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2022年第2期目次

2022, 53(2):  0-0. 

摘要 ( 203 )   PDF (773KB) ( 272 )  

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长江中游多目标协同航运优化研究

陈英健;马方凯;尹靓;赵潜宜

2022, 53(2):  1-6.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.001

摘要 ( 194 )   PDF (1613KB) ( 274 )  

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长江黄金水道潜力进一步发挥需要破解“中梗阻”问题，同时需要与生态环境保护、防洪安全、河势稳定等要求相适应，因此开展长江中游多目标协同航运优化研究迫在眉睫。针对长江中游航运存在的问题，构建了多目标协同的航运优化决策模型，基于评价结果提出了“建设中游人工水道，与长江干流生态通道形成中游双通道格局”的航运能力优化思路。优化决策评价结果表明：长江中游人工水道建设不仅有利于破除航运“中梗阻”等不利影响，也有利于长江中游流域生态环境的改善，使长江中游在航运发展等河流开发活动与河流健康之间趋于更高层次的平衡与协调。

长江中下游干流河道治理回顾与展望

胡春燕;路彩霞;侯卫国

2022, 53(2):  7-11.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.002

摘要 ( 345 )   PDF (1527KB) ( 289 )  

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长江中下游地区是中国经济发展最活跃、开放程度最高、创新能力最强的区域之一,是长江流域的精华地带,沿江经济的发展对长江河道的依赖愈来愈强。在回顾总结新中国成立以来长江中下游干流河道的治理历程及成效的基础上,从完善防洪体系、推动长江经济带高质量发展、满足人民群众美好生活向往等方面分析了河道治理面临的新需求及新形势,并对今后长江中下游干流河道的治理进行了展望。新中国成立以来70 a的河道治理工程起到了稳定与控制河势的作用,有效支撑了沿江经济的稳步健康快速发展,为长江中下游干流河道的综合治理提供了支撑与保障。建议今后在河势控制的基础上,将湿地保护、生态修复、景观建设、文化传承充分融入到河道治理中,实现真正意义上的综合治理。

长江上游梯级水库群多目标联合调度技术研究

仲志余;邹强;王学敏;饶光辉;丁毅

2022, 53(2):  12-20.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.003

摘要 ( 165 )   PDF (4570KB) ( 229 )  

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长江上游梯级水库是流域治理开发保护的骨干性工程,在保障流域防洪安全、供水安全、生态安全等方面发挥着重要作用。为有效解决长江上游巨型水库群防洪、供水、生态、发电、航运、应急等多目标联合调度关键技术瓶颈,开展了"长江上游梯级水库群多目标联合调度技术"研究攻关。首先重点介绍了长江上游梯级水库群多目标联合调度研究的重点难点问题;然后从水文、防洪、供水、生态、发电、航运、应急、风险、多目标调度集成等调度关键技术层面,全面系统地梳理了研究取得的主要创新性研究成果和成果应用情况;最后展望了长江流域梯级水库群多目标联合调度技术以及水工程多目标联合调度等发展方向。研究成果可为更好地为水工程调度运行管理提供理论与技术支撑。

三峡水库汛期运行水位运用方式研究

李肖男;傅巧萍;张松;何小聪;周曼;丁毅

2022, 53(2):  21-26.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.004

摘要 ( 164 )   PDF (1529KB) ( 229 )  

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三峡水库汛期运行水位动态控制运用是提升水库综合效益的有效途径,但汛期运行水位运用方式应科学协调防洪与兴利的关系。在概括性分析三峡水库水沙特性的基础上,结合汛期防洪与汛末蓄水的要求,重点剖析了通过汛期预报预泄和汛末预报预蓄开展三峡水库运行水位上浮运用的研究方法与研究思路,选择典型洪水研究了不同方式下三峡水库运行水位可上浮运用的空间,分析了存在的主要风险并提出了应对措施。结果表明:三峡水库8月下旬前运行水位通过预报预泄的方式浮动至148.00 m,之后至9月上旬采用预报预蓄的方式逐步抬升至155.00 m的风险是可控的。研究成果已指导了三峡水库不同阶段调度运行文件的编制和调度运行实践,提升了三峡水库的综合利用效益。

丹江口水利枢纽汛期运行水位优化研究与应用

洪兴骏;余蔚卿;任金秋;饶光辉;张利升

2022, 53(2):  27-34.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.005

摘要 ( 190 )   PDF (2128KB) ( 314 )  

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丹江口水利枢纽是汉江流域治理开发保护的关键性控制工程。协调防洪与供水等综合利用任务,优化水库调度运行方式,是实现丹江口水库和南水北调中线工程安全、平稳、高质量运行的重要保障。在系统梳理南水北调中线工程通水以来丹江口水库调度所面临的形势与问题的基础上,以汛期运行水位优化为主线,在切实保障工程及上下游防洪、供水安全的前提下,开展了汛初控制水位优化、汛期运行水位动态控制、汛末提前蓄水等汛期调度运用方式的研究和论证。结果表明:结合来水预报,通过对水库运行条件按照偏于安全的原则进行界定,给予水库汛期运行水位一定的浮动范围,可在减少汛前集中消落和汛期弃水的同时,显著提高丹江口水利枢纽的水资源利用率和后续供水保障能力。研究成果可为提高丹江口水库水资源利用率和供水保障程度提供技术支撑,有利于科学发挥丹江口水利枢纽的综合利用效益。

堰塞体危险性快速评价指标与分级研究

蔡耀军;栾约生;易杜靓子;罗杰;向航

2022, 53(2):  35-40.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.006

摘要 ( 128 )   PDF (1573KB) ( 195 )  

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堰塞体为快速形成的自然堆积体,结构较为松散,物质组成复杂,其后续发展难以把握,需快速进行堰塞体危险性分级判断,方可为堰塞湖处置决策提供依据。通过梳理已有堰塞体溃决影响因素机制分析、堰塞湖溃决现场观察、物理模型试验和典型案例统计分析成果,并以堰塞湖库容、来水量、堰塞体物质组成和几何形态为主要判断指标,以渗透破坏、涌浪及地震作为修正因素,提出了一种堰塞体危险性量化快速评价方法,并将该方法应用于大量的典型案例判定。结果表明,判定结果与实际情况吻合较好。研究成果可为堰塞湖应急处置提供一定参考。

城市湖泊治理思考与建议

王健;徐望朋;马方凯;朱捷缘;张事

2022, 53(2):  41-47.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.007

摘要 ( 259 )   PDF (1431KB) ( 293 )  

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湖泊是全球水文、营养和碳循环中至关重要的组成部分,对人类社会经济发展发挥了不可估量的生态服务功能作用。在全球气候变暖和人类活动加剧的趋势下,世界范围内的湖泊都经历了剧烈变化。其中,城市湖泊作为城市水文生态系统的重要组成部分,随着城市化进程不断加快和城市人口激增,为满足城市居民生产生活的需求,城市湖泊生态环境问题逐步凸显。通过分析中国城市湖泊面临的水污染情势严重、天然水文节律遭受破坏、水生态系统退化、湖泊开发与保护不协调等问题,遵循生态优先、绿色发展的原则,提出了构建"以流域统筹为前提、控源截污为核心、水陆修复为基础、活水畅流为辅助、长效修复为提升、智慧建管为保障"的综合技术体系,并提出了建立流域协同管理机制、深入贯彻落实长江保护法、加强湖泊科学研究等城市湖泊治理的保护策略。期望研究成果能为解决类似问题提供参考。

长江三角洲区域水生态环境治理思考

马方凯;陈英健;姜尚文

2022, 53(2):  48-53.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.008

摘要 ( 113 )   PDF (3212KB) ( 436 )  

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长江三角洲区域地处江海之汇,具有独特的区位优势、优良的资源禀赋和多样的生态系统,是中国人口最密集、经济最发达的地区之一,也是带动长江流域乃至全国经济发展的重要力量。然而,随着城镇化的建设和工业化的快速推进,区域内河湖水环境质量下降、生态功能退化等问题也逐步凸显,离区域一体化高质量发展要求下的水生态环境目标仍有较大差距。基于区域一体化发展下的水安全保障要求,通过分析长江三角洲在人类活动和自然条件双重影响下的优质水资源缺失、水环境质量恶化、水生态功能退化、协同治理能力不足等问题,构建水资源、水环境、水生态和水管理"多水共治"技术体系,提出了提高水资源节约集约利用、加强水生态空间保护、构建了互联互通生态水网等一系列区域水生态环境治理策略建议,可为区域水生态环境改善和社会经济高质量发展提供重要支撑。

丹江口水库水流产权确权试点探索

潘惠;童梅

2022, 53(2):  54-60.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.009

摘要 ( 112 )   PDF (1860KB) ( 150 )  

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水流产权确权是加快推进生态文明建设的重要内容。作为水利部和原国土资源部确定的全国水流产权确权6个试点之一的丹江口水库水流产权确权试点,其主要任务是对丹江口水库水生态空间进行划界确权,着力探索解决水流产权所有权人职责不明确、权益不落实、使用权的归属和权利义务不清晰等问题。试点过程中,构建了水库水域、岸线等水生态空间确权技术体系,重点开展了"调""划""确""登""管"等5项工作;利用丹江口水库建设征地移民调查成果,全面调查并划定了库区管理范围水域、岸线等水生态空间;开展了水生态空间确权登记,搭建了联合监管平台,建立并强化了管理制度与监管措施。研究成果可为加强库区的保护与利用,探索建立归属清晰、权责明确、监管有效的水流产权制度,全面开展水流产权确权提供经验与借鉴。

岩溶发育区薄-中厚层碳酸盐岩人工骨料场勘察——以皂市水利枢纽为例

颜慧明;吴宏钧

2022, 53(2):  61-65.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.010

摘要 ( 41 )   PDF (1519KB) ( 144 )  

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皂市水利枢纽天然建筑材料选用易家坡料场嘉陵江组薄-中厚层白云质灰岩,浅表部岩溶发育,岩体薄层状构造以及可能的溶蚀夹泥会对料场质量产生影响,这些不利因素给料场分区、选择利用等造成了很大困难。通过对易家坡料场进行综合勘察和分析,以岩溶发育程度为主要标准,综合考虑顺层填泥情况、岩体风化状况、岩石单层厚度以及地形等因素,对料场进行了质量分区,最终选择以Ⅰ区、Ⅱ区为主的适宜开采区域,工程实践表明料场储量满足设计要求。相关经验可供类似工程料场勘察比选工作借鉴。

卡洛特水电站河湾地块防渗可靠性地质研究

尹春明;侯钦礼;张必勇;曹道宁

2022, 53(2):  66-71.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.011

摘要 ( 34 )   PDF (6077KB) ( 137 )  

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卡洛特(Karot)水电站位于巴基斯坦吉拉姆(Jhelum)河上,枢纽工程区位于"几"字形河湾地块,分布地层为新近系弱胶结碎屑沉积岩,河湾地块防渗可靠性对渗控工程布置有着重要的影响。开展了河湾地块防渗可靠性专题研究,重点针对河湾地块水文地质条件、岩体渗透特性及防渗可靠性开展了大量的钻孔、声波测井、彩色电视录像及压水试验勘察研究,并进行了地下水渗流场三维数值模拟研究,以查明河湾地块水文地质条件及岩体渗透特性。通过充分论证认为:河湾地块具有良好的防渗可靠性,防渗体系完善,满足规范和蓄水安全要求。相关勘察研究方法和内容可为类似工程提供参考。

滇中引水工程测量控制系统精度与等级论证研究

张辛;杨爱明;姜本海;周翔

2022, 53(2):  72-76.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.012

摘要 ( 49 )   PDF (1345KB) ( 129 )  

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云南滇中引水工程具有测区跨度长、平均海拔高、高差变化大等特点,是中国现阶段规模最大的高原长距离调水工程。水利工程的施工控制网布设是工程建设的基础和依据,施工控制网的精度直接影响到水利渠道和建筑物的测放精度。应用误差理论分析及模拟计算方法,开展高程控制网和平面控制网的精度与等级论证研究;并通过估值计算,对滇中引水工程高程控制网的日月引力改正必要性进行分析。结果表明:滇中引水工程首级高程控制网应使用二等水准控制网,再使用三等水准控制网进行加密,不需进行高程控制网的日月引力改正;首级平面控制网应选择国家B级GNSS网,并使用水利水电二等平面网进行加密。研究成果可为滇中引水工程测量控制系统的设计及建立提供了理论支撑,高精度地服务于国家重大水利工程建设。

线性台阵被动源面波法在地下空间探测中的应用

陈爽爽;李鹏;张智;王超凡

2022, 53(2):  77-81.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.013

摘要 ( 45 )   PDF (2931KB) ( 138 )  

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城市地下空间利用日益呈现出深层化特点,开展城市环境下深层化探测技术研究对于保障城市地下空间开发和利用具有重要意义。在对被动源面波法基本原理介绍的基础上,分析了现有二维观测系统在城市地下空间深层化探测方面存在的不足,提出了一种长排列线性台站被动源面波观测系统。该观测系统具有探测深度大、布置灵活、工作效率高等特点。偏线噪声源水平分析及对比试验结果表明:城市环境下线性台阵被动源面波观测系统受偏线噪声源影响较小,能够有效地获取地下介质横波速度结构。工程应用结果表明:线性台阵被动源面波法在土石界面划分、隐伏地质构造探测方面具有较好的应用效果,在城市地下空间探测,尤其是深层化线性工程地下空间探测方面具有较好的应用前景。

大型水电站地下洞室稳定控制设计研究与实践

杨启贵;周述达;周亚峰;陈舞

2022, 53(2):  82-87.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.014

摘要 ( 37 )   PDF (6080KB) ( 128 )  

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针对地下工程建设面临的地下洞室岩溶强发育、软岩分布范围广等突出工程地质问题,以水布垭、构皮滩、彭水等3个水电站地下工程为依托,系统开展了软硬相间地层、软岩及强岩溶等地质条件下大型地下洞室(群)关键技术问题研究。在设计实践中,提出了地下洞室扶壁岩锚复合式吊车梁结构型式"原岩隔墩支撑"结构技术、"超前置换封闭保压"的软岩处理技术、厂房纵轴线与岩层走向呈小交角甚至零度角布置的设计理念以及根据洞周围岩塑性区确定的"分界、分序、分层"的岩溶处理新技术。研究成果有效解决了复杂地质条件下大型地下洞室布置及围岩稳定问题,相关工程均已安全稳定运行,可为类似工程设计和稳定性评价提供一定的理论、方法及技术支撑。

乌东德水电站集运鱼系统方案设计

吴俊东;王翔;翁永红;袁达;张文传

2022, 53(2):  88-94.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.015

摘要 ( 68 )   PDF (25077KB) ( 143 )  

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以金沙江乌东德水电站集运鱼系统方案研究设计为例,开展了工程过鱼目标分析、总体方案研究及集运鱼系统设计。基于乌东德江段河道地形特征和工程布置特点,结合鱼类资源分布及生态习性特征,提出了"尾水集鱼、仿生集运、流水放殖"的总体过鱼方案,实现了"多点位、全深度、大流量"诱鱼,显著提高了集鱼效率。过坝后将鱼类安全运输至上游流水江段放流,保障了鱼类过坝后的洄游、索饵及繁殖过程,放流效果更好。研究成果可为高坝枢纽过鱼提供一种新思路。

乌东德水电站导流洞进口一槽双门设计研究

钱军祥;胡剑杰

2022, 53(2):  95-99.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.016

摘要 ( 34 )   PDF (2871KB) ( 114 )  

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为解决大型水电站导流洞运行期检修难题,优化导流洞进口布置,以乌东德水电站导流洞工程为例,从导流洞检修通道设置、检修门及其埋件布置方式等方面进行分析研究,提出了导流洞进口检修门和封堵闸门共用门槽的"一槽双门"设计方案,详细阐述了"一槽双门"的闸门和门槽布置方案、门槽型式选择和门槽主要结构设计流程。工程实际运行结果表明:"一槽双门"设计方案在满足导流洞检修及封堵的功能的同时,能大大降低施工难度、缩短施工工期、减少工程投资,该方案可供同类工程设计参考。

大容量水轮发电机中性点接地装置设计关键技术

崔磊;刘亚青;朱钊;梁波

2022, 53(2):  100-104.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.017

摘要 ( 44 )   PDF (3953KB) ( 125 )  

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大容量水轮发电机中性点接地装置参数配置需要考虑接地故障电流、暂态过电压、中性点位移电压、定子注入保护配置策略等。为此,从接地故障电流、暂态过电压2个方面开展了分析:(1)基于有限元分析方法,计算了不同接地故障电流下的铁心烧蚀情况,得出了接地故障电流在不同控制条件下的限值。(2)基于电磁暂态分析技术,计算了不同参数配置下的接地暂态过电压,给出了接地装置配置形式选择的建议。通过开展接地故障电流限值和暂态过电压研究,明确了大容量水轮发电机中性点接地装置选型配置的控制边界条件,基于研究结果,推荐采用串联方式配置中性点接地装置。

大型垂直升船机智能传动控制体系关键技术及应用

桂远乾;曹阳;唐勇

2022, 53(2):  105-110.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.018

摘要 ( 41 )   PDF (1785KB) ( 123 )  

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大型垂直升船机是大江大河上水利水电枢纽的关键通航设施。随着三峡、亭子口、构皮滩等水利枢纽升船机的投入运行,新一代升船机传动技术已发展到智能传动控制阶段。综述了大型垂直升船机中应用的相关传动控制技术:柔性制动的机电液一体化自感应控制技术、机械轴同步电机出力均衡和自动找点停车的多机构协同交互自适应控制系统、保持机构最佳运行状态的基于人工神经网络自学习技术、基于复杂系统协同运行流程规则的控制流程监控和系统安全自决策技术。实践表明:采用该智能传动控制体系,升船机成套设备运行可靠率超过了99.5%。相关经验可供类似工程升船机系统设计借鉴。

高扬程大功率离心泵选型关键技术研究与实践

桂绍波;彭志远;陈笙

2022, 53(2):  111-117.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.019

摘要 ( 56 )   PDF (4983KB) ( 142 )  

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为了对含沙量高、颗粒硬度大的高扬程泵站水泵机组的水力性能、运行稳定性及其耐磨强度展开研究,在梳理现阶段国内外大型高扬程大功率离心式水泵发展现状的基础上,统计分析了高扬程离心水泵的性能参数水平。基于分析结果,研究提出了提高水泵运行稳定性、抗泥沙磨损等关键技术难题的应对措施,并在引汉济渭工程的黄金峡泵站中进行了应用。研究成果可为类似高扬程泵站的工程设计提供参考和借鉴。

长距离重力有压流输水管系统连通管布置研究

彭志远;桂绍波

2022, 53(2):  118-123.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.020

摘要 ( 40 )   PDF (1912KB) ( 143 )  

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为更合理、科学地布置连通管,使得双管并联长距离重力有压流管路系统更经济、安全,建立了一个理想的双管并联长距离重力有压流输水管路模型。该模型管道采用相同的材质、相同的管径,忽略连通管长度以及连通管桥接带来的水力损失,并假设输水系统的局部损失系数均匀分布。然后根据水力学原理,建立了基本的能量方程和连续方程来对该模型进行求解。再结合实际工程的具体设计要求,得到一个关于相邻连通管间距的数学表达式,进而提出了一种双管并联长距离重力有压流输水管路系统连通管布置的设计方法。最后定量分析了相邻连通管间距的影响因素及其对压力水力坡降线、输水流量的影响。结果表明:相邻的两根连通管之间的距离仅与上下游水位、管线中心点高程、输水管线建筑物、连通管的位置以及最低水量的要求有关,与管材、管径、管内平均流速、输水流量、水力损失系数无关;相邻的两根连通管间距越大,故障段前后的并联管和故障段单管的水力坡降线就越缓;连通管桥接后的输水流量与检修段的水力损失在整个输水系统总损失的占比有关。研究结果对双管并联长距离重力有压流输水管路系统连通管布置具有一定的指导意义。

软基加筋设计中的不当与改进

彭良泉

2022, 53(2):  124-131.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.021

摘要 ( 52 )   PDF (1513KB) ( 161 )  

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针对目前软基加筋设计在极限承载力、有限厚度软基抗侧向挤出计算以及深厚软基稳定分析中存在的问题,采用塑性极限分析方法对加筋软基极限承载力进行了探讨。利用极限平衡理论对有限厚度加筋软基抗侧向挤出安全系数进行了研究。提出利用"拟黏聚力"模型分析深厚软基加筋堤坝稳定计算。研究成果表明:对于软基加筋设计,考虑到筋材的作用,建议将加筋地基极限承载力提高7.4%;当地基软土层具有有限深度时,采用提出的坡趾处侧向挤出分析安全系数计算公式更加准确;利用"拟黏聚力"模型分析加筋堤坝稳定,既充分考虑了筋材对稳定的有利影响,又避免了常规分析方法的缺陷,值得推广。

卡洛特水电站枢纽布置设计

杨启贵;孔凡辉;万云辉;张超

2022, 53(2):  132-137.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.022

摘要 ( 95 )   PDF (3805KB) ( 164 )  

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巴基斯坦卡洛特水电站工程具有地震烈度高、坝址区岩性软弱、泄洪规模大、泥沙问题突出等复杂基础建设条件和建设开发背景。卡洛特枢纽工程主要包括挡水建筑物、泄洪消能建筑物、引水发电建筑物和导流建筑物,枢纽布置方案经过了充分的方案比较和模型试验论证。围绕枢纽布置方案涉及的水文泥沙、地形地质、施工组织、运行管理等要素,系统介绍了卡洛特水电站枢纽布置设计的重点和难点,并提出了相应的解决方案,旨在为类似工程枢纽布置设计提供有益的启示。

卡洛特水电站埋藏式压力钢管联合受力研究

汪碧飞;李月伟;孔剑;胡剑杰

2022, 53(2):  138-142.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.023

摘要 ( 46 )   PDF (1845KB) ( 149 )  

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考虑钢管与围岩联合承载,采用有限元对钢管、回填混凝土与围岩组成的联合承载体进行了非线性的计算分析,将有限元计算结果与规范计算结果进行了对比,比较了内水压力、围岩与钢管缝隙等因素对钢管受力特性及围岩分担率的影响。研究表明:不同的内水压力下,围岩分担率不同,一般随内水压力的增加而减小。缝隙影响围岩的分担率,缝隙越小,围岩分担的内水压力就越大;当缝隙超过一定值时,钢管接近明管的受力状态。回填混凝土采用弹塑性断裂本构模型的实体单元模拟能较好地反映材料的力学性能,宜采用该方法对埋藏式压力钢管进行受力分析与工程设计。

严寒地区高拱坝混凝土施工进度保障措施仿真

王翔;杨学红;张克;范五一

2022, 53(2):  143-147.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.024

摘要 ( 39 )   PDF (1623KB) ( 126 )  

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严寒地区大坝混凝土施工约束多、进度分析复杂。为了给进度保障措施的制定提供依据,以西北地区某高拱坝为例,采用施工进度仿真方法对保障措施的有效性开展了研究。首先利用缆机事件驱动仿真时钟的方法建立高拱坝混凝土施工仿真模型,然后在仿真约束边界及参数分析的基础上,对大坝施工进度可能影响较大的因素开展敏感性仿真分析。仿真结果分析表明:缩短最小层间间歇、适当增加每年可施工天数、增加最大允许悬臂高度和相邻坝段最大高差是有效且可行的进度保障措施。其中,增加每年可施工天数代价最小,效果最好,应优先考虑。相关经验可供严寒地区混凝土大坝施工借鉴。

乌东德高拱坝坝身不设底孔生态泄水技术与实践

漆祖芳;李蘅;徐唐锦;翁永红

2022, 53(2):  148-152.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.025

摘要 ( 27 )   PDF (5968KB) ( 158 )  

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乌东德水电站建设之前,国内外高拱坝一般采用坝身设置底孔解决下闸蓄水期生态泄水问题,但坝身设置底孔将使坝体结构和受力变得复杂,且占用大坝浇筑直线工期,投资大、经济性差,部分工程设置底孔仍存在坝址断流、下游脱流等问题。针对坝身设置底孔解决下闸蓄水期生态泄水问题存在的上述不足,依托乌东德水电站工程,采用工程调研、水力学计算和水工模型试验相结合的研究手段,通过4个实体模型、19种方案、157组试验,研究形成了200～300 m级特高拱坝坝身不设底孔导流技术体系,使乌东德高拱坝成为中国年均流量大于150 m3/s的大江大河上已建坝高超过150 m的16座高拱坝中,唯一一座坝身不设底孔的高拱坝,电站初期蓄水期连续生态泄水流量达到400～1 587 m3/s,实现了初期蓄水期向下游连续大流量供水。相关技术可为类似工程施工导流方案的拟定提供新的解决思路,具有较强的参考应用价值。

卡洛特水电站引水系统流道混凝土温控防裂研究

袁葳;李娇娜;岳朝俊

2022, 53(2):  153-157.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.026

摘要 ( 45 )   PDF (3024KB) ( 136 )  

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大型水电站引水系统流道结构形状复杂,施工程序繁多,施工期流道混凝土开裂问题尤为突出。基于卡洛特水电站引水系统流道结构,采用有限单元法开展了混凝土施工期温度和温度应力仿真分析,主要对外界气温、流道厚度尺寸、分缝长度、浇筑温度等进行了对比计算,分析了进水口流道混凝土的易裂部位及裂缝产生的主要影响因素。在此基础上提出了流道混凝土温控防裂措施。

水电氢能发展理念与关键技术研究

梁波;崔磊;刘亚青;桂远乾

2022, 53(2):  158-163.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.027

摘要 ( 42 )   PDF (1385KB) ( 148 )  

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为响应中国实现"碳排放达峰后稳中有降"目标,加快绿色低碳发展,实现绿色零碳理念,全面提高水电资源利用效率,在分析国内外氢能需求以及制氢技术现状基础上,结合水电站低成本电解水制氢工艺,论述了水电氢能技术经济优势。探索并提出基于水电站厂用电系统的氢电联供综合能源系统以及构建绿色零碳水电氢能自消纳系统实现方式等关键技术,提出了绿色零碳的保安电源与直流系统设想。提出的水电氢能发展思路具有较强推广价值,可将传统水力发电行业与制氢、储氢、用氢有机结合在一起,推动能源结构升级。

基于电容能量的海上风电柔性直流快速功率控制

鲁晓军;雷肖;杨张斌;肖军;王华军

2022, 53(2):  164-169.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.028

摘要 ( 31 )   PDF (2522KB) ( 123 )  

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经过柔性直流输电并网的海上风电会对电力系统的稳定性产生显著影响,按照GB 38755-2019《电力系统安全稳定导则》要求,海上风电厂需要具备快速调节有功功率的能力。研究并提出了一种利用柔性直流换流器分布式电容存储的能量来实现海上风电并网点有功功率紧急调节的控制方法。通过设计特定的电容电压变化曲线,实现交流功率按照预定的目标曲线变化,而且在调节过程中不会对直流侧有功功率和直流电压产生扰动,可避免影响直流侧系统的运行。在此基础上,通过开展电磁暂态仿真,验证了该控制方法的有效性。研究成果可为经柔性直流输电并网的海上风电提供一种无需加装额外设备、对直流侧无扰动的有功功率快速调节途径,并能有效提高海上风电的并网性能指标。

膨胀土岸坡渗透滑动时移电法检测试验研究

徐涛;王小毛;陈爽爽;张智;林永燊;殷浩

2022, 53(2):  170-175.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.029

摘要 ( 37 )   PDF (4412KB) ( 154 )  

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膨胀土因其吸水膨胀软化、失水收缩干裂的特性,极易诱发岸坡失稳滑动,开展膨胀土岸坡滑动监测技术研究对于保障水利工程安全具有重要意义。基于时移电阻率法基本原理,开展了含水平裂缝膨胀土岸坡电阻率法正演模拟,探究了水体在岸坡裂缝缺陷中渗透时的地球物理电性响应特征。同时,采用数据比算法对不同时刻的反演结果进行电阻率归一化,反映出了膨胀土岸坡局部电性结构细微变化。研究结果表明:时移电阻率法能反映膨胀土含水率变化情况,结合膨胀土岸坡渗透滑动演化模型,能够实现岸坡水体渗透土体性状监测,对提高膨胀土岸坡灾害评估和预警能力具有重要意义。

水库多目标调度优化决策的后悔-灰靶-最大熵模型

邹强;饶光辉;张先平;洪兴骏;李荣波

2022, 53(2):  176-181.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.030

摘要 ( 53 )   PDF (1421KB) ( 154 )  

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针对水库多目标调度方案决策评价问题,引入后悔理论、灰靶理论和最大熵理论并加以综合集成,构建了基于后悔理论-灰靶理论-最大熵理论的水库多目标调度优化决策模型(RT-GT-MET)。首先基于后悔理论来考虑决策者的后悔规避心理和风险偏好态度,构造了基于正负理想点的欣喜-后悔值函数;其次,结合灰靶理论确定正负靶心,利用正负靶心距的空间投影距离建立了综合靶心距函数;然后,引入最大熵理论降低决策过程的不确定性,搭建了集结综合靶心距最小和权重熵值最大的非线性优化模型;最后,结合主客观评价指标权重控制域进行全局优化求解,依据最优综合靶心距实现方案集的决策排序。两个实例应用研究结果验证了所提出模型的合理适用性,表明该模型可以提升水库多目标调度决策的简便性、科学性和造用性,可为水库多目标调度决策提供一种有效的新思路。

长江中下游行蓄洪空间数字孪生建设方案构想

王权森

2022, 53(2):  182-188.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.031

摘要 ( 56 )   PDF (8942KB) ( 194 )  

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数字孪生与水利行业的融合是新一代信息技术、通信技术在水利行业的综合集成应用,是推动新阶段水利高质量发展的重要实施路径。目前水利行业智慧化水平仍然较低,对于数字孪生的研究与应用相对较少。为此,深入探讨了数字孪生的基本内涵与发展理念,并重点围绕行蓄洪空间数字孪生建设过程可能面临的问题开展了研究。研究给出了以数据底座建设、数字化场景建设、智慧化模拟与精准化决策支撑建设为主轴的行蓄洪空间建设总体方案。相关成果可为今后智慧流域建设提供有建设性的规划思路。

长江流域水工程智能调度平台建设探讨

喻杉;黄艳;王学敏;李荣波;罗斌

2022, 53(2):  189-197.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.032

摘要 ( 57 )   PDF (5056KB) ( 178 )  

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围绕流域水工程联合调度需求,在《智慧水利总体方案》总体框架下,充分考虑国家防汛指挥系统建设成果延续性和技术推广应用的普适性,长江设计集团有限公司于2019年启动了以长江为示范的流域水工程联合调度系统及相应支撑平台技术研究开发工作。通过研发流域水工程调度规则库、水文水力等通用计算模型及智能算法、大数据分析技术、智慧使能应用支撑等系列平台技术,建立了基于统一标准、通用化技术体系的流域水工程联合调度系统平台,形成了流域水工程联合调度全链条平台技术,并构建了以长江流域为示范的应用系统。结果表明:该平台实现了流域水工程预报调度一体化、智能化、灾情评估实时化和成果展示形象化,在1954洪水演练和2020年汛期防洪调度中得到了较好的应用,发挥了重要的技术支撑作用。

长江大保护数据资源整合与数据中台建设研究——以湖北省为例

陈晶;管林杰;张钟海;宫留留;张力

2022, 53(2):  198-202.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.033

摘要 ( 54 )   PDF (2010KB) ( 169 )  

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中国高度重视长江大保护工作,但随着各行各业相关信息系统的建设与应用,产生了大量形式各异的长江大保护相关数据资源,如何整合这些海量数据并为业务管理服务,是长江大保护研究的热点问题。以湖北省作为研究试点,收集整理湖北省长江大保护工作中各个部门的数据资源。基于时空数据的特点,结合长江大保护的业务用途,重点研究了长江大保护数据的资源规划与整合方式。在此基础上构建了长江大保护的数据中台,将数据资源整合技术应用到规划管控、资源保护、水污染防治、生态修复中,对其他城市或流域的数据整合与应用具有一定的借鉴意义。

水利业务数字孪生建模平台技术与应用

周超;唐海华;李琪;罗斌;冯快乐

2022, 53(2):  203-208.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.034

摘要 ( 111 )   PDF (8100KB) ( 193 )  

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利用数字孪生技术模拟虚拟水场景是智慧水利建设的新要求之一。目前水利行业主要通过数据模拟展示虚拟的水体场景,但该方法难以有效解决实际水利业务发生动态演化、应用需求存在差异化的决策问题。因此,基于数字孪生理念研究水利业务的建模技术具有十分重要的意义。构建了水利业务问题与决策流程的孪生建模平台,通过对水利对象、模型、方案、应用的可视化建模,动态建立映射真实业务的孪生应用。通过该平台构建了长江流域的水工程预报调度业务体系,有效支撑了长江流域水工程防灾联合调度系统的建设,对在数字孪生流域中高效管理水利业务起到一定推动作用。

考虑几何特征的BIM模型轻量化方法研究

陈科;张力;管林杰;严亚敏;李伟哲

2022, 53(2):  209-213.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.035

摘要 ( 59 )   PDF (1714KB) ( 150 )  

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针对现有BIM模型几何图形化简的不足,设计了一种考虑BIM模型几何特征的轻量化化简方法。首先获取BIM模型体的表面几何数据,然后根据BIM模型某一格网的顶点个数判断其是否为三角面片。当多边形为三角面时,对其进行三角面片合并化简,接着对合并后的多边形采用三点法进行边界线化简。根据短边原则,将多边形边界线化简后删除的点移至相邻边中短边的另一顶点处。最后,根据获取的材质信息,对化简后的模型赋予对应的材质属性。针对一建筑实例的应用表明:该化简方法能够快速实现对BIM模型几何数据的三角面片和边界的化简,并通过对合并后面形状的判断,保留BIM模型原有几何图形特征。

Dynamo在水利工程BIM三维设计中的应用

王宁;闫飞;李丽君;龚君康;刘晨

2022, 53(2):  214-218.  doi:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.036

摘要 ( 73 )   PDF (2346KB) ( 202 )  

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当前由于主流平台的局限性,水利工程三维设计一般由多平台配合完成,这样可能会造成数据转换信息损失及应用推广成本的提升。如何在同一平台完成主要设计工作已然成为目前研究热点。鉴于现有Revit平台原生功能对于水利工程复杂曲面形体建模存在很大局限,根据Revit软件和Dynamo插件的技术特点,梳理并研究了Dynamo参数化建模的技术和与Revit数据交换/交互方式。研究成果在花马湖泵站工程施工图设计中得到了实际应用,效果较好,可为今后单一Revit平台的水工项目三维设计提供借鉴与参考。