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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。
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。
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。
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。
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。
水工混凝土抗冻性快速检测方法研究现状及新设想
韩宏韬;宁逢伟;解颖超;王震;张耀;为保障水工混凝土抗冻性检验的及时性,提高工程建设与运行安全,系统回顾了既有混凝土抗冻性检测方法,比较了慢冻法、快冻法、单面冻融法、抗盐冻剥蚀法的标准差异。分析了以快冻法为基础的抗冻性快速检测技术、以过程参数控制为依托的混凝土快速检测技术两个新趋势。提出了基于硬化混凝土结构参数、加速破坏试验、关键过程参数的混凝土抗冻性快速检测方法新设想,构建了专用曲线核心理念,阐明了新方法的具体应用流程,为水工混凝土抗冻性检验提供了新思路。
城市典型屋面和道路径流颗粒态和溶解态污染物初期冲刷特征及弃流量确定
刘墨涵;张伟;孙慧超;张鹤清;于金旗;王颖;刘苗苗;王璇;为明晰城市屋面和道路雨水径流中颗粒态和溶解态典型污染物的初期冲刷特征,科学合理确定初期弃流量(VFF),以北京市某典型水泥屋面和沥青道路径流为例,采用M(V)曲线评估颗粒态和溶解态污染物初期冲刷特征,即通过计算次降雨事件中指定径流增量的污染物平均浓度来评估水质变化确定,量化其VFF,并评价相应径流污染总量控制效果。结果表明,沥青道路径流颗粒态和溶解态的化学需氧量(COD)和磷的污染水平显著高于水泥屋面(p<0.05),但颗粒态和溶解态氮并未呈现这一显著差异;水泥屋面径流中颗粒态污染物呈现更强的初期冲刷现象,但沥青道路径流溶解态污染物初期冲刷现象更强;除初期冲刷程度较弱的污染指标外,COD、总氮(TN)和总磷(TP)与其颗粒态或溶解态指标的VFF存在明显差异;按照现行国家标准要求进行初期雨水3 mm弃流,水泥屋面、沥青道路可分别实现(65.26±32.40)%、(65.43±23.81)%的SS污染总量控制率及(58.17±32.49)%、(59.06±31.48)%的COD污染总量控制率,如基于实际监测数据识别的VFF进行弃流,将获得更高的径流污染控制效果。研究结果可为城市径流污染中实施颗粒态和溶解态污染物的针对性控制策略与方法提供一定参考。
水电机组SK推力轴瓦与巴氏合金瓦特性对比研究
王勇飞;张健;李晓飞;水电机组一般使用具有较强减摩特性的巴氏合金材料作为轴瓦材料,但因巴氏合金材料制成的轴瓦强度较低,并不能使用在需要承受较大压力的大型水轮发电机组中。而碳工具钢材(SK)在有良好耐磨性能的同时能够承受较大载荷。因此,通过试验对比研究SK瓦与巴氏合金瓦的油膜温度、瓦体温度与功率,并通过数值模拟对比两种轴瓦的油膜厚度、油膜压力、最大油膜温度、瓦基变形及功率损耗。结果表明,在相同进油温度下,SK瓦的瓦基变形、最大油膜温度比巴氏合金分别低0.06～0.08 mm、9.6～14.6℃,而SK瓦的油膜厚度比巴氏合金高13～15μm。SK瓦在运行过程中具备更低的油膜温度与较小的瓦基变形,可以作为大型水电机组轴瓦材料的潜在选择。
基于引力搜索优化的多重分形算法在水电机组振动中的应用
裘雨音;钱建国;章晓锘;陈冰恽;为了提高水电机组的故障诊断效率与精准度,研究利用多重分形去趋势波动分析算法,结合概率神经网络,构建了一个水电机组振动信号特征提取与识别模型,并利用二进制引力搜索算法对其参数进行优化。结果显示,经过二进制引力搜索算法优化后,研究设计的特征提取与识别分类模型的分类识别准确率可提升至99%,同时将信号处理时间降至1.3 s左右。研究设计的水电机组振动信号特征提取与识别模型可显著区分水电机组的正常工作状态与故障工作状态,实现利用振动信号特征对水电机组故障进行诊断的目的。
前馈功能在水电机组一次调频功能中的应用
黄兴;朱斌;于大海;王本红;针对大型混流式水电机组一次调频响应能力受运行水头变化影响的问题,提出了一种基于自适应特性前馈功能在水轮机一次调频功能中应用的方法,即将水轮机水头、导叶开度及功率的三维曲线函数库引入到水轮机一次调频前馈控制环节中,根据实时的水头和功率大小及导叶位置,以频率变化对应功率变化大小,通过三维数据库计算出接力器的行程直接作用于控制器的输出,并与一次调频常规控制方式进行了现场实际对比验证。试验结果表明,采用该种前馈功能既满足不同水头下一次调频性能的一致性又有效地避免了设置切换多组PID控制参数。该结果为研究水轮机组一次调频功能实现提供了一种新的思路。