水力发电学报
首 页
|
期刊介绍
|
编委会
|
投稿须知
|
下载中心
|
联系我们
|
学术规范
|
编辑部公告
|
English
在线办公
下载中心
·
论文模板(202211)
·
征订单
·
投稿须知
·
作者校核须知
·
论文作者著作权转让协议/承诺
更多>>
访问统计
总访问量
今日访问
在线人数
期刊荣誉展示
本刊为全国中文核心期刊，被下列数据库收录：
(i)中国学术期刊文摘，
(ii)中国科学引文数据库，
(iii)中国科技论文统计与分析数据库，
(iv)中国报刊订阅指南信息库，
(v)中国学术期刊（光盘版），
(vi)国际权威数据库Scopus。
2021年 40卷 9期
刊出日期：2021-09-25
1
南方典型城市化流域降雨极值及概率特征研究
宋明明, 张建云, 刘艳丽, 王国庆, 李昶
DOI: 10.11660/slfdxb.20210901
选取南方典型城市化流域（秦淮河流域）为研究区，应用极端降雨指标进行极端降雨时空演变和非一致性频率分布研究。结果表明1979—2015年秦淮河流域年降雨量呈小幅增加趋势，夏冬降雨量增大，春秋降雨量减少。极端降雨强度和频次显著上升，突变点和高值区与城市化格局演变的时间点和地区相吻合。皮尔逊III型分布是一致性修正后极端降雨序列的最优分布，最大1 d降雨量R1d和特强降雨量R99p具有较大的非平稳性，若仅采用修正前的R1d计算会导致工程设计值偏低；最大3 d、7 d降雨量R3d、R7d和极端降雨量R95p相对平稳，R3d和R95p不同重现期的设计值高值区均分布在流域下游和上游溧水区，R7d高值区分布在上游句容市，上下游极端降雨易产生叠加效应，为下游带来高洪水风险。
2021 Vol. 40 (9): 1-13 [
摘要
] (
181
)
PDF
(6491 KB) (
658
)
14
基于多种递归神经网络的海岛水库径流预报
郭玉雪, 许月萍, 陈浩, 于欣廷
DOI: 10.11660/slfdxb.20210902
海岛地区径流量偏小甚至出现断流，会极大影响短期径流预报精度。对海岛地区供水水库多组入库径流时间序列，基于三种递归神经网络（RNN）建立了不同预报因子组合和预见期的径流预报模型，探讨了RNN模型在海岛地区短期水文预报中的适用性。以舟山岛水库群为例，说明研究方法的有效性。结果表明仅考虑径流时间序列信息的预报精度最差，而耦合气象预报信息可提高径流预报准确性；随着预见期的增加，简单RNN模型的信息融合能力有限，而具有复杂神经元结构的基本长短时记忆神经网络和门控循环单元预报效果稳定；RNN模型对于平稳时间序列数据模拟效果优于非平稳序列，而气象信息的引入和参数优选能够改善其在处理非平稳时间序列中的缺陷。
2021 Vol. 40 (9): 14-26 [
摘要
] (
173
)
PDF
(1587 KB) (
458
)
27
基于局部均值分解和最大熵谱估计的径流分析
门宝辉, 常溶溶
DOI: 10.11660/slfdxb.20210903
研究径流序列的变化规律是水文预报的重点，如何将非平稳非线性的径流序列分解为平稳序列是当前水文领域的研究难点之一。基于此建立局部均值分解和最大熵谱估计耦合模型，以密云水库上游控制入库的下会站月径流序列为例，尝试将局部均值分解用于径流序列的时频分解，并采用最大熵谱估计分析各分量频率，以检验分解结果，获取径流序列更多有效频率信息。结果表明：局部均值分解能够对下会站径流序列进行分解且分解结果良好，各分量在最大熵谱检验中均呈现出一个主要周期，其对应值分别为2个月、6个月、18个月、5年、11年和22年。该方法在实际案例中的成功应用表明局部均值分解和最大熵谱估计耦合模型能够为水文时间序列分析及预测提供新的思路。
2021 Vol. 40 (9): 27-34 [
摘要
] (
123
)
PDF
(1262 KB) (
431
)
35
中国筑坝数量世界之最原因分析
黄强, 刘东, 魏晓婷, 杨元园
DOI: 10.11660/slfdxb.20210904
目前，中国建造了2.3万多座大坝（坝高15 m以上），占全球总数的40.6%，筑坝数量居世界之最。在国际反建坝背景下，揭示中国筑坝数量世界之最的原因具有重要意义。本文介绍了水坝发展历程，针对中国国情阐明了筑坝数量世界之最的原因，并展望了中国水坝的未来。结果表明：中国筑坝数量之最的原因既是人口、自然地理、气候、水情等国情所致，也是满足防洪减灾、农业灌溉、城市供水、水力发电等国家重大需求所致；水坝具有巨大的社会、经济和生态环境效益，按照未来国家战略刚需，中国筑坝的数量不是多了，而是不够，还需站在生态文明建设和高质量发展的国家战略高度，进一步建设和完善大坝体系。该成果对科学、合理、公正地认识与评价水坝具有参考价值。
2021 Vol. 40 (9): 35-45 [
摘要
] (
447
)
PDF
(660 KB) (
1353
)
46
梯级水库群多目标优化调度规则研究——以溪洛渡-向家坝为例
钟加星, 董增川, 姚弘祎, 倪效宽, 陈牧风, 贾文豪, 叶海焯
DOI: 10.11660/slfdxb.20210905
为完整利用水库群多目标优化调度的非劣前沿信息，提出了一种优化调度函数参数、追求调度结果逼近非劣前沿的新型调度函数提取方法。对于水库群多目标优化调度模型，采用非支配排序多目标优化算法II（NSGA-II）求解，分别获取丰、平、枯典型年的非劣前沿集，将其作为代理模型的训练样本，实现二维非劣前沿的函数表达。采用多元线性构型构建调度函数，以调度结果逼近非劣前沿为目标，优化调度函数的参数项。该方法避免了多目标优化调度函数提取因决策破坏非劣前沿完整性，追求调度结果即为非劣解，在溪洛渡-向家坝水库群得到了验证，成功提取了针对非汛期发电、生态两目标的丰、平、枯典型年调度函数，并在相似来水年份下验证了结果的合理性。
2021 Vol. 40 (9): 46-54 [
摘要
] (
314
)
PDF
(1863 KB) (
711
)
55
高流速含沙浑水体流变特性试验研究
白玉川, 温志超, 徐海珏, 黄哲, 张金良
DOI: 10.11660/slfdxb.20210906
加速行进中的洪水具有高含沙、高流速和粗粒径的特点，而针对洪水的流变特性研究关注点多为高含沙量，忽略了高流速即高剪切速率的特点。以黄河下游泥沙为研究对象，系统地研究了高流速剪切条件下含沙量、剪切模式、温度和盐度对流变特性的影响。结果表明，在高流速剪切条件下（剪切速率≥ 1200 s-1，对应线性流速为3.6 m/s），含沙量在106.64 ~ 957.83 kg/m3范围内的浑水体符合牛顿流体的应力本构关系，不存在屈服应力，表观黏度与含沙量呈指数关系。温度降低并未改变浑水体的流变特性，但会使其表观黏度增加，且温度越低黏度增幅越大，浑水体黏度增大梯度约为等温度清水的数倍至十几倍。盐度变化对该测试浑水体的表观黏度和流变特性影响甚微，可忽略不计。本研究结果可为高流速水流挟沙和远距离输沙研究提供理论参考。
2021 Vol. 40 (9): 55-66 [
摘要
] (
131
)
PDF
(1442 KB) (
517
)
67
竖井位置对双向贯流泵装置水力特性的影响
金康亮, 陈晔, 汤方平, 石丽建, 刘海宇, 张文鹏
DOI: 10.11660/slfdxb.20210907
双向竖井贯流泵作为一种可实现双向抽引的低扬程泵装置形式，在平原城市地区应用广泛，而竖井布置位置一直是工程实际中需要考虑的问题之一。本文通过三维造型软件建立模型，并使用全结构化网格划分方法划分竖井流道、直管流道、叶轮段及导叶段网格，数值计算控制方程为连续性方程、k-ε湍流模型方程和雷诺时均方程并采用稳态计算对双向竖井贯流泵装置进行模拟。计算分别模拟了竖井贯流泵的竖井前置、后置两种情况下泵装置叶轮正向反向运行共计四种运行情况的水力性能特性。结果表明，设计工况下无论竖井后置或是前置，泵装置正向运行效率皆高于反向运行。无论泵装置正反向运行，竖井流道和直管式流道作为进水流道时流态皆较为平顺，水力性能差异不大；泵装置正向运行时竖井流道和直管式流道作为出水流道时尽管因造型不同内部流态有所差异但总体水力损失较小。反向运行时出水流道环量不能被导叶回收，产生能量损失较正向运行大，而此时竖井流道作为出水流道水力性能要劣于直管式出水流道。
2021 Vol. 40 (9): 67-77 [
摘要
] (
111
)
PDF
(4034 KB) (
483
)
78
附加质量对水泵水轮机转轮模态特性的影响
杨小龙, 王超, 陈志明, 陈阜南, 毕慧丽, 罗永要, 王正伟
DOI: 10.11660/slfdxb.20210908
水泵水轮机转轮结构扁平，声学流固耦合作用明显，在工作流道中其固有频率将大幅降低。此外，机组开停机等过程中的水力激励容易引起转轮的共振，因此有必要对转轮进行模态分析，确保转轮的安全稳定。本文采用声学流固耦合方法，考虑转轮外流道流体附加质量，对水泵水轮机转轮的模态进行了分析；改变转轮的直径及高度，研究了转轮径深比对转轮模态的影响。结果表明流体域造成的水体附加质量效应由强到弱依次为上冠腔、下环腔及内流道。此外，转轮径深比减小后，转轮的固有频率升高，同时附加质量效应降低。本文的研究有助于评估机组运行过程中转轮的振动及共振特性，对大型抽水蓄能机组的转轮安全性预判有指导意义。
2021 Vol. 40 (9): 78-85 [
摘要
] (
180
)
PDF
(984 KB) (
568
)
86
基于改进PCM的抽水蓄能机组轴系可靠性评估
荆岫岩, 姬联涛, 郝峰, 王璞, 庄俊, 李超顺
DOI: 10.11660/slfdxb.20210909
抽水蓄能机组启停频繁，工况多变，比常规水电机组更易发生故障，研究机组轴系可靠性变化规律能有效地判断机组的真实运行状态，及时发现异常，因此本文提出了一种基于改进比例协变量模型（proportional covariate model，PCM）的抽水蓄能机组轴系运行可靠性实时评估方法。改进的PCM首先通过基于马氏距离的理想解逼近法求解出初始故障率，无需大样本失效数据；其次采用多元线性回归模型建立了故障率和响应协变量之间的关系，避免人为确定基本协变量带来的主观差异性；最后通过多元线性函数对运行可靠度不断更新，动态揭示状态监测数据与可靠性的映射关系。将该方法应用到抽水蓄能机组轴系可靠性评估，结果实时反映了机组轴系的运行状态，证明了该方法的有效性和合理性。
2021 Vol. 40 (9): 86-94 [
摘要
] (
143
)
PDF
(660 KB) (
476
)
95
变速混流式水轮机尾水涡带及压力脉动分析
王彤彤, 张昌兵, 谢婷婷, 曹文哲
DOI: 10.11660/slfdxb.20210910
水电机组在调频、调峰及调节新能源波动的过程中经常偏离最优工况运行，由此带来的尾水管涡带和压力脉动问题备受关注，这严重限制了机组的调节能力。本文采用RANS-LES方法，模拟了混流式水轮机变速运行模式下的尾水管涡带和压力脉动分布特性。结果表明：在消涡转速附近，尾水管涡带减小明显，偏离消涡转速时，尾水管涡带将增强；从消涡转速增加到最佳转速，虽然涡带增多、压力脉动幅值有所增大，但效率也随之提高；在最佳转速运行时，水轮机效率最高，相对传统恒速运行模式，可以提高7%左右。研究结果可以为水电机组的运行管理提供参考。
2021 Vol. 40 (9): 95-101 [
摘要
] (
210
)
PDF
(1229 KB) (
620
)
102
水电机组转子-转轮弯扭耦合振动特性分析
张雷克, 张金剑, 王雪妮, 马震岳, 吴嵌嵌
DOI: 10.11660/slfdxb.20210911
针对水轮发电机组轴系由多振源激励引起的非线性振动问题，本文构建了考虑动、静偏心因素的不平衡磁拉力及非线性密封力联合作用下机组轴系弯扭耦合振动模型，采用数值分析方法对系统动力学特性进行了研究。通过分岔图、轴心轨迹图和频谱图等方法分析了质量偏心、密封间隙对系统振动特性的影响。结果表明，动静偏心的加入对系统动态特性表现形式及振幅均带来了明显改变，系统稳定性在一定程度上得到了提升，新的运动特征周期6得以显现。质量偏心在恶化转子振动的同时会削弱不平衡磁拉力的影响，使振动趋于规则，但过大的质量偏心会导致定转子发生全周碰摩故障，容易引起系统潜在的不稳定。密封间隙的增加可以减少阻尼和摩擦，使系统运动趋于稳定；但过大的密封间隙会增加流体的泄漏，降低水轮发电机组运行效率。
2021 Vol. 40 (9): 102-112 [
摘要
] (
131
)
PDF
(3450 KB) (
565
)
113
黏性土-结构接触面剪切变形时的渗透机理分析
刘千惠, 王翔南, 湛正刚, 于玉贞, 吕禾
DOI: 10.11660/slfdxb.20210912
高心墙堆石坝在心墙和岸坡混凝土垫层间常设有一层接触黏土。这层接触黏土在缓解心墙与混凝土之间较大的不协调变形的同时还应具有较强的抗渗能力。接触面附近土体在高水头作用下产生大剪切变形，处于复杂的应力、变形和渗流状态。工程界普遍对此处是否更容易发生渗透破坏抱有疑问。接触面剪切-渗流试验的结果显示，在土体与结构之间发生较大剪切错动的情况下，渗透性呈现减小的趋势，但对其机理尚不清楚。本文在Biot固结理论的基础上，结合剪切渗透系数模型反映物理状态和变形对渗流场的影响，利用接触面单元反映试验中不同部件之间的接触关系，建立多体-多场耦合分析方法，对接触面剪切-渗流试验进行了数值模拟。通过分析计算结果，揭示了在接触面剪切-渗流的过程中，土体内部的应力-变形和孔隙比的演化过程以及渗透特性的内在机理。
2021 Vol. 40 (9): 113-121 [
摘要
] (
179
)
PDF
(1901 KB) (
397
)
122
混凝土坝变形的长期预测模型与应用
周仁练, 苏怀智, 韩彰, 徐朗, 刘明凯
DOI: 10.11660/slfdxb.20210913
变形预测对混凝土坝的安全运行和风险管控意义重大，针对现有方法难以实现长期精准预测并且建模困难等问题，采用多元回归（MR）模型将变形序列分解为水压、温度、时效和余项分量，引入季节差分自回归移动平均（SARIMA）模型对余项中的非稳定不规则信号进行信息挖掘，以此建立混凝土坝变形的长期预测模型。实例分析表明，该模型相对简单易行，具有较好的精度和稳定性，在具备长期观测资料且观测精度较高的具有周期性和趋势性的混凝土大坝变形的长期预测中具有一定的工程应用价值。
2021 Vol. 40 (9): 122-131 [
摘要
] (
227
)
PDF
(847 KB) (
619
)
132
低温循环环境下不同含水状态砂岩剪切性能
石立, 贺晶晶, 马凌云, 刘静, 张莹, 黄鹏
DOI: 10.11660/slfdxb.20210914
针对低温循环环境下不同含水状态砂岩剪切性能展开试验，分析含水状态、低温循环作用对砂岩剪切性能的影响规律。研究结果表明：低温循环作用后，相同含水量砂岩试样内摩擦角、凝聚力有不同程度降低，并随含水率增加而加剧。砂岩剪切破坏面粗糙度系数随饱水系数增加呈不同程度增大趋势。含水砂岩剪切破坏形态受低温循环作用因素影响较为显著，粗糙度系数随低温循环次数呈显著的幂函数递增关系。砂岩内摩擦角、凝聚力损伤因子随粗糙度系数增量呈显著指数函数递增关系。研究结论可为低温环境下砂岩剪切损伤模型的建立、寒区受损砂岩剪切性能原始状态反演分析提供依据。
2021 Vol. 40 (9): 132-140 [
摘要
] (
159
)
PDF
(1415 KB) (
349
)
141
硫酸盐干湿循环下纤维混凝土的耐久性及寿命
覃源, 关科, 马颖彪, 刘海敏
DOI: 10.11660/slfdxb.20210915
针对西部寒旱盐碱地区环境下的混凝土侵蚀破坏机理，设计制作了0、10%、20%、30%粉煤灰掺量的纤维混凝土试件（纤维掺量同为0.9%），进行两组硫酸盐干湿循环试验（组一：0粉煤灰掺量在2%、5%、10%硫酸钠溶液干湿循环；组二：0、10%、20%、30%粉煤灰掺量在5%硫酸钠溶液干湿循环）。分析研究了试件的质量、抗压强度和劈拉强度的变化规律，采用GM(1, 1)模型模拟了抗压强度耐蚀系数变化规律，预测不同条件下混凝土服役寿命。结果表明，10%硫酸钠溶液的侵蚀速度快于2%和5%浓度硫酸钠溶液；10%的粉煤灰掺入可以减缓纤维混凝土抗压强度下降速度，增强其耐久性；GM(1, 1)模型预测结果表明10%粉煤灰掺量混凝土寿命优于其他三组，与试验结果相符。
2021 Vol. 40 (9): 141-150 [
摘要
] (
173
)
PDF
(859 KB) (
719
)
京ICP备13015787号-3
版权所有 © 2013《
水力发电学报
》编辑部
编辑部地址：中国北京清华大学水电工程系 邮政编码：100084 电话：010-62783813
本系统由
北京玛格泰克科技发展有限公司
设计开发 技术支持：
support@magtech.com.cn
