水力发电学报
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2020年 39卷 7期
刊出日期：2020-07-25
1
特约论文：高坝抗震安全理论发展趋势研究
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孔宪京, 陈健云, 邹德高
DOI: 10.11660/slfdxb.20200701
水电工程是我国绿色清洁能源开发利用和防洪减灾的关键基础设施，在我国未来很长一段时间内都是重大基建工程的重要组成部分。高坝作为水利水电枢纽的关键组成部分，其运行期间的抗震安全极其重要。本文全面评述了国内外高坝抗震安全的发展历史和现状，详细分析了目前高坝抗震安全研究中存在的问题，指出我国大坝抗震设计及其研究水平已经处于国际先进水平，但300 m级高坝抗震安全问题仍面临着诸多技术挑战，抗震设计的理念和方法没有实质性的突破，已难适应发展迅速的高坝建设实践，可能随着建设工程进入运行阶段而带来隐患。针对目前现状，本文分4个方面阐述了高坝抗震安全研究今后的发展趋势和关键科学问题，明确了重点研究方向，为国家重大工程建设和可持续发展相关决策提供参考。
2020 Vol. 39 (7): 1-11 [
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12
基于改进接触界面模型的离散元复合断裂模拟
孙建, 江汇, 何佳龙, 周元德
DOI: 10.11660/slfdxb.20200702
断裂过程区的合理表征对于混凝土和岩石等准脆性材料非线性损伤断裂的模拟具有重要意义。本文基于内聚力模型框架，对传统可变形体离散元方法中离散块体的接触界面模型进行改进，引入具有拉断性质的摩尔-库仑屈服面和BK复合能量演化准则，构建能够考虑单拉、拉剪与压剪响应区的非线性界面本构方程，并在分析模型中引入Voronoi镶嵌几何策略以克服断裂扩展路径对离散块体拓扑的依赖性。选择Galvez非对称三点弯梁试验对本文接触界面模型进行验证，计算和试验结果有较好的一致性，充分表明本文模型用于模拟I型和复合断裂问题的适用性。
2020 Vol. 39 (7): 12-20 [
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21
金沙江溪洛渡水电站工程建设的技术和管理创新与实践
樊启祥, 陆佑楣, 张超然, 李果
DOI: 10.11660/slfdxb.20200703
溪洛渡水电站是目前世界上已建成的第三大水电站，综合规模和技术难度在世界大型水电工程中名列前茅，建设过程中解决了大量技术难题并取得丰富的管理创新成果。本文采用案例研究方法，系统介绍了溪洛渡300 m级高拱坝智能化建设技术、大体积混凝土和衬砌混凝土温控防裂技术、大流量高流速泄洪洞和巨型地下厂房建设技术的创新成果，深入分析了采用绿色水电建设理念和环保规划设计、施工技术创新取得的成效；提出了大型水电工程“规范、有序、协调、健康”建设管理理念、六目标九支撑项目管理体系、产学研用协同创新管理模式、工程规划设计和建设组织优化方法，以及复杂岩体工程变形协调动态分析方法。上述成果确保了溪洛渡水电站安全、优质、高效的按期建成和稳定运行，取得巨大的社会和经济效益，为类似大型水电工程建设技术和管理实践提供有益借鉴。
2020 Vol. 39 (7): 21-33 [
摘要
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34
土石坝压实的智能控制理论
张庆龙, 安再展, 刘天云, 张兆省, 皇甫泽华, 李庆斌
DOI: 10.11660/slfdxb.20200704
有效的压实质量控制对于土石坝的安全和稳定运行至关重要，为此提出一种“智能决策+自动控制”的土石坝压实的智能控制理论。该理论采用三元论的理论结构形式，基于人工智能算法和运筹学，智能决策单元从全局角度给出最优压实计划，“底层”即执行机构的控制问题采用自动控制理论通过双闭环控制模式实现压实过程智能控制。应用实例表明，提出的智能控制理论可实现土石坝压实过程的智能控制，在确保压实质量的同时可提升压实效率。该理论不仅可为土石坝的智能建造提供关键理论和技术支撑，也在公路、铁路、机场和堤坝等工程中具备广泛应用前景。
2020 Vol. 39 (7): 34-40 [
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41
用临界距离法预测混凝土I型裂缝的FPZ及断裂韧度
童谷生, 陈树松, 张天柱
DOI: 10.11660/slfdxb.20200705
为了研究混凝土的断裂性能，本文采用临界距离理论（TCD）线法，推导得到了广义临界距离、名义断裂韧度及混凝土抗拉强度之间的函数关系，并在此基础上分析混凝土的断裂问题。结果表明：TCD线法能够获得比双K断裂准则略微保守的断裂韧度，同时可以得到相应断裂过程区长度的估算值。将线法应用于几何相似的混凝土梁的断裂韧性和断裂过程区分析，并与由双K断裂准则得到的失稳断裂韧度进行比较，计算结果验证了线法的可行性。
2020 Vol. 39 (7): 41-51 [
摘要
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52
基于全卷积神经网络的坝面裂纹检测方法研究
陈波, 张华, 汪双, 王皓冉, 刘昭伟, 李永龙, 谢辉
DOI: 10.11660/slfdxb.20200706
针对常规裂纹检测方法难适用于坝面裂纹检测的问题，提出一种基于全卷积神经网络的裂纹检测方法，主要解决混凝土坝面裂纹的定量化检测问题。该检测方法引入图像预处理与形态学后处理相结合的方式，分别对原始数据和预测结果进行优化，提升检测精度；并根据坝面数据特点对传统FCN（Fully Convolutional Network）网络进行改进，得到针对性更强的裂纹检测网络C-FCN（Crack Fully Convolutional Network），提升对裂纹检测的准确率；结合成像原理提取定量化信息，避免繁杂的相机标定工作，更加高效客观。利用该检测方法对实际工程进行实测，像素准确率、召回率和交并比分别达到75.13%、86.84%和60.15%，相比传统FCN网络，三项指标分别提升5.61%、16.56%、13.22%，同时定量化误差小于5%，裂纹平均宽度均不超过5 mm。该检测方法能够实现对坝面裂纹的精准识别和定量，为坝面后期风险评估和维护提供有力的数据支撑，具有显著的工程意义。
2020 Vol. 39 (7): 52-60 [
摘要
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61
三峡水库蓄水时机群决策方法研究
王丽萍, 李宁宁, 马皓宇, 阎晓冉, 吴嘉杰
DOI: 10.11660/slfdxb.20200707
汛末提前蓄水能在风险可控的条件下提高水库蓄满率，增益良多。目前针对三峡水库汛末蓄水时机的研究很多，但侧重点不同，且最佳蓄水时机的选取缺少决策技术支持。为了将现有研究成果有效整合，供上级决策者参考，提出了专家群体最大满意度群决策模型。首先，各专家运用累积前景理论对蓄水时间方案进行排序，然后以专家群体满意度最大为目标，求解使专家群体满意度最大的群决策结果。结果显示，9月11日蓄水的方案可以在较小的风险条件下取得较大效益，为最优方案，该结果与传统决策方法结果相同，表明了所提群决策模型的有效性。此外，该模型充分考虑专家决策心理，尊重群体意见，结果有据可循，能为研究三峡汛末蓄水时机问题提供一种新的有效手段。
2020 Vol. 39 (7): 61-72 [
摘要
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应用极点对称模态分解分析径流时空演化规律
李继清, 王爽, 黄婧, 陈思雨, 周婷, 田雨
DOI: 10.11660/slfdxb.20200708
研究径流演化规律对水文预报和水资源合理配置具有重要意义。鉴于径流序列具有多时间尺度与非线性趋势混叠的特征，利用自适应、无基的极点对称模态分解（ESMD）将长江上游干支流8站的年、月、日径流序列分解为各模态分量和趋势余项，甄别大尺度循环和非线性趋势；利用周期图、趋势余项、时频分析，同时掌握径流周期、趋势、突变规律，并与现有方法对比分析。结果表明：时间上，主要存在2年、6年、10 ~ 11年的年际与6个月、1年、2年、4年、22 ~ 23年的年内周期规律。空间上，除朱沱站年内、年际径流呈增加趋势，其余站径流均呈减少趋势；8站的突变规律也不完全相同。ESMD能同时从周期、趋势、突变来挖掘径流水文特性，为径流时空演化规律分析开辟新思路。
2020 Vol. 39 (7): 73-87 [
摘要
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88
热带气旋迁移加速度的统计规律
王静, 刘一龙, 单楷越, 余锡平
DOI: 10.11660/slfdxb.20200709
热带气旋运动规律的研究对于揭示热带气旋运动的机理、进而提高热带气旋预报的精度具有重要意义。本文对联合台风预警中心和美国国家飓风中心发布的1979—2016年间全球4907个热带气旋事件的观测数据进行统计分析，得到了全球范围内热带气旋中心迁移加速度的若干规律。研究表明，纬度变化对于热带气旋的迁移具有重要的影响，热带气旋迁移加速度沿纬线方向分量的平均值在低纬度地区接近于0，随着纬度增大，呈现出向东加速且加速度有不断增加的趋势。南北半球的规律具有明显的相似性。不同区域内平均经线方向加速度随纬度变化的规律不如纬向加速度明显，随着纬度的增加，差异增大。
2020 Vol. 39 (7): 88-98 [
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典型街区洪水演进的概化水槽试验研究
董柏良, 夏军强, 陈瑾晗
DOI: 10.11660/slfdxb.20200710
由于全球气候极端化现象加剧，城市洪涝灾害的强度与频率均呈上升趋势。为充分了解城市洪涝灾害的致灾机理，提出行之有效的减灾措施，有必要对典型城镇街区的洪水演进过程进行研究。本文建立了具有典型街区构造的洪水演进物理模型，模型中布设道路、建筑物、人行道、绿化带等设施。基于试验数据定量分析了建筑物密度、绿化带设置等对洪水演进过程带来的影响。得到主要结论如下：（1）溃坝波在模型道路上的运动速度与初始时刻上游水库的水深及道路本身特性有关，建筑物与城市绿化设施的布置对其影响较小；（2）布置绿化带及建筑物减小了过水面积，导致洪涝灾害发生后道路上的水位上升；但增加房屋密度将减少流入街区两侧的水流体积，布设绿化带将增加房屋周边的水流阻力，促使水流沿模型道路演进；（3）建筑物前水深与初始时刻水库内水深近似成正比，但初始水深较大时水流对建筑物的冲击力将远大于初始水深较小的工况。本试验结果可以为数学模型提供翔实的率定资料，并为面临突发洪涝灾害威胁的街区提供设计参照。
2020 Vol. 39 (7): 99-108 [
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排沙漏斗悬板倾角优化试验研究
王平圆, 李琳, 谭义海, 赵法鑫, 穆卓昀, 侯杰
DOI: 10.11660/slfdxb.20200711
通过系列模型试验研究了溢流悬板近心端向下倾斜、向上倾斜和水平布置对排沙漏斗水沙分离性能的影响。结果表明，溢流悬板倾斜与水平布置时排沙漏斗的截除率基本一致。悬板向上和向下倾斜时漏斗室和悬板表面的泥沙淤积量均小于悬板水平布置时的淤积量，倾角越大，淤积量越小。当悬板近心端向上倾斜时，泥沙淤积量的减幅大于悬板向下倾斜工况，排沙耗水率低于向下倾斜和水平布置工况，且向上倾角越大排沙耗水率越低。因此，将悬板近心端向上倾斜一定角度可有效解决悬板表面泥沙淤积问题，而且可减少排沙耗水率和漏斗室内的淤积量，研究成果可为排沙漏斗的悬板优化设计提供依据和指导。
2020 Vol. 39 (7): 109-120 [
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