水力发电学报

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2020年 39卷 8期刊出日期：2020-08-25

	1	特约论文：水轮机技术进展与发展趋势 ^Hot!
		罗兴锜, 朱国俊, 冯建军
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200801
		水轮机作为水电能源开发的核心机械装备，其性能的优劣决定了水电能源的开发利用率。在现代科技进步的推动下，水轮机技术也取得了长足发展。我国水轮机技术的发展经历了引进、吸收、消化和再创造的过程，特别是近20年的快速发展使我国水轮机技术总体上达到国际先进水平。本文在全面综合国内外水轮机领域研究成果的基础上，以近20年来水轮机技术领域所取得的主要研究进展为重点，分水轮机水动力学基础、水轮机过流部件的优化设计理论及新型水轮机研制三部分对水轮机技术进展进行了综述，探讨了部分研究领域中存在的问题，并对水轮机技术的发展趋势进行了总结和展望。
		2020 Vol. 39 (8): 1-18 [摘要] ( 812 ) PDF (1059 KB) ( 2195 )

	19	基于KBM法的气垫式调压室涌波显式解析解研究
		欧传奇, 刘德有, 周领
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200802
		调压室涌波计算是水电站引水系统设计和优化的重要内容。为解决现有调压室涌波隐式计算公式应用困难、显示计算公式通用性差等问题，本文通过建立统一的气垫式调压室室内气体体积与水位关系，考虑过渡过程流量变化状态和系统阻力、阻抗作用特点，推导出对各种体型均适用的气垫式调压室水位涌波方程，分别以稳定终了、初始稳定时刻为基准，采用KBM渐近法求得其水位涌波及相关极值的显示解析计算公式，并分析了不同基准的公式误差。这些公式求解方便，其中以稳定终了为基准的公式计算误差可控制在1%以内，且对各种体型的气垫式调压室及开敞式调压室均适用。
		2020 Vol. 39 (8): 19-27 [摘要] ( 119 ) PDF (814 KB) ( 371 )

	28	薄层水泥净浆早期水化过程分层电学测量
		汪博浩, 王卫, 金峰, 谭捍东, 黄杜若
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200803
		自流控制灌浆形成的胶结颗粒料内部环境条件不同于普通混凝土。为研究环境条件对其水化反应进程的影响，本文采用埋入式电极阵列等设备，对薄层水泥净浆的早期水化过程进行较为精细的分层电学测量，并使用热重分析手段对电学测量结果进行印证。结果表明，在水化反应初始水解期和休眠期，试样水化进程在垂直方向上基本均匀，且不同厚度试样水化进程基本一致；水化反应加速期以后，接近表面处的孔隙饱和度小于内部较深处的孔隙饱和度，导致一定龄期后接近表面处的水化程度小于内部较深处的水化程度、较薄试样接近表面处的水化程度小于较厚试样同样深度处的水化程度。这些结论可为胶结颗粒料施工的质量控制提供参考。
		2020 Vol. 39 (8): 28-35 [摘要] ( 126 ) PDF (1065 KB) ( 384 )

	36	基于声发射技术的含初始缺陷混凝土破坏分析
		崔溦, 刘曼曼, 宋慧芳, 严江华, 阎红梅, 关炜
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200804
		初始缺陷对混凝土的变形和破坏特性有着重要的影响。本文对含有不同尺寸、不同倾斜角度初始缺陷的混凝土试件进行单轴压缩试验，并基于声发射技术分析混凝土的变形和破坏特性。试验结果表明：（1）与完整试件相比，含有初始缺陷的混凝土试件对应的峰值应力和峰值应变均减小，应力应变曲线在加载初期表现出较为明显的上凹趋势，卸载段曲线更为平缓，但是残余强度的变化没有明显规律。（2）含有初始缺陷的混凝土试件破坏过程可分为4个阶段：裂缝萌生、扩展、聚结、贯穿破坏。（3）当初始缺陷的倾斜角度为0°和90°时，混凝土试件主要以拉伸破坏为主，当初始缺陷的角度为30°、45°和60°时，混凝土试件沿着初始缺陷方向发生剪切破坏。
		2020 Vol. 39 (8): 36-45 [摘要] ( 174 ) PDF (5946 KB) ( 471 )

	46	大坝混凝土早龄期变温条件下拉伸徐变研究
		赵志方, 钟阳峰, 李新宇, 孙宇坤
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200805
		为解决大坝混凝土早龄期拉伸徐变确定困难的问题，本文综合考虑大坝混凝土早龄期水化发展进程和约束状态，采用温度-应力试验技术，测试获得粉煤灰掺量分别为35%和80%掺量的两种大坝混凝土在两种不同温度养护模式下约束试件和自由试件的温度、变形和应力的发展曲线，由此确定两种大坝混凝土的早龄期拉徐变及其发展规律。结合温度-应力试验和绝热温升试验数据，提出变温条件下的改进开尔文模型的大坝混凝土早龄期拉徐变模型，并对模型进行验证。结果表明：粉煤灰掺量为80%的大坝混凝土早龄期拉伸徐变度较大，可减小约束应力的发展，对混凝土早龄期抗裂有利。基于水化发展进程的改进开尔文模型可较好地预测约束状态下大坝混凝土的早龄期拉伸徐变，从而用于其早龄期开裂风险评估。
		2020 Vol. 39 (8): 46-54 [摘要] ( 143 ) PDF (789 KB) ( 606 )

	55	长江上游与洞庭湖洪水遭遇风险分析
		张超, 彭杨, 纪昌明, 时玉龙
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200806
		为进一步揭示长江上游与洞庭湖洪水遭遇规律，本文以宜昌站和城陵矶站1951—2016年实测日均流量资料为基础，建立了两站年最大洪水洪峰、15日洪量、洪水发生时间及间隔时间的边缘分布函数，进而构建了基于Archimedean Copula函数的洪水发生时间和量级（包括洪峰和过程）的联合分布函数，解析了长江上游与洞庭湖洪水的遭遇风险。其中针对长江上游与洞庭湖洪水洪峰之间，以及它们的洪峰及其发生时间之间均存在相关性的特点，提出了一种通过建立两站洪峰及其间隔时间的联合分布来研究洪峰遭遇风险的方法。最后分析了三峡水利枢纽的运用对长江上游与洞庭湖洪水遭遇风险产生的影响。研究成果可为三峡水库优化调度和长江中下游的防洪减灾提供理论依据。
		2020 Vol. 39 (8): 55-68 [摘要] ( 198 ) PDF (805 KB) ( 552 )

	69	我国水电的发展与能源革命电力转型
		张博庭
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200807
		对于能源革命电力转型，全世界几乎都公认：最突出标志之一是“煤电退役”。然而，长期以来我国对这个问题却始终存在着巨大分歧。由于国内舆论长期被煤电利益共同体操控，以至于我国的公众普遍以为：中国超低排放的煤电技术已经先进到了排放水平低于气电。所以，中国不必退役煤电，也能兑现巴黎协定。不过，最近发布的《加快中国燃煤电厂退出》报告则披露：中国如要兑现巴黎协定，必须要在2040到2055年前退役国内的所有煤电。对此，笔者作为水电工作者，深知发展水电对电力转型之重要，因此，本文将用我国多次为电力转型而做准备的水电规划都曾因未能开启电力转型而落空的历史经验和教训，论述我国水电发展及电力转型的重要性和可行性。
		2020 Vol. 39 (8): 69-78 [摘要] ( 243 ) PDF (429 KB) ( 656 )

	79	辽宁省资料短缺地区中小河流洪水预报方法
		彭安帮, 刘九夫, 马涛, 黄对, 王文种
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200808
		我国中小河流大多位于山丘区，水文站点稀少，资料短缺，而产生的洪水往往突发性强、破坏力大，中小河流洪水预报研究是重要课题。针对辽宁中小河流洪水预报特点，本文提出了一种资料缺乏地区中小河流洪水预报方法。首先收集与提取中小河流流域的下垫面、水文、气象等基本资料，采用主成分分析方法形成新指标，降低指标维数并减少相关性；利用可变模糊聚类方法对辽宁省中东部30个参证站和84个中小河流站进行水文相似性分类识别，划分为8个水文相似组；建立Topmodel洪水预报模型进行洪水模拟，对参数移植前后模拟精度进行对比分析，验证了方法的有效性与实用性。本文研究成果可为辽宁省中小河流洪水预报提供支撑，可为其他资料短缺地区洪水预报方案编制提供参考。
		2020 Vol. 39 (8): 79-89 [摘要] ( 196 ) PDF (1536 KB) ( 576 )

	90	黄河中游区间干支流径流变化特征与归因分析
		冯家豪, 赵广举, 穆兴民, 田鹏, 田小靖
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200809
		为探究黄河中游径流时空变化特征及其驱动因素，本文采用Spearman秩相关系数、水文情势突变指标及双累积曲线法对中游头道拐-花园口区间干流4个水文站及11条典型支流1957—2018年实测降雨、径流数据进行统计分析。结果表明：黄河中游干流站年径流量呈显著减少趋势（显著性水平0.001），各站年径流发生两次突变，且都出现在1969年与1987年前后；区间11条支流多年径流深自1970s后显著减少，头道拐–龙门区间径流占整个中游区间径流的比例由2000年前的31%减至之后的23.5%，龙门断面以下区间占比则明显上升；人类活动对头道拐–龙门与龙门–潼关区间多年平均径流变化贡献率分别为62.68%和79.85%，坝库工程、引水灌溉及梯田林草等水利水保工程措施是黄河中游径流锐减的主要驱动力。
		2020 Vol. 39 (8): 90-103 [摘要] ( 252 ) PDF (1997 KB) ( 661 )

	104	拉萨河直孔水库上下游河床粒径与粗糙度变化
		鲁瀚友, 李志威, 胡旭跃, 胡铁松, 袁昕亚
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200810
		拉萨河上游直孔水库于2006年建成以来，水库拦沙与下泄清水冲刷使下游卵砾石河床逐渐粗化，其粗化程度、范围和平衡状况有待研究。2018年4月的野外考察和现场观测拉萨河直孔水库上下游辫状河道，选取5个观测点，测量河床表面卵石中值粒径，同时利用无人机30 m低空航测，经过图像处理生成实测区域的高分辨率河床洲滩地形，计算洲滩表面粒径和相对粗糙度的空间变化。结果表明，采用无人机航测方法可较高精度地提取河床表面的卵石粒径级配，中值粒径的平均误差为18.7%。由于水流冲刷和分选作用，直孔大坝下游1 km河段内河床粒径粗化已完成，坝下游10 km范围内沿程粒径减小，至坝下游22 km后河床粒径逐渐恢复正常。
		2020 Vol. 39 (8): 104-111 [摘要] ( 160 ) PDF (1869 KB) ( 496 )

	112	基于观测的磨刀门咸界影响因素相关性探究
		黄舒琴, 尹小玲, 曾莹, 赵雪峰, 任杰
		DOI: 10.11660/slfdxb.20200811
		为进一步了解磨刀门枯季咸水上溯特性，2017—2018年枯季在磨刀门水道进行三次半月周期的咸界走航观测，同时收集该时段磨刀门水道的水文气象资料，结合不同河段的纵向和平面地形特征，对逐日咸水最大上溯距离与上游流量、外海潮差、海面高程及北向风速进行相关分析。结果表明，河道地形对这些因素的相关系数和相关显著性有明显影响。在下游洲岛分汊河段，由于分汊河道的调节作用，咸界与各因素相关不显著，相关系数比全河段的分析结果小；在上游窄深单槽河段，咸界与流量和潮差的相关性达到显著水平，相关系数明显增大，并且咸水易于加速进侵。通过分析还发现，尽管流量是相关性最高的主导性因素，但当其他因素如潮汐、风和地形等的作用突出时，流量对咸水运动的影响减弱而失去主导地位。
		2020 Vol. 39 (8): 112-120 [摘要] ( 121 ) PDF (993 KB) ( 463 )

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