水力发电学报
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2019年 38卷 4期
刊出日期：2019-04-25
1
城市洪涝模拟中无人机摄影测量技术应用进展
程涛, 徐宗学, 洪思扬, 汪中华
DOI: 10.11660/slfdxb.20190401
基于我国城市洪涝灾害的严峻形势和目前洪涝过程模拟模型的发展现状，指出精细化城市洪涝过程模拟是未来发展趋势。基于无人机低空摄影测量的数据获取方法能够提供高分辨率的地面信息，为城市洪涝过程模拟提供完备的数据基础。通过总结无人机相关技术指标和应用实例，指出利用低空无人机摄影测量获取的数据具有大比例尺、现势性强以及成本较低的优势，在众多领域得到广泛应用；同时，通过低空无人机摄影测量提供的土地利用、地形和洪涝范围等数据，可以完成精细化的洪涝过程模型建模与率定验证，三维模型与单体建模技术则能服务于数字化和更加精细化的洪涝过程模拟与展示。无人机摄影测量技术应用于城市洪涝过程模拟仍具有诸多问题，在未来的进一步应用中将得到不断完善和发展，具有良好的应用前景。
2019 Vol. 38 (4): 1-10 [
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11
射流–旋流梯级内消能工临界水力条件初探
邓淯宸, 牛争鸣, 李奇龙, 南军虎, 王天时
DOI: 10.11660/slfdxb.20190402
为了获得射流–旋流内消能工这种新型梯级消能工稳定运行的临界水力条件，采用模型试验研究和理论分析相结合的方法，对射流–旋流梯级内消能工的压强特性进行研究。结果表明，当竖井内射流尾水洞洞顶的水深大于20%的尾水洞洞径时，可在消能工内形成稳定淹没射流与稳定水平旋转流的双稳运行流态。在淹没射流段和水平旋流段，壁面压强沿程呈现出分级分段变化特征，最大相对压强水头差分别为0.75和0.72。淹没射流孔口顶托压强随竖井水深增大而线性增大。起旋器孔口顶托压强与起旋器孔口水流弗劳德数，阻塞孔口水流弗劳德数，竖井水位与下游水位差有关，并随三者的增大均呈线性减小的趋势。以射流孔口水流弗劳德数和起旋器孔口顶托压强作为上下游水力条件，给出了梯级内消能工在双稳运行流态时需满足的临界水力条件。成果可为射流–旋流梯级内消能工的体型设计、优化与工程应用提供理论依据。
2019 Vol. 38 (4): 11-20 [
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21
含淹没刚性植被明渠水流特性的试验研究
宋滢汀, 景何仿, 张凯, 黄凌霄, 李春光
DOI: 10.11660/slfdxb.20190403
水生刚性淹没植被大量存在于海洋、河流、水库、湖泊及运河中，对水流结构、河床冲淤、洪水演进及航运造成较大影响。为了准确掌握水生刚性淹没植被对水流的影响，需要对含植被水流问题进行系统的研究。本文利用三维激光多普勒测速仪等仪器对实验室水槽中四种排列（全覆盖平行排列、全覆盖交错排列、半覆盖平行排列、半覆盖交错排列）、四种淹没度下水生刚性淹没植被（用玻璃棒代替）的扰流特性进行了测量，并对实测结果进行了系列分析。试验结果表明，植被的密度、排列方式和淹没度对水面坡降、水头损失、水流流速和紊流强度都有明显的影响。
2019 Vol. 38 (4): 21-32 [
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33
基于流量过程的若尔盖黑河下游崩岸规律研究
杨涵苑, 李志威
DOI: 10.11660/slfdxb.20190404
岸坡侵蚀及岸滩崩塌对河道泥沙输移与弯道横向迁移具有重要影响。通过2017—2018年野外测量、流量频率分析和崩岸数值模拟，采用岸坡形态的原型观测数据，研究恒定和非恒定流量条件下，若尔盖高原黑河下游一个“?”型弯道的崩岸过程及其坡脚冲刷和岸坡崩塌的变化规律。恒定流量下，坡脚冲刷速率及河岸崩塌宽度随流量增大而增大。非恒定流量下，改变流量过程线的形状、峰值流量和离散度，当平均流量相同时，岸坡冲刷速率及河岸崩塌宽度基本一致，二者随平均流量的变化趋势与恒定流量下一致。这说明岸坡侵蚀的作用效果受流量大小的量级及其频率的共同作用，坡脚冲刷与岸坡崩塌主要受平均流量控制，流量过程线的形状及峰值影响较小。
2019 Vol. 38 (4): 33-42 [
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43
特征流量级对窜沟形成和发展影响的数值研究
雷云龙, 胡鹏, 曹志先, 刘怀汉, 李薇
DOI: 10.11660/slfdxb.20190405
分汊河道心滩常常出现窜沟，使滩体活动性变强，影响河势稳定。窜沟的形成与发展主要是对不断变化的径流流量的综合响应，为了探究窜沟对于不同流量级径流响应的敏感程度，基于平面二维水沙耦合数值模型，研究不同流量级条件下初始为完整高大心滩的冲淤过程，数值再现了窜沟的形成和发展。研究表明，窜沟的形成与发展和特征流量紧密相关：①流量较小、水流不能漫滩时，水流走心滩左右两汊的主槽，窜沟无法生成；②中等流量、水流能漫滩，但滩面水深较小时，左右两槽水流交换在低洼的滩面发生，冲刷生成窜沟；③在大流量下，心滩基本没于水下，左右两槽水流交换减弱，没有窜沟生成。研究结果还显示，在不同的特征流量下，窜沟发生的位置会有摆动，且窜沟生成和发育的特征流量的量级在一定程度上取决于滩体的平面形态。在分汊河道心滩滩体稳定性研究方面，方法及结论具有参考价值。
2019 Vol. 38 (4): 43-52 [
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53
海绵校园水体和底泥污染指标变化及相关性
侯杰, 孙秋慧, 郭祺忠, 康宏志, 王慧琪, 刘讯, 朱开渲, 陈亮
DOI: 10.11660/slfdxb.20190406
天津大学北洋园校区是海绵校园建设示范校园。本文以天津大学北洋园校区人工水系为研究对象，通过监测人工水系水体和底泥中各污染指标浓度的变化，研究水体和底泥中污染物的变化规律；同时，通过分析水体和底泥中不同污染指标的相关系数与多元回归决定系数，分析水体和底泥中污染物的相关性和底泥对水体水环境变化的贡献。结果表明：海绵校园人工水系水体污染物浓度与污染源分布和水体流动性有关，且夏季较好，春季较差，主要污染物为氮（其中，总氮Ⅳ类-劣Ⅴ类、氨氮为Ⅲ类-Ⅴ类）、化学需氧量（Ⅳ类-劣Ⅴ类）。同时，底泥中各污染物浓度在四个季节中无显著变化，主要污染物为氮（其中，总氮0.1 ~ 17.1 mg/kg、氨氮0.6 ~ 4.7 mg/kg）和化学需氧量（26.9 ~ 190.4 mg/kg）。另外，各污染物在水体和底泥中的浓度与全水环境浓度（水体浓度+底泥浓度）之间的多元回归决定系数存在前两者之和大于或小于全水环境的情况，说明水体与底泥对不同污染物的影响存在协同性或重合性，即海绵校园人工水系水体和底泥中各污染物存在相关性。
2019 Vol. 38 (4): 53-62 [
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63
三峡水库夏季不同支流倒灌特性及其影响分析
黄佳维, 纪道斌, 宋林旭, 刘德富, 黄亚男, 徐慧, 刘心愿, 平明明, 赵冲
DOI: 10.11660/slfdxb.20190407
为研究三峡库区夏季不同支流库湾倒灌特性及其对水温分层和营养盐分布的作用特性，以及其对水华的影响，于2017年7月对三条不同支流库湾（香溪河、大宁河、小江）的流速、水温、营养盐和叶绿素a等进行了监测。结果表明：夏季三峡库区干流水体主要以中层倒灌潜入支流库湾，均主要为温差异重流，且倒灌潜入深度与厚度主要与支流库湾河口水温分布有关。受干流倒灌的补给作用，三条支流中下游营养盐普遍呈现出“中层>底层>表层”的垂向分布规律，由于上游有磷矿产业，香溪河TP分布情况较其他支流不同，呈现上游至下游逐渐减小的趋势。干、支流间不同的温度差使支流间倒灌异重流的强度存在差异，倒灌异重流将影响支流的水温分层结构，导致支流库湾存在不同水华优势藻种及强度，进而对支流水华产生不同的影响。
2019 Vol. 38 (4): 63-74 [
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基于聚类分析的堤防溃口水力边界特征值研究
马洪福, 孙东坡, 刘明潇, 董明家
DOI: 10.11660/slfdxb.20190408
在进行堤防溃口发生机理研究和开展堵口技术研究时，确定典型堤防溃口水力边界特征值是整个研究的重要基础和前提。而实际堤防溃口由于复杂多变，实测资料数据少且不齐全，难以准确获取典型溃口水力边界条件。本文利用收集到的100多组国内外堤防/土坝溃口实例和试验数据，基于聚类分析方法建立了溃口水力边界特征值间的相关关系，对缺失值进行了关联拟合补值；同时通过对溃口无量纲化特征值的概率密度统计分析，得出概化典型溃口水力边界参数与相关方程。分析表明：溃口宽多在20 ~ 100 m，口门水头多在4 ~ 12 m，口门流速多在2 ~ 8 m/s，分布概率均在64% ~ 71%。溃口宽深比和弗劳德数的概率密度均服从正态分布特征，溃口宽深比取3 ~ 8的分布频率约为55%，弗劳德数取0.4 ~ 0.8对应的分布频率约为60%。
2019 Vol. 38 (4): 75-86 [
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87
基于专家系统的多年调节水库年消落水位优选
夏致远, 钟平安, 徐斌, 刘为锋, 王菊芬
DOI: 10.11660/slfdxb.20190409
多年调节水库年末消落水位是协调当年与未来效益的重要控制变量。为了在未来可能来水不确定的情况下优选当前年末水库水位，构建了年末消落水位优选专家系统总体框架，分析了年末消落水位形成模式，给出了推理数据源生成方法，在推理机中实现消落水位推理。滩坑水库实证结果表明：该方法推理出的消落水位与最优解接近，且发电量与多年连算最优解差距很小，供电稳定性和水资源利用率等指标也达到较高水平，对于指导多年调节水库年度发电计划的编制有实用价值。
2019 Vol. 38 (4): 87-95 [
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指数Gamma分布参数估计方法对比研究
李航, 宋松柏, 石继海
DOI: 10.11660/slfdxb.20190410
鉴于指数Gamma分布在水文频率分析中的优越性，探讨了6种常见的参数估计方法在该分布下的应用情况。选取安康、花竹、临江、彭水、珊溪和武胜6个水文站的年最大洪峰资料，对考虑历史资料的年最大洪峰序列进行频率计算，应用蒙特卡洛试验研究优化适线法、矩法、混合矩法、线性矩法、极大似然法和基于最大熵理论普通熵法的统计性能以及设计值的精度，分析上述6种方法下指数Gamma分布与经验点据的拟合情况。采用AIC准则和均方根误差RMSE为评价标准进行拟合效果评估，计算结果表明，优化适线法和线性矩法在洪水频率分析中取得了理想的拟合效果，优化适线法与线性矩法作对比研究，能够更好的确定研究区最合适的参数估计方法。
2019 Vol. 38 (4): 96-107 [
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108
基于熵-盲数的贝叶斯渗流参数反演分析研究
吕鹏, 王晓玲, 吴斌平, 程正飞
DOI: 10.11660/slfdxb.20190411
已有的贝叶斯参数反演方法仅考虑反演过程中的随机性，忽略了渗流参数的灰色和未确知等不确定性，本文提出一种基于熵-盲数理论的贝叶斯渗流参数反演方法。该方法在反演模型中引入熵-盲数理论，将待反演参数视为盲数，充分考虑反演过程中的不确定性，采用差分进化自适应Metropolis（DREAM）算法对渗流参数的后验分布进行推导，利用响应面模型替代渗流场数值模拟的正演模型，解决传统贝叶斯渗流参数反演方法需要大量调用正演模型进行运算才能达到收敛、计算效率较低的问题。通过算例分析及某碾压混凝土坝坝基的渗透系数反演，验证了该方法的有效性和准确性。
2019 Vol. 38 (4): 108-118 [
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119
黑河流域甘肃段湿地破碎化及生态环境质量
胡鑫, 杨东, 石三娥, 李馨
DOI: 10.11660/slfdxb.20190412
黑河流域甘肃段湿地在国家生态建设中具有重要战略地位。受社会自然因素胁迫，该地区湿地资源的规划保护已迫在眉睫。本文基于遥感影像，选取景观破碎化指数对研究区湿地景观破碎化过程进行分析，并引入InVEST（integrated valuation of environmental services and tradeoffs）模型，对2000—2008年、2008—2016年两个时段湿地资源生态环境质量进行综合评价。研究表明：（1）2000—2008年，研究区各湿地类型面积减少明显，灌丛沼泽面积减少最多，2008年以后各湿地类型面积开始增长；（2）2000-2008年研究区景观破碎化程度持续恶化，但2008年后景观破碎化程度开始转好；（3）研究区湿地生态环境质量整体较好，极重要生境湿地面积占总面积的86% ~ 94%。
2019 Vol. 38 (4): 119-135 [
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136
大坝可接受风险水平确定方法研究
王丽萍, 李宁宁, 马皓宇, 张验科, 纪昌明
DOI: 10.11660/slfdxb.20190413
F-N曲线法是一种通过直观图解描述风险频率（F）与后果（N）间关系的曲线，常与最低合理可行（as low as reasonably practicable，ALARP）准则相结合来确定社会风险可接受水平。现行方法中存在参数的确定缺乏理论依据、主观性强，且对于不同地区、不同风险类别通用性差等问题。本文针对上述问题提出了融合风险矩阵的改进F-N曲线。通过风险矩阵有效衔接现有风险规范，并提出了风险单元等级划分定性与定量相结合的方法，基于此将风险矩阵转化为F-N曲线。在大坝可接受风险水平研究的基础上，阐述了该方法的具体实现过程，并对比分析了与传统方法的差异和联系，比较结果说明改进后的F-N曲线较传统曲线更加规范、合理，且易于推广应用到其他类型的风险研究与计算中。
2019 Vol. 38 (4): 136-145 [
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146
水力机组系统参数全局敏感性分析
张解生, 许贝贝, 陈帝伊, 李欢欢, 张京京
DOI: 10.11660/slfdxb.20190414
以水力机组系统为研究对象，提出水力不平衡力解析表达式连接传统水电调节系统模型和机械子系统模型，从而构建系统的整体耦合动力学模型。采用扩展傅里叶幅度检验法（extended Fourier amplitude sensitivity test, EFAST）对复杂水电系统模型典型参数进行敏感性分析，以评估其对发电机角速度和转子质心偏移敏感特性。研究结果：（1）机组综合自调节系数、转轮进口直径、转轮出口直径、水轮机额定流量和主接力器额定位移为发电机电角速度重要敏感参数；（2）发电机转子质量偏心、水轮机转轮质量偏心、机组综合自调节系数、转轮入口直径、转轮出口直径、转轮入口直径和主接力器额定位移为发电机转子质心水平偏移敏感性参数；（3）质心主要敏感性参数与其他参数相互作用对X方向和Y方向振动摆度影响有明显区别；（4）发电机转子质心振动偏移参数敏感性强于发电机角速度值。因此，利用该模型分析具体电站振动演化时，模型调参顺序为先校准发电机角速度值，在校准心振动偏移参数。该研究为复杂水电系统模型个体化应用和模型调参提供重要科学指导依据。
2019 Vol. 38 (4): 146-159 [
摘要
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160
井阀联合防护的水电站水力过渡过程分析
张小莹, 张健, 周天驰
DOI: 10.11660/slfdxb.20190415
基于水力计算的特征线法和一维瞬变流理论，分别建立了调压井和调压阀的数学模型，应用于具有长引水管道的水电站。根据调压井和调压阀的工作原理，结合全部机组甩负荷时机组转速上升率和蜗壳最大压力的控制要求，对比了单独设置调压井和井阀联合防护方案分别对水电站过渡过程的影响，得到了与单调压井方案相比，井阀联调方案可以明显且有效地降低蜗壳末端最大压力和机组转速上升率的结论。在此基础上，分析了调压阀的选型对机组运行安全的影响。结合数值计算结果，确定了调压阀的启闭规律及阀径选取原则，数值模拟结果为与此类似水道布置的水电站调压阀选型选取提供了参考。
2019 Vol. 38 (4): 160-168 [
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169
抽水蓄能机组泵工况分阶段启动及经济运行
肖洋, 杨开林, 宋少群, 王官宏, 马世俊
DOI: 10.11660/slfdxb.20190416
在仙游抽蓄电站机组调相转抽水的过程中，由于导叶开启过快，使得电机功率改变量较大，导致电网频率波动较大。对此，本文提出了在泵工况采用导叶分阶段线性启动的解决方法。基于高扬程水泵水轮机模型转轮特性数据，研究了不同导叶开度时机组运行的稳定性；分析了水泵流量、轴功率、效率与扬程和导叶开度的关系，提出了确定泵工况高效经济运行最大导叶开度的方法。通过对水泵和水轮机工况区压力脉动的比较分析，得出水轮机工况的压力脉动比水泵工况相同位置的大得多，所以水泵工况也可以采用导叶开度分阶段开启方式的重要结论。对水泵零流量工况的分析表明，当水泵启动时，采用缓慢开启导叶的方式有利于避免发生较大的零流量压力脉动现象。同时，选择较小的导叶开启目标开度有利于减小零流量压力脉动强度。最后，水力过渡过程计算示例表明，在水泵启动过程每个阶段导叶保持不变的过程中，水压和轴功率波动幅度较小且很快衰减，机组能够稳定运行，发生超过水轮机工况压力脉动的风险微小。由于高水头或高扬程水泵水轮机转轮单位流量和力矩特性及压力脉动具有类似特点，上述结论也可供其它抽蓄电站参考。
2019 Vol. 38 (4): 169-178 [
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179
基于多维特征和多分类器的水电机组故障诊断
程晓宜, 陈启卷, 王卫玉, 郑阳, 郭定宇, 娄强
DOI: 10.11660/slfdxb.20190417
提出了一种基于多维特征和多分类器的水电机组故障诊断方法。通过提取水电机组不同状态下振动信号的时域特征、频域特征和集合经验模态分解-样本熵，构建多维特征，实现特征信息的多维互补，并利用遗传算法对构建的多维特征进行降维处理。以此多维特征作为分类器的输入，分别通过支持向量机、反向传播神经网络和朴素贝叶斯分类器进行故障诊断，将三种分类器的初步诊断结果进行融合得到最终诊断结论，从而提高水电机组故障诊断的准确率。为验证该方法的有效性，将转子不平衡、转子不对中、转子碰磨等故障在转子试验台上进行模拟，并用上述方法进行诊断，结果表明，较单维特征和单分类器，多维特征输入和多分类器融合的故障诊断准确率更高。
2019 Vol. 38 (4): 179-186 [
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187
基于水文模型模拟的边坡稳定研究
肖耀廷, 朱悦璐
DOI: 10.11660/slfdxb.20190418
针对传统边坡稳定研究中土体含水率在长时间序列上难于连续获得的问题，提出以水文模型VIC（variable infiltration capacity model）为工具，结合研究区降水、气温、植被覆盖等资料，输出土体含水率的逐日变化，以此作为边坡稳定分析的计算要素。结果表明：1970—2010年间，渭河流域土体含水率时空分布总体上呈增加趋势，土体抗剪强度呈降低趋势，但幅度稳定在2‰左右；基于M-C等面积圆DP3准则的强度折减法计算结果表明，边坡安全系数k在40年间有上升趋势，其中k值大于1.2的时段在85%以上，k值在1 ~ 1.2之间的时段占9%左右，k值小于1的时段占5.5%左右；土体抗剪强度时间序列R/S分析结果表明，τ-t曲线和k-t曲线Hurst系数分别为0.5568、0.5888，属于无变异；综合上述因素判断，该滑坡体现状和未来均处于稳定状态。这种方案是基于水文学角度的边坡稳定研究，为土体抗剪强度计算及地质灾害评估提供了一种新的选择。
2019 Vol. 38 (4): 187-198 [
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199
基于M5P-SVR故障预测的地下洞室施工仿真
钟登华, 林瀚文, 吴斌平, 赵梦琦, 余佳
DOI: 10.11660/slfdxb.20190419
地下洞室群施工仿真是分析地下洞室群施工过程的重要手段。针对传统仿真模型难以实现对出渣运输时间的高精度仿真计算，而且在量化运输机械故障对施工进度的影响时存在主观性强、误差大等不足，本研究提出了基于M5P-SVR故障预测的地下洞室群施工仿真模型，模型的建立包括以下两个方面：（1）对传统CYCLONE模型中的出渣模块进行了改进，建立了交通运输仿真回路来计算出渣运输时间，提高了这一关键工艺的仿真精度；（2）科学地考虑地质等外在因素的影响，结合M5P模型树训练规则的简单有效的优点以及支持向量机回归（SVR）可以有效解决小样本、非线性预测问题的优势，提出了基于M5P-SVR的运输机械故障预测方法，交叉验证结果表明该方法有效地提高了预测精度。最后采用该模型对某实际工程进行仿真模拟并与传统方法计算结果进行对比分析，分析结果验证了M5P-SVR机械故障预测方法的有效性及该仿真模型的准确性和优越性。
2019 Vol. 38 (4): 199-212 [
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溪洛渡特高拱坝混凝土保温技术研究与应用
樊启祥, 邬昆, 陈文夫
DOI: 10.11660/slfdxb.20190420
大坝混凝土裂缝多为表面裂缝，深层裂缝和贯穿裂缝也多由此发展而成，加强表面保温是有效防止混凝土表面裂缝的重要措施。溪洛渡特高拱坝建设过程中，通过技术标准确定、仿真模拟研究、施工方案优化、标准工艺建设等系统性保温技术研究，提出了适应特高拱坝表面防裂需要的大坝混凝土个性化、精细化全坝保温工艺要求，经现场全方位实时监测和质量检查，溪洛渡拱坝混凝土保温实施效果明显，有效控制了大坝混凝土表面开裂的风险。
2019 Vol. 38 (4): 213-223 [
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基于PLS-ELM响应面法的坝基抗滑稳定可靠度分析
王晓玲, 李潇, 朱晓斌, 刘明辉, 王佳俊
DOI: 10.11660/slfdxb.20190421
复杂重力坝坝基抗滑稳定可靠度问题中，研究变量个数多，隐式功能函数非线性程度高，使用传统响应面法求解时拟合精度不高、收敛困难、结构计算量大。针对该问题，提出了重力坝坝基抗滑稳定可靠指标估计的偏最小二乘-极限学习机（PLS-ELM）动态响应面法。采用适用于处理高维度、小样本、非线性回归问题的极限学习机模型（ELM）构建隐式功能函数的响应面，并采用偏最小二乘法（PLS）优化极限学习机模型的隐含层神经元个数和输入权值，将极限学习机响应面和蒙特卡洛模拟法相结合，并构造合理的迭代方式，实现极限学习机响应面动态更新和可靠指标求解。在此基础上对某重力坝挡水坝段进行坝基抗滑稳定可靠度分析，结果表明：该方法结构计算量少，响应面拟合精度和效率高，算法容易收敛且适用性广，易于与多种结构计算方法和软件结合，适用于实际工程的坝基抗滑稳定可靠度分析；工程实例中坝基抗滑稳定可靠指标为5.10，满足规范要求；软弱夹层的材料参数对重力坝抗滑稳定可靠度影响最大。
2019 Vol. 38 (4): 224-233 [
摘要
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基于ACDE-SVM的引水隧洞施工仿真参数动态更新
肖尧, 钟登华, 王栋, 林威伟, 王佳俊, 刘震
DOI: 10.11660/slfdxb.20190422
施工仿真参数的更新对于施工仿真结果的准确性具有重要影响。然而目前的引水隧洞施工进度仿真参数更新多采用贝叶斯更新方法，存在需要假定参数分布形式，且无法得到预测参数的序列来描述参数动态变化过程的不足。针对上述问题，文章提出了基于自适应混沌差分进化支持向量机（adaptive chaos differential evolution- support vector machine，ACDE-SVM）的引水隧洞施工仿真参数动态更新方法。首先，采用自适应缩放因子和混沌理论对差分进化算法进行改进，提出自适应混沌差分进化算法（ACDE），ACDE算法既使搜索时间大大缩减，又弥补了差分进化算法后期局部搜索弱而使群体陷入早熟的缺陷；其次，基于现场施工参数时间序列，采用ACDE算法对支持向量机（SVM）进行参数寻优，进而构建基于ACDE-SVM的施工仿真参数预测模型，克服了传统SVM参数选择效率低、泛化能力弱的不足；最后，采用误差指标对模型性能进行评价，并与常规仿真方法及贝叶斯更新方法的仿真结果进行对比，验证基于ACDE-SVM的仿真参数动态更新方法的一致性和优越性。工程实例表明，该方法能够较好地拟合仿真参数随时间变化趋势，并能够提高引水隧洞钻爆法施工进度动态仿真的准确性。
2019 Vol. 38 (4): 234-245 [
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245
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246
冻融循环后砂岩卸荷过程应变能转化特征研究
倪骁慧, 沈晓梅, 华昕若, 方建
DOI: 10.11660/slfdxb.20190423
为了探究寒区隧道围岩在开挖卸荷状态下的力学性质，研究经历不同冻融循环次数的砂岩在三轴卸围压过程中的应变能转化特征。结果表明：（1）随冻融循环次数增加，卸荷屈服过程中峰值强度明显降低，塑性变形过程中出现明显平台阶段；（2）应变能转化过程可分为四个阶段，在峰前卸荷过程中，轴压吸收的应变能主要转化为弹性应变能储存，而冻融循环产生的损伤则加剧了以上过程；（3）峰后应力跌落过程中，存储的弹性应变能迅速释放，耗散能迅速增加，环向回弹变形做负功消耗的应变能迅速增大；（4）破坏表现出张剪破坏特征，随冻融循环次数的增加，张裂纹数量增加，颗粒破碎更为明显。本研究对进一步揭示冻结岩石卸荷损伤破坏规律有着重要的意义。
2019 Vol. 38 (4): 246-255 [
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256
垂直轴螺旋三角型叶轮的水动力学性能分析
朱国俊, 景信信, 冯建军
DOI: 10.11660/slfdxb.20190424
为改进直叶片垂直轴潮流能水轮机能量输出稳定性差的缺点，一种螺旋“三角型”叶轮被引入用以替代传统直叶片H型叶轮。首先分别以半叶高螺旋周向包角为15°、30°、45°及60°作为设计特征设计获得四种螺旋“三角型”叶轮，然后以计算流体动力学理论为基础研究了半叶高螺旋包角对螺旋“三角型”叶轮水力性能的影响规律。通过研究发现，叶轮改型之后的能量捕获系数有了不同程度的提升，其中改型叶轮在大尖速比工况下的能量捕获系数提升最明显，同时，螺旋包角越大，叶轮功率输出越稳定。经过综合对比，具有15°螺旋包角的叶轮性能最佳，其能量捕获系数的时均值最大提升率为13.4%，且能量输出稳定性也获得改善。此外，通过叶轮改型前后的内流场对比发现，螺旋叶轮不仅有效地减小了叶片尾涡的尺寸和范围，也减小了叶片上水压力脉动的幅值，有利于机组运行稳定性的提高，因此，螺旋“三角型”叶轮可作为一种替代传统H型直叶片叶轮的改进结构在潮流能开发过程中推广。
2019 Vol. 38 (4): 256-264 [
摘要
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265
潮流能导管水轮机水动力性能研究
宋科, 王文全, 闫妍
DOI: 10.11660/slfdxb.20190425
为了提高潮流能水轮机发电装置的输出功率，采用雷诺平均法（RANS-CFD）从功率、载荷、空化特性、非定常特性及多导管的影响等方面，对一种新型水平轴导管水轮机进行了理论研究，并通过拖拽水池试验对计算结果进行了验证。研究结果表明：导管水轮机相比裸水轮机具有较高的输出功率及轴向推力，在来流角±30°内仍能保持较高的输出功率。并且导管水轮机在设计工况下有很好的非空化特性及非定常特性。对于多导管组水轮机而言，附属大导管组能在全尖速比范围内进一步提升水轮机的功率及轴向推力，且随着附属导管攻角的增大，功率及轴向推力也将进一步增大。而附属小导管组则不利于水轮机的功率提升。研究成果对导管水轮机发电装置的优化设计起到支撑作用。
2019 Vol. 38 (4): 265-272 [
摘要
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