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高水头旋流阻塞复合内消能工水力特性研究

水资源与水工程学报 2024年第2期35卷 115-121页

作者：王立杰李奇龙张鹏君李江波水能资源利用关键技术湖南省重点实验室湖南长沙410014 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司湖南长沙410014 西安理工大学水利水电学院陕西西安710048 中国市政工程西北设计研究有限公司甘肃兰州730000

旋流阻塞复合内消能工是适用于高坝泄洪消能的一种新型消能工,为了分析其在超高作用水头下的泄洪消能适用情况,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,对200 m作用水头条件下该消能工的水力特性进行了研究。结果表明:泄流量为1547 m^(3)/s... 详细信息

旋流阻塞复合内消能工是适用于高坝泄洪消能的一种新型消能工,为了分析其在超高作用水头下的泄洪消能适用情况,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,对200 m作用水头条件下该消能工的水力特性进行了研究。结果表明:泄流量为1547 m^(3)/s,略大于设计值,满足泄流要求;洞内形成了稳定的空腔旋流,旋流洞段空腔直径约6~7 m,旋流角约60°,壁面压强约110×9.8 kPa,最大点流速约45 m/s;起旋器与旋流洞段为0.050~0.274 Hz的低频脉动,且水流空化数均大于1.2,运行安全;阻塞扩散段末端最小瞬时负压为-3.81×9.8 kPa,且水流空化数较小,但水流掺气率较高,有利于减免发生空蚀;阻塞扩散段末脉动优势频率为46.99 Hz;总消能率达82.1%,消能率高。研究成果可为该复合消能工在高水头下的泄洪消能应用提供参考。

关键词：旋流阻塞复合内消能工阻塞空腔旋流模型试验数值模拟水力特性

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渤海和黄海北部工程设计冰厚变化趋势分析

哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 659-664页

作者：王安良赵倩隋俊鹏唐茂宁王慧刘煜国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室北京100081 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司湖南长沙410014

针对渤海和黄海北部沿岸风电、光伏和核电等新兴能源中的工程海冰设计问题,本文研究了重现期冰厚及其在大气候背景下的变化趋势。本文分析72 a冰级时间序列表明渤海和黄海北部总体冰情等级呈明显下降趋势;在此影响下,基于20 a渤海和黄... 详细信息

针对渤海和黄海北部沿岸风电、光伏和核电等新兴能源中的工程海冰设计问题,本文研究了重现期冰厚及其在大气候背景下的变化趋势。本文分析72 a冰级时间序列表明渤海和黄海北部总体冰情等级呈明显下降趋势;在此影响下,基于20 a渤海和黄海北部海冰多源观测数据和精细化海冰数值预报资料,研究发现不同重现期冰厚较之前海冰区划值存在不同程度的降低。此外,不同场址设计冰厚受当地海洋环境条件影响较大,单一参考海冰区划值可能存在较大误差。研究表明:针对特定作业地点的工程设计冰厚,需要有针对性地开展精细化评估并考虑大气候背景变化的影响,才能为相关工程海冰参数设计提供更加可靠的依据。

关键词：渤海黄海北部工程海冰冰情设计厚度变化趋势重现期海冰区划

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磁矢量势的全球电磁感应时间域三维有限元正演计算方法

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地球物理学报 2024年第5期67卷 2015-2028页

作者：杨聪任政勇陈程姚鸿波唐旭汤井田中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083 自然资源部深地科学与探测技术实验室北京100094 有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司长沙410014

全球电磁感应测深方法能获得地球深部电导率结构分布,目前被广泛应用于地球内部结构与热状态研究.地磁台站与地磁卫星观测的电磁感应数据为时间序列信号,在时间域分析全球电磁感应数据,特别是分析频谱极宽的磁暴脉冲响应,具有天然的优势... 详细信息

全球电磁感应测深方法能获得地球深部电导率结构分布,目前被广泛应用于地球内部结构与热状态研究.地磁台站与地磁卫星观测的电磁感应数据为时间序列信号,在时间域分析全球电磁感应数据,特别是分析频谱极宽的磁暴脉冲响应,具有天然的优势.然而,当前的全球电磁感应数据解释技术一般在频率域进行,缺少时间域中的研究成果.为了弥补缺少时间域全球电磁感应数据解释方法的问题,本文开发了一种基于磁场矢量势的全球电磁感应时间域三维有限元并行正演求解方法,具备高精度快速计算源于地球外部时变电流源的地球感应电磁场时间序列的能力,特别适合于计算与分析频谱极宽的磁暴脉冲电磁感应时变响应.首先,建立基于磁场矢量势的全球电磁感应时间域微分控制方程,结合磁层外部电流源的物理属性建立边界条件和初始条件,从而构建出全球电磁感应时间域初始边界值问题.然后,利用四面体矢量有限元技术和无条件稳定的隐式后退欧拉公式,分别实现磁场矢量势的空间域和时间域离散,进而获得不同时刻的实系数大型有限元线性方程组,借助于高性能并行直接求解器,快速高精度地求解不同时刻的磁场矢量势与感应磁场.最后,利用理论模型验证本文算法的正确性.利用Dst磁暴环电流指数建立的时间域电流源与真实地球三维电性模型,研究"澳科一号"后续卫星200 km轨道对中国和澳大利亚下方地幔转换带高导体的探测能力,结果表明这些地幔转换带异常体在200 km卫星轨道高度能产生明显异常.综上所述,本文开发的时间域全球电磁感应方法不仅具备精确快速计算全球感应电磁场时间序列响应的能力,还能为反演与解释"澳科一号"等我国地磁卫星观测数据提供技术支持.

关键词：时间域全球电磁感应矢量有限元法三维正演地幔电性结构

不同阻塞比旋流阻塞泄洪洞水力特性数值模拟研究

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水力发电 2024年

作者：龙建李奇龙李大贵王立杰水能资源利用关键技术湖南省重点实验室中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司西安理工大学水利水电学院甘肃省地震局

水平旋流泄洪洞中设置阻塞可增大洞内压力并改善水流空化条件，同时还可提升消能率，在高水头泄洪消能中具有独特优势。为探究不同阻塞比阻塞对水平旋流洞水流水力特性的影响，本文采用Realizable k-ε紊流模型与VOF法，对阻塞比0.2、0.... 详细信息

水平旋流泄洪洞中设置阻塞可增大洞内压力并改善水流空化条件，同时还可提升消能率，在高水头泄洪消能中具有独特优势。为探究不同阻塞比阻塞对水平旋流洞水流水力特性的影响，本文采用Realizable k-ε紊流模型与VOF法，对阻塞比0.2、0.3、0.36、0.4、0.5等5组体形水流水力特性进行了数值模拟。结果表明：阻塞比m越大，空腔直径越小，m大于0.4时，空腔沿程变化变大，空腔旋流不稳定，阻塞比m不宜超过0.4；空腔旋流横断面压强近似呈底部略大的同心圆分布，阻塞比0.5较0.2体形壁面压强增大约2/3，阻塞增压效果显著，且m大于0.3时增压效果更为显著；空腔旋流呈三维流速分布，切向流速沿径向近似为中心对称分布，轴向流速近似为轴对称分布；阻塞比0.5较0.2体形断面平均流速减小约1/4，阻塞减速效果显著。阻塞的增压减速效应有助于改善洞内水流空化条件，使之适用于更高水头的泄洪消能。综合来看，阻塞比选择在0.3～0.4之间较为适宜。

关键词：水平旋流阻塞阻塞比空腔旋流水力特性泄洪洞

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陡窄河谷挑流消能下游边坡防冲试验研究

长江科学院院报 2024年第2期41卷 76-81,90页

作者：周望武魏杰苗宝广戴晓兵任炜辰中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司长沙410014 水能资源利用关键技术湖南省重点实验室长沙410014 中国水利水电科学研究院水力学研究所北京100038

基于拉哇水电站溢洪洞采用挑流消能,对陡窄河谷下游边坡冲刷问题进行了试验研究。通过可视定床模型,对边坡水力学参数进行分析,并与边坡动床试验进行了对比。试验成果表明:扭曲挑坎的水流流态、岸边流速以及脉动压力等指标均优于斜切挑... 详细信息

基于拉哇水电站溢洪洞采用挑流消能,对陡窄河谷下游边坡冲刷问题进行了试验研究。通过可视定床模型,对边坡水力学参数进行分析,并与边坡动床试验进行了对比。试验成果表明:扭曲挑坎的水流流态、岸边流速以及脉动压力等指标均优于斜切挑坎,岸边最大压力点高程与基岩抗冲流速等值线最低点高程相近;采用散粒体模拟陡峻边坡,边坡冲刷形态与定床岸边流速规律呈现较好的相关性,能较好地反映陡峻基岩边坡受水流冲刷作用的破坏范围。研究成果对类似工程的岸坡支护分区划分、防护深度确定和支护结构型式的设计具有一定的借鉴意义。

关键词：挑流消能扭曲挑坎斜切挑坎边坡防冲脉动压力冲刷试验

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南四湖菹草生长周期对内源磷释放的影响

环境科学学报 2024年第8期44卷 370-382页

作者：张一泉王卫星次珍尹一帆李峰柯凡王莲姜斯乔孙利利冯慕华中国科学院大学山东省济宁生态环境监测中心河海大学水文水资源学院中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室北京国环清华环境工程设计研究院有限公司中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司

沉水植物对于“沉积物-水”界面(SWI)的磷(P)循环起着重要的作用，但目前关于沉水植物生长周期对沉积物-水界面磷释放过程的影响研究较少.本研究以南四湖优势沉水植物菹草为研究对象，在菹草的生长周期内分别于4个湖区菹草丰富且具有代... 详细信息

沉水植物对于“沉积物-水”界面(SWI)的磷(P)循环起着重要的作用，但目前关于沉水植物生长周期对沉积物-水界面磷释放过程的影响研究较少.本研究以南四湖优势沉水植物菹草为研究对象，在菹草的生长周期内分别于4个湖区菹草丰富且具有代表性的采样点获取其11月(生长期)、4月(泛滥期)、8月(衰亡期)的原位沉积物柱样，结合表层水体水质、间隙水、沉积物磷赋存形态等研究，分析菹草在生长、泛滥及衰亡过程中对于内源磷释放的影响.结果表明：(1)表层水体中总磷(TP)浓度和活性磷在SWI释放通量在菹草11月(生长期)、4月(泛滥期)、8月(衰亡期)分别为(0.04±0.02)、(0.08±0.01)、(0.11±0.02) mg·L-1和(0.18±0.36)、(0.91±0.76)、(0.18±0.20) mg·m-2·d-1.说明菹草生长期内源磷的释放得到削弱，而菹草泛滥衰亡后，内源磷释放风险增大；(2)菹草生长不同时期沉积物磷的释放受铁(Fe)和硫(S)的还原作用交替控制；(3)沉积物铁结合态磷(Fe-P)与弱结合态磷(LP)与磷释放通量呈正相关，说明沉积物LP释放与Fe-P厌氧溶解是南四湖磷释放的主要途径.以上结果有助于探明沉水植物生长周期内源磷释放特征，为南四湖水环境管理提供理论依据.

关键词：沉积物-水界面菹草生长周期内源磷释放南四湖

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PCCP管芯混凝土防裂控裂技术研究进展

中国农村水利水电 2024年第7期 142-149页

作者：张晓闯刘芃呈张慈沁陈波李军王雄锋南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室江苏南京210029 广东粤海粤西供水有限公司广东湛江524000 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司湖南长沙410014

预应力钢筒混凝土管(PCCP)在我国引调水工程中发挥着重要作用,PCCP运行的安全性对水资源的配置至关重要,关系国计民生。当管芯混凝土内表面产生有害裂缝后,在水压力的作用下会引起内管芯混凝土破坏,导致钢筒被锈蚀,形成安全隐患,因此,... 详细信息

预应力钢筒混凝土管(PCCP)在我国引调水工程中发挥着重要作用,PCCP运行的安全性对水资源的配置至关重要,关系国计民生。当管芯混凝土内表面产生有害裂缝后,在水压力的作用下会引起内管芯混凝土破坏,导致钢筒被锈蚀,形成安全隐患,因此,针对管芯内壁混凝土裂缝预防和控制的研究对水资源的合理利用具有重大意义。为了预防和减少PCCP内壁出现有害裂缝,根据国内外学者的研究成果,概述了PCCP管芯内壁混凝土裂缝的种类和形式,即纵向裂缝、螺旋裂缝和插口端裂缝;总结了干燥收缩、沉降收缩、温度收缩、焊缝、缠丝应力、吊装运输等因素与PCCP内壁混凝土裂缝的关系;分别从PCCP设计、原材料、配合比、养护制度、焊缝、钢筒、插口和裂缝自愈合、纤维增强材料等方面总结了PCCP管芯内壁裂缝的预防和控制方法。最后,对PCCP管芯混凝土内壁裂缝的控制和预防进行了展望,为继续研究提供思路。

关键词：预应力钢筒混凝土管(PCCP) 管芯内壁混凝土裂缝防裂控裂措施裂缝的种类

融合时序InSAR形变的白银市地质灾害易发性评价

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第8期49卷 1434-1443页

作者：盖侨侨孙倩张宁胡俊中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 湖南师范大学地理科学学院湖南长沙410081 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国城市规划设计研究院(住房和城乡建设部遥感应用中心) 北京100835 广东省水利电力勘测设计研究院有限公司广东广州510000

现有地质灾害点/隐患点记录作为地质灾害评价的数据基础,存在时效性差、不全面的问题,而时序合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术能高时空分辨率地监测大范围地表形变。因此,如何将时序InSAR获... 详细信息

现有地质灾害点/隐患点记录作为地质灾害评价的数据基础,存在时效性差、不全面的问题,而时序合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术能高时空分辨率地监测大范围地表形变。因此,如何将时序InSAR获取的形变信息融入地质灾害评价模型,已经成为地质灾害评价领域的研究热点之一。首先将时序InSAR监测得到的形变点代替现有地质灾害记录点,同时将其形变量级作为一个评价因子融入易发性评价模型,充分利用了时序InSAR获取的形变有效信息;然后采用耦合信息量和层次分析法模型,对中国甘肃省白银市进行地质灾害易发性评价及分区。通过已有地质灾害点数据的验证发现,在划定的极高易发区,10 km^(2)内已有地质灾害点数可达近8个,而极低易发区内的点数不足1个,表明利用所提方法进行灾害易发性评价是可行的。

关键词：时序InSAR 地质灾害易发性评价信息量模型层次分析法

黄河源区典型泥炭湿地地下水水位时空变化及流量过程

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水利水电科技进展 2024年第3期44卷 27-33页

作者：刘紫萱周冰玉李志威黄草田世民长沙理工大学水利与环境工程学院湖南长沙410114 中交一公局集团水利工程有限公司勘测设计院湖南长沙410006 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 黄河水利科学研究院河南郑州450003

以黄河源区若尔盖盆地黑河上游的一个典型泥炭湿地小流域为研究对象,采用2018—2022年的地下水水位监测数据、气象数据和无人机航测地形数据,统计分析了泥炭湿地小流域内地下水水位时空变化,并推算了小流域沟道出口的断面水深与流量过... 详细信息

以黄河源区若尔盖盆地黑河上游的一个典型泥炭湿地小流域为研究对象,采用2018—2022年的地下水水位监测数据、气象数据和无人机航测地形数据,统计分析了泥炭湿地小流域内地下水水位时空变化,并推算了小流域沟道出口的断面水深与流量过程。结果表明:降水是泥炭湿地小流域地下水水位变化的主导因素,地下水水位与降水量变化趋势一致,且随降水与蒸散发之比的增大而上升;小流域中游地下水水位比上游波动更剧烈,且上游地下水水位均值高于中游,沟道中部泥炭湿地的蓄水能力在减退。根据水力学方法和地下水水位监测数据得到了泥炭湿地小流域的沟道断面水深-流量经验关系公式,可用于计算日流量过程线。

关键词：泥炭湿地地下水降水水位变化流量过程若尔盖盆地黄河源区