例,分别对3种不同含水率和片理倾角的片麻岩试样开展单轴压缩试验,并基于三维重构技术和扫描电镜试验,揭示其宏细观结构破坏特征及劣化机制。结果表明,片麻岩中矿物的定向排列使抗压性能呈显著的各向异性,即随片理倾角增大呈先减小后增大趋势,当片理倾角为60°时强度最低,且含水率会加剧岩石各向异性特征;由于非连续片理构造,30°、60°片理倾角宏观裂纹呈折线形,随片理倾角增大穿晶断裂形式先增多后减少,沿晶断裂则相反,说明破坏模式随片理倾角增大,由穿层的张拉-剪切混合破坏转变剪切滑移破坏,最终转变为沿片理的张拉破坏;含水率增大会使颗粒矿物表面溶解和孔隙增多,因此水的润滑和胶结弱化作用为片麻岩破坏加剧的主要原因。研究结果可为富水地下工程的片理构造围岩变形控制提供理论支撑。

2025 年 08 期 v.43 ; 河北省自然科学基金项目(E2024402005,E2020402087); 河北省水利厅项目(2018-41)
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岩溶对边坡岩体稳定性影响的计算分析和评价研究

叶飞;钟洪星;方华超;张鑫;周华;张雨霆;

坝肩槽边坡为拱坝基础的持力部位,其稳定性和承载性能直接影响大坝的整体安全。当边坡内发育岩溶等不利地质结构时,尤其应重视并研究其对边坡稳定性的影响。首先分析了含岩溶等不利地质结构的边坡潜在失稳模式,认为岩溶和邻近边坡开挖后的卸荷松弛一旦贯通,将导致局部失稳,进而影响边坡的整体稳定性。然后,提出了含岩溶结构的坝肩槽边坡计算分析和稳定性评价方法,建立了基于损伤概念的岩体卸荷松弛表征方法和判别标准,构建了一套含岩溶等不利地质结构的边坡计算分析和稳定性评价流程。最后,将所提计算分析和稳定评价方法应用于实际工程,采用数值分析方法,研究了某水电站右岸坝肩槽边坡内的巨型岩溶斜井对拱坝建基面岩体的影响,认为岩溶结构在开挖过程中对邻近边坡的变形和扰动影响有限,坝肩槽边坡不会发生全局性失稳。研究结果为含不利地质结构的边坡计算分析和稳定性评价提供了可行思路。

2025 年 08 期 v.43 ; 中国长江电力股份有限公司项目(Z522302004)
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水工结构、水工材料与水利工程施工

混凝土板内冻融循环次数及损伤分布规律研究

李博;李宗利;王云龙;史佳悦;

冻融损伤是寒区混凝土破坏的主要形式之一,合理计算不同深度冻融循环次数和损伤是评价混凝土构件耐久性和安全性的依据。为了得到混凝土构件不同深度处的年冻融循环次数及损伤分布规律,基于传热学基本原理构建了混凝土板温度场解析解模型,通过实例分析混凝土板内部不同深度处的温度变化规律。结果表明,导温系数为0.003 m2/h时,混凝土板表面的年冻融循环次数为144次,而深度为0.5 m处的年冻融循环次数仅6次,不同深度处的降温速率及年冻融循环次数随着混凝土板深度的增大而减小;混凝土板的冻融损伤主要发生在表层,深度为0.2 m以下的区域几乎无冻融损伤。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家重点研发计划(2017YFC405101)
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聚乙烯醇(PVA)溶液改良的藏东南水电工程滑坡堆积体剪切性能与机理研究

吕光东;李文炜;王保田;左晋宇;

藏东南地区地形陡峻、降水和水力资源丰富,滑坡堆积体常导致库岸失稳与边坡破坏。为解决传统物理加固方法在高山峡谷施工扰动大、设备依赖度高等难题,提出以聚乙烯醇(PVA)溶液(6%~14%)化学改良滑坡堆积体。大型直接剪切试验表明,不同含量PVA溶液在多级固结压力(100~400 kPa)下可将土体应力-应变模式由应变硬化型转变为具有明显峰值的应变软化型,在最优添加量10%时峰值剪应力提升逾50%。PVA胶结作用可形成稳定团聚体与连续胶体膜及立体网状结构,增强颗粒间粘结强度,但含量超12%后会导致结构疏松、力学性能劣化。研究结果为藏东南水电工程滑坡堆积体的深层注浆及稳定化处理提供了新思路,可推广至其他高山峡谷地区的边坡治理与防灾减灾工程。

2025 年 08 期 v.43 ; 西藏自治区自然科学基金(XZ202501ZR0114); 2024年度江苏省建设系统科技项目(2024ZD052); 西藏土木水利电力工程技术研究中心自治区工程中心二零二四年度开放课题(XZA202405CHP2008B); 扬州市绿扬金凤优秀博士项目(2408008/045)
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玄武岩纤维混凝土抗复合盐溶液侵蚀性能研究

董玉文;廖志明;贺洋;谢辉;

为探讨玄武岩纤维混凝土在复合盐溶液环境中性能劣化的情况,开展了玄武岩纤维体积掺量在各侵蚀环境中的侵蚀试验,采用表观损伤、质量变化率和抗压强度指标,分析了纤维掺量和侵蚀条件对玄武岩纤维混凝土的表观性能和力学性能的影响,再结合扫描电子显微镜试验,从微观结构层面分析了复合盐溶液影响下的混凝土劣化机理。结果表明,当玄武岩纤维掺量为0.2%时,混凝土的力学性能和表观性能的劣化速率和程度均最小;复合盐溶液对混凝土表观和内部的劣化速率和程度比单一盐溶液更高;复合盐溶液中的Cl-能影响SO42-对混凝土内部侵蚀孔隙的形貌,弱化SO42-的侵蚀破坏力。

2025 年 08 期 v.43 ; 重庆市自然科学基金项目(CSTB2022NSCQ-MSX0509); 重庆交通大学研究生科研创新项目(2023S0048)
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盐湖水位变幅区纤维增强混凝土抗腐蚀试验研究

尚瑞娟;肖东;黄锐;代在波;

在盐湖、盐渍土水位变幅区,混凝土结构遭受硫酸盐侵蚀和干湿循环耦合作用,势必加速混凝土侵蚀劣化和性能衰退进程。在混凝土中掺入不同含量的玄武岩纤维,制备纤维增强混凝土试件,并进行硫酸盐干湿循环试验,分析了盐侵-干湿耦合作用下纤维混凝土质量和力学强度随不同纤维掺量的变化规律,并结合SEM观察微观结构形貌劣化演变。结果表明,低硫酸盐浓度下,质量和力学强度随干湿循环次数呈近似线性增加,而高浓度下,变化规律演变为先增后减的“抛物线”型;适量纤维的掺入可有效提高混凝土致密性,削弱硫酸盐侵蚀对混凝土性能劣化的影响;通过SEM分析,硫酸盐干湿作用下混凝土的腐蚀残余物主要为柱状钙矾石,伴有少许团簇状石膏晶体。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家自然科学基金项目(44108170); 四川省科技厅重点研发项目(2020YFS0361)
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巨型冲击式机组配水环管外包混凝土温控仿真研究

黄悦帆;陆旦;李洋波;杨亚会;陈冲;

巨型冲击式机组配水环管外包大体积混凝土,水化温升对管内水体温度影响显著,配水环管结构复杂,当管内水体温度变化时,管内水体对管壁的压力随之发生改变,引起管道收缩或扩张变形,造成外包混凝土与配水环管之间的间隙,不利于机组安全稳定运行。由于巨型冲击式机组的实际工程应用较少,目前缺乏可供参考的外包混凝土温控仿真、配水环管内部水温变化原位数据及数值模拟等研究经验。以某拟建电站巨型冲击式机组配水环管外包混凝土为研究对象,机组单机容量515 MW,采用FZFX3D软件,数值模拟分析了施工期和运行期100 d内配水环管内部水体和外包混凝土温度动态变化过程。研究结果表明,当施工期为夏季,管内初始水温为15℃时,多种温控措施协同作用下配水环管外包混凝土温度可控制在35℃以内,满足大体积混凝土温度控制标准;外包混凝土温升引起内部水体温度上升值控制在6℃以内,保压水头上升87 m,未超过配水环管充水保压设计容许上限。研究结果可为西部高寒地区类似巨型冲击式机组配水环管外包混凝土温度应力分析和配水环管稳定运行提供借鉴。

2025 年 08 期 v.43 ;
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水利枢纽、水工建筑物

半均匀形与均匀形台阶式溢洪道压强分布特征对比

武英豪;赵正伟;

半均匀形台阶式溢洪道形成的连通涡流区较常规均匀形台阶式溢洪道可耗散更多水体能量。为明确半均匀形台阶式溢洪道的压强分布特征及与常规均匀形台阶式溢洪道压强分布的区别,采用计算流体力学的方法对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行数值模拟。结果表明,台阶式溢洪道最不利负压分布常出现在初始掺气点附近的台阶壁面上;均匀形台阶式溢洪道的负压区集中在竖直壁面上;半均匀形台阶式溢洪道的负压区集中在短步长台阶的竖直壁面和水平壁面上,最大负压值较均匀形台阶方案提高了58.6%,发生空蚀破坏的可能性提高,后续需进行体型优化。

2025 年 08 期 v.43 ;
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多变量条件下新型自适应混凝土衬砌结构布置间距模拟研究

黄坤;张琰;董家兴;汪小刚;刘立鹏;张强;张元涛;杨吉;

在高内外水复杂交替变化运行环境下,水工隧洞衬砌结构常发生开裂破坏,危害电站的稳定运行。目前,常用的钢板衬砌和钢筋混凝土衬砌均已不能很好地满足工程需求,因此提出了一种可主动平衡衬砌内外水压力自适应混凝土衬砌技术,能够在充水期、放空检修期、运行期主动平衡内外水压力、避免衬砌开裂漏水;通过ABAQUS模拟了最不利工况下5~10 m洞径受1~6 MPa内水压力作用,调压腔环向和轴向布置在不同间距下衬砌的受力影响。结果表明,随着水工隧洞洞径、内水压力、环向和轴向布置间距的增大,衬砌的环向拉应力也逐渐增大;对比C30混凝土的轴心抗拉强度标准值,建议自适应衬砌结构调压腔环向布置采用无间隔排布方式,轴向布置间距根据建议值实施。该方案能保证衬砌结构安全稳定,对工程现场应用具有指导意义。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家电网有限公司科技项目(5200-202455105A-1-1-ZN)
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基于信息增益的水工隧洞围岩类别特征变量识别

彭保宾;贺国春;晋良海;王奉奇;夏琪;

水工隧洞围岩类别准确判定对水利水电工程安全、稳定和经济意义重大。选取滇中引水施工段围岩样本的毛开挖面状态、岩石强度等特征变量,利用Likert量表问卷量化特征变量,通过信息增益算法计算各特征变量对围岩类别划分的贡献度,构建信息增益分类模型及基尼系数模型,找出关键特征变量并制定判定规则。结果表明,所构建信息增益模型的分类准确率为82.5%、综合精确率为88.07%、召回率为82.50%、综合f1值为0.83,4项指标均优于基尼系数模型。可见信息增益模型在训练与测试阶段效果良好,具有工程适用性。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家自然科学基金项目(52179136); 中铁建大桥局集团第五工程有限公司科技项目(SDHZ2022043)
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基于分布式光纤动应变传递率的长距离输水管道损伤状态诊断方法

冉成;郑东健;林英浩;

鉴于传统点式传感器难以实现复杂环境下的长距离输水管道振动的分布式监测和损伤诊断,应用振幅传输模式下的布里渊光时域分析技术(AT-BOTDA),开展了输水管道振动的分布式光纤监测模型试验,提取了输水管道的固有频率和阻尼比,提出了基于分布式光纤动应变传递率的长距离输水管道损伤状态诊断方法。试验结果表明,输水管道损伤会引起固有频率降低、阻尼比升高,且频率和阻尼变化率随损伤程度增大而增大;运用输水管道沿程动应变传递率,可以实现管道损伤的准确定位和损伤程度诊断,比模态参数更具敏感性。由此可见,基于分布式光纤动应变传递率进行长距离输水管道损伤状态诊断切实可行。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家自然科学基金项目(52179128)
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基于增量动力法的浆砌石渡槽抗震性能评价

郑晓东;王龙超;刘浩天;马静;张婷;

为研究浆砌石渡槽在地震作用下的损伤概率与抗震性能,基于增量动力分析方法和概率地震需求模型,合理考虑浆砌石材料特性,建立渡槽-有限元-无限元耦合模型,采用最大墩顶位移角、最大位移为结构性能指标建立结构易损性曲线,得到槽墩与支座在不同地震动强度下的失效概率和破坏状态。结果表明,随着峰值加速度的增大,槽墩与支座在各破坏状态下的损伤概率逐渐增大,支座易损性较槽墩更严重;该渡槽在七度罕遇地震(PPGA=0.25g)下,槽墩与支座发生破坏概率均小于平均倒塌概率,具有一定的抗倒塌储备能力。研究结果可有效评估浆砌石渡槽的抗震性能,并为此类结构地震损伤预测提供参考。

2025 年 08 期 v.43 ; 河北省水利厅项目(2018-41,2023-31); 河北省教育厅科学研究项目(QN2025403); 邯郸市科学技术研究与发展计划项目(23422903054)
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基于前视声呐目标识别的UUV水下水利设施裂痕检测

马玉香;王雅玲;任启欣;于政文;

为准确检测水下水利设施的裂痕,提出一种多注意力机制融合YOLOX的裂痕检测算法。首先,分析水下无人潜航器(UUV)携带的前视声呐成像原理,了解声呐采集水利设施图像的特点。然后,将注意力机制引入YOLOX算法,在Focus网络中添加CA注意力机制,在SPP模块中引入SE注意力机制,改进YOLOX算法裂痕检测性能。最后,基于双闭环控制策略实现UUV对水下水利设施的全覆盖观测。试验结果表明,UUV基于多注意力机制融合的YOLOX算法和双闭环控制策略能对水下水利设施进行全覆盖检测,且能够提高水下设施裂痕的检测精度。

2025 年 08 期 v.43 ; 宁夏自然科学基金项目(2023AAC03382)
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三峡水库表层水温相对气温滞后效应的沿程变化特征

林涛涛;王晓春;吕超楠;陶冶;王伟杰;韩松俊;

为揭示三峡水库水温相对气温的变化规律,采用正弦曲线拟合与滞回曲线分析两种方法,利用从朱沱到庙河8个断面的水温和附近气温数据,分析了三峡水库表层水温相对气温的滞后效应及其沿程变化特征。研究发现,三峡水库水温在3~8月的蓄能期低于气温,而在9月至次年2月的放能期高于气温,水温的年内变化滞后于气温;正弦曲线拟合的水温峰值出现时间晚于气温15~37 d,峰值滞后时间和滞回曲线面积均受水深影响而沿程增加;平均水深大于20 m的后6个断面滞后时间沿程增加趋势更为显著,而蓄能期平均水温受水深影响沿程降低,水气温差的绝对值沿程显著增大。结果表明,三峡水库表层水温相对气温的滞后效应受水深影响而沿程增强,在利用气温分析和估算水温变化时需要考虑水深变化的影响。

2025 年 08 期 v.43 ; 中国长江三峡集团有限公司科研项目(合同编号:0704210)
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水电站锥管进人门失事引发水淹厂房事故数值模拟

杨沙;钟洪星;唐晓丹;赵新益;白治朋;李初辉;

水淹厂房是水电站运行中一种极其严重的事故,掌握灾害演化全过程是有效防范该类事故的前提。然而,大型水电站洞室群规模庞大、结构复杂,给深入分析水淹厂房事故带来了挑战。采用三维数值仿真技术,构建了地下厂房及其附属交通洞、施工支洞等的三维实体模型,模拟了锥管进人门失事引发的水淹厂房过程。从水流动态演进的角度,直观展示了水流在洞室群之间的传播过程,分析了水流在厂房内部各层、各洞室和各廊道的漫灌特征。结果表明,事故发生后水流的演进特征为5 min内锥管进人门所在的交通廊道层被淹没,约20 min厂内渗漏集水井完全被淹没,0.72 h水流上涨至水轮机层,最终水位在10 h内达到最高点,未到达发电机层;水位上涨速度呈先快后慢的趋势,即前2.5 h内上涨速度达到20.0 m/h,后7.5 h上涨速度减缓至1.47 m/h;操作廊道层、水轮机层、出线层的有效逃生时间分别为4.5 min、2.2 h、6.2 h。提出的水淹厂房数值仿真技术思路可供其他类似水电站工程借鉴,并为水电站制定锥管进人门口引发的水淹厂房事故的防范措施提供重要参考。

2025 年 08 期 v.43 ; 三峡金沙江云川水电开发有限公司禄劝乌东德电厂项目(Z522302003)
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不同低温条件下土石坝边坡冻结粉土的强度性能研究

赵宇;杜斌;刘勇;

为研究寒区土石坝边坡冻结粉土力学特性,在4种环境温度和3种固结围岩条件下开展三轴剪切试验,测定应力-应变曲线与强度指标。结果表明,冻结粉土剪切破坏形式呈现明显的剪切带破坏特征,低温下粉土表现出更强的刚度和更高的强度;随着温度降低,冻结粉土的应变软化现象增强,屈服应变降低,粘聚力和内摩擦角正切值均呈线性函数的增长趋势。冻结粉土抗剪性能的变化归因于低温下冰晶的骨架作用和体积膨胀效应。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家自然科学基金项目(51974108); 国能科工集团科技创新专项重点课题项目(2022-2-ZD007)
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复杂条件下高拱坝三维有限元动静力分析

李艳;刘许超;金俊超;

为明晰高拱坝在动静力荷载作用下的结构安全性,以某混凝土拱坝为例,建立考虑断层信息的大型三维有限元模型,针对不同水位及温升/温降荷载工况组合,开展了静力作用下坝体变形及受力分析,进一步以振型分解反应谱法为基础,对大坝的地震动力响应及其规律进行分析,并结合静态荷载和动态荷载作用下的反应,按照“强度最不利应力叠加原则”,分析坝体综合反应。结果表明,位移与应力的分布受静力荷载组合作用明显,最大位移与各工况应力位置略有差异;坝体拉应力和压应力在最不利应力叠加原则下均在规范允许范围内。研究成果为进一步优化设计提供了重要依据。

2025 年 08 期 v.43 ;
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基于GBDT和AEO-CNN-Informer的大坝位移深度学习预测模型

张波;程雪辰;罗炜;陈健;王友乐;

为进一步提高大坝位移预测模型的精度,提出了一种结合梯度提升决策树(GBDT)、卷积神经网络(CNN)、Informer和人工生态系统优化算法(AEO)的混合模型。首先,利用GBDT评估输入特征的重要性,筛选出显著影响大坝位移的重要因子。然后,利用CNN对输入数据进行深度特征提取,挖掘有效信息;采用Informer模型建立提取特征与坝体位移之间的映射关系。最后,采用AEO算法对模型的超参数进行寻优。实际工程数据验证结果表明,与其他对比模型相比,所提模型具有更好的预测精度和稳定性。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家重点研发计划(2022YFC3005504); 长江勘测规划设计研究有限责任公司生产类自主创新科研项目(CX2023S056)
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基于时变效应-能量熵降噪的BiLSTM组合混凝土坝变形预测模型

张芷玥;郑浩然;漆一宁;苏怀智;

变形监测数据通常存在复杂的非线性与潜在特征,提升混凝土坝变形预测精度对混凝土坝结构健康监测具有重要意义。针对混凝土坝变形序列存在非线性与非平稳的数据特征,引入时变滤波模态分解(TVFMD)对变形序列进行自适应分解,基于分解后的各本征模态分量的能量熵大小确定各模态分量的有效性,对含噪分量进行自适应阈值小波包降噪,最后进行重构以提高数据质量,进而构建了基于双向长短期记忆神经网络(BiLSTM)的混凝土坝变形预测模型。工程实例应用结果表明,所提模型相较于传统模型在各评价指标上均有提升,具有较好的实用价值。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家自然科学基金项目(52239009); 国家重点研发计划(2023YFC3206703)
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基于VAE-GRU和残差注意力的大坝位移深度学习预测模型

仵凡;郑浩然;漆一宁;苏怀智;

针对大坝变形序列中非线性特征对预测精度的影响,提出了一种基于变分自编码器(VAE)、双向门控循环单元(GRU)和残差注意力机制(RA)的深度学习模型。首先,利用VAE对大坝位移数据进行特征提取,将复杂的高维环境数据映射到低维潜在空间。然后,采用GRU捕捉时间依赖性,并引入残差注意力机制增强模型对关键特征的关注能力。最后,结合北方苍鹰优化算法(NGO)对模型的超参数进行优化,以进一步提高预测精度。工程实例分析结果表明,VAE-RAGRU模型在大坝位移预测中表现优异,显著优于其他机器学习模型,为大坝安全监控提供了一个高效、准确的新方法。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家自然科学基金项目(52239009); 国家重点研发计划项目(2023YFC3206703,2024YFC3210701)
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水能利用及水电站工程

大型竖井贯流泵优化设计及水力特性研究

阮悦扬;游峻松;陈洋;

针对竖井贯流泵在低扬程、大流量场景下的工程应用需求,以厦门某大型竖井贯流泵站为研究对象(单泵设计流量40 m3/s,设计扬程3.0 m,叶轮直径3 200 mm),采用TJ04-ZL-19水力模型,结合CFD数值模拟与装置模型试验,开展多机组运行条件下的流态优化及水力特性研究。结果表明,水库前池取水可通过喇叭型进口消除回流区,创造边侧机组均匀来流条件;TJ04-ZL-19水力模型适用于大型低扬程泵站,模型试验显示,优化后泵装置最高效率达79.08%(叶片安放角+4°),但最不利条件下飞逸转速偏高,达额定转速的1.93倍。研究拓展了竖井贯流泵在超30 m3/s规模泵站中的应用实践,对解决多机组协同运行及非均匀来流条件下的泵装置优化设计具有工程参考价值。

2025 年 08 期 v.43 ;
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我国过鱼设施建设情况及建议

房钰贺;闫滨;高真伟;李玉源;

为了解现阶段我国过鱼设施建设情况及存在问题,基于生态环境部近年来水电项目的环评审批文件,对我国过鱼设施建设情况进行统计分析。统计的2011~2023年243个水电项目中,有113个水电项目建设了过鱼设施,其中54个采用鱼道过鱼,22个采用集运鱼系统过鱼,21个采用升鱼机过鱼,16个采用组合方式过鱼。针对过鱼设施建设不足、过鱼效果不佳、监测和维护匮乏、法律法规缺失等问题,提出结合水力学和生物学加强过鱼效果研究、开展已有过鱼设施长期监测与定期维护、因地制宜加快配套现有闸坝建筑物过鱼设施、加强北方流域过鱼设施设计与建设研究、开展跨越小型闸坝、公路桥涵的过鱼设施研究等相应的建议和对策,为过鱼设施运行和管理提供指导。

2025 年 08 期 v.43 ;
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基于熵产理论的侧式进/出水口流态特性及水头损失研究

刘合睿;邵明磊;刘洁玉;

进/出水口为抽水蓄能电站引导水流和拦截污物的重要组成部分,但其内部流动损失分布规律尚不明确。基于新疆某抽水蓄能电站侧式进/出水口进行CFD模拟,将Liutex涡识别理论和熵产率相结合,阐述了侧式进/出水口的流态特性及其与熵产率间的内在联系,揭示了内流场熵产率与水头损失的分布规律。结果表明,入流工况时,流道内水头损失集中在防涡梁段和扩散段末端,流量较小时熵产率分布主要受內流场的涡结构影响,流量变大后熵产率分布集中在近壁面区域,近壁面能量损失为水头损失的主体部分。研究结果能为抽水蓄能电站侧式进/出水口细部结构优化设计提供依据。

2025 年 08 期 v.43 ;
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抽水蓄能电站不同连接管体型的调压室阻抗特性研究

郑智;白齐健;张轩;吴含;王梦飞;朱亮;郭文成;

连接管体型的变化会改变调压室的阻抗特性,对抽水蓄能电站过渡过程造成很大的影响,因此采用计算流体力学方法研究连接管体型对抽水蓄能电站过渡过程的影响。首先建立设有不同体型连接管的调压室三维模型,对各体型调压室进行过渡过程计算,从三维角度分析过渡过程中连接管处流态情况,对比各体型调压室涌浪水位和水头损失情况。结果表明,连接管长度增大和连接管管径增大都会使调压室涌浪的幅值减小、调压室水头损失系数增大;同时设置上阻抗孔和下阻抗孔的调压室体型水位波动最小,单独设置上阻抗孔的调压室水头损失系数最大,单独设置下阻抗孔的调压室水头损失系数最小。

2025 年 08 期 v.43 ;
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含多阻抗孔尾水调压室的抽水蓄能电站小波动稳定性分析

王振辉;陈胜;姜兆宇;柏家串;曹欣欣;刘熠;张健;

尾水岔管在室后交汇的调压室含多阻抗孔,尾水支管不对称布置会导致阻抗孔间有不同的进出流量。为研究尾水岔管在室后交汇的抽水蓄能电站输水发电系统小波动稳定性,考虑调压室多阻抗孔间的进出流量作用和调速器特性,基于状态空间法推导了系统稳定分析的状态矩阵,并利用相关因子法确定了系统特征值和状态变量之间的关系。结果表明,基于相关因子法的考虑多阻抗孔间进出流量小波动模型可清晰给出系统特征值与状态变量的对应关系。状态矩阵特征值存在两对共轭复根,每对共轭复根对应一个振荡模式,则系统存在2个振荡环节。特征值实部表示衰减指数,虚部为该振荡模式的角频率;机组转速的时域过程存在多频振荡特性,且有主波与尾波之分,下游调压室内水位波动引起机组转速尾波低频振荡;同步增大阻抗孔面积会减小转速尾波振荡阻尼,不利于系统低频振荡环节的稳定性;增大尾水调压室面积可以增大转速尾波振荡阻尼,降低转速尾波振荡角频率,有利于系统低频振荡环节的稳定性;增强尾水支管不对称性可加大各阻抗孔间的进出流量差异,有利于系统小波动稳定;增大调速器参数bt、Td,可以增强系统的小波动稳定性。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家自然科学基金项目(52379087)
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水电机组一二次调频过程冲突机理及PID参数整定方法

熊必文;李明忠;李坤;龙勇刚;袁泽静;苏立;

水电机组参与电网一次调频及二次调频对保障电网稳定具有重要意义,然而机组一二次调频过程中冲突时有发生。因此,建立了水电机组一次调频与二次调频动态过程的传递函数,分析了机组一二次调频冲突的产生机理,在此基础上结合电网的积分电量考核方法构建了能够确保机组一二次调频不冲突的同时具有最佳积分电量的调速器PID参数整定方法,通过仿真对比验证了所提方法的有效性与合理性,对抑制水电机组一二次调频冲突,提高机组调频品质具有一定的工程应用价值。

2025 年 08 期 v.43 ;
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高水头抽蓄转轮叶盘式结构设计与制造技术研究

甘洪丰;徐雷;王程锦;陈建福;乔宏来;郑毅;刘华青;赵鹏;

基于高水头抽蓄转轮水力结构模型,通过多方案匹配得到最优的转轮分叶盘结构设计及制造工艺参数化模型方案,利用开发转轮分叶盘结构的设计、铸造、数控加工、装配定位、虚拟制造、焊接、检测等先进制造技术,改善转轮的制造工艺性,提高了转轮综合质量、工效及核心制造能力,解决了高水头大容量抽蓄转轮的传统制造技术瓶颈,为转轮焊接结构设计与制造开辟了新的技术路线。

2025 年 08 期 v.43 ; 黑龙江省重点研发计划项目(2022ZX01A09); 国家重点研发计划项目(2023YFB3408400)
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两级串联水电站同步运行调压室-调节池耦合振荡稳定性研究

郭文成;陈姿;叶建桥;

调压室-调节池耦合振荡稳定是实现两级串联水电站同步运行的关键,对此开展了系统运行稳定性和调压室、调节池的临界稳定断面研究。首先建立两级串联水电站的数学模型,然后分析一级电站的稳定域和动态响应,并探讨调节池面积和调速器参数对一级电站稳定域的影响,最后分析调压室和调节池的临界稳定断面。结果表明,一级电站的稳定域和动态响应主要受调节池面积的影响,水位反馈调速器比例调节参数对其影响较小,二级电站调速器参数和水位反馈调速器积分调节参数主要影响其动态响应过程。调压室和调节池面积在维持系统稳定时需要进行联合调节。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家自然科学基金项目(52379089)
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抽水蓄能电站地下厂房施工期通风系统对比

卢晓鹏;郑文全;曹子浩;任晓芬;张欣;

为了改善抽水蓄能电站地下厂房施工期工作面环境,基于射流理论、负压通风理论和柱状涡旋原理,针对浙江省天台抽水蓄能电站地下厂房工程建立了湍流κ-ε数学模型,模拟并对比了正压通风、负压通风及涡旋通风系统的通风效果,评估了3种通风系统在地下厂房中的除尘性能。结果表明,在正压通风和负压通风条件下,厂房内粉尘浓度下降至4 mg/m3所需时间均超过30 min,正压通风系统除尘率为91.1%,负压通风系统除尘率为93.6%。相较之,涡旋通风系统下厂房内粉尘浓度降至4 mg/m3仅需10 min,除尘率可达98.7%。涡旋通风系统在地下厂房中的应用显著优于正压通风和负压通风系统,能够在更短的时间内有效降低粉尘浓度,提升施工环境的空气质量,改善工作环境,提高施工效率。

2025 年 08 期 v.43 ; 地下洞室群高效通风散废降温技术研究(ZSWJ-天台项目-研发-[2024]-01号)
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抽水蓄能机组事件触发自抗扰切换控制研究

张晓东;王斌;王绍强;刘洹;

针对抽水蓄能机组调速系统调节对象呈现高度非线性特性,PID控制在一定程度上无法满足机组的高品质运行要求的问题,针对抽水蓄能调速系统设计了线性/非线性自抗扰切换控制器,并引入事件触发机制作为控制器切换的条件;然后设计滤波器防止观测器输出的信号值产生突变使机组振动;最后,在抽水蓄能机组空载开机与发电机负荷波动工况下,对基于事件触发的自抗扰切换控制器进行仿真,结果表明所设计的控制器综合了线性自抗扰控制与非线性自抗扰控制的优点,具有更强的鲁棒性。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家自然科学基金重点项目(52339006)
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抽水蓄能电站特征水位方案拟定方法研究

吴勇拓;曹睿;方国华;郁捷皓;冯钰栋;姬新洋;鄢军军;

针对目前抽水蓄能电站特征水位方案拟定中存在的系统性和适用性不足、发电库容计算不准确以及开挖计算未充分考虑可逆式机组运行稳定性要求等问题,提出一种符合抽水蓄能电站实际情况的特征水位方案拟定方法。该方法通过考虑新建上库、新建下库、上下库联动3种工况模式,结合库区地形地质条件、泥沙淤积和建筑物布置要求确定极限正常蓄水位和极限死水位,并运用穷举法初步拟定各库区的死水位方案。同时,通过假定各时段末水位状态迭代计算时段水量变化,从而得出发电库容,并以抽水最大扬程与发电最小水头之比为目标进行开挖方案拟定。结果表明,本方法能够有效地提高特征水位方案拟定的科学性与合理性,准确计算出调节库容和开挖库容,为抽水蓄能电站规划设计提供了参考。

2025 年 08 期 v.43 ; 国家重点研发计划(2019YFE0105200); 山东电力工程咨询院有限公司科技项目(37-K2022-087)
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水电优化调度

金沙江下游梯级水库蓄水期末预留库容与蓄满次序研究

曹辉;邱斌;徐杨;卢佳;汪涛;蒋志强;

由于蓄水期末水库水位较高,当水库来流偏大时,易导致水库发生弃水;但若水库保持较低水位,水电站的发电效益将会受到影响。因此,采用预留库容及梯级水库错时蓄水的方法可实现在不弃水或尽可能晚弃水的前提下提高发电量。通过分析金沙江下游梯级水库各库发生弃水的情景,结合各库不同的调度需求,推算出各库在不同时段所需预留的库容,以求得的预留库容作为约束,建立了考虑弃水电量损失的水电站出力最大模型,并基于POA耦合GA算法求解了各水库在蓄水期末的水位变化过程,从中提取了各水库在不同的来流情景下的蓄满次序及蓄满时机。研究结果可为梯级水库蓄水期末的水库调度提供一定的参考。

2025 年 08 期 v.43 ; 长江电力股份有限公司资助项目(Z242302051); 国家自然科学基金项目(52479017)
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治河工程与防洪工程

基于Rhino耦合FLUENT的某蓄洪工程引溃条件下水流特性数值模拟

杨钧午;梁海娇;路明;

近年来,强降雨引发超标准洪水导致流域安全风险问题日益凸显。针对超标准极端洪水下泄洪闸泄洪能力不足问题,采用Rhino耦合FLUENT三维数值模拟方法,对某防护堤开展瞬间引溃数值模拟研究,分析溃口周围流场的水流特性。结果表明,模型可较好地实现瞬间引溃模拟,8、12孔瞬溃方案泄洪能力满足要求,1、4孔瞬溃后上游水位分别达到59.43、59.37 m,略高于设计水位59.15 m;由于溃堤后水流瞬时下泻,溃口底部流速最大,顶部流速最小。研究结果对开展溃堤问题分析和完善工程调度运用方案具有一定的借鉴意义。

2025 年 08 期 v.43 ; 河北省自然科学基金项目(E2019402102)
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1984 01
1983 01

长距离多支线重力流输水工程关阀水锤分析

穆艳贞;冯梦雪;龚奕斌;陆伟;张健;

为研究管道流量、关阀时间和关阀方式对水锤压力的影响,针对某长距离多支线重力流输水管道,采用特征线法及FORTRAN算法建立相应的水锤计算模型,选取支线以线性关闭方案关闭阀门。结果表明,适当地延长关阀时间可以有效降低管道水锤压力;压差与流量成正比,当初始压力恒定时,随着流量的不断增大,管道及阀前最大压力均逐渐增大;各支线阀门同时关闭时的水锤压力远大于阀门依次关闭时的水锤压力。研究结果可为类似的长距离多支线重力流输水工程的水锤防护提供参考依据。

年 期 ;
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长江干流pCO2、FCO2的时空分布及与环境因子的关系

孙文秀;吴文强;钱宝;周怀东;张剑楠;张易凡;董飞;

为了估算长江干流CO2分压(pCO2)、水—空气界面CO2通量(FCO2)的时空特征,自上而下选取长江干流8个监测点位,基于2020~2022年水质数据,通过CO2 SYS软件计算了水体pCO2、FCO2值,分析了长江干流pCO2、FCO2的时空变化,并运用Mantel test方法研究了pCO2、FCO2与环境因子的关系。结果表明,2020~2022年长江干流pCO2范围为450.02~3 615.88μatm,高于2020~2022年全球大气中CO2的平均分压(414.78μatm),空间上pCO2分布特征为中游>上游>入海口;2020~2022年水—气FCO2平均值分别为40.25、74.74、61.85 mol/(m2·a),空间上表现为上游>中游>入海口。长江干流水体pCO2处于过饱和状态,2020~2022年水—气FCO2整体呈上升趋势;pCO2与水温、溶解氧、pH值呈显著正相关,FCO2与pH值、溶解氧、电导率浓度呈正相关。

2025 年 09 期 ;
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回水顶托效应下巨型水电站下游水位预测研究

彭旺;姚华明;蒋志强;曹辉;

水电站的尾水水位是计算机组出力的重要参数,当存在下游水库顶托影响时,电站尾水的设计曲线与实际观测值往往存在较大误差,增加了机组出力—流量的计算误差。为此,根据最新历史观测数据,分析了BHT水电站尾水水位与其出库流量及下游水库XLD顶托水位的关系,建立了基于多情景划分的贝叶斯优化-长短期记忆网络(BO-LSTM)预测模型,并分析了调峰和泄洪工况下模型的应用效果。结果表明,XLD水位高于585 m后对BHT电站的尾水水位有显著的顶托影响。相比于水位—流量曲线和非线性曲线拟合方法,基于多情景划分的BO-LSTM模型在精度上有显著提升,平均绝对误差(MMAE)降低了68.1%。BO-LSTM模型在多种工况下均能更准确地捕捉水位的起伏变化过程。研究结果对水电站精细化调度具有重要意义。

2025 年 09 期 ;
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沙坪一级水电站胶结砂砾石生产性试验研究

崔鹏飞;喻星博;

胶结砂砾石筑坝技术融合了土石坝和混凝土坝的优点,具有广阔的应用前景。以沙坪一级水电站为例,对C1806、C18010、C18020胶结砂砾石进行了生产性试验,并在180 d龄期时钻芯对其进行了抗压强度、劈拉强度、抗渗度及SEM电镜扫描试验。结果表明,在科学配比和合理的施工工艺下, C1806、C18010、C18020抗压强度分别达到了7.1、14.8、29.4 MPa,其中工程用量最多的C18010抗渗等级为W8,胶结砂砾石的性能可达到预期效果,验证了施工方案的可行性,可为后续施工提供技术支持,也为后续水电站建设提供了可借鉴的范例。

2025 年 09 期 ;
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工业园区LID设施增渗蓄水效果评估

李锐;芦华琛;李宁;许礼斌;耿娟;

为探究工业园区功能分区对园区LID设施不同布局方式调蓄效果的影响及最佳LID设施组合方案,以广东省某工业园区为研究对象,采用SWMM软件分别探究了单项LID设施分区布设的调蓄效果及多种LID设施组合布设方案的综合调蓄效益。结果表明,受园区功能分区影响,当研究区域下游绿化位置集中且降雨量相对较小时,集中中游布设的LID设施效果优于集中下游布设的效果,随着降雨增大,下游的调蓄优势才能充分发挥。LID设施组合设计时,5%绿色屋顶+15%下沉式绿地的组合方案,其单位布设面积调蓄效果最佳。因各设施之间相互影响,组合方案效果不如二者单独布设数据的算术求和,未能产生“1+1>2”的叠加效应。

2025 年 09 期 ;
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基于遗传算法的区域水资源优化配置模型

贺北方,周丽,马细霞,王效宇,贺建辉

基于可持续发展理论 ,以社会、经济、环境的综合效益最大为目标 ,建立区域水资源优化配置模型。利用大系统分解协调技术 ,将模型分解为二级递阶结构 ,同时探讨了多目标遗传算法在区域水资源二级递阶优化模型中的应用

2002 年 03 期 ; 河南省自然科学基金项目 ( 0 0 4 0 4 1 0 0 0 );; 河南省自然科学基金 ( 95 4 0 0 4 2 6 0 0 )
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水环境健康风险评价模型及其应用

曾光明,卓利,钟政林,张盼月,李新民

简要介绍了水环境健康风险评价模型及其应用.实例说明,通过水环境健康风险评价,一方面可以定量地描述环境污染对公众健康的危害,使评价指标落实到人体健康上;另一方面可以直接得出环境污染物的主次,从而为环境风险管理提供科学依据.在我国,环境健康风险评价暂时没包括在常规环境评价工作中.但在今后的评价工作中应该逐步开展这方面的工作.

1997 年 04 期 ; 国家自然科学基金,国家教委留学回国人员基金,机械部跨世纪人才基金
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超级电容器储能技术及其应用

张步涵;王云玲;曾杰;

超级电容器是近年发展起来的一种新型储能元件,具有功率密度高、寿命长、无需维护及充放电迅速等特性。叙述了超级电容器的分类、储能原理和性能特点,介绍了超级电容器目前的应用领域及应用中需要关注的问题。

2006 年 05 期 ;
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水权和水市场——谈实现水资源优化配置的经济手段

汪恕诚

从宏观决策角度 ,论述了水资源所有权、使用权和水市场问题 .结论是 :明晰产权和水权是实现水资源优化配置的前提 ;有偿水权的提出是建立水市场的理论基础 ;资源水价是水价组成中最重要、最活跃的部分 ;水价的调整和水市场的建立是水资源优化配置的重要手段 ;政府宏观调控、民主协商、水市场调节三者有机结合是实现水资源优化配置的体制保证 .

2001 年 01 期 ;
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边坡稳定性分析方法研究现状与趋势

丁参军;张林洪;于国荣;张永祥;

介绍了国内边坡稳定性分析方法的研究现状与发展动态,阐述了各种定性、定量分析方法的基本原理、特点及适用范围,并针对现有边坡稳定性分析方法存在的利弊,提出了深入研究边坡稳定性分析方法的趋势。

2011 年 08 期 v.29;No.132 ; 云南省自然科学基金资助项目(2008ZC017M)
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ABAQUS混凝土塑性损伤本构模型参数计算转换及校验

曾宇;胡良明;

针对混凝土结构设计规范中的混凝土本构模型经过换算需与ABAQUS损伤塑性模型对应统一的问题,引入了在ABAQUS内对压缩和拉伸通用的损伤因子计算方法,对混凝土损伤塑性本构模型的参数计算转换方法进行了研究与试验,确定了利用塑性应变值来判断各种强度等级混凝土损伤塑性参数的可用性。在ABAQUS中用简支梁模仿真数值模拟试验验证了参数的正确性与计算转换方法的可靠性,并说明了ABAQUS损伤塑性模型的不足之处。

2019 年 06 期 v.37;No.226 ;
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太阳能光伏发电的现状及前景

李芬;陈正洪;何明琼;徐静;

从太阳能电池产业/技术、光伏市场及应用等方面综述了世界光伏产业的发展现状,根据国家近年出台的一系列有关扶持太阳能发电的法规、政策和规划,对我国的光伏产业发展进行了梳理,并对未来光伏发电前景进行展望,以期对我国未来光伏市场的有序开发和行业发展提供借鉴。

2011 年 12 期 v.29;No.136 ; 科技部2010年度公益性行业(气象)科研专项基金资助项目(GYHY201006036);; 华中区域气象中心科技发展基金资助重点项目(QY-Z-201010)
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边坡稳定性分析方法研究现状与趋势

丁参军;张林洪;于国荣;张永祥;

介绍了国内边坡稳定性分析方法的研究现状与发展动态,阐述了各种定性、定量分析方法的基本原理、特点及适用范围,并针对现有边坡稳定性分析方法存在的利弊,提出了深入研究边坡稳定性分析方法的趋势。

2011 年 08 期 v.29;No.132 ; 云南省自然科学基金资助项目(2008ZC017M)
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太阳能电池的研究现状与发展趋势

张红梅;尹云华;

针对目前太阳能电池中占重要地位的硅太阳能电池、化合物半导体和染料敏化太阳能电池的研究现状进行了调研,对研究热点、存在问题及发展方向进行了总结,同时讨论了三类太阳能电池各自的优势和不足。

2008 年 06 期 v.26;No.106 ;
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超级电容器储能技术及其应用

张步涵;王云玲;曾杰;

超级电容器是近年发展起来的一种新型储能元件,具有功率密度高、寿命长、无需维护及充放电迅速等特性。叙述了超级电容器的分类、储能原理和性能特点,介绍了超级电容器目前的应用领域及应用中需要关注的问题。

2006 年 05 期 ;
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期刊简介

期刊名称: 水电能源科学

Water Resources and Power
主管部门: 教育部
主办单位: 中国水力发电工程学会 华中科技大学
刊期: 月刊
电话: 027-87542126
Email: sdny@hust.edu.cn
国内统一刊号(CN): CN42-1231/TK
国际标准刊号(ISSN):1000-7709

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