水力发电学报
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2018年 37卷 7期
刊出日期：2018-07-25
当期目录
当期目录
1
考虑河流生态保护的水电站水库优化调度研究
方国华，丁紫玉，黄显峰，戴灵辉
DOI: 10.11660/slfdxb.20180701
为减轻水利工程建设对水库下游造成的不利生态影响，针对水库下游减脱水河段的生态保护问题，基于河道最小生态流量和适宜生态流量定义了减脱水河段的生态保护程度，提出了以生态保护程度和发电量最大为目标的水库生态优化调度模型，并采用改进NSGA-Ⅱ算法对模型进行求解?运用该模型对湖南省刘家坪水电站水库进行实例研究，结果表明：优化调度可对下游减脱水河段的生态环境起到保护作用，电站生态保护程度随着发电效益的增加而减小；均衡考虑生态效益和发电效益的调度方案相比发电效益最优的方案生态保护程度由0.011提高至0.551，发电量降低20%，能够在不大幅降低发电量的基础上基本满足最小生态流量的要求，可作为实际调度的参考。
2018 Vol. 37 (7): 1-9 [
摘要
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10
鸭绿江云峰水库以上流域可能最大暴雨研究
乔景辉，曲洪钧，别秀玲，郭海燕，孙万光
DOI: 10.11660/slfdxb.20180702
以云峰水库坝址以上鸭绿江流域可能最大暴雨为研究对象，针对鸭绿江流域朝鲜侧气象水文资料缺失的问题，提出了鸭绿江流域地面雨量观测信息与卫星遥感降水信息融合的方法，用于补充流域朝鲜侧降雨等值线图。分别采用放大法和移置法对设计流域可能最大暴雨进行计算，其中放大法推求的3 d可能最大暴雨结果为256.5 mm，而移置法推求结果为203.2 mm。经比选，将放大法推求的可能最大暴雨作为推荐成果，并与本流域历史暴雨资料及国内已有可能最大暴雨研究成果进行对比，认为计算结果合理可靠。研究成果可为无资料地区可能最大暴雨估算提供参考。
2018 Vol. 37 (7): 10-19 [
摘要
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20
利用PTV测量细颗粒泥沙粒径和沉速
张凌越，李文杰，杨胜发，肖毅
DOI: 10.11660/slfdxb.20180703
细颗粒泥沙粒径和沉速的测量问题目前仍未完全解决，文章提出了一种基于PTV技术的细颗粒泥沙粒径和沉速测量方法。通过室内细颗粒泥沙非絮凝沉降试验研究，分析了图像二值化阈值对泥沙颗粒识别的影响，提出直接采用合适的阈值代替传统的最大类间方差法；根据泥沙颗粒级配以及图像分辨率和采样频率对颗粒匹配参数进行了设定；对粒径和沉速可基于stokes公式互相矫正以保证测量的准确性。总体来看，PTV技术测量细颗粒泥沙粒径和沉速可行，为后续细泥沙絮凝粒径和沉速的研究奠定了基础。
2018 Vol. 37 (7): 20-28 [
摘要
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29
水库泥沙的资源化原理及其实现途径
陈吟,王延贵，陈康
DOI: 10.11660/slfdxb.20180704
为了研究水库泥沙资源化的过程，基于水库泥沙淤积形态，结合水库泥沙的离散性、吸附性、可搬运性等基本属性，分析了泥沙淤积的分布特点和主要特征；以自然资源的概念和属性为基础，指出水库泥沙具有多用性、可控性和有限性等资源属性，进而分析了水库泥沙资源化的迫切性及可行性；提出在满足一定的技术要求和社会条件下，水库泥沙是可以资源化的。结合实践经验，从工程材料应用、造地与土地改良、河道防洪与整治等方面，进一步总结了水库泥沙资源化的途径。
2018 Vol. 37 (7): 29-38 [
摘要
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39
明渠湍流速度的分形特征研究
夏伟，陈和春，王继保，吴欢，申其明，陈艳超，杨盼，宋基权，向晨光
DOI: 10.11660/slfdxb.20180705
湍流运动广泛存在于自然界的各种明渠水流中，了解湍流运动的速度特征对于指导工程实际问题如泥沙运动的规律、河流污染物的扩散、高速水流的脉动压强等具有十分重要的现实意义。采用明渠水槽去模拟湍流，利用ADV去测量各测线点的湍流流速，结合空间位置和小波理论，探究明渠断面湍流速度的分形特征。结果表明：湍流速度和及其经小波包多尺度分解的各个频段能量谱具有分形特征和自相似性，湍流空间流速分数维并不是某一个固定值，在空间范围内呈现一定波动的规律性，考虑雷诺数对湍流分数维的影响时，要具体对同一流态三个方向的湍流速度信号分别来探讨，低雷诺数下，湍流的分数维主要受到的是小尺度涡耗散影响。
2018 Vol. 37 (7): 39-47 [
摘要
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48
污水自吸泵固体颗粒的流动及分布规律研究
牟介刚，王浩帅，吴登昊，任芸，施郑赞，简捷，赵李盼
DOI: 10.11660/slfdxb.20180706
为了研究不同颗粒直径下污水自吸泵内固体颗粒的流动及分布规律，以65ZW30-40污水自吸泵为研究对象，基于Mixture多相流模型和RNG k-ε湍流模型，对污水自吸泵全流体域进行了固液两相流数值模拟分析。随颗粒直径的增加，泵的扬程和效率逐渐下降，当颗粒直径d = 0.20 mm时，扬程下降13.76%，效率下降12.14%，泵的性能显著变差。同时，分析了不同颗粒直径下自吸泵内固体颗粒的分布情况。结果表明：固体颗粒主要分布于叶片吸力面尾缘，泵体外缘以及回流孔底部区域。研究进一步揭示了当回流孔尺寸较大时，泵内颗粒分布较均匀，回流孔尺寸较小时，颗粒主要分布于回流孔两侧，叶片尾缘及叶片出口靠近压水室的区域，随回流孔尺寸的增大，颗粒体积分数较大的区域向压水室侧迁移，回流孔中心区域颗粒体积分数逐渐减小。
2018 Vol. 37 (7): 48-57 [
摘要
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58
水泥窑灰塑性混凝土防渗墙材料基本性能试验研究
宋帅奇，陈颖杰，韩杨
DOI: 10.11660/slfdxb.20180707
基于无侧限抗压强度试验、直剪试验和渗透试验，研究了水泥窑灰取代水泥配制土–膨润土–水泥窑灰塑性混凝土的基本性能。结果表明：配制的塑性混凝土14天和28天龄期的无侧抗压强度分别在2.82 ~ 12.81 MPa和3.76 ~ 14.98 MPa之间；其无侧限抗压强度随粉土含量增加有所降低，但降幅不明显；膨润土和水泥窑灰含量增加，其无侧限抗压强度有明显提高；该塑性混凝土14天和28天龄期的黏聚力分别在0.3 ~ 2.1 MPa和0.2 ~ 2.1 MPa之间，内摩擦角分别在23.7° ~ 55.5°和20° ~ 48.5°之间；黏聚力随粉土、膨润土和水泥窑灰含量的增加均呈增加趋势；内摩擦角随粉土、膨润土和水泥窑灰含量的增加而减小；该塑性混凝土14天和28天龄期的渗透系数在1.62×10-7 ~ 1.79×10-8 m/s和1.54×10-7 ~ 1.01×10-8 m/s之间，且随粉土、膨润土和水泥窑灰含量的增加呈降低趋势；粉土、膨润土和水泥窑灰掺量为15%时比较合适。
2018 Vol. 37 (7): 58-64 [
摘要
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65
梯级水库土石坝连溃模拟及风险分析
胡良明，张志飞，李仟，郭新蕾
DOI: 10.11660/slfdxb.20180708
目前梯级水库群的建设开发越来越重要，但是国内外学者在这方面的研究还很少。针对这种现状，在DB-IWHR溃坝模型计算土石坝溃坝过程的基础上，通过调洪演算把上下游水库联系起来，建立了梯级水库土石坝连续溃坝模型。选取实例（唐家山—甲水库梯级水库），在下游甲水库有预警、无预警和不同泄水能力等工况下，进行了连溃模拟及风险分析。结果表明用DB-IWHR溃坝模型模拟唐家山水库溃坝过程，流量模拟值与实测值吻合较好，但比实测值稍大；在梯级水库运行中，通过增加预警信号提前泄水和增大下游水库泄水能力可有效降低梯级水库连续溃坝的风险。
2018 Vol. 37 (7): 65-73 [
摘要
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74
含水管混凝土温度场分析方法进展
左正，胡昱，李庆斌
DOI: 10.11660/slfdxb.20180709
温度场关乎着大体积混凝土工程施工期的安全与健康，埋设冷却水管作为最常见的温度控制措施，对含水管混凝土温度分析方法的研究有重要的科学意义与实际应用价值，其实质是小口径管内循环流体与固体间的传热分析问题。文章阐述了关于大体积混凝土埋设冷却水管的温度场分析方法的研究现状、进展和未来发展方向。首先，对含水管混凝土传热问题进行了描述。然后，介绍了数学求解方法、伪三维化方法、常规有限单元方法、改进有限单元法等含水管混凝土温度场分析方法，并讨论了各分析方法的优缺点。最后，从学科发展与实际应用的角度展望含水管混凝土温度场分析方法的未来发展方向。
2018 Vol. 37 (7): 74-90 [
摘要
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91
岩爆灾害过程中能量分布的自相似特征分析
于洋，徐倩，朱陈，刁心宏
DOI: 10.11660/slfdxb.20180710
基于四川省凉山自治州境内的锦屏二级水电站深埋隧洞钻爆法（DBM）及隧道掘进机（TBM）施工过程中的微震实时监测数据及大量不同等级的岩爆实例，针对上述两种不同开挖方式下岩爆过程中的微震事件展开了微震能量分布的自相似特征及分形行为研究。获得如下研究成果：深部岩体隧洞岩爆灾害过程中的微震事件是具有能量分形分布特征的，并且表现出良好的自相似性；根据能量分形维数可以对诱发岩爆灾害的开挖方式进行区分，钻爆法开挖方式下的能量分形维数小于0.2，而TBM过程中的能量分形维数均大于0.3；相同开挖方式下不同等级岩爆过程中的微震事件能量分形维数值与岩爆等级具有正比关系。上述研究结果对高地应力条件不同开挖方式下岩爆动态预警体系的建立具有重要的指导意义。
2018 Vol. 37 (7): 91-97 [
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98
捷克水库大坝、水电工程管理及对我国的启示
贾金生，王莎，郑璀莹，赵春，刘中伟
DOI: 10.11660/slfdxb.20180711
捷克是欧洲共体国家，其水库大坝安全管理、水电发展、国际河流管理具有一定的代表性和参照性。基于在捷克召开的2017年国际大坝委员会年度会议资料，系统梳理了捷克水库大坝及水电工程发展的历史和现状，重点对比分析了该国与我国各种资源发电占比、水电技术开发度、坝型分布、不同年代建坝数量、水库大坝安全管理和国际河流管理。分析表明，我国水电开发度与我国经济社会发展水平是协调的，水库大坝建设中土石坝占比太大，大坝安全管理中需要更加重视下游居民的安全保护，国际河流管理中下泄水量不一定非要达到60%以上。基于分析，对我国水库大坝安全管理和国际河流管理提出了合理建议。
2018 Vol. 37 (7): 98-105 [
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106
大坝浇筑立体交叉作业空间竞争程度研究
陈述，申浩播，郑霞忠，晋良海
DOI: 10.11660/slfdxb.20180712
为刻画大坝浇筑立体交叉作业空间竞争程度，分解混凝土运输、平仓、振捣等工序，分析空间竞争致灾过程，从微观粒度上识别存在空间竞争的交叉作业工序；依据危害能量流动路径与承灾体工序施工特征，同时结合人、机械、设备等承灾体的几何属性，分别界定危险源工序影响空间与承灾体工序工作空间；计算危害能量覆盖空间重叠区域的概率与承灾体出现在空间重叠区域的概率，采用联合概率表征大坝浇筑立体交叉作业空间竞争程度。研究结果表明：缆机垂直运输时立体交叉作业空间竞争程度达到峰值；缆机与浇筑仓面垂直距离越小，危险源工序影响空间面积越小，浇筑仓面上立体交叉作业空间竞争程度越小。
2018 Vol. 37 (7): 106-112 [
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113
水电站厂房多源振动信号盲分离研究
王海军，杨继松，郭飞飞
DOI: 10.11660/slfdxb.20180713
引起水电站厂房结构、机组振动的振源繁多，如何有效地识别出各类振源对水电站厂房动力安全评估至关重要。将滤波去噪、源数估计和联合近似对角化方法（JADE）相结合，实现了水电站厂房多源振动信号的盲分离。首先运用滤波方法对信号去噪；然后求解多维观测信号的相关矩阵，利用优势特征值及BIC信息准则估计源信号数目；最后对信号进行预白化处理，并采用JADE方法实现振动信号的分离。模拟仿真信号验证了该组合方法的有效性。采用该方法对一大型地下水电站厂房振动信号进行了分析，准确分离出了尾水涡带、机组转动、涡壳不均匀流场等振源。研究为探究水电站厂房振源特性提供了一种方法。
2018 Vol. 37 (7): 113-120 [
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