水力发电学报

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2018年 37卷 2期刊出日期：2018-02-25

当期目录

当期目录

	1	特约论文：复杂隧道围岩结构稳定性及其控制
		张顶立, 孙振宇
		DOI: 10.11660/slfdxb.20180201
		作为隧道设计的核心问题，隧道围岩稳定性一直是隧道工程界研究的热点问题之一，能否对其准确评价是隧道穿越复杂地质条件安全施工的重要前提。针对该问题，首先通过模型试验对隧道围岩渐进破坏特征进行研究，指出围岩失稳破坏的阶段性特点，并通过对围岩失稳机理的分析，建立了隧道围岩失稳力学模型，提出了围岩失稳范围的确定方法。基于围岩失稳模式，将隧道围岩按其稳定性特点划分为浅层围岩和深层围岩，建立了复合隧道围岩结构模型，揭示了隧道围岩失稳的阶段性本质上是由深层围岩的分组运动所致，并就其结构稳定性特点进行了分析。考虑到地层条件的复杂多变，进一步对不同地层条件下复合围岩结构的表现形式进行了系统研究，提出了砂性围岩的“复合拱”效应和层状围岩的“梁式拱”结构型式以及“多层拱”效应，指出了各自的稳定性特点。最后，提出了复杂隧道围岩稳定性控制原理，研究成果可为隧道安全施工和支护设计提供理论依据。
		2018 Vol. 37 (2): 1-11 [摘要] ( 237 ) PDF (1089 KB) ( 699 )

	12	棉纤维加筋土无侧限抗压强度试验研究
		刘建龙，侯天顺，骆亚生
		DOI: 10.11660/slfdxb.20180202
		为研究棉纤维加筋土的强度和变形特性，对加筋量为0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%和3.0%，加筋长度为1.25 cm，2.50 cm，3.75 cm和5.00 cm，加筋方式为纤维随机分布、成层十字交叉分布和成层单向分布的加筋土开展无侧限抗压强度试验。试验结果表明：纤维加筋土的无侧限抗压强度随加筋量的增加和加筋长度的增加呈先增大后减小的趋势，并由此确定最优加筋量和最优加筋长度为1.0%和2.50 cm；在最优加筋条件下，纤维随机分布加筋土的平均强度较素土增加了24.8%，成层十字交叉分布加筋土的平均强度与素土基本相同，成层单向分布加筋土的平均强度较素土降低了15.1%；加筋土的应力应变特性表现为应变硬化型；加筋土的平均变形模量随加筋量的增加和加筋长度的增加先增大后减小，变化范围是0.56 ~ 1.26 MPa。通过合理方式控制纤维在土体中的分布，使其和土中拉应力方向一致时可以更加有效地控制土体的径向变形，提高土体的无侧限抗压强度。
		2018 Vol. 37 (2): 12-21 [摘要] ( 163 ) PDF (1343 KB) ( 640 )

	22	含零值水文序列频率计算方法研究
		李运平，宋松柏，李丹丹
		DOI: 10.11660/slfdxb.20180203
		针对常规水文频率分析方法无法进行含零值水文序列频率计算的问题，研究3种含零值水文序列频率的计算方法。选用Gamma分布，推导极大似然法（ML）、最大熵原理（POME）和概率权重矩法（PWM）非零和含零值序列参数估计公式，研究非零值序列和含零值序列参数转换关系和设计值计算。应用蒙特卡洛试验，研究零值序列长度对参数估计方法不同重现期设计值的影响。以陕西省6个测站枯水期1月份月降水资料为例，研究不同参数估计方法的适用性，计算高尾部设计值的累积误差平方和，进行拟合优度评价。结果表明：最大熵原理和极大似然法对含零值降水序列均具有较好的拟合效果，研究结果可为含零值水文序列频率计算提供依据。
		2018 Vol. 37 (2): 22-31 [摘要] ( 144 ) PDF (419 KB) ( 419 )

	32	荒漠灌丛碳通量对极端水分和温度的响应研究
		龚婷婷，雷慧闽，杨大文，杨汉波，刘廷玺，段利民
		DOI: 10.11660/slfdxb.20180204
		利用位于中国北方半干旱区的两个观测站（陕西榆林站和内蒙古通辽站）的碳通量及气象数据，获得荒漠灌丛生态系统碳通量的季节动态特征，并定量估算环境因子的极端状况对该生态系统各碳通量的影响。结果表明：（1）榆林站2011—2012年和通辽站2015年的净碳交换量（NEE）分别为-132.8 gC/m2/yr和-59.6 gC/m2/yr，表明榆林站碳汇功能更明显；（2）极端水分状况对NEE的影响大于极端温度状况的影响。以生长季平均而言（4—10月），水分和温度的极端状况对榆林站(和通辽站)的NEE的影响最大值分别为0.51 gC/m2/s（0.26 gC/m2/s）和0.17 gC/m2/s（0.20 gC/m2/s）；（3）生长旺盛期（6—8月），高温（榆林站> 27 ℃；通辽站> 29 ℃）状况会抑制植被的光合作用能力，导致榆林站和通辽站的总初级生产量（GPP）相较于正常温度状况分别减少0.37 gC/m2/s和0.53 gC/m2/s。
		2018 Vol. 37 (2): 32-46 [摘要] ( 172 ) PDF (2655 KB) ( 353 )

	47	基于日调峰模式的梯级电站长期调峰效益模型
		王伟，梅亚东，鲍正风
		DOI: 10.11660/slfdxb.20180205
		多源电网环境下水电调峰能力的充分发挥能带来更大的经济效益。考虑水电站年内不同时段日调峰曲线存在差异性，首先基于日调峰运行数据利用场景同步回代缩减方法提取了单峰、双峰及月典型三种典型日调峰曲线及发生概率，其次拟合三种模式下的调峰电价曲线并依据调峰利用小时数生成调峰电价系列，最后构建梯级电站长期调峰效益优化模型并以动态规划求解。以三峡–葛洲坝梯级水电站为研究对象，计算结果表明，该模型能较好地在水电站长期调度中反映短期调峰模式的影响，显著提高调峰效益，为长期调度方案的制定提供决策支持。关键词：日调峰模式；调峰电价曲线；调峰效益模型；场景缩减技术；优化调度
		2018 Vol. 37 (2): 47-58 [摘要] ( 173 ) PDF (500 KB) ( 454 )

	59	水库月平均流量滚动预报及其不确定性研究
		马超，崔喜艳
		DOI: 10.11660/slfdxb.20180206
		可靠的入库流量预报是支撑水库科学长期调度决策的基础。针对中长期流量预报模型预见期有限及流量预报存在不确定性的问题，采用人工神经网络滚动预报不同预见期流量，在此基础上，利用Copula函数建立预报误差序列的联合分布函数，实现对水文预报误差序列的随机模拟，从而定量描述流量预报不确定性。三峡水库非汛期后期月平均流量预报及其不确定性研究结果表明：所构建的非汛期月平均流量预报模型预报效果较好，可用于滚动作业预报；Copula函数能较好描述预报相对误差序列间相关性，模拟序列相关系数、统计特征值和经验分布与实测序列相差较小，模拟效果较好。研究成果可为水库开展长期优化调度提供有效入库流量信息支撑和决策支持。
		2018 Vol. 37 (2): 59-67 [摘要] ( 201 ) PDF (467 KB) ( 450 )

	68	基于不同生态风险度的水库调度方法研究
		赵朋晓，李永，张志广，张鹏，李克锋
		DOI: 10.11660/slfdxb.20180207
		生态调度是平衡生态效益与其它效益的一种环保措施。当效益间发生矛盾时，可选择不同生态风险度作为决策依据，开展水库调度。以坝下典型断面的水深和流速为约束，提出基于鱼类产卵期生境断面水力需求和考虑不同生态风险度的生态调度模型。以元江桥头电站的华南鲤产卵场为例，评估5种典型日设计调度方案的生态风险度，结果显示2个方案的风险度为0，3个方案的风险度大于0.5。设计0.14、0.29、0.43三种目标风险度，分别对上述3个调度方案进行优化，得到9个优化方案。结果显示，优化方案的发电量与设计方案相比减小比例最小为16.29%，最大为36.37%。该模型可为生态约束的形成和生态调度方案的制定提供理论参考。
		2018 Vol. 37 (2): 68-78 [摘要] ( 129 ) PDF (552 KB) ( 426 )

	79	节制闸对分水口处渠道水力响应的影响及敏感性研究
		高学平，张岩，孙博闻，闫晨丹
		DOI: 10.11660/slfdxb.20180208
		节制闸的运用是渠道运行控制的主要手段，是影响渠道水力响应的重要因素。本文以南水北调东线小运河干渠为研究对象，选取分水口处水位下降速率、水位最大降幅和水位过渡时间作为表征渠道水力响应的指标，在渠道分水口取水流量增大的情况下，研究节制闸调节对分水口处渠道水力响应的影响规律。在此基础上分析分水口处渠道水力响应对节制闸调节的敏感性，提出基于节制闸调节的渠道水力响应敏感性指标，该指标能定量的反应闸门调节幅度、节制闸与分水口间距对渠道水力响应的影响程度。研究表明，分水口处渠道水力响应对闸门调节幅度的影响较为敏感，对节制闸与分水口间距影响的敏感程度次之。
		2018 Vol. 37 (2): 79-87 [摘要] ( 196 ) PDF (621 KB) ( 438 )

	88	高海拔地区气压环境对高速水流水舌挑距的影响
		庞博慧，马洪琪
		DOI: 10.11660/slfdxb.20180209
		我国西部高海拔地区低气压环境对高坝建设中高速水流的水力学特性研究提出了新的挑战。高速水流水舌挑距是影响水垫塘及岸坡安全性的关键技术指标。本文采用计算流体动力学分析方法研究环境气压对水舌挑距的影响程度，建立低气压环境下水舌抛射距离的理论估算公式，为高海拔地区高速水流水舌挑距的分析提供参考。研究表明，环境气压越低，水舌挑距越远；环境气压每下降10 kPa，挑距基本呈增大约1.5%的趋势。为避免由于未考虑低气压影响水舌挑距预测偏小而导致的岸坡或水垫塘安全风险，建议在高山峡谷区水垫塘紧凑布置时应充分考虑低气压对水舌挑距的影响。
		2018 Vol. 37 (2): 88-95 [摘要] ( 137 ) PDF (759 KB) ( 415 )

	96	高效高精度水动力模型在洪水演进中的应用研究
		侯精明，李桂伊，李国栋，LIANG Qiuhua,支再兴
		DOI: 10.11660/slfdxb.20180210
		针对现有的洪水演进及淹没过程二维数值模型中存在的计算精度不高、稳定性差、计算效率低下等问题，本文提出一套基于GPU加速技术的地表水动力数值模型（GAST）。选用英国莫帕斯小镇百年一遇洪灾为研究对象，模拟5 m和2 m分辨率地形下的城区淹没过程及范围，分析GAST模型的模拟精度、效率及稳定性。研究发现：GAST模型模拟淹没面积与实测结果百分误差仅为0.96% ~ 4.36%，同时计算5 m、2 m分辨率地形用时分别为2.17 h、9.00 h，具有较高的模拟精度、效率及计算稳定性；对比相同输入条件下的MIKE21 FM模型，GAST模型计算精度提升1.07 ~ 19.55倍；GAST模型计算效率提升3.4 ~ 11.78倍，且随着计算网格数的增加效率优势更为明显，故其应用前景广阔。
		2018 Vol. 37 (2): 96-107 [摘要] ( 201 ) PDF (7336 KB) ( 240 )

	108	边坡滑动面构造的数学函数
		介玉新，刘占奎，郭政豪
		DOI: 10.11660/slfdxb.20180211
		在边坡稳定分析中，滑动面的自由度越小，搜索效率越高，但解的空间也变小了，可能难以覆盖真正的临界滑动面；增加顶点、增大自由度会扩大解的空间，但它会降低搜索效率，而且也不利于找到真实解。因此，如何构造滑动面是边坡稳定分析的关键问题之一。该文对滑动面的常用构造方法进行综述，在此基础上提出了构造滑动面的新的方法。包括基于极坐标的方法和基于logistic函数的方法，并且引入了参数方程。在此基础上，给出了滑动面的综合方程。从而把滑动面构造的几何问题转换为已知函数的参数选择问题，有望减少滑动面的自由度以及缩小相关参数的选择区间。
		2018 Vol. 37 (2): 108-120 [摘要] ( 193 ) PDF (1657 KB) ( 491 )

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