水力发电学报
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2017年 36卷 8期
刊出日期：2017-08-25
当期目录
当期目录
1
特约
论文
：黄土高原雨水资源化潜力及其对生态恢复的支撑作用
吴普特, 赵西宁, 张宝庆, 高晓东
DOI: 10.11660/slfdxb.20170801
利用可变下渗容量（VIC）模型对黄土高原雨水资源化潜力进行定量分析，并采用两种数据集的归一化植被指数和遥感蒸散发产品，研究黄土高原植被覆盖时空演变趋势及蒸散耗水量变化。结果表明：近40 a来黄土高原年均气温上升趋势显著。退耕还林（草）工程实施以来，黄土高原植被覆盖状况明显好转，但蒸散耗水量急剧增加，2000—2014年间增加了134 亿m3，年均增加9亿m3，水资源供需矛盾进一步加剧。大规模植被建设开始后，黄土高原年均蒸散耗水总量为2282 亿m3，而年均雨水资源化潜力为1807亿m3，约为蒸散量的80%。通过适当调整植被类型、优化种植结构、抑蒸保墒、径流调控和增加土壤入渗等措施，降低植被奢侈性耗水，雨水资源可基本满足植被恢复耗水需求，有效支撑区域生态建设的可持续发展。
2017 Vol. 36 (8): 1-11 [
摘要
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12
基于联合互信息的水文预报因子集选取研究
纪昌明，俞洪杰，阎晓冉，李荣波，王丽萍
DOI: 10.11660/slfdxb.20170802
预报因子集是预报因子的集合。作为预报信息的来源，因子集对预报结果有着重要影响，增加因子集包含的预报信息量能够有效地提高预报精度。针对现有方法侧重于对单个预报因子进行研究的不足，本文从整体的角度考虑，提出了基于联合互信息的预报因子集选取方法。首先介绍了互信息并将其扩展到高维情景，引出条件互信息与联合互信息，并采用Parzen窗估计法对其进行计算；其次以水文预报为背景，建立最大联合互信息模型，根据条件互信息进行求解，并耦合反向传播（BP）神经网络对计算结果进行检验；最后对雅砻江流域泸宁水文站进行实例计算，并将计算结果与现行方法进行比较。结果表明，新方法能够为预报模型提供更加科学的输入，提高模型的预报精度。
2017 Vol. 36 (8): 12-21 [
摘要
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22
基于扩展Budyko假设的季节径流变化归因分析
王喆，李昱，丁伟，张弛，吴剑
DOI: 10.11660/slfdxb.20170803
目前，许多研究在年尺度上量化气候变化与人类活动对径流的影响，而忽略了人类活动对年内径流过程的影响。本文以丰满二区流域为例开展研究，将年划分为灌溉季、湿季和干季三季，应用基于扩展Budyko假设的垂直分解法，区分量化各季气候变化与人类活动对径流的影响，并讨论了不同类型蓄水工程对湿季各月（7月、8月、9月）径流变化的贡献程度与作用形式。结果表明：在不同季，气候变化和人类活动的综合作用导致径流减少，但二者对径流的作用形式与影响量级都不同，人类活动在各季均引起径流减少，气候变化在湿季、干季导致径流减少，但在灌溉季导致径流增加。
2017 Vol. 36 (8): 22-33 [
摘要
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34
融合大气环流异常因子的径流预报研究
孟二浩，黄生志，黄强，刘登峰，白涛
DOI: 10.11660/slfdxb.20170804
径流预报对区域水资源开发与管理具有重要的作用，当前的研究主要聚焦在先进的算法而忽视了丰富预报因子对提高径流预报精度的贡献。本研究以泾河径流为例，将遗传算法（GA）和回归支持向量机模型耦合，建立了改进的支持向量机回归模型（GA-SVR）。预报变量在常规预报因子（降雨与蒸发）的基础上增加了对径流影响较强的大气环流异常因子。结果表明，预测变量未含大气环流异常因子的情况下，GA-SVR模型的预测精度和泛化能力皆优于神经网络模型（ANN）；考虑大气环流异常因子后，GA-SVR模型预测精度进一步提高。由此说明，SVR模型耦合GA后可提高月径流的预报精度，考虑大气环流异常因子后其预测精度可进一步提高。
2017 Vol. 36 (8): 34-42 [
摘要
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43
河宽缩窄率对河床冲刷形态影响数值模拟研究
宁健，李国栋，马淼
DOI: 10.11660/slfdxb.20170805
丁坝的存在导致河道流场结构发生变化，进而引起丁坝坝头的局部冲刷，并对附近的河床演变产生影响，河宽缩窄率（丁坝长度与河宽比值）是影响河道局部冲刷形态的重要参数。本文采用数值模拟方法研究不同河宽缩窄率情况下，非淹没丁坝坝头冲刷深度及冲刷形态的变化规律。结果表明，河宽缩窄率0.5以下时，最大冲刷深度随河宽缩窄率的增加基本上呈线性增加，河宽缩窄率超过0.5以后，最大冲刷深度增加剧烈，同时丁坝对水流的影响范围也达到了对岸，冲坑的范围扩展到了河对岸边，且冲坑形态也发生了较大的变化。研究成果对于实际丁坝工程选择适当的河宽缩窄率具有重要的参考借鉴意义。
2017 Vol. 36 (8): 43-49 [
摘要
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50
水力空化去除水中难降解亲水性和疏水性污染物
张凯，董志勇，姚锐豪
DOI: 10.11660/slfdxb.20170806
利用自制的文丘里型、多孔板型及其组合式水力空化反应器，试验研究了水力空化对难降解亲水性污染物、疏水性污染物及其混合物去除效果的影响。重点研究了文丘里管的喉部相对长度对难降解疏水性污染物，以及多孔板三角形孔口的数量与大小对难降解亲水性污染物去除效果的影响，进一步采用文丘里管和三角形孔口多孔板的组合形式研究其对含亲、疏水性混合污染物的去除效果。结果表明：喉部相对长度为L/R = 40时，疏水性污染物的降解率最高；适当地增加多孔板的孔口数量和减小孔径，有利于亲水性污染物的去除；文丘里管与孔口为棋盘式排列的多孔板组合是发生空化较优的水力条件。此外，提高流速，降低空化数，延长空化作用时间，选取适宜的废水初始浓度等，也有利于提高空化空蚀作用强度。
2017 Vol. 36 (8): 50-57 [
摘要
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58
凸底明渠流速分布试验研究
孙志林，李霖生，董海洋，许丹
DOI: 10.11660/slfdxb.20170807
通过对三角形和梯形凸底存在下明渠中垂线处流速分布的试验研究和理论分析，建立了流速抛物线型垂向分布公式，发现抛物线待定系数和凸底迎水坡度存在线性关系；随着凸底迎水坡度的增加，无量纲最大流速的位置逐渐下降，最低甚至达到0.41，偏离水面较远；最大流速随流量增加而增大，而最大流速与断面平均流速之比接近为常数。本文公式计算的流速分布与水槽试验资料颇为一致，表明公式能较好地反映凸底明渠中垂线处的流速分布特点，且流速越小，公式精度越高。
2017 Vol. 36 (8): 58-64 [
摘要
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65
生物滞留系统处理径流营养物研究进展
蒋春博，李家科，李怀恩
DOI: 10.11660/slfdxb.20170808
伴随城市不透水面积的增大，由暴雨径流产生的非点源污染对受纳水体水质的影响也日益突出。针对海绵城市建设的大力推进，讨论了低影响开发（Low Impact Development，LID）生物滞留设施径流营养物去除和模型模拟中所存在的问题，从吸附作用、微生物过程、植物摄取营养物及相关预测模型4个方面阐述了生物滞留系统中营养物的归趋与去除机制；从混合填料（Bioretention Soil Mix，BSM）设计和结构组合优化（入流特性改善、填料结构组合、出口设置与添加碳源）两个方面总结了生物滞留池营养物去除效果的提效手段。提出生物滞留系统填料改良（提高填料持水、下渗及其对径流污染物的吸附能力等）、结构设计优化和营养物循环中相关分子生态学研究等是未来重点的研究方向。
2017 Vol. 36 (8): 65-77 [
摘要
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78
基于VMD和排列熵的水轮机压力脉动信号去噪算法
于晓东，潘罗平，安学利
DOI: 10.11660/slfdxb.20170809
水轮机尾水管压力脉动信号十分复杂，在水电机组故障诊断中表现出强烈的不平稳性。基于此本文提出结合可变模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）和排列熵（Permutation Entropy，PE）的水轮机压力脉动信号去噪新方法。该方法首先将压力脉动信号进行VMD分解，获取若干BIMF分量，求取各模态分量的排列熵，利用排列熵对信号随机性的敏感特性，对压力脉动信号筛选并重构，完成对信号的去噪。对比仿真和实例结果分析，该方法优于目前的EEMD滤波算法，能有效去除噪声，具有良好的去噪效果，为水电机组故障特征提取提供了新思路。
2017 Vol. 36 (8): 78-85 [
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86
超高强混凝土双K断裂参数及断裂能试验研究
王璀瑾，吴智敏
DOI: 10.11660/slfdxb.20170810
本文采用尺寸为480 mm ? 120 mm ? 60 mm的混凝土三点弯曲梁试件，利用试验测得的起裂荷载 、峰值荷载 及对应的裂缝口张开位移 等参数，得到了强度为115.8 MPa的超高强混凝土的起裂断裂韧度 、失稳断裂韧度 及断裂能 ，并与其他强度等级混凝土进行了对比。结果表明，超高强混凝土的 、 与初始缝高比无关；当初始缝高比相同时， 、 及 随着混凝土强度等级的提高而增大。
2017 Vol. 36 (8): 86-93 [
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94
白鹤滩输水系统进水塔底板混凝土温控特性分析
肖照阳，段亚辉
DOI: 10.11660/slfdxb.20170811
为研究白鹤滩输水系统进水塔底板混凝土的温控特性，采用三维有限单元法对进水塔夏季施工过程与温控措施进行模拟。由于缺少混凝土温度场计算参数，因此根据现场温度的监测数据，运用BP神经网络对缺失的热学参数进行反演，进而利用反演结果，通过有限元仿真计算，得到不同施工条件下的底板混凝土温度场和应力场，分析不同施工措施对混凝土温度场和应力场的影响，优选出有效防止裂缝产生的温控措施，为现场施工提供参考，同时对于提高施工质量也有一定的意义。
2017 Vol. 36 (8): 94-103 [
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矿物掺和料对自密实混凝土双K断裂参数的影响
罗素蓉，林凯斌
DOI: 10.11660/slfdxb.20170812
自密实混凝土中由于较多地掺入了矿物掺和料，导致其开裂趋势增加。本文采用楔入劈拉法对15组自密实混凝土和1组普通混凝土试件进行断裂试验，以双K断裂参数评价自密实混凝土的断裂性能，研究单掺粉煤灰、粉煤灰与矿渣复掺、粉煤灰与硅灰复掺3个因素对自密实混凝土断裂性能的影响。结果表明，自密实混凝土的起裂韧度随着粉煤灰单掺掺量的增加而降低，而失稳韧度在粉煤灰掺量为30%时为最高，达1.5534 MPa?m1/2；粉煤灰与矿渣复掺情况下，总掺量为30%，复掺比例为3:7时断裂性能最佳，其失稳韧度达到1.7122 MPa?m1/2；硅灰的掺入可以改善自密实混凝土的断裂性能。
2017 Vol. 36 (8): 104-112 [
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113
波浪能发电装置的性能分析及综合评价
谢典，顾煜炯，余志文，余裕璞，耿直
DOI: 10.11660/slfdxb.20170813
波浪能发电装置种类繁多，不同类型装置各具优势。为了综合对比各种装置的性能，为进一步的深入研究提供思路，该文从装置效率、可靠性、对环境的影响等几个不同角度，对现有的多种波浪能装置进行了对比分析；然后基于层次分析法原理，构建了多指标的综合评价模型，并利用该模型对几种装置进行全面分析。结果表明：摆式及浮子式波浪能发电装置综合性能较优，适用范围较广。
2017 Vol. 36 (8): 113-120 [
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