水力发电学报
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2017年 36卷 11期
刊出日期：2017-11-25
当期目录
当期目录
1
特约论文：大型管道输水系统充水过程瞬变流研究进展
王福军, 王玲
DOI: 10.11660/slfdxb.20171101
充水过程是大型管道输水系统在建成或检修后的第一道工作程序，其瞬变流特性对工程的安全运行具有直接影响。关于充水过程瞬变流的分析，目前国内外的研究主要集中在明渠、隧洞和倒虹吸等输水系统，而在有压管道输水系统中的充水瞬变流研究相对较少。本文讨论了管道充水过程瞬变流计算模型，分析了充水过程中可能出现的水柱分离及弥合现象所需要的计算方法，总结了用于充水过程水锤防护的空气阀计算模型及求解方法，指明了管道输水系统充水过程瞬变流研究前沿与发展方向。相关成果对管道输水系统的工程设计和优化运行具有参考价值。
2017 Vol. 36 (11): 1-12 [
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13
基于LabWindows CVI的水轮机流量效率测试系统
刘冬，肖志怀，陈光大，王邦旭
DOI: 10.11660/slfdxb.20171102
水轮机效率是机组运行的重要参数，但效率无法直接测得。对水轮发电机组来说，只能通过流量和其他参数计算得出。因此，流量的精确测量对水轮机效率的计算结果准确性至关重要。本文基于流速仪法的测流原理和LabWindows CVI平台，根据相关试验规程和实际需要，设计开发了一套适用于水轮机多工况的流量效率测量仪。实际电厂测试验证了仪器的可行性和测量的精确性，测试结果表明，该仪器测得的水轮机流量与效率与实际值相符，并且大大减少了计算量，具有较好的应用和推广价值。
2017 Vol. 36 (11): 13-22 [
摘要
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23
时变油膜力下贯流式机组耦合故障动力学分析
党建，贾嵘，武桦，董开松
DOI: 10.11660/slfdxb.20171103
多故障源耦合激励诱发的贯流式机组操作油管与受油器浮动瓦碰摩现象，会造成振动加剧及漏油、窜油故障，直接影响机组安全稳定运行。本文在考虑时变非线性油膜力的基础上，建立了贯流式机组不对中-碰摩耦合故障非线性动力模型，研究了不对中量、操作油杂质和受油器径向刚度对系统动力学特性的影响。结果表明：不对中量和油膜力耦合作用下系统响应存在复杂的拟周期运动，频谱出现了幅值较大的低频谐波成分；操作油中的杂质诱发了碰摩的发生，且碰摩力和不对中量及油膜力相互激发放大致使谐波成分更加复杂。受油器径向刚度的减小导致径向振动加剧，并诱发系统动力响应进入不稳定的混沌状态。研究结果为机组安全运行和耦合故障诊断提供了理论依据。
2017 Vol. 36 (11): 23-31 [
摘要
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32
基于随机径流历时曲线的水库生态调度研究
任康，刘登峰，黄强，孟宪萌
DOI: 10.11660/slfdxb.20171104
生态流量过程线使得水库生态调度考虑了径流的年内变化，然而径流的年际变化也是天然径流的重要特征。本文以引汉济渭工程的水库调度为例，利用标准化降水指数将长系列径流数据划分为典型年系列，应用随机径流历时曲线计算了相应典型年系列的生态流量，建立了包含生态流量约束的发电量最大优化调度模型。调度后的多年平均发电量在最小生态流量下为5.14亿kW?h，在适宜生态流量下为5.05亿kW?h，和工程规划的多年平均发电量5.03亿kW?h基本一致。划分典型年径流系列实施水库调度可以反映径流的年际变化。结果显示，在不同典型年基本可满足生态流量的需求，在特定年份来水特枯的情况下不满足生态需求，需要重点关注。
2017 Vol. 36 (11): 32-41 [
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42
考虑冰川融水的HBV模型在天山西部区的应用
尹梓渊，穆振侠，高瑞，周育琳，汤瑞
DOI: 10.11660/slfdxb.20171105
为了合理地认识高寒山区冰雪融水径流规律，基于含有冰川模块的HBV模型，借助DEM数据、冰川编目数据及1990—2000年水文气象数据等，以新疆伊犁河支流喀什河流域为研究区，开展冰雪融水径流模拟研究。结果表明：（1）冰川存在于流域2695 m以上区域，主要分布于3195 ~ 3695 m的范围内；（2）基于构建的HBV模型，以1990—1995年为率定期、1996—2000年为验证期进行径流模拟研究，实测径流与模拟径流过程线拟合较好，率定期模型的确定系数及Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.86和0.83，验证期则分别为0.83和0.8；（3）通过对极值的分析发现，最大径流、最小径流与实测值的绝对误差分别在0.28 ~ 4.57 mm与0.10 ~ 0.17 mm之间。以上结果说明模型在研究区具有较好的适用性。
2017 Vol. 36 (11): 42-49 [
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50
基于水分亏缺试验的大豆旱灾损失敏感性评估
崔毅，蒋尚明，金菊良，袁宏伟，周玉良
DOI: 10.11660/slfdxb.20171106
作物旱灾损失敏感性评估对农业旱灾风险管理具有重要意义，基于大豆水分亏缺试验，从前期无水分亏缺、仅考虑当期水分亏缺对当期作物地上部分生长影响的角度构建作物旱灾损失敏感性函数。结果表明：大豆4个生育期旱灾损失敏感性函数基本符合S型趋势规律；分枝期、鼓粒期、花荚期和苗期在当期水分亏缺累积量分别达到4.19、4.15、1.36和1.20时，大豆当期地上部分干物质积累损失量随水分亏缺强度增大的增加速度变化最快，水分亏缺累积量分别达到6.37、5.92、2.22和1.87时，损失量增加速度最快；当期水分亏缺累积量< 7.4时，大豆各生育期旱灾损失敏感性从大到小的顺序为花荚期>鼓粒期>分枝期>苗期，水分亏缺累积量≥ 7.4时，敏感性顺序为鼓粒期>花荚期>分枝期>苗期。
2017 Vol. 36 (11): 50-61 [
摘要
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62
基于SWMM模型的城市内涝与面源污染的模拟分析
马萌华，李家科，邓陈宁
DOI: 10.11660/slfdxb.20171107
随着城市化的快速发展，城市内涝和径流污染现象日益严重。本文以陕西省西安市与咸阳市建成区之间部分区域为研究对象，利用SWMM软件对研究区域建立模型，对传统开发（TD）模式与低影响开发（LID）模式下不同情景的降水事件进行模拟。结果表明：（1）LID措施对于缓解雨水管网节点的积水情况具有较好的效果，重现期较小的降雨事件中，未有积水现象出现；强度大的降雨事件中，径流量及径流污染物均能得到较好调控。（2）在不同情景下，添加LID措施后径流总量控制率提高了3.18% ~ 15.14%，洪峰迟滞时间为5 ~ 30 min。LID模式与传统开发模式相比较，SS负荷削减率提高了28.16% ~ 38.92%；COD负荷削减率提高了25.24% ~ 36.34%；TP负荷削减率提高了29.78% ~ 40.02%；TN负荷削减率提高了26.57% ~ 37.26%。LID措施能够有效调控城市暴雨径流量，削减径流污染负荷。但随着降雨重现期的增大，LID措施对于暴雨径流和污染负荷调控效果逐渐减弱。
2017 Vol. 36 (11): 62-72 [
摘要
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73
侧式进/出水口流动分离现象研究
王晨茜，张晨，张翰，孙博闻，高学平
DOI: 10.11660/slfdxb.20171108
抽水蓄能电站侧式进/出水口具有双向过流的特点，若进/出水口体型设计不当，出流时扩散段易发生流动分离现象，导致拦污栅断面流速分布不均，甚至出现反向流速。本文利用Realizable 紊流模型，针对进/出水口出流扩散时的流动分离现象，探讨了垂向扩散角 和水平扩散角 对流动分离的重要程度，垂向扩散角对减弱流动分离、消除拦污栅断面反向流速起主导作用。在此基础上，考虑设计标准对过栅流速的要求，在孔口面积不变的条件下，研究了出流时垂向扩散角对流动分离和孔口流速分布的影响。当隧洞雷诺数Re ≤ 2.7×107、垂向扩散角 ≤ 2.0°时，扩散段无明显的流动分离现象，拦污栅断面不出现反向流速。研究成果对侧式进/出水口的设计和运行具有指导意义。
2017 Vol. 36 (11): 73-81 [
摘要
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海绵城市建设全生命周期效果模拟模型研究进展
康宏志，郭祺忠，练继建，陈亮
DOI: 10.11660/slfdxb.20171109
海绵城市建设在解决城市水环境、水资源、内涝等问题方面具有重要功效，但由于对海绵城市相关措施缺乏有效的规划、设计、评估和管理工具，导致国内对海绵城市建设效果的认识不尽相同。文章对SWMM、SUSTAIN、MUSIC、MIKE URBAN和Info Works等可用于海绵城市建设全生命周期效果模拟模型进行概述，总结各个模型的基本功能、适用情况及其国内外研究进展、实践情况，并概括各模型在我国海绵城市建设全生命周期效果模拟中的适用情况，以为我国海绵城市的建设及其全生命周期效果模拟模型的发展提供参考。
2017 Vol. 36 (11): 82-93 [
摘要
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94
基于水温实测资料的冰期水内冰演变的计算方法
吴艳，周富强，穆祥鹏，田伟
DOI: 10.11660/slfdxb.20171110
冬季输水渠道水体热量损益大多采用规范规定的热平衡法，但当气象资料缺乏时，难以通过热平衡影响因子来准确计算水与外界的热交换量，往往导致水内冰的计算结果与实际运行工况存在偏差。针对此问题，本文提出基于水温实测资料，考虑时间和空间影响的水温变化规律作为反演水体热量损益计算的求解方法，对水内冰的演变进行计算分析。通过新疆某寒冷地区冬季输水渠道水内冰的计算分析实例表明：日均气温-11 ℃，计算渠道夜间产冰量3.01 ~ 3.69 m3/s，与采用经验公式法的计算产冰量相差不大，相对误差8%以内，白天几乎不产冰或产冰量很小，计算结果更符合工程的实际运行工况；同时也表明：该计算方法比未考虑时间和空间影响的热平衡因子的计算方法具有更高的计算精度，采用该方法可全天候、全过程地动态实时计算分析渠道冰水二相流水内冰的产生演变及输移。
2017 Vol. 36 (11): 94-101 [
摘要
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102
拱坝梯度控裂理论与方法
胡昱，林鹏，孙志禹，汪志林，左正，李庆斌
DOI: 10.11660/slfdxb.20171111
拱坝的开裂与控制仍是目前设计、施工与运行中的技术难点。通过对拱坝中结构应力裂缝、温度裂缝、特殊部位裂缝及基础坝块裂缝等现象的观察与分析，揭示了拱坝工程温度、应力、变形和刚度的梯度致裂机理。从拱坝结构应力梯度、混凝土坝块内外温度梯度、材料功能梯度、基础坝块抬动梯度等问题出发，提出了将梯度作为一种衡量状态或控制因素的梯度控制理论体系。从时间、空间、功能等多维度分解问题，形成了多物理量场的多维度梯度控裂方法体系。为拱坝的可靠设计、可控建设和安全运行提供关键理论和技术支撑。
2017 Vol. 36 (11): 102-110 [
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单节理岩体渗流应力耦合特性研究进展与分析
孔洋，阮怀宁
DOI: 10.11660/slfdxb.20171112
水利水电工程中坝基、边坡及地下引水隧洞等岩体工程，由于地应力的作用，实际工程岩体往往处于三向不等压应力状态，则三向不等压主应力作用下节理岩体的渗流特性研究对水利水电工程的安全性评价与稳定性分析至关重要。三向主应力作用下单节理面渗流特性是最基本的研究课题，对三向主应力作用下单节理面渗流特性的国内主流研究思路与成果进行了系统的归纳与总结，并讨论了各类渗流与应力耦合关系式的优缺点。分析结果表明既有研究成果差异性较大，尚未形成成熟的理论体系。在吸取有益成果的基础上，给出了一种较合理的三向主应力作用下单节理面内渗流与应力耦合关系式，研究结果可为构建节理岩体渗流与应力耦合分析的理论模型及其他工程岩体渗流分析提供有益研究方向。
2017 Vol. 36 (11): 111-120 [
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