水力发电学报
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2025年 44卷 1期
刊出日期：2025-01-25
1
潘家铮讲座特邀论文：水利水电工程高陡边坡变形与稳定性研究进展及挑战
Hot!
周创兵, 姜清辉, 姚池, 位伟, 胡冉
DOI: 10.11660/slfdxb.20250101
高陡边坡变形与稳定性分析是水利水电工程建设与运行的关键技术难题。近二十年来，我国建设了一批大型水利水电工程，成功解决了许多高坝大库的关键技术难题，在库坝高陡边坡全生命周期性能演化与安全控制方面取得了显著进展。本文紧扣高陡边坡变形和稳定性演化这一主题，以西南水电工程高陡边坡性能评价为研究主线，阐述了高陡边坡稳定性影响因素和破坏模式、稳定性评价与变形分析方法、渗流分析与控制等研究进展，重点聚焦严格三维极限平衡方法、修正Hoek-Bray楔形体法、刚体弹簧法、基于监测数据的参数反演方法以及边坡渗流分析等方面的研究成果，论述了水电工程高陡边坡全生命周期变形与稳定性演化分析的学术思路与技术路线，讨论了未来面临的一些挑战性难题。
2025 Vol. 44 (1): 1-17 [
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18
SBL驱动的可解释性大坝变形区间预测模型
陈斯煜, 顾冲时, 盛金保, 谷艳昌, 林潮宁
DOI: 10.11660/slfdxb.20250102
变形是反映大坝结构性态的重要效应量。针对现有大坝变形预测中不确定性量化和模型可解释性欠佳的问题，本文综合考虑数据噪声和模型参数不确定性，提出了稀疏贝叶斯学习（SBL）驱动的大坝变形区间预测模型。借助并行Rao-3算法和交叉验证策略对核函数参数进行自适应优化，建立了经参数优化的稀疏贝叶斯学习模型，能够准确表征库水位、气温和时效变量与大坝变形的非线性映射关系。进一步，将全局敏感度分析与预测模型相结合，计算了大坝变形影响变量的特征重要度，剖析并解释了特征变量对变形预测的影响。以第16届国际大坝数值分析基准研讨会中的EDF混凝土拱坝为研究案例进行分析，研究结果表明：与多元线性回归、RBFN模型和GPR模型相比，所提出的预测模型具有较高的点预测和区间预测精度，并兼有良好的可解释性。
2025 Vol. 44 (1): 18-29 [
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水电工程施工工序的概算定额智能绑定方法
庞小荣, 刘全, 孟歆, 刘杰元, 李心睿
DOI: 10.11660/slfdxb.20250103
概算定额和机械定额是施工资源分析和工程概算编制的基础。传统的工序和定额人工绑定，低效繁琐且容易出错。本文在建立定额范式数据库的基础上，采用信息检索和自然语言处理技术，提出施工工序的概算定额智能绑定方法。根据文本关键词语素分解，结合Word2vec词义分析与逆文本频率权重，提出了面向概算定额的正负相关性模糊检索模型；针对概算定额的分级检索特征，提出了概算定额的先验级联检索方法。实验表明，检索模型召回概算定额与施工机械台时费定额精确度分别达到92.29%、97.28%，先验级联检索方法显著缩短设计工时。本方法的应用能为水电工程设计智能化提供支持。
2025 Vol. 44 (1): 30-40 [
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41
沥青混凝土心墙砂砾石坝的地震响应预测模型与应用
杜敏, 张社荣, 王超, 路彤
DOI: 10.11660/slfdxb.20250104
2025 Vol. 44 (1): 41-53 [
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54
三轴加载条件下粗粒土剪切带的细观演化规律
万航, 周跃峰, 邓茂林, 左永振, 赵艺颖, 王磊
DOI: 10.11660/slfdxb.20250105
粗粒土被广泛应用于筑坝材料，宏观力学性质受其细观层面的颗粒运移和局部变形演化影响。通过对风化千枚岩进行CT三轴试验，并结合数字图像处理技术，量化分析粗粒土在控制速率加载下的颗粒运动和局部变形破坏过程，揭示其宏细观力学特性。结果表明：采用USM锐化以及材料分割对CT图像进行增强处理，有效凸显土颗粒的边界特征。试样内各区域的变形差异显著，靠近试样端部以较均匀的轴向压缩为主，破坏面附近局部变形表现为压缩和侧向扩移；剪切区域CT数平均值呈明显的先增后减规律，应变分布可由颗粒运动与局部变形反映。围压较大的试样剪切带发育为颗粒间的切向错动与法向扩移的耦合效应。试样沿着剪切面连续渐进发展，轴向应变16%左右各局部区域依次加速破坏。剪切带的形成经历了压密、孕育、扩展，直至贯通的渐进演化过程。
2025 Vol. 44 (1): 54-63 [
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64
高心墙堆石坝筑坝料本构模型参数反演策略对比研究
苗梦瑶, 马刚, 艾志涛, 程欣悦, 汪家伟, 周伟
DOI: 10.11660/slfdxb.20250106
随着堆石坝高度从200 m级向300 m级迈进，大坝变形协调控制变得尤为重要，基于参数反演的堆石坝有限元模拟是进行变形性态评估的常用手段之一。为探讨不同参数反演策略在高心墙堆石坝中的适用性，本文进行了参数联合反演与解耦反演策略对比研究。采用神经网络构建有限元正算的代理模型，采用群体智能优化算法进行迭代寻优，反演得到静力、流变和湿化模型参数。相较于人工干预少、效率高的参数联合反演方法，参数解耦反演方法通过分阶段、分区域的材料参数反演，能够更合理地反映填筑蓄水过程对堆石坝变形的影响。基于解耦反演参数计算的坝体变形与实测值吻合良好，更有效地揭示了坝体在填筑、蓄水及长期运行过程中的变形空间分布和演变规律。
2025 Vol. 44 (1): 64-76 [
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77
土地利用变化对流域水量供给和洪水调节服务的影响
刘文倩, 李萍, 乔子戌, 谢展, 唐莉华
DOI: 10.11660/slfdxb.20250107
西辽河流域属于典型生态脆弱区和敏感区，研究土地利用变化对水量供给和洪水调节服务的影响，对于流域水资源可持续利用及生态保护具有重要意义。本研究运用构建的分布式水文模型（GBHM），结合生态系统服务指数评价法，分析了西辽河流域1990—2020年水量供给（FWPI）和洪水调节服务（FRI）的时空演变特征，并深入探讨了草地、耕地及林地等不同土地类型变化对两种生态系统服务的影响。研究结果表明，FWPI整体显著下降（P < 0.05），FRI显著上升（P < 0.05）。下游地区FWPI和FRI均高于上游。大多数子流域2005—2020年的FWPI较2005年之前有所减少（0% ~ 42%），FRI较2005年之前有所增加（0% ~ 73%）。草地和耕地面积减少、林地面积增加，均导致各代表性子流域水量供给服务减少，但一定程度上提升了洪水调节服务。
2025 Vol. 44 (1): 77-97 [
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水风光多能互补系统的韧性及其评估方法
樊思洋, 颜克胜, 王荣琴, 任康, 郑霞忠
DOI: 10.11660/slfdxb.20250108
全球气候变化加剧，极端事件频发，水风光多能互补系统的安全稳定运行面临严峻挑战，亟需合理评判互补系统在极端事件扰动下的韧性。首先阐述了水风光的互补特性，并分析了互补系统面临的扰动类型；其次提出了互补系统韧性的概念，并构建了互补系统韧性的三阶段概念模型；然后在此基础上，选取月、季和年时间尺度，设定互补系统的出力阈值，基于出力损失建立了互补系统韧性的评估指标与评估方法；最后对黄河上游清洁能源基地实例进行了韧性评估。评估结果验证了所提韧性评估指标与评估方法的有效性；水电韧性优于风电和光电，且水风光的互补特性能显著提升整体系统的韧性。研究可为水风光多能互补系统的资源配置、调度策略及安全运行提供决策辅助。
2025 Vol. 44 (1): 98-110 [
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水量损失减控下塔河流域供水潜力挖掘
白涛, 张昊, 洪良鹏, 刘东
DOI: 10.11660/slfdxb.20250109
为缓解干旱荒漠区生活、生产、生态用水之间的矛盾，以塔里木河流域的阿克苏河、和田河、叶尔羌河三条源流以及干流为研究对象，针对流域蒸发渗漏损失严重、源流与干流水量分配失衡等问题，以河道与平原水库的蒸发渗漏水量损失减控为抓手，结合重大水利工程布局与调整，建立并求解了2018现状、2025近期、2035远期规划水平年水资源配置的模拟与优化模型。从山区水库替代平原水库的新角度进行水资源配置，有效减少了河流及水库的蒸发渗漏损失，并挖掘2025、2035水平年流域供水潜力3.50亿m3、4.96亿m3，可新增灌溉面积3.13万ha、4.52万ha，极大程度地缓解了源流区与干流区用水矛盾，为地区经济社会发展、国家粮食安全战略提供助力。
2025 Vol. 44 (1): 111-123 [
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小底坡长泄洪洞掺气坎体型优化分析
覃月, 王志刚, 李玲, 陈永灿, 刘昭伟
DOI: 10.11660/slfdxb.20250110
掺气坎是防止高速水流泄水建筑物发生空蚀破坏的重要结构，然而，在低Fr数流动及小底坡条件下易发生空腔回水阻塞通气孔的现象，影响掺气效果，为此，考虑在掺气坎下游设置阻流坡以抑制回溯水流的不利影响。通过理论分析和1:25模型试验，建立了含阻流坡的空腔积水力学模型，研究了阻流坡对小底坡长泄洪洞掺气坎空腔积水情况的影响。研究表明：阻流坡主要通过改变射流冲击角 大小来影响空腔积水情况；对于小底坡泄洪洞，根据阻流坡角度变化对积水域的影响，可将对应空腔状态分为回流满溢段、阻水优化段、净空腔段3个阶段；在试验工况中，综合考虑阻流效果和掺气效果，最佳坡角在阻水优化段出现（21% < < 41%），此时射流下方形成稳定空腔且水气接触较为充分。本研究可为低Fr数流动下小底坡泄洪洞的掺气坎体型优化提供技术参考。
2025 Vol. 44 (1): 124-134 [
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采用Liutex涡识别法的水泵水轮机S区内流特性分析
肖业祥, 肖微, 任绍成, 陈柳, 刘子实
DOI: 10.11660/slfdxb.20250111
为探究水泵水轮机S特性出现的原因，首先将数值预测的特性曲线与模型试验进行了对比分析，然后基于Liutex涡识别法分析了各过流部件在S特性区的流动和涡旋分布情况，探讨了S区相同转速不同流量工况下的内部流动变化规律。分析发现：相同转速下水轮机工况蜗壳内的流动稳定性较好，几乎没有涡旋出现；导叶和转轮域内流动较为均匀，只在无叶区分布有少量涡旋，水流稳定性较好。制动工况蜗壳内流动开始变得较不稳定，涡旋集中分布在蜗壳出口环面上，容易形成涡团阻碍水流进入固定导叶；在导叶叶栅间存在明显的涡旋和回流现象，导叶和转轮的叶栅堵塞较为严重。反水泵工况在尾水管出口出现螺旋状回流，导致流入转轮的水流发生旋转失速等不稳定现象；水流一部分在活动导叶进水边沿圆周方向高速流动，存在严重的流动分离现象，涡旋分布最密集，由于无叶区内存在压力突变区，导致涡旋几乎占据整个流道。
2025 Vol. 44 (1): 135-142 [
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