水力发电学报
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2017年 36卷 7期
刊出日期：2017-07-25
当期目录
当期目录
1
特约
论文
：水光互补技术研究及应用
庞秀岚, 张伟
DOI: 10.11660/slfdxb.20170701
青海省具有优良的太阳能资源和广阔的荒漠化土地资源，具备大规模开发太阳能光伏发电条件。为了实现青海地区光伏发电大规模开发与高原生态保护的共同推进，本文创新性地提出了“虚拟水电”的概念。将光伏电站作为水电站的额外机组，通过水轮发电机组的快速调节作用补偿光伏发电的出力波动，以达到优化光伏发电电能质量的目的。同时，开展了光伏电站对当地生态的影响研究，开展了经济作物种植试验研究，在光伏电站带动高原生态环境建设方面取得了一定成果。
2017 Vol. 36 (7): 1-13 [
摘要
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314
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14
基于TFPW-BS-Pettitt法的水文序列多点均值跳跃变异识别
张洪波，余荧皓，南政年，李哲浩
DOI: 10.11660/slfdxb.20170702
为解决水文变异造成的数据“污染”及水文变异识别中存在的异法异解、掩蔽效应、自相关性影响、变异信息交叉等问题，提出将去趋势预置白（TFPW）、二元分割法（BS）与Pettitt检验法相结合，构建TFPW-BS-Pettitt法进行多点均值跳跃变异识别，并应用水文频率法验证变异点的准确性。结果表明TFPW-BS-Pettitt法缓解了序列的自相关性影响，消除了掩蔽效应，可有效实施多点识别。数据长度对Pettitt法的影响客观存在，且当变点外数据长度小于5时，易出现漏点现象，需做边界处理。研究还发现对均值跳跃和方差变异序列，可依托单纯均值变异段数据构造出近天然数据，缓解实际频率计算中的数据缺乏问题。
2017 Vol. 36 (7): 14-22 [
摘要
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23
梯级水库群水沙联合调度的多目标转化研究
哈燕萍，白涛，黄强，金文婷
DOI: 10.11660/slfdxb.20170703
为了改善黄河上游宁蒙河段的淤积现状，本文利用上游龙羊峡、刘家峡水库联合运行调度，人造可控洪峰以冲刷河道。首先分析了水沙调控的最佳时机、构建了水沙调控指标体系；其次，建立了多目标的水沙调控模型，采用改进带精英策略的快速非支配排序遗传（NSGA-II）求解模型，量化了丰水年或偏丰水年的水沙调控成果；再次，以四维矢量坐标系代表各调控目标，对不同年份的水沙调控成果进行敏感性分析，阐明了调控流量、供水等变量对各调控目标的影响；最后，揭示了各调控目标之间的相互转化关系。研究成果对开展黄河上游水沙调控具有重要的指导意义。
2017 Vol. 36 (7): 23-33 [
摘要
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34
基于生态水文模型的无定河流域径流变化归因
焦阳，雷慧闽，杨大文，杨汉波
DOI: 10.11660/slfdxb.20170704
受到黄土高原气候变化和人类活动等因素影响，黄河流域中游河道径流在过去50年间有显著的下降趋势。此前的径流变化归因方法，未考虑气候变化通过影响植被生长进而对径流的间接影响。本文选择了位于黄土高原的无定河流域为研究区域，基于新发展的分布式生态水文模型CLM-GBHM，分别采用静态与动态植被两种模式模拟了1961—2012年的流域水文过程。径流变化归因分析结果显示，1972—2000年相对1961—1971年，单纯气候变化对径流减少的贡献为79.8%，而气候变化和植被生长共同贡献率降低为74.6%；2001—2012年相对1972—2000年，植被生长减小了单纯气候变化所导致的径流增加趋势，人类活动是对应时段径流减少的主导因素。这表明该流域植被生长对水文过程有较强的调节作用。
2017 Vol. 36 (7): 34-44 [
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45
考虑调度时段敏感性的水库供水优化调度
彭安帮，王小军，刘九夫，孙新国，黄对
DOI: 10.11660/slfdxb.20170705
针对复杂水库多目标优化调度的维数灾及易陷入局部最优的问题，提出了一种基于调度时段敏感性分析的水库调度降维新方法。该方法统一扰动年内调度时段（时间维）的不同类型调度线位置（水位或库容）参数，获得不同调度时段对目标函数的敏感度；然后以敏感时间维的各用水户调度线位置参数作为优化变量进行寻优计算；当迭代到一定代数后，再进行全局精细化搜索调度线的位置参数。实例研究表明，该降维方法在搜索效率及求解质量上均具有明显的优势，获得的调度图也具有较强的实用性。
2017 Vol. 36 (7): 45-54 [
摘要
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55
基于模糊集合分析的汛期分期降雨极值分布研究
舒章康，刘冀，董晓华，喻丹
DOI: 10.11660/slfdxb.20170706
分期设计洪水能够在保证水库防洪安全的前提下提高洪水资源利用率，而降雨是洪水形成的主导因素，降雨分期是分期设计洪水的前提和重要依据。本文以大伙房水库为研究对象，采用模糊集合法分析了水库的分期特征，通过可变模糊集的对立统一定理构建了前汛期、主汛期、后汛期的隶属函数，建立了基于模糊集合分析的汛期分期降雨极值拟合模型，探讨了水库各分期降雨极值分布规律。结果表明，Gumbel、P-III、Weibull、GEV 4种分布函数均适用于大伙房水库分期降雨极值分布，且以GEV分布为最优。模糊分期的主汛期设计暴雨均高于实际分期的主汛期设计暴雨，后汛期则正好相反，说明模糊分期极值拟合模型的设计成果更加有利于水库的防洪与兴利。
2017 Vol. 36 (7): 55-64 [
摘要
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65
小底坡泄洪洞突扩突跌掺气坎水力特性
王芳芳，吴时强，王威
DOI: 10.11660/slfdxb.201170707
小底坡条件下，在高水头有压弧形门后采用突扩突跌体型兼作掺气措施使用时，掺气空腔容易积水，而且主流水舌受侧墙挤压后越出水面，形成较高折冲水翅现象。采用流动特征分析与模型试验相结合的方法，认为空腔积水及折冲水翅的主要原因是两个“积水源”和一个“退水机制”，强调了使射流冲击角最小化对空腔稳定及消除水翅问题起关键作用。在试验结构优化及对比分析的基础上，给出一种局部变坡消退空腔积水及改善折冲水翅的方法，同时探讨了底空腔及侧空腔的相互关系以及掺气效果的影响因素。结合具体工程，验证了优化体型沿程掺气浓度及对运行水头的适应能力。
2017 Vol. 36 (7): 65-73 [
摘要
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74
水位变化对贯流式水轮机组出力及稳定性影响
李正贵，任明月，杨逢瑜
DOI: 10.11660/slfdxb.20170708
水轮发电机组发电的能量主要取决于上下游形成的水势能，而贯流式水轮机属于无库容调节形式，坝前水位及尾水位随流量的变化较大，机组出力及稳定性随水位的变化更加复杂。本文以贯流式水轮发电机组为研究对象，针对存在的问题进行流场分析发现，随着水位变化，流道内形成的偏心涡带是造成转轮室工况恶化的原因.随着水头的增大，流动正环量增加，机组出力随之增大，而通过改变坝前水位与尾水位，可改善机组稳定性及出力。此现象在试验中得到验证。
2017 Vol. 36 (7): 74-82 [
摘要
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83
基于EEMD和SOM神经网络的水电机组故障诊断
李辉，焦毛，杨晓萍，白亮，罗兴锜
DOI: 10.11660/slfdxb.20170709
针对水电机组振动信号的非平稳性和特殊性，提出一种基于集合经验模态分解（EEMD）的奇异谱熵和自组织特征映射网络（SOM）相结合的故障诊断方法。首先采用EEMD对振动信号进行分解，得到本征模态函数（IMF）；随后进行奇异谱分解，得到反映振动信号的动态特征向量——奇异谱熵；最后将得到的特征向量输入经过训练的SOM神经网络中进行故障自动识别。结果表明：该方法可以准确地提取机组故障特征，具有更高的识别精度和更快的计算速度。
2017 Vol. 36 (7): 83-91 [
摘要
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92
混凝土凝结过程中水分变化规律研究
许文彬，李庆斌，胡昱
DOI: 10.11660/slfdxb.20170710
分层浇筑混凝土层间性能与下层新拌合混凝土凝结过程中的水分状态息息相关，因此本研究主要探究水分变化规律及机理以指导层间混凝土施工。研究采用低场核磁共振技术，并进行相应开发，对不同组成成分、不同水灰比新拌混凝土试样在环境影响下的水分含量及分布进行测试。研究结果表明：凝结过程中水分变化主要由水化耗水、蒸发失水和内部水分迁移三部分组成，在这几种作用的影响下，凝结过程中水分含量及分布随着环境的变化而呈现出相应的规律，表层尤为突出。通过对内部水分迁移的机理及规律进一步研究，研究发现混凝土凝结前期水分迁移主要是密度差异导致的近似层流运动，而凝结后期主要是水分含量梯度导致的扩散运动。研究结果可对分层浇筑混凝土施工提供相应的参考价值。
2017 Vol. 36 (7): 92-103 [
摘要
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104
基于熵权-D数模型的RCC坝施工方案优选研究
王乾伟，钟登华，鄢玉玲，时梦楠，任炳昱
DOI: 10.11660/slfdxb.20170711
碾压混凝土坝施工方案优选需要综合考虑施工工期、机械利用率、投资规模等多个因素的影响，是一个典型的多属性决策过程。当前研究大多未考虑专家知识水平的差异性和专家判断的模糊性对施工方案优选的影响；同时在施工方案优选研究中，指标权重也多为主观设定，没有明确的数理依据。针对以上问题，利用D数理论具有不考虑决策信息完备性的优势，本研究提出了基于熵权-D数模型的碾压混凝土坝施工方案优选方法。首先，由仿真计算结果得到不同施工方案评价指标，利用Pearson相关性检验方法分析处理评价指标之间的相关性，然后利用熵权法确定各个指标的权重，应用D数理论得到不同施工方案在不同辨识框架下的指标评价D数，最后根据不同专家的信任度排序和不同指标权重大小关系，确定施工方案综合评价D数的融合规则，实现方案优选指标的递归融合，将融合结果进行集成得到施工方案综合评价指标，并将其排序从而优选出最佳施工方案。工程实例表明，此方法可以在决策信息不完备的情况下实现碾压混凝土坝施工方案优选。
2017 Vol. 36 (7): 104-112 [
摘要
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113
基于叶素理论的潮流能水轮机叶片设计研究
李东阔，郑源，张玉全
DOI: 10.11660/slfdxb.20170712
针对国家对潮流能利用的发展需要，提高潮流能水轮机的水力特性，通过将风力提水机设计中的叶素理论引入潮流能水轮机的外形设计中，并加入修正因子优化了叶片翼型的安装角以及弦长，设计出一种水力特性较好的水平轴潮流能水轮机；通过使用CFD软件，将设计的潮流能水轮机进行三维数值模拟。计算结果表明，设计的潮流能水轮机在额定工况的潮流中具有较高的功率系数，且水轮机内外流道无明显脱流、回流现象，具有良好的三维流动特性。
2017 Vol. 36 (7): 113-120 [
摘要
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