水力发电学报
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2025年 44卷 2期
刊出日期：2025-02-25
1
编辑部推荐论文：暴雨型泥石流特征参数反演方法及透水格栅效能评价研究
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林川, 林彦喆, 林威伟, 郭朝旭, 黄学钊, 杜哲镓, 潘依琳
DOI: 10.11660/slfdxb.20250201
我国东南沿海地区丘陵山地广布，在台风暴雨等因素激发下，各类地质灾害频发。该地区由暴雨引发的泥石流灾害具有突发性、群发性和破坏性特点，当此类灾害发生在临近河道沟谷时，可能冲击水工建筑物甚至造成堵江等严重危害。由于灾害过程的高度不确定性，有效的动力学参数反演方法对分析灾害演化特征和制定有效的减灾措施具有重要意义。本研究以“5·8泰宁泥石流”事件为案例，提出了一种基于多输出支持向量回归机（M-SVR）子模型的参数反演方法。首先，在泥石流动力学计算模型Geoflow_SPH的基础上，构建并行调用框架，对包含内摩擦角、容重、平均物源厚度的触发特征参数组合进行数值模拟，生成了包含输入参数和运动特征的初始训练样本。随后，将该样本集（1000组）按比例划分训练集和测试集，并结合网格搜索技术训练得到M-SVR子模型。再后，使用该子模型对所建反演计算细分样本集（8000组）进行预测计算，以地勘报告中记录的3处控制断面泥石流流通速度为基准，通过计算预测结果的均方误差（MSE），筛选出MSE值最小的参数组合作为最终的反演结果。最后，进一步分析透水格栅结构在阻滞泥石流运动和控制影响范围的作用。研究成果有助于明晰暴雨型泥石流的灾害演化规律，为减灾措施的科学应用提供理论支撑。
2025 Vol. 44 (2): 1-14 [
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15
高客水城区截洪沟截流效果模拟研究——以渭南市为例
同玉, 张佩琦, 侯精明, 范臣臣, 李东来, 王雁鸿, 王添, 周庆诗, 高扬, 陆品品, 吴发荣
DOI: 10.11660/slfdxb.20250202
为探究高客水城区截洪设施的分流效果，以渭南市城市防洪建设为例，构建基于GAST和SWMM的二维地表和一维河道耦合模型，模拟计算不同降雨条件下塬区行洪过程和入城规律，分析截洪设施分流能力与设计降雨、设计尺寸的响应关系，预测客水入城的临界雨量和入城路径。结果表明：塬区各冲沟洪峰流量受集水区范围和坡度的影响，差异较大。塬洪入城量自P = 10 a一遇后迅速增长，入城增长率为112.1%；随着降雨量的增加，S2截洪沟满溢临界雨量为70.06 mm。当P ≤ 10 a时，截洪沟洪峰流量增长缓慢，而在极端降雨条件下，截洪沟的洪峰流量增长趋于饱和，增长速度减慢；截洪沟尺寸的变化对中等、大重现期降雨下截洪沟的泄流效果影响较大，当P = 100 a，3#截洪沟出口流量的增长率达到了89.37%；当P = 5 a，S1和S3截洪沟满溢入城；当P = 30 a，S2截洪沟满溢入城，溢出量随着降雨量的增大而增大，溢出量从1191 m3增至128 895 m3。以期该研究为极端暴雨下高客水城区的防洪排涝设施建设提供科学依据。
2025 Vol. 44 (2): 15-27 [
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28
中国高空风资源分布特征
何浩, 牛小静
DOI: 10.11660/slfdxb.20250203
高空风能是未来新能源开发的重要潜在资源。本文基于欧洲中期天气预报中心2000—2022年的ERA5数据和地面高程数据，统计分析了中国地区在4000 m以下不同距地面高度的风力特征，给出了风速的时空分布和典型风速的出现频率。结果表明，风速空间分布复杂，整体上东北和高原地区风速大，南方、西北等地区小；低空沿海风速大，内陆小。时间分布呈现春冬两季较大、夏季最小的特征，陆地上最大风速常出现在1月、12月，最小风速常出现在7月、8月。风功率密度整体上东北、西南和沿海地区更丰富。在低空，极端大风速的出现频率在内蒙古、东三省等地较高；在高空，西藏、青海等地较高。进一步地，本文还给出了我国不同距地面高度的风能资源分布图和变化规律，有助于高空风电项目规划和设计开发。
2025 Vol. 44 (2): 28-37 [
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38
三江源区夏季降水水汽源地变化及其对降水影响
刘璇, 杨明祥, 董宁澎, 戴凌全, 王浩
DOI: 10.11660/slfdxb.20250204
为定量评估气候变化对三江源区夏季降水影响，基于ERA5再分析数据，利用拉格朗日粒子扩散模式（HYSPLIT），对三江源区夏季降水开展后向轨迹模拟，重点分析了区域内夏季干期（2000—2002年）和湿期（2003—2005年）代表年下水汽源地变化，并定量评估了水汽源地对流域夏季降水由干转湿的贡献率。结果表明：三江源区夏季降水量在2002年出现了“干转湿”现象，青藏高原南部是三江源区夏季降水的关键水汽来源，来自海洋的水汽可能在高原南部中转后再流向三江源区，其次是高原北部和三江源本地，中国东部和欧亚大陆的贡献率接近。受南亚季风影响，高原南部及孟加拉湾是湿期代表年三江源区夏季降水增加的主要水汽来源，其对降水增量的贡献为56.4%；受西风带和北风调控，高原北部和欧亚大陆对降水增量的贡献率为32.7%。研究成果可以为深入理解三江源区夏季降水干转湿现象提供新的视角。
2025 Vol. 44 (2): 38-49 [
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50
电能-调频市场下梯级水风光储联合系统多目标优化调度
张彬桥, 杨智舜, 陈庆松, 章泽生
DOI: 10.11660/slfdxb.20250205
风光新能源出力不确定性降低市场竞争，梯级水风光储互补参与电能-调频市场已成为实现高质量可再生能源供应的有效手段。为此，首先提出梯级水风光储系统参与电能-调频辅助服务市场的日前投标模型和实时调整及调频响应模型。其次，针对风光出力的不确定性，采用基于Wasserstein距离模糊集的分布鲁棒机会约束，构建梯级水风光储参与市场的分布鲁棒机会约束模型。最后，以日前市场收益最大和实时调整偏差最小进行双目标优化。采用规格化平面约束法求取帕累托前沿解，并采用逼近理想解排序法（TOPSIS）法筛选帕累托解集得到最优方案。以西南地区梯级水风光储系统为例展开算例分析，验证了模型的合理性和所提方法的有效性。
2025 Vol. 44 (2): 50-62 [
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63
水电站多机共用尾水系统并网运行稳定性及动态特性分析
时有松, 张舸, 程建, 张东峰, 李银斌, 赵志高, 郑阳
DOI: 10.11660/slfdxb.20250206
水电站多机共用尾水系统并网运行动态特性复杂，不利于机组高品质调控。为此，建立了水电站多机共用尾水调压室和尾水隧洞并网运行数学模型范式，研究分析了耦合系统的稳定性和动态特性。首先，采用Hopf分岔理论分析了耦合系统多机运行各机组的稳定域和分岔特性。进一步，仿真分析了典型控制参数对应耦合系统的动态特性。结果表明：耦合系统存在超临界Hopf分岔且不稳定机组的振荡特性会传递到稳定的机组，导致整个耦合系统中的机组发生低频振荡。各机组引水管水流惯性时间常数和负荷占比对耦合系统稳定域影响最大，引水管水流惯性时间常数越大，稳定域越小；负荷占比存在临界点，在临界点左侧负荷占比越大稳定域越大，在临界点右侧负荷占比越大稳定域越小。仅当各机组控制参数均在稳定域内，耦合系统才是稳定的。机组动态调节过程中，调压室水位由自身水力波产生超超低频振荡频谱，机组和电网频率包含由调压室产生的超超低频振荡和由调速系统、电网产生的低频振荡三种频谱成分。
2025 Vol. 44 (2): 63-75 [
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清洁能源工程科技创新机理研究
张亚坤, 樊启祥, 李果, 吴泽昆, 唐文哲
DOI: 10.11660/slfdxb.20250207
清洁能源工程作为跨越多学科、多领域的综合性工程，其科技创新对于推动行业发展至关重要。已有研究缺乏对关键因素的系统识别，缺乏从整体和系统视角全面理解科技创新过程。对此，本文运用扎根理论识别了影响科技创新的关键因素，据此构建并验证了清洁能源工程科技创新理论模型，揭示了科技创新作用机理，明确了科技创新管理制度、企业科技创新战略、资源配置、协同创新、自主创新、科技创新成果产出及转化、项目绩效间作用关系，提出了清洁能源工程科技创新策略。研究结果可为清洁能源工程科技创新提供理论和实践指导。
2025 Vol. 44 (2): 76-95 [
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共用尾水系统水电机组低频振荡抑制研究
刘钊, 闫震伍, 邹屹东, 郑阳, 肖志怀
DOI: 10.11660/slfdxb.20250208
为解决共用尾水系统“一洞两机”水电机组调节系统（HURS）低频与超低频振荡（ULFO）问题。提出了一种基于改进樽海鞘优化算法（ISSA）的HURS中控制参数优化策略。ISSA通过引入文化基因算法与混沌序列两个改进框架来提升搜索性能，并在搜索空间中探索出最优解。仿真算例研究包括HURS的频率调节模式、功率调节模式、以及开度调节模式3个部分，并与优化前的系统仿真响应进行对比分析，以验证所提优化方法在共用尾水系统HURS控制参数优化应用中的可行性和有效性。仿真结果表明，优化后的系统使各调节模式下振荡次数降低了至少50%，并极大提高了机组运行的稳定性。
2025 Vol. 44 (2): 96-106 [
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基于模糊聚类和随机子空间的高土石坝模态参数自动识别
刘华仁, 佟大威, 余佳, 苏哲
DOI: 10.11660/slfdxb.20250209
高土石坝由于体积庞大、结构复杂等特点，其模态参数识别难度大，为后续动力分析带来挑战。本文根据地震实测数据，提出了基于模态稳定函数的模糊C均值聚类算法，并结合协方差驱动的随机子空间法形成了MSFCM-SSI的模态参数自动识别方法。该方法实现了坝体模态参数的准确、自动识别，避免传统人工挑选特征导致的误差。通过二自由度数值模型与二维土坝有限元模型验证了提出的模态参数识别方法的有效性和准确性，并将该方法应用于两河口高心墙堆石坝的模态参数识别，证明其在实际工程中的适用性，为高土石坝抗震分析提供参考。
2025 Vol. 44 (2): 107-115 [
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混杂玄武岩纤维混凝土孔隙结构及抗冻性
邵善庆, 龚爱民, 罗加辉, 王福来, 黄逸尔, 金镯, 雍康
DOI: 10.11660/slfdxb.20250210
玄武岩纤维粉煤灰混凝土符合绿色、经济发展理念，为提高其工程实际应用的可靠性，本文研究了不同玄武岩纤维长度（6、12、18 mm）单掺和混杂条件下，通过粉煤灰与水泥水化过程形成的孔隙、孔隙物相分布及分形维数，探究了玄武岩纤维粉煤灰混凝土孔隙结构表征及其抗冻性。研究结果表明，在300次冻融循环后，粉煤灰混凝土冻融损伤程度由大到小排序为：未掺玄武岩纤维、单掺玄武岩纤维、混杂玄武岩纤维。从孔隙结构表征来看，玄武岩纤维掺入细化了孔隙，即最大孔隙直径和孔隙率减小，从孔隙物相分布及分形维数来看，单掺孔隙主要集中在纤维的周围，使得内部孔隙形成线型集中分布，易造成冻胀应力集中，而混杂孔隙集中的现象减少，其微小孔隙分散效应有利于减小冻胀应力作用，同时粉煤灰延后水化微填充作用改善了孔隙结构，纤维的“桥接”作用阻止了孔隙径向裂隙的进一步发展，从而提高了混凝土的抗冻性。
2025 Vol. 44 (2): 116-124 [
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