水力发电学报

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2020年 39卷 3期刊出日期：2020-03-25

	1	鄱阳湖枯水期水位变化及其影响因素量化分析
		王丹, 张双虎, 王国利, 王浩
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200301
		湖泊湿地在维系生物多样性、陆地表层物流平衡与生态平衡等方面有着不可替代的作用。鄱阳湖是长江中下游重要的水源地和调洪场所，独特的水文条件创造了湖区丰富的生境和生物多样性。自三峡水库运行以来，鄱阳湖水位变化显著，枯水期提前且持续时间延长，10月份水位异常偏低，严重影响了越冬候鸟的栖息地。本文采用模糊划分聚类模型，围绕天然径流变化、三峡水库汛末蓄水、地形变化对鄱阳湖枯水期10月份水位变化的影响展开研究，并量化各因素的影响大小。结果表明，湖区及长江干流径流减少是造成鄱阳湖10月水位降低的主要原因，三峡水库汛末蓄水则进一步加快了鄱阳湖水位的消落，研究成果可为鄱阳湖管理及改善枯水期湖区生态环境提供依据。
		2020 Vol. 39 (3): 1-10 [摘要] ( 283 ) PDF (826 KB) ( 937 )

	11	“一带一路”沿线国家水电发展状况与潜力
		古玉, 彭定志, 赵珂珂, 范楚婷
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200302
		分析“一带一路”沿线水电发展状况及潜力，对推进沿线国家能源合作、共同打造命运共同体具有重要意义。本研究基于大量数据与资料，以六个区域分析和总结了“一带一路”沿线水电资源量与开发程度的时空分布特征。理论蕴藏量和技术可开发量在空间上东多西少，沿线大部分国家水电开发程度低于50%，且东低西高。近五年水电发电量整体呈增加或减少趋势的国家数量相当，东北亚和东南亚水电资源丰富且发电量增加趋势明显，开发潜力大。按照各国未开发量占总未开发量的比值，将沿线国家水电开发潜力划分为五级，其中一级和二级共16个国家，是未来水电开发的重点。最后，对沿线国家水电发展提出相应的建议，指出未来“一带一路”能源建设应适应不同国家的具体情况，加强交流、创新与合作。
		2020 Vol. 39 (3): 11-21 [摘要] ( 190 ) PDF (2641 KB) ( 484 )

	22	赣江中下游防洪系统调度研究
		朱迪, 梅亚东, 许新发, 吴贞晖, 兰岚
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200303
		针对由水库群、航电枢纽、分蓄洪区等组成的赣江中下游复杂防洪系统，以防洪控制断面洪峰削减率最大为目标，建立了赣江中下游防洪系统联合防洪调度模型。以“1961”典型洪水及50年一遇、100年一遇和500年一遇设计洪水为研究实例，采用离散邻域的动态规划—逐步优化算法（DP-POA）进行防洪优化调度，并与常规防洪调度结果进行对比。结果表明：梯级水库和分蓄洪区对于赣江中下游削峰起主要作用，而航电枢纽的削峰作用较为有限；对于“1961”典型洪水，航电枢纽的运行可以在一定程度上降低峡江水库调度期内最高水位，有利于水库防洪安全；采用离散邻域的DP-POA算法的防洪优化调度可以较为显著地削减防洪控制断面洪峰流量，保障下游防洪安全。
		2020 Vol. 39 (3): 22-33 [摘要] ( 158 ) PDF (447 KB) ( 486 )

	34	基于变分模态分解和深度门控网络的径流预测
		李文武, 石强, 王凯, 程雄
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200304
		为提高水库中长期入库径流预测精度，提出变分模态分解、相空间重构和深度门控网络相结合的径流组合预测模型。首先对历史径流数据进行变分模态分解，产生多个模态分量；接着将分解得到的模态分量重构到高维特征空间，形成深度学习的输入；然后利用深度门控网络获取历史径流详细特征并进行预测；最后累加各模态分量的预测值完成重构。以白山水库为例，将所建模型分别与单一预测模型和其他组合预测模型进行对比分析。结果表明：所建模型能有效分解非平稳性的径流序列，充分学习内嵌的水文规律，预测误差最小，且在整个测试集上分布更为合理，拟合优度检验值最高。研究结果可为水库水资源规划管理提供技术依据。
		2020 Vol. 39 (3): 34-44 [摘要] ( 384 ) PDF (725 KB) ( 885 )

	45	盐度层化对水体紊动特性影响的实验研究
		黄睿, 张庆河, 邢恩博, 张金凤
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200305
		采用双层横向振荡格栅生成的紊流分别研究了纯淡水和不同盐度梯度层化水体的紊动特性。通过声学多普勒流速仪和设计开发的多通道微型盐度测量仪同步测量了水体紊动和盐度的历时变化过程，分别从水体紊动的均方根流速、紊动强度和紊动能谱等紊动特性的变化分析了盐度层化对水体紊动的影响。实验结果表明盐度层化会抑制水体紊动，减弱水体紊动强度，并且盐度梯度越大水体紊动抑制程度越大。定义了表征振荡格栅紊流中水体层化程度的无量纲层化参数，水体紊动抑制率随层化参数的增大而增大，拟合得到层化参数和紊动抑制率的关系式。
		2020 Vol. 39 (3): 45-55 [摘要] ( 162 ) PDF (4076 KB) ( 383 )

	56	水电送出型直流输电工程安全稳定研究
		陈典, 刘飞, 田旭, 张君, 王世斌
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200306
		青海—河南特高压直流输电工程是青海水电及新能源外送的重要工程，是世界范围内首次将水电等清洁能源远距离大规模采用直流输电技术输送，该直流输电工程投运后将对电网实际运行带来新的安全稳定问题。为此，本文首先分析了水电送出型直流输电工程投运后电网的稳定特性；针对暂态过电压问题，从运行方式和网架补强两方面提出了优化控制措施。通过仿真计算验证了本文提出的运行方式，优化和网架补强方案能够保证过渡期水电及新能源的送出和直流的输电能力。
		2020 Vol. 39 (3): 56-65 [摘要] ( 146 ) PDF (435 KB) ( 498 )

	66	非饱和石灰黄土土水特征与压缩湿陷特性研究
		梁志超, 胡再强, 郭婧, 王凯, 冯哲, 折海成
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200307
		针对西北地区非饱和黄土存在的增湿湿陷问题，利用非饱和固结仪对石灰改良黄土进行无应力测吸力和控制基质吸力的压缩试验，研究了不同石灰含量及不同干密度石灰改良黄土土水特征、压缩特性，以及增湿变形和湿陷变形特性。研究结果表明：石灰含量对非饱和黄土的土水特征曲线影响不大，但干密度对石灰改良黄土的土水特征曲线影响较大；压缩指数和屈服应力都随着吸力的增大而增大，回弹指数随吸力的变化几乎不变；同一竖向压力下，初始吸力越大，湿陷系数越大，湿陷起始压力都随着初始吸力的增大而减小，而最大湿陷系数和最大湿陷压力却都在增大；当石灰含量超过3%时，?s（p = 200 kPa）小于0.015，说明石灰改良黄土已基本消除湿陷性，具有工程应用意义。
		2020 Vol. 39 (3): 66-75 [摘要] ( 146 ) PDF (695 KB) ( 564 )

	76	基于颗粒堆积模型预测粗粒土最小孔隙比
		文喜南, 马刚, 王峰, 周伟, 刘其文, 梅江洲
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200308
		最小孔隙比是粗粒土最基本的物性指标之一，目前除室内和现场试验外，很少有能够直接预测不同级配粗粒土乃至超粒径粗粒土最小孔隙比的方法。本文提出基于颗粒堆积模型预测粗粒土的最小孔隙比，在理想球形颗粒的情形下验证了将颗粒堆积模型用于粗粒土最小孔隙比预测的合理性。由于天然和实际工程中的粗粒土颗粒形状复杂多变，需要建立堆积模型参数与颗粒形状之间的联系，本文采用单一粒径粗粒土颗粒的最小孔隙比与粒径呈幂函数关系的假定，通过优化算法，由若干组试样的最小孔隙比试验结果反演粗粒土的堆积模型参数，并用于预测不同级配粗粒土的最小孔隙比。对不同工程粗粒土或超粒径粗粒土最小孔隙比的预测取得了良好效果，具有较强的工程应用价值。
		2020 Vol. 39 (3): 76-85 [摘要] ( 226 ) PDF (498 KB) ( 513 )

	86	溪洛渡拱坝模态参数识别
		李帅, 潘坚文, 罗广衡, 邱奕翔, 时洪涛, 王进廷
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200309
		随着一系列高拱坝在西南地区兴建，坝体的健康状况及其真实的抗震性能成为近年来研究的热点。模态参数反映坝体结构的动态特性，可用于评估坝体的健康状况及更新坝体抗震分析有限元模型。本文基于永善县两次地震记录和环境激励数据，分别采用带外源输入的自回归（ARX）模型、随机子空间法（SSI）和频域分解法（FDD），识别溪洛渡拱坝的模态参数。结果显示，在相同工况下，不同算法识别结果的差异较小；当水位一致时，基于环境激励数据识别结果与基于地震记录识别结果基本一致，当库水水位从566 m变化到598 m时，坝体第一阶自振频率从1.63 Hz减小到1.51 Hz；地震前后识别结果基本一致，表明溪洛渡拱坝在经历两次地震作用后，坝体振动特性不变，坝体处于正常运行状态。
		2020 Vol. 39 (3): 86-95 [摘要] ( 214 ) PDF (1300 KB) ( 406 )

	96	基础激励下水电机组轴系统的非线性动力分析
		孙万泉, 郑泽知
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200310
		以水轮发电机组轴系统和基础耦合动力系统为研究对象，提出了带有基础随机外激励的水电机组轴系统的动力学模型。考虑机组的转子不平衡、转轮密封力等非线性作用，建立了该系统的非线性动力学微分方程。应用相应的数值仿真方法，结合轴心轨迹图、Poincaré映射图和分岔图等，研究了不同频率、不同强度和不同谱宽下的基础随机不确定性激励对主轴系统横向振动的影响。结果表明，基础激励频率的改变及强度和谱宽的变化将影响机组轴系统的运行稳定性，导致主轴系统出现多周期运动和混沌运动等复杂的非线性振动现象。研究进一步揭示了水轮发电机组轴系统的一些复杂非线性动力特性的内在机理和影响规律。
		2020 Vol. 39 (3): 96-105 [摘要] ( 145 ) PDF (765 KB) ( 404 )

	106	基于Bootstrap和ICS-MKELM算法的大坝变形预测
		王晓玲, 谢怀宇, 王佳俊, 陈文龙, 蔡志坚, 刘宗显
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200311
		传统大坝预测方法难以适应坝体变形序列的高维非线性特征，且仅能以点值的形式预测大坝变形，未能有效量化由数据随机噪声、输入样本的主观确定、参数的随机选择等引起的结果不确定性。针对上述问题，提出了基于Bootstrap和改进布谷鸟优化多核极限学习机（ICS-MKELM）算法的大坝变形预测模型，实现在精确预测大坝变形点值的同时，通过区间形式量化预测值的不确定性。首先，建立基于高精度多核极限学习机（MKELM）的大坝变形预测模型，该模型集成了核极限学习机（KELM）高效处理强非线性回归问题的优势和混合核泛化、学习能力强的特点，同时采用基于惯性权重和混沌理论改进的布谷鸟搜索（ICS）算法对多核极限学习机中核参数及正则系数进行优化，弥补模型易陷入局部最优的不足；其次，引入Bootstrap区间预测方法对模型和数据造成的不确定影响进行量化；最后，将所提模型应用于某实际大坝工程的变形预测，分析了不同训练样本数对模型预测精度的影响，同时通过与五种常用的预测算法进行对比，验证了本文模型具有一致性和优越性。
		2020 Vol. 39 (3): 106-120 [摘要] ( 231 ) PDF (2266 KB) ( 912 )

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