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长距离输水工程竖井式高位水池水力特性研究

水利学报 2025年第2期56卷 159-169,180页

作者：刘达黄本胜李明张建民张力方邱静广东省水利水电科学研究院广东广州510635 广东省水动力学应用研究重点实验室广东广州510635 四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065

鲤鱼洲竖井式高位水池位于珠江三角洲水资源配置工程输水干线的起点,其承担着水流消能衔接和提供输水水头的作用。当高位水池内出现自由跌流时,竖井内易出现水流掺气,增加下游输水管道进气的风险。为此开展了1∶10比尺的物理模型试验和... 详细信息

鲤鱼洲竖井式高位水池位于珠江三角洲水资源配置工程输水干线的起点,其承担着水流消能衔接和提供输水水头的作用。当高位水池内出现自由跌流时,竖井内易出现水流掺气,增加下游输水管道进气的风险。为此开展了1∶10比尺的物理模型试验和数值模拟分析,研究高位水池内的水流掺气规律和水流流态,同时结合气泡运动过程分析推导了掺气影响范围长度的半理论半经验公式,并在此基础上提出减少水流掺气的工程措施。研究结果表明,在自由跌流的作用下,高位水池内水体存在掺气区、过渡区和低扰动区的明显分层,掺气浓度在掺气区与低扰动区基本不随水深的变化而变化,在过渡区随水深增加而减小。掺气范围大小主要与跌流流量、水流落差、竖井水体速度、溢流堰直径等因素有关。受工程条件的限制,鲤鱼洲高位水池的水流落差无法改变,因而采取扩大竖井直径1.63倍与增设分流管的措施,结构优化后,竖井内掺气影响范围长度以及掺气浓度明显减小。

关键词：竖井跌水水流掺气物理模型试验数值模拟

基于改进长短期记忆网络模型的水库库区水温模拟

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农业工程学报 2025年第3期41卷 144-153页

作者：郑铁刚吴茂喜张迪金瑾林俊强孙双科石河子大学水利建筑工程学院石河子832003 中国水利水电科学研究院北京100038

水温是影响水库水生态系统的“主因子”,了解库区水温分布及预测未来的水温变化对保护水库生态具有重要的意义。针对水库水温结构复杂、实时预测困难的技术问题,该研究通过在传统的长短期记忆网络模型(long short-term memory,LSTM)中... 详细信息

水温是影响水库水生态系统的“主因子”,了解库区水温分布及预测未来的水温变化对保护水库生态具有重要的意义。针对水库水温结构复杂、实时预测困难的技术问题,该研究通过在传统的长短期记忆网络模型(long short-term memory,LSTM)中嵌入相关分析模块自动筛选模型的特征输入,并优化输出维度,提出了一种改进的LSTM模型,并在溪洛渡水库工程开展了模型应用研究,结果表明:1)改进LSTM模型的均方根误差最大值为0.63,纳什效率系数最小值为0.96,表明模型整体性能较好,能够精准地捕捉数据中的长期依赖关系;2)基于改进LSTM模型的库区水温分布预测值和环境流体动力学模型(environmental fluid dynamics code,EFDC)模拟值随时间的量值分布及变化规律基本一致,两者的库区表层年际误差值为-1.19~1.04℃,中层年际误差值为-1.06~1.68℃,底层年际误差值为-1.28~1.07℃,年际水温最大相对误差为8.3%;3)相较于EFDC模型多天的模拟时长,改进模型的计算时间缩短至几百秒,计算效率大幅提升,实现了水温分布的快速、实时精准预测。该研究通过改进LSTM模型,实现了深水水库垂向水温的高效预测,研究结果可为分层取水设施的优化调控提供技术支撑。

关键词：水温模拟改进的长短期网络记忆模型水温分布相关性分析水温预测人工智能学习

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管道接口缩径的局部阻力试验研究

水利学报 2025年第1期56卷 56-62页

作者：郭永鑫郭新蕾王涛付辉潘佳佳李甲振中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点试验室北京100038

管道接口缩径会产生明显的局部水头损失,然而一直以来缺乏试验检测资料和评估计算方法。本文建立了管道水头损失检测平台,提出管道接口局部阻力系数的两种检测方法,对聚乙烯管热熔对接卷边和球墨铸铁聚乙烯复合管承插接口保护环的局部... 详细信息

管道接口缩径会产生明显的局部水头损失,然而一直以来缺乏试验检测资料和评估计算方法。本文建立了管道水头损失检测平台,提出管道接口局部阻力系数的两种检测方法,对聚乙烯管热熔对接卷边和球墨铸铁聚乙烯复合管承插接口保护环的局部阻力系数分别进行检测,分析了接口局部阻力系数的影响因素和变化规律。结果表明:DN150聚乙烯管热熔对接卷边为圆弧边缘,凸起高度δ约4.36 mm,单个接口的局部阻力系数ξ≈0.086,折算当量管长为0.75 m;DN300球墨铸铁聚乙烯复合管承插接口保护环为直角边缘,凸起高度δ约为1.93 mm,单个接口的局部阻力系数ξ≈0.022,折算当量管长为0.51 m;单个接口的局部阻力系数随相对凸起高度δ/D减小而减小。接口为直角边缘的局部阻力系数可采用节流孔板的经验公式计算,圆弧边缘的局部阻力系数可采用钢管焊缝的经验公式计算。研究成果可为管网工程的精细水力计算提供参考。

关键词：管道接口缩径水头损失局部阻力系数当量管长

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水泥固化土火山灰反应产物的结构特性

浙江大学学报(工学版) 2025年第1期59卷 167-176页

作者：徐菲葛津宇韦华梁嘉辉李怀森韩雪松南京水利科学研究院材料结构研究所江苏南京210029 河海大学水利水电学院江苏南京210024

选取蒙脱土(蒙脱石质量分数为67%)、高岭土(高岭石质量分数为40%)以及石英粉配制人工土,制备初始孔隙率为3%的水泥固化土(水泥土)和掺入NaOH或KOH的改性水泥土.联用X射线衍射技术及^(29)Si核磁共振技术解析不同水泥土体系下火山灰反应... 详细信息

选取蒙脱土(蒙脱石质量分数为67%)、高岭土(高岭石质量分数为40%)以及石英粉配制人工土,制备初始孔隙率为3%的水泥固化土(水泥土)和掺入NaOH或KOH的改性水泥土.联用X射线衍射技术及^(29)Si核磁共振技术解析不同水泥土体系下火山灰反应产物的结构特性,揭示水泥土火山灰反应产物的生成机理.结果表明,Ca^(2+)是组成水泥土中各类反应产物结构的关键离子;掺入NaOH时,火山灰反应向生成水化硅酸盐(M—S—H)、水化铝酸盐(M—A—H)及高铝硅比的水化铝硅酸盐(M—A—S—H)凝胶发展;掺入KOH时,火山灰反应向生成低铝硅比长链状M—A—S—H结构发展(M=Na、K、Ca).固化高岭土发生火山灰反应易生成M—A—S—H结构,固化蒙脱土易生成层间距较大的蒙脱石以及1∶1型铝硅酸盐结构.

关键词：水泥土火山灰反应微观结构 ^(29)Si核磁共振 X射线衍射

广东省东风水库水质和沉积物时空特征及污染评价

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中国水利水电科学研究院学报(中英文) 2025年第1期23卷 83-92页

作者：肖耿锋杜欢欢洪昌红刘达林文圣广东省水利水电科学研究院广东广州510635 河口水利技术国家地方联合工程实验室广东广州510635

为了揭示季风气候区水库饮用水源地的水质和沉积物时空特征及污染风险,以广东省云浮市东风水库为研究对象,通过现场调查和试验研究,分析水质特征的季节变化情况和沉积物营养盐的分布特征,针对水质特征采用综合营养状态指数(TLI)法和改进... 详细信息

为了揭示季风气候区水库饮用水源地的水质和沉积物时空特征及污染风险,以广东省云浮市东风水库为研究对象,通过现场调查和试验研究,分析水质特征的季节变化情况和沉积物营养盐的分布特征,针对水质特征采用综合营养状态指数(TLI)法和改进TOPSIS模型进行评价,并采用综合污染指数对沉积物的污染状况进行评价。结果表明:水库各监测断面TLI为36.45~49.51,营养状态均为中营养;TOPSIS评价结果显示水库水质季节性波动变化较大,丰水期初期水质出现恶化趋势;坝前和库尾综合污染指数为1.96和1.62,均为中度污染状态,水库内源氮磷污染风险较高;污染源调查分析结果表明,林业、农业种植产生的面源污染和沉积物氮磷污染物释放导致的内源污染为水库潜在污染来源。研究成果可为季风气候区饮用水源地水生态保护与修复提供参考。

关键词：水质评价沉积物评价面源污染水库饮用水水源地东风水库

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间断式改进暗管排水流量的计算方法

水利学报 2025年第2期56卷 205-215页

作者：金铭锐陶园王少丽管孝艳中国水利水电科学研究院北京100048 国家节水灌溉北京工程技术研究中心北京100048

为应对涝渍灾害频发、耕地资源紧缺的问题,提出一种排水流量较大、占用耕地较少的间断式改进暗管排水结构。一般常规暗管渗流可以简化为二维计算,但间断式改进暗管在排水过程中存在柱体砂滤料的三维绕流,形成相对复杂的空间渗流结构。... 详细信息

为应对涝渍灾害频发、耕地资源紧缺的问题,提出一种排水流量较大、占用耕地较少的间断式改进暗管排水结构。一般常规暗管渗流可以简化为二维计算,但间断式改进暗管在排水过程中存在柱体砂滤料的三维绕流,形成相对复杂的空间渗流结构。基于沙金煊的非完整井排水流量公式和常用的暗管排水流量计算公式,提出地表无积水情况下间断式改进暗管排水流量的简化计算方法,结合田间试验和HYDRUS数值模拟进行验证,并分析排水过程中各部分流量占比。结果表明,提出的间断式改进暗管排水流量的理论计算方法合理可行,间断式改进暗管排水流量的理论计算值与田间试验实测值、模拟值的平均相对误差分别为6.97%和-2.84%;随排水时间增加柱体砂滤料内部排水流量占总流量比值逐渐下降,柱体砂滤料外部进水流量占总流量比值不断增加;柱体砂滤料越高,其内部排水持续时间越长;柱体砂滤料布设间距越小,其内部排水与外部进水流量之和占总流量比值越大;间断式改进暗管排水流量计算方法在壤土、粉土中均适用。研究结果可为丰富农田排水理论和暗管工程建设提供思路与参考。

关键词：间断式改进暗管排水柱体砂滤料排水流量 HYDRUS

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基于三点弯曲试验的坝体模型材料研究

水电能源科学 2025年第1期43卷 70-73,191页

作者：黄冠涂劲钟红中国水利水电科学研究院北京100048

我国西南西北强地震区建设有多座高混凝土坝,采取适宜的抗震措施可有效改善大坝的抗震性能。纤维混凝土为混凝土坝抗震加固措施之一,为研究纤维混凝土模型材料的抗弯性能随纤维掺量的变化,按照质量掺量,设计1组对照组(0%)和6组试验组(0.... 详细信息

我国西南西北强地震区建设有多座高混凝土坝,采取适宜的抗震措施可有效改善大坝的抗震性能。纤维混凝土为混凝土坝抗震加固措施之一,为研究纤维混凝土模型材料的抗弯性能随纤维掺量的变化,按照质量掺量,设计1组对照组(0%)和6组试验组(0.17%、0.33%、0.67%、1.00%、1.33%、1.67%),采用三点弯曲试验测试了纤维混凝土的抗弯性能。结果表明,纤维掺量对材料的强度和变形性能影响均很大;随着纤维掺量的提高,材料的抗弯强度先略有降低之后明显提高,掺量为1.00%时,试块的弯拉强度最大,之后随着掺量提高强度不再增长;峰值荷载位移与纤维掺量大体上呈线性关系。

关键词：混凝土坝模型材料麻纤维纤维混凝土三点弯曲试验弯拉强度峰值荷载位移

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TBM智能施工研究进展及展望

隧道建设(中英文) 2025年第1期45卷 21-45页

作者：刘耀儒侯少康魏芳喻葭临何伟程立焦鹏程清华大学水利水电工程系北京100084 水电水利规划设计总院北京100120 中国水利水电科学研究院北京100048

TBM目前已集成上百个传感器和信息采集系统,可实时记录反映TBM施工状况及工作性能的运行数据,为开展数据驱动研究及实现TBM智能施工提供了良好的契机。在分析近年来TBM机器学习相关研究成果的基础上,综述TBM智能施工的研究进展。首先,... 详细信息

TBM目前已集成上百个传感器和信息采集系统,可实时记录反映TBM施工状况及工作性能的运行数据,为开展数据驱动研究及实现TBM智能施工提供了良好的契机。在分析近年来TBM机器学习相关研究成果的基础上,综述TBM智能施工的研究进展。首先,以引松工程3标段为例,介绍TBM运行参数及运行数据的基本情况,分析TBM控制参数及掘进循环的各工作阶段划分;然后,系统归纳TBM掘进过程隧道(洞)围岩智能感知、TBM掘进过程地质灾害预测预警、TBM掘进控制参数辅助决策3方面的研究进展;最后,结合当前的技术水平和研究现状,探讨目前研究中存在的瓶颈,并提出对后续研究展望的建议,即多源数据互补信息的利用、专业机制知识-数据的融合驱动、新工程/工况应用场景的迁移学习是该领域有待进一步研究的方向。

关键词： TBM智能施工运行数据围岩感知地质灾害预测掘进参数优化

钢筋混凝土和纤维混凝土隧道管片耐火性能试验研究

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水利技术监督 2025年第2期 227-232页

作者：陈攻明广东省水利水电科学研究院广东广州510000

为了提高隧道衬砌在火灾情况下的耐火性能。文章开展了钢筋混凝土(RC)和混杂纤维增强混凝土(HFRC)隧道管片的耐火性能对比研究。通过管片在不同约束条件下的高温测试,分析其抗剥落性能和结构行为。结果表明:在高温和力的作用下,HFRC管... 详细信息

为了提高隧道衬砌在火灾情况下的耐火性能。文章开展了钢筋混凝土(RC)和混杂纤维增强混凝土(HFRC)隧道管片的耐火性能对比研究。通过管片在不同约束条件下的高温测试,分析其抗剥落性能和结构行为。结果表明:在高温和力的作用下,HFRC管片具有更好的抗剥落能力,RC管片具有更强的承载能力。研究结果为隧道结构安全提供参考。

关键词：隧道管片耐火抗剥落性能