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大型进水流道进口优化布置的数值模拟研究

水力发电学报 2011年第5期30卷 80-85,100页

作者：孙东坡张晓雷张艳艳王二平王鹏涛华北水利水电学院水力学及河流研究所郑州450011 清华大学水利水电工程系北京100084

针对1000MW大型电厂进水流道工程实际,应用k-ε紊流模型对集水池及进水流道口附近流场进行了平面二维水流数值模拟计算,并利用物理模型进行了验证。通过流场分析,提出了紧凑短流道的优化平面布置,改善了引水段导墙与人字柱支墩的形式。... 详细信息

针对1000MW大型电厂进水流道工程实际,应用k-ε紊流模型对集水池及进水流道口附近流场进行了平面二维水流数值模拟计算,并利用物理模型进行了验证。通过流场分析,提出了紧凑短流道的优化平面布置,改善了引水段导墙与人字柱支墩的形式。模拟成果表明:优化方案调整了流道进口流态,保证了各流道的进流均匀、水流稳定。针对非正常低水位运行时的进流不均匀状况,利用动静压差,设置旁侧斜向补流孔,有效的调整、提高了内侧流道进流条件。

关键词：水力学数值模拟优化布置 k-ε模型进水流道补流孔

基于能量耗散关系的黄河内蒙段河床形态调整分析

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水科学进展 2011年第5期22卷 653-661页

作者：孙东坡杨真真张立李彬华北水利水电学院水力学及河流研究所河南郑州450011 广东省水利水电科学研究院广东广州510140

从河流能量耗散角度研究河床形态调整规律,引入河流功与纵、横向能坡等指标,对50年实测资料进行了研究。黄河内蒙河段受上游水库影响,出现如漫滩洪水减小等水沙过程变化,导致河床宽深比增大,平面活动性增强。在河床形态调整过程中,受水... 详细信息

从河流能量耗散角度研究河床形态调整规律,引入河流功与纵、横向能坡等指标,对50年实测资料进行了研究。黄河内蒙河段受上游水库影响,出现如漫滩洪水减小等水沙过程变化,导致河床宽深比增大,平面活动性增强。在河床形态调整过程中,受水库运用影响的来沙系数与河相系数之间、主槽摆动速率与水沙特征值之间均存在密切联系。分析该河段断面形态变化、平面摆动特性与能量耗散的关系表明:反映河流功的径流量及其过程对河槽过流面积的塑造有直接影响;径流因子与河床形态因子间的相关性受河流能量耗散结构的制约;在研究河段,与来沙系数S/Q有关的河流总功率跟与河段平面摆动速率、月径流离差系数有关的能量分配耗散组合,在不同时期总保持近似制衡关系。

关键词：河床演变能量耗散河流功制约机制河相系数平面活动性

基于系列水沙条件的黄河内蒙段河床演变试验研究

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泥沙研究 2012年第3期37卷 73-79页

作者：孙东坡陈丹张羽张立华北水利水电学院水力学及河流研究所河南郑州450011

为了探讨系列径流泥沙过程对河床演变的累积效应,对黄河内蒙三湖河口-昭君坟河段,进行了5种不同系列年水沙过程的河床演变试验研究。规划整治工程方案因归顺河势,有效减少了主槽淤积;调水方案流量Q<400m3/s出现几率低,有效减小了小水淤... 详细信息

为了探讨系列径流泥沙过程对河床演变的累积效应,对黄河内蒙三湖河口-昭君坟河段,进行了5种不同系列年水沙过程的河床演变试验研究。规划整治工程方案因归顺河势,有效减少了主槽淤积;调水方案流量Q<400m3/s出现几率低,有效减小了小水淤积。不同方案累积淤积量还与高含沙支流洪水的入汇几率有关,入汇次数多,淤积量大;同时也对模拟河段局部纵剖面演变有重要影响。当水沙系列过程使得小流量过程占优时,河相关系槡B/H增大,平滩流量降低;数据分析表明汛期来沙系数S/Q与河相系数槡B/H间存在对数型关联性,说明汛期水沙条件是影响河道断面形态的重要因素。

关键词：内蒙河段系列主流摆动深泓线支流入汇

引水式电站对下游水动力与鱼类洄游适宜度的影响及其优化研究

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水资源保护 2025年

作者：贺蔚王海洋李国岭徐江涛周武熊强水灾害防御全国重点实验室河海大学水利水电学院水安全与水科学协同创新中心中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司国电大渡河流域水电开发有限公司

水电站运行会改变下游河道的水动力条件，影响洄游性鱼类的上溯路径。我国大渡河某引水式水电站采用干流取水、下游支流泄水的特殊布置形式，其对下游支流水动力和鱼类洄游的影响亟待明确。本文构建了水电站下游干支流三维水动力和鱼类... 详细信息

水电站运行会改变下游河道的水动力条件，影响洄游性鱼类的上溯路径。我国大渡河某引水式水电站采用干流取水、下游支流泄水的特殊布置形式，其对下游支流水动力和鱼类洄游的影响亟待明确。本文构建了水电站下游干支流三维水动力和鱼类洄游适宜度模型，并采用物理模型进行率定，解析了电站泄水时的干支流水力特性和洄游适宜度，探明了不同来流流量和发电流量的影响效应；并进一步针对支流洄游适宜度较差的区域，评估了不同导流墙布置方式对鱼类洄游适宜度的改善效果。结果表明：①水电站支流泄水会显著影响水动力条件，下游较大区域的流速和水深随之增加，鱼类洄游适宜度总体减小。随着支流来流流量和发电流量的增加，上述影响进一步扩大。②干支流交汇口水动力条件受电站运行的影响最大，支流来流459 m3/s、电站发电流量535 m3/s时（常规运行C3工况），汇口附近距左岸1/6河宽区域洄游适宜度仅为0.11。③按方案7设置导流墙，可使得整体流速更加均匀、高流速和回流区减小；例如C3工况，可使汇口附近平均洄游适宜度从0.11增至0.61，鱼类洄游条件明显改善。研究结果可为水电站运行调度和下游河道整治提供技术支撑，有助于提高鱼类洄游适宜度。

关键词：引水式电站河道干支流水动力鱼类洄游适宜度数值模拟物理模型试验

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基于聚类分析的堤防溃口水力边界特征值研究

水力发电学报 2019年第4期38卷 75-86页

作者：马洪福孙东坡刘明潇董明家华北水利水电大学水利学院水力学及河流研究所郑州450045

在进行堤防溃口发生机理研究和开展堵口技术研究时,确定典型堤防溃口水力边界特征值是整个研究的重要基础和前提。而实际堤防溃口由于复杂多变,实测资料数据少且不齐全,难以准确获取典型溃口水力边界条件。本文利用收集到的100多组国内... 详细信息

在进行堤防溃口发生机理研究和开展堵口技术研究时,确定典型堤防溃口水力边界特征值是整个研究的重要基础和前提。而实际堤防溃口由于复杂多变,实测资料数据少且不齐全,难以准确获取典型溃口水力边界条件。本文利用收集到的100多组国内外堤防/土坝溃口实例和试验数据,基于聚类分析方法建立了溃口水力边界特征值间的相关关系,对缺失值进行了关联拟合补值;同时通过对溃口无量纲化特征值的概率密度统计分析,得出概化典型溃口水力边界参数与相关方程。分析表明:溃口宽多在20～100 m,口门水头多在4～12 m,口门流速多在2～8 m/s,分布概率均在64%～71%。溃口宽深比和弗劳德数的概率密度均服从正态分布特征,溃口宽深比取3～8的分布频率约为55%,弗劳德数取0.4～0.8对应的分布频率约为60%。

关键词：堤防溃口水力边界特征聚类分析缺失值概率密度

基于智能优化算法和Bi-LSTM神经网络的盾构隧道刀盘扭矩智能预测方法

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中国科学:技术科学 2025年

作者：孔凡超刘懿晗刘士吉路德春杜修力华北电力大学水利与水电工程学院北京工业大学岩土与地下工程研究所

智能预测合理的刀盘扭矩可有效降低盾构隧道开挖对地层的扰动并减小刀盘磨损,对于盾构安全高效施工具有重要意义.本文基于智能优化算法和深度学习神经网络,提出了盾构隧道刀盘扭矩时序智能预测方法.采用Bi-LSTM神经网络作为深度学习预... 详细信息

智能预测合理的刀盘扭矩可有效降低盾构隧道开挖对地层的扰动并减小刀盘磨损,对于盾构安全高效施工具有重要意义.本文基于智能优化算法和深度学习神经网络,提出了盾构隧道刀盘扭矩时序智能预测方法.采用Bi-LSTM神经网络作为深度学习预测模型,分别联合粒子群优化算法(PSO)、遗传优化算法(GA)、饥饿游戏搜索算法(HGS)和麻雀搜索算法(SSA)智能确定Bi-LSTM神经网络的3个超参数,即学习率、神经元数量和丢弃率,进而获得了盾构隧道刀盘扭矩智能预测方法.智能模型预测值与实测值的均方根误差作为4种优化算法的适应度函数,数据预处理采用归一化方法降低不同参数间的量级差异影响.智能预测模型的输入考虑了15个参数对刀盘扭矩的影响,包括1个隧道几何参数、6个地质力学参数和8个盾构掘进参数.结合盾构隧道现场实测数据,从精度、效率和稳定性3个角度评价4种优化算法寻优Bi-LSTM神经网络超参数的性能,结果表明相比于其他3种优化算法, HGS方法具有较好的稳定性、较快的效率和较高的计算精度,是确定Bi-LSTM超参数的适用性方法.

关键词： Bi-LSTM神经网络超参数启发式智能优化算法刀盘扭矩性能分析

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延河流域广义水资源调控及仿真模拟

华北水利水电大学学报(自然科学版) 2025年

作者：夏帆李新生贾冬冬徐尧邱慧阳黄晓东苏妍妹黄河勘测规划设计研究院有限公司水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹) 黄河水利委员会三门峡库区水文水资源局华北水利水电大学水资源学院

为准确判断影响区域水资源供需平衡的关键变量，提出具体的调控策略。以延河流域为例，基于水足迹和蓝绿水理论从广义水资源角度探讨流域水资源压力，构建流域系统动力学模型，设定自然发展、水资源调控、经济调控、生态调控4种情景，... 详细信息

为准确判断影响区域水资源供需平衡的关键变量，提出具体的调控策略。以延河流域为例，基于水足迹和蓝绿水理论从广义水资源角度探讨流域水资源压力，构建流域系统动力学模型，设定自然发展、水资源调控、经济调控、生态调控4种情景，提出提高水资源承载力的调控方案。结果表明:延河流域农业、工业、生活、生态需水均呈现上升趋势，到2035年，延河流域蓝水供给量为0.93亿m3;水资源调控情景下供需差额最小，平均为0.06亿m3，但苹果、蔬菜产量与规划预期相差分别为36.13万t、35.27万t，工业产值相差22.13亿元，工农业发展受限;经济调控模式下供需差额最大，平均为-0.52亿m3，供需压力进一步扩大;生态调控方案结果与规划目标基本一致，供需差额平均为-0.13亿m3，模拟调控结果可作为流域未来高质量发展策略参考。

关键词：水足迹蓝绿水系统动力学水资源调控延河流域

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导流栅对弯道水流动量调整的研究

水利学报 2001年第1期32卷 1-5页

作者：白音包力皋孙东坡李国庆中国水利水电科学研究院水力学所北京100038 华北水利水电学院水利系河南郑州450045

通过对某电厂进水流道体型优化的模型试验研究 ,表明在弯道段设置合适的导流栅可以有效地控制弯道环流的产生和发展 ,缩短纵向流速分布调整的距离 ,较快使水流动量在横断面上重新分配均匀 .通过对试验成果的分析研究 ,给出了导流栅形式... 详细信息

通过对某电厂进水流道体型优化的模型试验研究 ,表明在弯道段设置合适的导流栅可以有效地控制弯道环流的产生和发展 ,缩短纵向流速分布调整的距离 ,较快使水流动量在横断面上重新分配均匀 .通过对试验成果的分析研究 ,给出了导流栅形式与水流动量分配均匀度之间的依存关系 ,以及无量纲最优水力条件与导流栅综合几何因子间的相关方程。

关键词：弯曲流道导流栅动量分配无量纲水流强度电厂

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三维水流河床变形数学模型

水动力学研究与进展（A辑） 1996年第3期11卷 241-250页

作者：马福喜牛文臣孙东坡华北水利水电学院水力学教研室

本文针对三维水流所具有的紊动各向异性、不规则边界及自由表面和动床问题，采用修正的Ｋ－ε模型封闭Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程作为紊流控制方程；引入通度概念处理不规则边界；引用ＶＯＦ法追踪自由表面；根据冲刷过程的物理特性推得冲刷... 详细信息

本文针对三维水流所具有的紊动各向异性、不规则边界及自由表面和动床问题，采用修正的Ｋ－ε模型封闭Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程作为紊流控制方程；引入通度概念处理不规则边界；引用ＶＯＦ法追踪自由表面；根据冲刷过程的物理特性推得冲刷坑的发展规律并用前人公式及试验资料验证。最后，作为例子就南水北调中线方案名河渡槽河段的流场和河床变形进行数值模拟，给出了一些工程上有用的结果。

关键词：三维水流的数学模型河床变形