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嵌入水安全调控因子的短期梯调优化模型

水科学进展 2014年第1期25卷 130-138页

作者：李永裴伟征李嘉李克锋朱明四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

为在梯级水库短期优化调度中更有效地考虑河流水安全需求,建立一种通过调控因子对水安全需求进行表征的短期梯调优化模型。在该模型构建中,应用Vague集对河流水安全进行度量,并引入水安全调控因子,推导得到考虑水安全需求的梯级下泄流... 详细信息

为在梯级水库短期优化调度中更有效地考虑河流水安全需求,建立一种通过调控因子对水安全需求进行表征的短期梯调优化模型。在该模型构建中,应用Vague集对河流水安全进行度量,并引入水安全调控因子,推导得到考虑水安全需求的梯级下泄流量约束计算公式,通过下泄流量约束将调控因子嵌入短期梯调优化模型。通过该模型,可根据河流水安全需求确定调控因子,并求解得到相应的短期梯调优化方案。嘉陵江中游航电三梯级的应用分析表明,该模型能在满足河流水安全需求情况下,实现短期梯调较优的经济效益。在短期梯调优化模型中嵌入水安全调控因子,与未嵌入调控因子情形相比,既能提高梯级发电效益,又能不降低梯级运行相关的河流水安全度。

关键词：梯级水库短期优化调度河流水安全水安全调控因子 Vague集

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收缩式洞塞泄洪洞的消能和空化特性

水利学报 2011年第2期42卷 211-217页

作者：余挺田忠王韦许唯临四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

本文结合某大型水电工程,采用试验和数值模拟相结合的方法,研究了收缩式洞塞泄洪洞的消能特性和空化特性。常压模型试验表明,通过设置两级洞塞及其他附属设施,整个泄洪洞总消能率超过了67.3%,两级洞塞的总消能率达到36.0%,洞塞的消能效... 详细信息

本文结合某大型水电工程,采用试验和数值模拟相结合的方法,研究了收缩式洞塞泄洪洞的消能特性和空化特性。常压模型试验表明,通过设置两级洞塞及其他附属设施,整个泄洪洞总消能率超过了67.3%,两级洞塞的总消能率达到36.0%,洞塞的消能效果十分显著。减压实验表明,通过对洞塞体型的精细优化,泄洪洞有压段可以避免发生空化,洞塞本身具备一定的抗空化能力。通过数值模拟,揭示了泄洪洞有压段的流速场、压力场特性,直观地表明洞塞的突缩突扩作用形成了大体积的水流紊动,从而达到消能的目的。

关键词：洞塞泄洪洞消能空化数值模拟模型试验

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堆积体对不同比降河流壅水影响研究

四川大学学报（工程科学版） 2012年第5期44卷 13-18页

作者：郭志学苏扬中彭清娥钱撼四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

河流中大型堆积体的存在,引起河道局部过流面积的减小,从而导致上游壅水,引起上游局部河段水位抬高,在堆积体附近则产生局部较大的附加比降,造成水位的急剧跌落。通过水槽试验研究了不同堆积体尺度条件下的河道壅水影响特性。探讨了不... 详细信息

河流中大型堆积体的存在,引起河道局部过流面积的减小,从而导致上游壅水,引起上游局部河段水位抬高,在堆积体附近则产生局部较大的附加比降,造成水位的急剧跌落。通过水槽试验研究了不同堆积体尺度条件下的河道壅水影响特性。探讨了不同主河道河道比降(水动力条件)下的最大壅水高度、附加比降的变化规律。结果表明:相对壅水高度随堆积体尺度增加而加大,与主河比降存在正相关关系,但进入急流以后,比降影响将削弱。对试验资料进行参数拟合,给出了不同水动力条件下的相对壅水高度与阻水率间的相互关系。分析了急、缓流条件下堆积体阻水特性在物理机制上的差异。

关键词：堆积体壅水相对壅水高度附加比降阻水率

植被作用下的弯曲复式河槽漫滩水流2维解析解

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四川大学学报（工程科学版） 2012年第6期44卷 7-12页

作者：刘超杨克君刘兴年黄尔四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

研究植被作用下的弯曲复式河槽流速分布对于确定其过流能力、泥沙输移、河床变形、滩岸保护有着十分重要的作用。作者研究了有植被的弯曲复式河槽中的垂线平均流速横向分布问题,在动量方程中加入滩地植被引起的拖曳力项,并考虑弯曲主槽... 详细信息

研究植被作用下的弯曲复式河槽流速分布对于确定其过流能力、泥沙输移、河床变形、滩岸保护有着十分重要的作用。作者研究了有植被的弯曲复式河槽中的垂线平均流速横向分布问题,在动量方程中加入滩地植被引起的拖曳力项,并考虑弯曲主槽和二次流的影响,采用3种不同的紊流扩散项积分方法,得到了3种计算模型。运用英国FCF弯曲复式河槽试验资料对模型进行验证,结果表明,在不同区域选取合适的二次流系数K比仅考虑主槽中的K值能更好地预测流速分布;滩地种植植物后,主槽中的K值明显增大;3种模型的预测结果在滩地上基本相同,主要差别出现在主槽区和掺混区。通过比较分析不同模型的计算误差,得到了计算结果最优的模型。

关键词：弯曲河道漫滩水流植被二次流流速分布

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高速明流泄洪洞的通气量分析与研究

四川大学学报（工程科学版） 2013年第4期45卷 7-12页

作者：岳书波刁明军赵静四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

对于高速明流泄洪洞的进气量和出口的出气量,通过模型试验,从宏观方面进行了数据分析与研究。研究结果表明:泄洪洞中闸室的进气量并不是随着泄洪洞水体流量的增加而增加,而是与闸门后水流的Fr相关;泄洪洞内由水流的自掺气引起的进气量... 详细信息

对于高速明流泄洪洞的进气量和出口的出气量,通过模型试验,从宏观方面进行了数据分析与研究。研究结果表明:泄洪洞中闸室的进气量并不是随着泄洪洞水体流量的增加而增加,而是与闸门后水流的Fr相关;泄洪洞内由水流的自掺气引起的进气量随着水流的Fr增大而增大;在泄洪洞的出口,当库区水位一定时,随着中闸室闸门的开度的增加,出气量随水流的Fr的增大不断增加,然而当达到某一临界值后开始急剧减小;当闸门全部开启后,随着库区水位的上升,出气量随水流的Fr的增大不断减小;出口断面处水体的掺气浓度随水流Fr的增大而增大。

关键词：高速明流泄洪洞进气量通风竖井出气量水流的弗劳德数掺气浓度

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水电开发对大渡河瀑布沟以下河段的水温影响

水科学进展 2016年第2期27卷 299-306页

作者：脱友才周晨阳梁瑞峰李克锋四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

为探究水电开发对大渡河水温过程的影响,采用原型观测和数学模型相结合的方法,对比分析了瀑布沟电站开发前后下游河道的水温时空变化特性。研究成果表明,与天然情况相比,现阶段瀑布沟下游沿程水温出现了明显的均化效应和延迟效应以及春... 详细信息

为探究水电开发对大渡河水温过程的影响,采用原型观测和数学模型相结合的方法,对比分析了瀑布沟电站开发前后下游河道的水温时空变化特性。研究成果表明,与天然情况相比,现阶段瀑布沟下游沿程水温出现了明显的均化效应和延迟效应以及春夏季低温水、秋冬季高温水现象,最大降温2.4℃出现在4月的龚嘴尾水断面,最大升温3.3℃出现在12月的瀑布沟尾水断面;瀑布沟下游小型水库均未出现水温分层现象,但形成的蓄水体对沿程升温有一定的弱化,沿程增温率由天然状态的0.8℃/100 km降至现阶段的0.5℃/100 km;采用考虑了机械能转化的数学模型能较好地模拟瀑布沟下游河道的水温过程,率定得到的"机械能—内能"转化率为55%。

关键词：水电梯级开发水温累积影响纵向一维增温率原型观测

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山区小流域暴雨山洪灾害分区预警研究

工程科学与技术 2021年第1期53卷 29-38页

作者：王协康杨坡孙桐许泽星四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

受水沙耦合致灾作用,暴雨山洪灾害一般表现为山洪洪水灾害、山洪水沙灾害及山洪泥石流灾害3种模式,不同灾害模式的成灾特点、灾害规模、致灾指标及阈值常存在显著差异。传统暴雨山洪灾害防治预警技术的研究思路主要以“雨量-径流-成灾... 详细信息

受水沙耦合致灾作用,暴雨山洪灾害一般表现为山洪洪水灾害、山洪水沙灾害及山洪泥石流灾害3种模式,不同灾害模式的成灾特点、灾害规模、致灾指标及阈值常存在显著差异。传统暴雨山洪灾害防治预警技术的研究思路主要以“雨量-径流-成灾水位”雨水情分析为主,缺乏“雨-水-沙”变化系统研究,未充分考虑洪水泥沙耦合作用下山洪灾害易发区的成灾特征,尤其是超量泥沙补给造成的“沟床淤积-水位陡增”型山洪灾害极易漏警。结合金沙江支流中都河小流域和岷江支流白沙河小流域山洪灾害实地调查及分析,初步表明流域内山体滑坡形成的松散体是流域水沙运动的重要泥沙补给源,从而极易诱发暴雨山洪水沙灾害和山洪泥石流灾害。采用TRIGRS模型分析中都河小流域和白沙河小流域的滑坡易发性,将滑坡低风险区划为暴雨山洪洪水灾害预警区,对具有丰富固体物源的滑坡中、高风险区,根据陡缓衔接河段泥沙易灾区判别法划分为山洪水沙灾害和山洪泥石流灾害预警区。结合4种暴雨山洪洪水灾害预警方法,即洪水水位陡涨率判定法、实时累积雨量法、水位-流量反推法及简易雨量站广播预警法,分析中都河小流域典型暴雨山洪灾害预警区的预警指标,以基于河床冲淤变化的洪水位上涨率法确定白沙河小流域暴雨条件下山洪水沙灾害预警区的预警水位。结果表明:TRIGRS模型划分的滑坡风险区与中都河小流域和白沙河小流域滑坡、泥石流灾害调查较为吻合;中都河小流域滑坡风险较低,沿河村落均可划为山洪洪水灾害预警区;白沙河小流域下游滑坡风险较低的沿河村落可划为山洪洪水灾害区,中、上游为滑坡中、高风险区,其中,沟床陡缓坡衔接段划为山洪水沙灾害预警区,陡坡段划为山洪泥石流预警区。中都河小流域暴雨山洪灾害预警分析表明:水位-流量反推法和简易雨量站广播预警法预警效果较差;洪水上涨率判定法与实时累积雨量法预警精度较高,对暴雨山洪洪水致灾时刻能够提前捕捉,显著提高预警处置时效。此外,采用河床冲淤变化的水位上涨率法,白沙河小流域暴雨山洪水沙灾害预警效果较好。因此,本文构建的山区小流域暴雨山洪灾害分区预警方法具有较好的可靠性,可为山洪灾害预警提供技术支持。

关键词：山洪灾害水沙耦合致灾分区预警预警指标

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窄缝消能工水力特性的数值模拟与试验研究

水利学报 2012年第4期43卷 445-451页

作者：陈华勇许唯临邓军李乃稳四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

本文对高拱坝深孔窄缝消能工的有压洞段及出口的压力、沿程水面线、沿程流速分布、水舌入水角度、水垫塘底板的动水压力分布等水力要素进行了研究,采用基于VOF两相流的标准k-ε双方程紊流数学模型对各水力要素进行了数值模拟,并与模型... 详细信息

本文对高拱坝深孔窄缝消能工的有压洞段及出口的压力、沿程水面线、沿程流速分布、水舌入水角度、水垫塘底板的动水压力分布等水力要素进行了研究,采用基于VOF两相流的标准k-ε双方程紊流数学模型对各水力要素进行了数值模拟,并与模型试验结果进行比较。结果表明:数值模拟结果与模型试验吻合良好,说明利用该数学模型模拟窄缝收缩段、空中射流水舌及水垫塘的水力特性是可行的。利用抛射体理论计算公式得到各种形式下水舌进入水垫塘的运动轨迹、入射角及入射流速,弥补了模型试验中无法测量空中水舌流速分布的不足,可以为工程设计及应用提供一定的参考依据。

关键词：窄缝消能工 VOF法压力入射速度入射角

四川紫色土区强降雨情况下泥沙输移突增的临界条件

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水科学进展 2018年第2期29卷 204-212页

作者：彭清娥刘兴年黄尔赵明辉四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

探明强降雨下泥沙输移突增的关键特征因子及其临界条件对预防泥沙灾害及减少水土流失将起到至关重要的作用。选取典型的四川紫色土试验区鹤鸣观小流域为研究对象,采用数据分类统计对比分析方法,对试验站近10年降雨径流输沙资料进行分析... 详细信息

探明强降雨下泥沙输移突增的关键特征因子及其临界条件对预防泥沙灾害及减少水土流失将起到至关重要的作用。选取典型的四川紫色土试验区鹤鸣观小流域为研究对象,采用数据分类统计对比分析方法,对试验站近10年降雨径流输沙资料进行分析,研究强降雨情况下次降雨量、降雨强度和降雨历时等对泥沙输移突增的影响,找出导致泥沙输移突增的关键特征因子及其临界条件。研究结果表明:四川紫色土区强降雨情况下泥沙输移突增的关键特征因子为次降雨量、降雨强度以及最大径流模数;同时各关键因子的临界值分别为降雨强度5.3 mm/h,次降雨量130 mm,以耕作方式为主的坡地最大径流模数临界值为6 000 dm3/(km2·s),以种植林草为主的坡地最大径流模数临界值为3 000 dm3/(km2·s)。

关键词：紫色土区泥沙输移突增次降雨量降雨强度降雨历时最大径流模数