水力发电学报
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2019年 38卷 1期
刊出日期：2019-01-25
1
特约论文：大型水电工程建设全过程数字化动态管控
樊启祥, 杨宗立, 汪志林, 何文, 邬昆
DOI: 10.11660/slfdxb.20190101
大型水电工程建设过程中面临生产要素流动的复杂性，实物计量的准确性和实效性，以及参建各方管理体系、业务流程、工艺过程的差异性导致的前瞻性与实时性等管理问题。本文依托金沙江下游水电建设，以定位技术、移动应用和物联网等新一代信息化技术为手段，深入开展工程建设与信息化技术的融合研究，集成研发复杂环境下不同定位精度和响应速度的混合叠加定位技术，制定了水电建设各专业标准化工艺流程、管理表格及编码体系，开发移动在线应用系统，研发关键工艺智能技术和设备，构建贯通工程计价全过程的信息系统。项目成果确保了工程建设管理数据全面、真实、准确和实时的获取，实现了人员设备等流动性要素、质量安全等核心业务流程、混凝土浇筑温控及水泥灌浆等关键工艺过程、单元工程计量等真实实物成本在内的工程建设全过程数字化动态管控，促进了业务链、工序链等管理链的整体优化，为智能建造打下了基础，是工程建设智能技术的重要组成部分。
2019 Vol. 38 (1): 1-11 [
摘要
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12
向家坝升船机船厢防撞系统实船撞击试验
王新, 胡亚安
DOI: 10.11660/slfdxb.20190102
船厢防撞系统是保障大型升船机运行安全的重要设备，已成为通航验收关注的焦点。为考察向家坝升船机船厢防撞装置的有效性和可靠性，揭示“缓冲油缸+防撞绳”型式防撞系统的工作机制，开展了防撞装置现场实船撞击试验。研究表明，防撞装置有效阻拦代表性船舶五次不同速度撞击，防撞装置设计合理、功能可靠；在0.6 m/s超设计速度、超设计动能的船舶撞击下，缓冲油缸达到了第一级溢流状态，防撞绳最大拉力51 t，预断接头最大应力254.5 MPa，未达到材料的屈服强度，船舶最大缓冲距离2.43 m，在设计容许范围内；防撞装置受力与船舶撞击速度总体呈线性关系，船舶冲击动能主要由缓冲油缸做功承担，缓冲油缸耗散能量占船舶冲击动能的75%以上。
2019 Vol. 38 (1): 12-19 [
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20
水电站分期发电调度规则提取方法
郭玉雪, 方国华, 闻昕, 黄显峰
DOI: 10.11660/slfdxb.20190103
针对水电站发电优化调度需求，提出了结合灰色关联度（GRA）和贝叶斯模型平均法（BMA）提取水电站水库分期发电调度规则方法。在确定性优化调度模型基础上，首先确定决策变量和影响因子属性集，基于GRA筛选分期影响因子；然后分别采用多元线性回归模型、支持向量机模型及BP神经网络模型拟合得到分期水电站水库发电调度规则；最后应用BMA进行多模型结果加权平均获取最终分期水电站水库发电调度规则。以新安江水电站为例，对本文的方法进行了验证。研究结果表明，基于GRA和BMA结合的调度规则提取方法不仅可以提供精度较高的均值模拟，而且能较好地保持确定性优化调度的发电效益。
2019 Vol. 38 (1): 20-31 [
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32
总承包商-设计方联盟下国际EPC项目设计管理
张清振, 唐文哲, 张旭腾, 沈文欣, 雷振, 黄煜蕾
DOI: 10.11660/slfdxb.20190104
我国国际设计-采购-施工（EPC）项目总承包商主要为施工企业，其强项在于施工，需要选择恰当的设计方作为合作联盟伙伴，以提升EPC项目设计能力。基于文献调研，构建了基于总承包商-设计方合作联盟的设计能力提升模型。通过调研问卷、专家访谈和案例分析，采用路径分析方法验证了该模型，揭示了总承包商–设计方合作联盟到最终设计能力有两条重要的路径：合作联盟→初步设计能力→最终设计能力；合作联盟→最终设计能力。初步设计能力是最终设计能力的基础，能够在很大程度上影响最终设计能力，总承包商-设计方合作联盟不仅可以通过加强初步设计能力来提高最终设计能力，而且可以直接提升最终设计能力。
2019 Vol. 38 (1): 32-40 [
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41
河流型深水库出流日调节诱导下的内波特征
谢奇珂, 刘昭伟, 陈永灿, 陈啸
DOI: 10.11660/slfdxb.20190105
导读:
谢奇珂, 刘昭伟, 陈永灿, 等. 河流型深水库出流日调节诱导下的内波特征研究[J]. 水力发电学报, 2019, 38(1): 41-51. XIE Qike, LIU Zhaowei, CHEN Yongcan, et al. Investigation on internal waves in deep run-of-river reservoir under hydro-peaking [J]. Journal of Hydroelectric Engineering, 2019, 38(1): 41-51. (in Chinese)
溪洛渡水库是典型的河流型深水库，在库区水温分层的情况下，出流日调节引起温跃层内波。通过布设温度链对库区水温进行长期监测，同时建立了库区立面二维数值模型对内波进行模拟，并对库区的内波现象、形成机理和传播速度等特性进行研究。结果表明，变温层取水及出流流量波动导致取水区段变温层的厚度变化，进而形成了周期为24小时的内波；内波向上游传递，振幅在传播中衰减，模拟的波速与K-H内波理论的计算值基本吻合；出流日调节型内波对于深水层下降的速率没有显著影响。由于目前对河流型深水库内波现象的研究较少，文章有助于加深对于水库内波现象的理解，并为水库内波相关的工程应用提供分析工具和理论依据。
2019 Vol. 38 (1): 41-51 [
摘要
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52
入湖三角洲形成过程与淤积形态变化的实验研究
徐海珏, 胡晓, 白玉川, 杨浩俊, 邹大胜, 白洋
DOI: 10.11660/slfdxb.20190106
入湖三角洲的形成和发展过程是冲积河流演变的重要组成部分，三角洲尾闾水道生成、地貌演变机理更是河流动力学研究中的重点问题。利用自然模型法对入湖三角洲形成与形态发展过程进行模型试验，通过改变上游来沙和下游水位探究不同边界条件对三角洲平面形态、纵向推进、横向展宽及垂向抬高的影响。三角洲堆积体先呈舌状推进，随后随朵体的生长而变化，其长宽比先迅速增大后逐渐减小。上游来沙量越大，三角洲长宽比越小，下游水位越高对三角洲尺寸抑制越明显。三角洲纵向推进和横向展宽都呈现先迅速增长，后进入相对平稳期，并出现“台阶式”增长的趋势。来沙越多，横纵推进速度越快，越早出现突变式的增长。水位越高，三角洲越早以较小尺寸进入平稳期，突变周期越长，增长值越小。泥沙主要落淤在三角洲中下游，但较多来沙量会促使泥沙淤积在上游，并使上游河槽深度减小，中下游横截面坡度增大，三角洲整体纵向坡度也增大。
2019 Vol. 38 (1): 52-62 [
摘要
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63
黄河口尾闾河道近40年河床断面及平面形态调整特点
张诗媛, 夏军强, 万占伟, 李洁
DOI: 10.11660/slfdxb.20190107
清水沟改道及龙羊峡、小浪底水库运用后，黄河口尾闾河道的河床形态发生了显著调整。黄河口尾闾河道河床调整过程总体分为四个阶段，分别为：1976—1980年淤滩成槽阶段，1980—1984年单股入海阶段，1984-1999年主槽萎缩阶段，1999—2016年河床冲刷阶段。研究发现：清水沟改道初期，河床平面形态宽浅散乱，河口迅速延伸，河长从75.1 km增加到93.2 km。1980年后，河道逐渐形成单一顺直的河型，入海口逐渐南偏，河口延伸速率减小。1984—1999年，主槽萎缩严重，平滩面积减小了61%；深泓摆动剧烈，其摆动距离及强度分别为102 m及0.17。小浪底水库运用后，河床剧烈冲刷，平滩水深增加了41%；深泓摆动幅度减小，其摆动距离及强度分别减小至37 m及0.09。此外还建立了1999年后平滩形态参数及深泓摆动强度与前4年汛期平均水流冲刷强度的经验关系，一定条件下可用于反演河床形态随水沙条件的调整过程。
2019 Vol. 38 (1): 63-74 [
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75
一种改进型MABR系统的增氧性能评估
孙秋慧, 邓恒, 曹翠翠, 马超, 郭祺忠, 陈亮
DOI: 10.11660/slfdxb.20190108
治理城市黑臭水体的关键之一在于提高水体含氧量。膜曝气生物膜反应器（MABR）低压无泡特点常导致受处理水体溶解氧（DO）分布不均，从而降低MABR系统整体增氧性能并影响黑臭水体处理效果。针对该问题，对MABR系统进行改进，在MABR系统的中空纤维膜组件中设置可制造气泡的特殊中空纤维膜丝，改进后的MABR系统可形成气泡羽流，气泡羽流的搅拌特性可使MABR系统在保持高氧转移效率的同时提高其增氧均匀性，提高黑臭水体处理效果。通过模拟试验分析了改进后的MABR系统在模拟黑臭水体中的增氧效果及均匀性。结果表明：改进型MABR系统增氧效果随曝气压力的增加而增加，与未曝气（0 kPa）试验24 h内DO饱和率均值相比，10、20和30 kPa下，河水DO饱和率均值在水平试验中的增幅为-2.8%、17.7%和29.4%，在水深试验中的增幅为13.6%、6.6%和32.1%。同时，水平与水深试验中河水DO饱和率的分布随曝气压力的增大而更均匀，与0 kPa试验相比（水平与水深试验中河水DO饱和率的方差均值分别为1.7和13.5），10、20和30 kPa下，河水DO饱和率的方差均值在水平试验中为0.3、3.9和0.4，在水深试验中为9.8、18.4和3.4。改进后的MABR系统可实现对水体良好的增氧效果与均匀性，为解决我国城市河道黑臭水体难题提供了技术支撑。
2019 Vol. 38 (1): 75-85 [
摘要
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86
北江干流中下游水沙特性变化及建库影响
黄东, 李海彬, 练伟航, 刘画眉, 徐林春
DOI: 10.11660/slfdxb.20190109
定量研究水库的拦沙效应是揭示水库对河道泥沙输移影响的关键之一。在对北江干流中下游近60年水沙特性变化分析的基础上，运用干、支流主要控制水文站实测资料，估算梯级水库拦沙量；基于Brune拦沙率方法，提出北江干流梯级水库综合拦沙率修正式，研究水库拦沙对下游河道输沙量减少的影响。结果表明：（1）与1956—1999年相比，2000—2005年石角站年径流量仅减少6.16%，年输沙量则减少39.17%。其中，干支流水库拦沙合计约142.59万t/a，约占石角站减沙量的52.34%；水土流失工程措施减沙量约占18.83%；径流量减少引起的减沙量约占5.07%。（2）采用修正式计算，现状条件下（2012—2016年），干流梯级水库综合拦沙率约为12.81%，与实测值较为吻合。（3）2006年以来，库区泥沙淤积量与采砂量基本平衡，北江干流梯级枢纽水库拦沙率将在较长时间内维持现状水平。
2019 Vol. 38 (1): 86-96 [
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97
基于SCHISM模型的三维两相浑水模型研究
黄海, 张红武, 张磊, 钟德钰
DOI: 10.11660/slfdxb.20190110
传统水沙模型多采用雷诺平均方程结合含沙量对流扩散方程，并用纯水紊流模型进行封闭。这类模型无法考虑固、液相间作用，在含沙量较大、颗粒粒径较粗时会产生误差。文章采用两相浑水紊流模型对两相浑水基本方程进行封闭。两相浑水理论将固、液两相流看作一个整体，但考虑了固、液相间作用和颗粒碰撞等微观物理机理，而且偏微分方程的数量和形式与传统水沙模型中的基本方程相同，方便将两相浑水理论嵌入至已有的水沙模型中，并应用于河流、湖泊和河口等大尺度水沙流动模拟。首先对两相浑水理论进行梳理，将其转化为三维水动力学模型SCHISM控制方程的形式并嵌入至SCHISM模型中，最终将其应用在经典的二维明渠恒定、均匀流实验、深槽实验和2012年黄河花园口至艾山段洪水过程的三维数值模拟。
2019 Vol. 38 (1): 97-110 [
摘要
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111
基于水工模型试验的前坪水库溢洪道优化设计研究
朱翠民, 皇甫泽华, 皇甫明夏, 赵玉良, 彭光华
DOI: 10.11660/slfdxb.20190111
针对前坪水库枢纽工程设计方案的前期水工模型试验表明，前坪水库导流洞、溢洪道、泄洪洞整体设计布置合理，上游库区来水平顺，库区水面较为平静，各建筑物敞泄时无大的不良流态，各建筑物泄量满足设计要求，但由于溢洪道位于主坝左岸的山坡垭口处，受库区横向水流影响，进水渠左右岸导墙前部水流流态存在横向偏流，影响水流过闸流态。为较好改善水流流态，对溢洪道进口右侧6种导墙型式进行了试验研究，同时在选择其推荐方案体型的条件下，对左侧导墙优化体型做了3种工况的试验研究，起到了设计优化的效果，也为其他工程提供参考和借鉴。
2019 Vol. 38 (1): 111-120 [
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