水力发电学报
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2018年 37卷 11期
刊出日期：2018-11-25
当期目录
当期目录
1
山洪灾害预警研究进展与展望
练继建，杨伟超，徐奎，华正操
DOI: 10.11660/slfdxb.20181101
山洪灾害预警是当前世界各国防洪减灾研究的热点问题。基于国内外山洪灾害预警研究的总结分析，文章系统梳理了山洪灾害预警的技术内涵与关键环节，包括预警数据获取、预警模型计算、预警指标确定、预警不确定分析等四个方面。目前山洪灾害预警研究存在以下不足：多源预警数据融合分析有待加强；复杂下垫面条件下降雨径流关系研究不够深入；山洪灾害预警预报精度差；山洪灾害动态预警机制仍需完善。未来，攻克山洪灾害形成机理，构建山洪灾害立体感知体系预警系统，给出山洪灾害预警多指标的阈值区间，可作为山洪灾害预警发展的总体方向。
2018 Vol. 37 (11): 1-14 [
摘要
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15
基于Box-Cox变换的贝叶斯概率水文预报效率
徐炜，姜宏广，杨洵，余佩，尹余桢
DOI: 10.11660/slfdxb.20181102
针对贝叶斯概率预报模型（Bayesian processor of forecasts，BPF）中输入数据的正态转换问题，探讨了Meta-Gaussian模型（MG）和Box-Cox变换（BC）对BPF模型性能的影响。首先利用MG和BC分别对BPF模型输入数据进行正态转换，然后分别建立BPF-MG和BPF-BC模型进行概率预报，最后对BPF-MG和BPF-BC在不同预见期和不同数据样本条件下的预报能力进行了分析。结果表明，当数据样本较少时，BPF-MG具有较高的稳定性，但BC转换比MG更简单，BC变换系数非常敏感；当数据样本增多后，BC变换的转换系数稳定，BPF-BC预报质量提高。
2018 Vol. 37 (11): 15-23 [
摘要
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24
基于混合量子粒子群算法的梯级水电站群调度
夏燕，冯仲恺，牛文静，覃晖，蒋志强，周建中
DOI: 10.11660/slfdxb.20181103
针对标准量子粒子群（QPSO）算法在求解复杂梯级水电站群联合调度问题时存在的早熟收敛、停滞寻优等不足，提出了一种耦合两重改进策略优势的混合量子粒子群（HQPSO）算法：首先对个体极值按照一定的概率进行变异搜索操作，以增加个体多样性、强化种群全局开采能力；而后建立外部档案集合来存储进化过程中的部分精英个体，利用基于动态概率辨识机制的单纯形算子指导外部档案集中的个体开展邻域寻优，以提高算法搜索能力、避免陷入局部最优。乌江流域实践结果表明：HQPSO算法的收敛速度与全局搜索能力得到增强，有效克服了QPSO的缺陷与不足，具有一定的工程实际应用价值。
2018 Vol. 37 (11): 24-35 [
摘要
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36
基于拖曳水槽流速校准装置的ADV性能测试
朱云龙，胡鹤鸣，王志刚，谢代梁
DOI: 10.11660/slfdxb.20181104
为了考察声学多普勒流速仪（ADV）的时均流速测量能力，特别是在低流速测量时的性能，利用自主搭建的高精度拖曳水槽流速装置，以SonTek 16MHz MicroADV为例进行了流速校准实验，测试了不同速度下的流速示值误差，分析了信号强度、采样频率等因素对其测速能力的影响。试验结果表明，高频采样下信号强度满足15 dB以上时，MicroADV时均流速测量准确度可以达到实测值的1%且不低于2.5 mm/s，并在低流速条件下也具有较好的测量能力；采样频率的增加，对其时均流速测量能力有一定的减弱，采样频率大于10 Hz时，时均流速测量准确度超出宣称指标的可能性增加。
2018 Vol. 37 (11): 36-42 [
摘要
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43
基于PIV技术的明槽交汇区流场试验研究
陈凯霖，冯民权，张涛
DOI: 10.11660/slfdxb.20181105
明槽交汇水流存在于很多水力系统中,交汇区水流结构十分复杂，对干、支流交汇流场的研究具有重要意义。研究采用能突破空间单点流速测量局限的PIV技术，观测不同汇流比条件下非对称型交汇明槽的三维水流结构，分析交汇区流场的演变规律。试验结果表明，交汇口上游的水面比降随汇流比的增大而减小，交汇口处及下游合流掺混区水面比降随汇流比的增大而增大。交汇口上游各断面垂线时均流速随汇流比的增大而增大，各断面时均流速随汇流比的增加而受到顶托效应的影响越大，交汇口各断面垂线的时均流速随汇流比的减小而减小，分离区随汇流比的减小而增加。PIV技术能良好的观测交汇区水流结构，可应用于明槽交汇区的流场试验研究。
2018 Vol. 37 (11): 43-55 [
摘要
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56
斜交实用堰泄流能力及水力特性的试验研究
扈霖，张耀哲，王文娥
DOI: 10.11660/slfdxb.20181106
受自然河床边界条件的限制，中小型水利工程中斜交实用堰经常为设计者采用，但斜交实用堰过流能力的确定，是困扰设计人员的一个技术难题。对不同斜交角（θ = 0°，30°，45°，60°）的斜交实用堰在5种流量下进行20组实验，研究斜交实用堰附近的流场特征，分析斜交实用堰流量系数与其影响因素，给定了斜交实用堰流量计算方法。试验结果表明：等宽度明渠条件下斜交堰流速水头要大于正交堰；斜交堰一般不会出现回流区，其主流方向在堰前均发生偏转；斜交实用堰更适用于低水头运行，但是在高水头下依旧有着比正交堰更大的过流能力；给定的斜交实用堰流量计算公式，计算值与实测值相对误差最大为4.63%，满足一般工程设计的要求，可作为工程设计人员采用时的参考。
2018 Vol. 37 (11): 56-64 [
摘要
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65
无压引水洞岔洞水力模型试验及仿真分析
王克忠，邓浩浩，茹荣
DOI: 10.11660/slfdxb.20181107
无压隧洞充水过程水流呈现瞬变流特性，岔洞段流态复杂。对无压隧洞卜型岔洞充水过程进行了室内物理模型试验和CFD计算机仿真，试验采用正态模型，数值计算采用标准 湍流模型；研究了闸门不同开度下分水口及闸室段水流流速、压力分布特征和流态变化规律；将模型试验数据和数值仿真计算结果进行了对比分析，给出了充水过程中不同时刻闸前后水面线变化规律，满足分流比的闸门开度组合形式和优化后的岔洞口体型。
2018 Vol. 37 (11): 65-74 [
摘要
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75
多级消能计算研究及优化分析
黄朝煊
DOI: 10.11660/slfdxb.20181108
针对现有多级消能计算较繁琐，特别是消能计算过程中需多次反复试算查表的问题，文章基于水力学理论、数学推导及Matlab软件数值分析，对多级跌水消能、多级实用堰消能分别进行了总结分析，为多级消能优化设计提供基础。基于一元三次方程的卡当解理论给出了收缩水深、跃后水深以及水跃长等水力参数的解析计算式，并通过无量纲原理及Matlab软件分别绘制了流速系数φ = 0.80、φ = 0.85、φ = 0.90、φ = 0.95及φ = 1.0时相对跃后水深hc′/T0、相对水跃长Lj/T0的高精度解析计算式、简洁查算表及查算曲线图，便于工程师实际应用；同时基于消力池池深极值理论，给出了末级消力池深的直接解析计算式。最后通过两个算例进行对比计算分析，认为文中理论精度较高且方便快捷；值得说明的是，在考虑工程实际地形、地质状况及开挖费用等影响下，采用等水头落差式多级消能方案不一定最优，需采用多种不同水头落差方案进行优化比选，以节省工程投资。
2018 Vol. 37 (11): 75-84 [
摘要
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85
黄河源泥炭型弯道悬臂式崩岸模型研究
杨涵苑，李志威
DOI: 10.11660/slfdxb.20181109
悬臂式崩岸是黄河源泥炭型弯曲河流崩岸的主要形式，其崩岸过程与临界条件决定弯道横向迁移速率。采用野外测量、理论建模和数值模拟相结合的方法，研究若尔盖盆地黑河支流麦曲上游一个“Ω”型弯道的5个实测断面的崩岸过程与临界条件。根据泥炭型弯曲河流的二元结构河岸特点，建立其河岸稳定性模型，推导上、下层土体发生悬臂式张拉破坏及剪切破坏的静力平衡方程。基于实测岸坡形态、河岸土体组成和水流条件，运用BSTEM模型模拟5个实测断面粉沙层的崩岸过程，得到洪水期河岸整体处于临界崩塌状态下的稳定性系数，预测了5个实测断面发生3次连续崩岸后的岸坡形态，与野外观测结果较吻合。
2018 Vol. 37 (11): 85-96 [
摘要
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97
排水管网结构概化对城市暴雨洪水模拟的影响
吕恒，倪广恒，田富强
DOI: 10.11660/slfdxb.20181110
排水管网是城市暴雨洪水模拟中的关键因素，但受到数据和模型的限制，管网结构通常被概化考虑。本研究构建了强化汇流过程的精细城市雨洪模型（REDUS），以清华园为研究对象，采用了路/管单层排水系统和路管双层排水系统两类模拟方案，定量分析了典型暴雨情景下的管网排水作用及管网结构概化的影响。结果表明：排水管网主要起到快速、定向的排水作用；管网结构概化会低估洪水过程的洪峰及洪量，与使用全管网相比，仅采用骨干管网在单层系统中会使洪峰和洪量均降低27%，在双层系统中会使洪峰降低37% ~ 56%，洪量降低18% ~ 32%；双层系统能提供更可靠的城市雨洪过程，但需要应用更精细的管网数据。研究成果为海绵城市建设中如何评估排水管网的作用提供了工具和建议。
2018 Vol. 37 (11): 97-106 [
摘要
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107
不同河岸植被种植密度情况下河流演化试验分析
白玉川，杨树青，徐海珏
DOI: 10.11660/slfdxb.20181111
研究不同河岸植被密度对河流演化的影响响应对于预测洪水期河道的演化过程及人工种植植被的生态治河工程有一定的实际意义。研究采用自然模型试验方法，通过改变河岸植被种植密度及单双岸布设方式，模拟研究不同的河岸边界条件对河道曲流稳定特性、河岸侵蚀及输沙强度的影响。试验结果表明：（1）有无植被河岸具有不同的侵蚀特点；（2）一岸植被覆盖的河道其曲流稳定性较差，对于两岸植被覆盖的河道，植被覆盖率越大，越易形成稳定的窄深型复式河道；（3）近岸沿程床面高程变化幅度随植被覆盖率增大而增大。河岸植被种植对河湾稳定性及河岸抗冲刷能力起到了积极的作用，但增加了近岸的垂向冲刷。
2018 Vol. 37 (11): 107-120 [
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