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水利水电技术（中英文）
水利部发展研究中心
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欧阳越

月刊

1000-0860

water@waterinfo.com.cn

010-63205989

100038

北京市海淀区玉渊潭南路3号

水利水电技术（中英文）/Journal Water Resources and Hydropower EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊1959年创刊，是我国水利水电行业的综合性技术刊物，对国内外公开发行，以介绍我国水利水电工程的勘测、设计、施工、运行管理和科学研究等方面的技术经验为主，同时也报道国外的各项先进技术。主要栏目有：水文水资源、水利规划、泥沙研究、环境水利、水工建筑、水力发电、地质勘测、工程施工、农田水利、防洪除涝、小水电站、运行管理、水利经济、动能经济、高新技术及应用、试验研究、国外科技、技术革新等。
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    北京市昌平区韩台村"23·7"暴雨山洪泥石流灾害特征分析

    马俊学高会然许冲
    1-18页
    查看更多>>摘要：[目的]近年来，受极端降雨事件影响，北京西部和北部山区山洪泥石流灾害频发，给当地造成巨大的生命财产损失。针对北京市昌平区韩台村"23·7"暴雨山洪泥石流灾害事件开展灾害过程和特征研究，为小流域灾害防治及提升灾害应对能力供基础支撑和参考依据。[方法]以昌平区高崖口沟韩台村支沟为研究区，采用"区域灾情调查-重灾区现场调研-室内评估分析"相结合的方式，查明研究区的雨水情特征及灾情特征。基于堆积物沉积结构、实物破坏形式和流体的内在特性，分析了韩台村支沟内山洪泥石流的灾害过程和基本特征，初步探讨了此次灾害的成因，并提出灾害防范对策建议。[结果]结果表明:(1)韩台村上游沟道集雨面积约0。1 km2，根据王家园水库自动站2023年8月31日12时至13时降雨数据，估算的韩台村上游沟道内1小时洪水总量约6870 m3，其破坏力非常大。(2)韩台村支沟自沟顶至韩台村西部村南口，具有典型的泥石流特征。村南口进村120 m范围内有泥石流堆积物，覆盖于山洪沉积物之上，属于典型的泥石流堆积前缘特征。由此至韩台村北口(韩台村支沟沟口)，具有明显的山洪灾害特征，平均洪水深度超过5 m，淹没面积约33 940 m2。(3)2305号台风"杜苏芮"外围残余环流北上引发的极端强降雨是此次灾害的直接致灾因子，同时，受区域地形地貌、山洪泥石流作用及居民对所处地质环境的认知程度等因素的影响。[结论]此次昌平区高崖口沟韩台村支沟特大暴雨洪涝灾害是一次极端暴雨引发的山洪泥石流复合灾害事件。短时强降雨导致地表径流流量陡增是造成此次灾害的直接原因，初步推测泥石流发生时间晚于山洪，亦或是形成于山洪减弱阶段。自支沟顶至韩台村西部村南口(约1。4km)为泥石流区域，村南口进村120m左右为泥石流堆积前缘区域，同时部分区域具有山洪特征，村南口至村北口(支沟口)为山洪受灾区域。

    气候变化极端降雨"23·7"京津冀特大暴雨山洪泥石流灾害受灾过程灾害特征高崖口沟韩台村支沟防洪减灾

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    基于窗口粒子滤波算法的土壤水分同化及滑坡灾害预警

    林雨珊邵伟杨宗佶董建志...
    19-31页
    查看更多>>摘要：[目的]在水-力耦合计算中，土壤水力参数通过量化土壤含水量与孔隙水压力的转换关系，决定有效应力及边坡稳定性的计算结果。研究稳健、可靠的数据同化方法，降低土壤水力参数的不确定性，提升土壤水动力模拟的准确性，对降雨型滑坡灾害预警具有重要意义。[方法]通过虚拟算例和实例应用，提出将窗口粒子滤波数据同化方法(简称PBS算法)与渗流-边坡稳定分析模型结合，通过同化土壤含水量数据，达到反演土壤水力参数、模拟土壤孔隙水压力以及预测边坡稳定性的目标。通过虚拟算例，证实了当PBS算法设定大于2d的时间窗口，以及大于80个的粒子(参数样本)时，能够获得较为准确的模拟结果。实例应用选取四川省都江堰市银洞子沟滑坡堆积体，将PBS算法同化三个位置的土壤含水量的野外监测数据，以4d为窗口，更新100个粒子样本的土壤水力参数。[结果]结果表明，土壤含水量的模拟值与实测值基本吻合，且模拟的孔隙水压力及边坡稳定系数能对降雨做出清晰、有效的响应。在经过2～3个窗口更新后，三个探头孔隙水压力模拟值不确定区间大小均小于0。11 m，边坡稳定系数的不确定区间大小分别为0。03、0。01和0。11。针对2017年8月28日的极端降雨诱发的滑坡灾害事件的预警，经PBS算法同化后的土壤含水量、孔隙水压力以及边坡稳定系数都收敛到较窄的集合区间，且当日低于1。0的边坡稳定系数，可警示滑坡风险。[结论]通过虚拟算例及实际应用，证实了 PBS算法可支持稳健、可靠的土壤水力参数估计及渗流过程模拟，在边坡稳定分析及降雨型滑坡灾害预警领域具有广阔的应用价值。

    渗流-边坡稳定分析土壤水分数据同化土壤水动力模拟窗口粒子滤波滑坡灾害预警降雨滑坡渗透系数

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    计及电动汽车充电需求的城市配电网多场景低碳优化调度研究

    王一清苏岭东顾捷洪芦诚...
    32-44页
    查看更多>>摘要：[目的]随着光伏、储能、电动汽车负荷在配电网中占比不断增加，高比例新能源的波动性与不确定性给配电网低碳运行带来了巨大挑战。为了有效地减少配电网的碳排放量，[方法]提出了一种考虑电动汽车负荷充电需求的配电网低碳经济优化调度方法。首先给出了基于动态碳排放因子的配电网负荷侧碳排放量计算方法，并针对居民用户、商业用户场景，构建城市配电网多场景下的电动汽车负荷充电模型，并将电动汽车负荷充电状态作为决策变量，以调度成本和碳排放量最小为目标，对配电网进行优化调度。通过在改进IEEE-33节点配电网中进行算例分析[结果]以夏季典型日为例，在可协调SOC调度模式下，居民负荷调度成本和碳排放量相比于无序SOC调度模式分别降低了8。06％、13。92％，商业负荷调度成本和碳排放量相比于无序SOC调度模式分别降低了 4。31％、4。87％。[结论]结果表明，针对不同的用户场景，对电动汽车充电负荷采用可协调SOC的充电调度方法，可以有效减小配电网的调度成本，降低配电网的碳排放量。

    碳排放流理论城市配电网需求响应负荷电动汽车充电负荷低碳优化调度影响因素分布式新能源

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    降雨径流过程对不透水面空间分布的响应解析

    石虹远梅超刘家宏王佳...
    45-54页
    查看更多>>摘要：[目的]城市化导致城市下垫面空间特征复杂化，其中显著特征是不透水面与透水面之间形成复杂的空间关系，对城市地表径流过程产生一定影响。进一步探索降雨径流过程对不透水面空间分布的响应机理，有利于深化城市水文效应科学认知。[方法]开展了降雨径流试验，基于试验数据对二维水动力模型参数进行了率定和验证，并基于所得参数构建了区域大小为1 km×1 km的降雨径流模型，开展了 3场真实降雨情景和4类(不透水面上、中、下游和随机分布)城市不透水面空间分布情景下的地表径流过程模拟，对不同情景下的地表径流过程和径流特征进行了分析。[结果]结果表明:在降雨情景A(降雨量10。0mm)和20％不透水率情景下，上游分布和随机分布之间的径流系数差值占比最大，可达59。9％;在降雨情景B下(降雨量51。8 mm)，最大径流流量差值占比为67％。[结论]在同一不透水率下，不透水面空间分布对地表径流过程和径流特征值有一定影响，其影响程度通常随着降雨强度的增加而减小;在同一降雨和不透水率下，在设置的4类不透水面空间分布情景中，不透水面随机分布对径流过程的影响相对其他分布较大。研究结果可为城市径流管控与洪涝防治提供一定参考。

    数值模拟城市内涝降雨径流过程不透水面城市化

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    耦合一二维水动力模型的城市社区暴雨内涝模拟研究

    陈朝晖李鹏张煜洲王品...
    55-69页
    查看更多>>摘要：[目的]在全球气候变化和快速城市化背景下，城市暴雨内涝灾害风险持续增加，水文水动力模型是理解暴雨内涝产生机理的重要手段，构建科学合理的暴雨内涝模型是当前研究的热点。[方法]通过耦合一维管网水动力模型(SWMM)和二维水动力模型(LISFLOOD-FP)，建立城市社区尺度的暴雨内涝模型，以大学社区为研究对象，开展多场次实测降水和设计暴雨的内涝情景模拟。[结果]结果表明:(1)以2023年7月11日实测降水为例，模拟结果与实际情况具有高度一致性，表明耦合模型的精度满足城市社区尺度内涝模拟需求;(2)以1a、5 a、10 a、20 a、50 a、100 a重现期设计暴雨为例，随着降雨量的增加，雨水管网负荷、积水淹没范围和深度明显提升，高风险管网数量增长3。17倍，积水淹没范围增长170％，积水淹没范围和深度与重现期成正相关关系，在重现期20～50 a期间社区内排水能力达到饱和;(3)模拟结果显示，研究区内暴雨内涝高风险区域主要分布在教学区边界、生活区南侧、教学区与生活区交界区，需要引起相关部门重视。[结论]研究结果表明耦合SWMM和LISFLOOD-FP的暴雨内涝模型在雨水管网状态和地面积水淹没模拟方面均具有较高精度，适用于城市社区尺度的暴雨内涝模拟分析。

    城市内涝降水洪水SWMMLISFLOOD-FP模型耦合

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    典型引黄灌区包气带与地下水动态响应试验

    王成文方磊李英黄小琴...
    70-81页
    查看更多>>摘要：[目的]开展银川平原引黄灌溉引起的包气带和地下水的动态响应试验，研究"灌溉水-包气带水-地下水"的转换过程和规律。[方法]以典型引黄灌区水田为研究对象，运用水文地质学、土壤水动力学等学科理论对原位试验观测资料数值分析，借助Origin、SPSS等统计分析软件进行数据处理，利用Hydrus-1D、Surfer等数值模拟软件进行拟合和插值分析。[结果]结果得出，灌溉过程中包气带各埋深层位的水分和负压变化呈显著相关性，相关系数达0。9以上;运用Hydrus-1D拟合田间土壤水分特征曲线，发现叠加各埋深层位可得到较连续的拟合曲线;在多次灌溉入渗试验中，第 1次灌溉入渗引起的地下水动态响应最快，灌溉后响应时间为388。8 min;运用地下水灌溉响应法定量测算灌溉入渗能力，算得田间灌溉入渗系数均值为0。202;对地下水位动态进行插值分析，发现回灌逐步形成"水丘"中心，地下水流场也随之发生变化;通过地下水补给源项分析，引黄灌区内灌溉水对地下水的年灌溉补给贡献率达79％。[结论]通过原位田间试验，进一步厘清引黄灌区的包气带特性和地下水响应过程，发现引黄灌溉对灌区地下水的补给和流场特征有着决定性的作用，为提高引黄水量利用率和包气带-地下水资源评估、管理及调控提供一定科学支撑。

    原位试验地下水包气带灌溉入渗系数动态响应

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    1988-2021年珠江口内伶仃洋滩涂结构遥感监测研究

    闻启武杨振华赵铜铁钢
    82-92页
    查看更多>>摘要：[目的]为揭示沿海城市周期性潮位影响下滩涂范围与地貌结构，[方法]基于GEE平台搜集Landsat影像数据，通过潮位影像融合算法构建珠江口内伶仃洋1988-2021年逐3 a海岸带滩涂结构数据集，辨析滩涂结构时空演变过程及其与海岸带工程的关系。[结果]结果显示，截至2021年，内伶仃洋(含深圳湾北部)共有滩涂33。7 km2，主要分布于深圳湾北部、龙穴岛、蕉门至横门海岸带，深圳段占比42％，中山段占比25％，广州段和东莞段面积狭小。内伶仃洋滩涂整体呈现出波动下降趋势，且出现频率逐渐降低，12期滩涂总面积累计减少65。39 km2，潮上带从15。67 km2减少至4。25 km2，潮间带37。32 km2减少至5。44 km2，潮下带则46。14 km2减少至24。04 km2，整体上滩涂潮间带和潮上带缩减面积最大。[结论]长序列影像序列可有效识别潮上带和潮间带的动态转化，填海造陆工程扩张导致整体滩涂的永久性占用，而生态修复工程则有效维持了部分滩涂的面积和分布范围。

    滩涂结构遥感监测长序列潮位影像时空变化内伶仃洋

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    寒冷地区特高拱坝混凝土最高温度控制研究:以东庄拱坝为例

    杨俊峰李萌李松辉雒翔宇...
    93-103页
    查看更多>>摘要：[目的]东庄特高拱坝位于北方寒冷地区，与国内其他已建200 m以上特高拱坝主要位于西南气候温和地区存在明显差异，混凝土温度控制难度大。为保证工程建设安全的前提下满足进度和质量要求，[方法]针对东庄大坝建设期夏季和冬季不同季节的控制最高温度标准，基于现场环境气温特性，建立有限元仿真分析模型，采用施工过程仿真技术对东庄拱坝不同冷却龄期、不同基础温差条件下的混凝土温度应力进行研究，将现场监测分析结果与仿真分析规律进行对比分析，提出了相应的最高温度控制建议。[结果]结果显示:为保障拱坝混凝土应力安全，最高温度不应高于26 ℃;为保障拱坝横缝可灌性，最高温度不应低于20℃。缝开度和温控防裂是一个需要协调的关系，基础温差增大，相应地，温度应力增大、开缝宽度变大、温控措施压力增大;基础温差降低，相应地，应力减小、开缝宽度降低、温控措施压力变小，但是存在缝开度不满足要求的风险，尤其在寒冷地区冬季施工最高温度较低，最终导致缝开度较小无法实现接缝灌浆工作。[结论]综合考虑以上两方面影响因素，给出了大坝混凝土最高温度控制的上限值和下限值，区间范围内最高温度的控制即可以满足接缝灌浆和防裂目的。计算成果可为拱坝施工过程的接缝灌浆温控方案调整提供技术支撑。

    寒冷地区超高拱坝混凝土接缝灌浆温度应力水利工程数值模拟

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    灯泡贯流式机组水导轴承振动评估

    付亮王治国王佩
    104-113页
    查看更多>>摘要：[目的]对于采用扇形支撑结构的灯泡贯流式机组水导轴承，水平方向的结构刚度不足，造成振动值偏大，需要对水导轴承振动进行评估，确定合理的振动限值，保障机组的安全稳定。[方法]对同类型机组的振动情况进行统计分析，开展有限元计算、振动和动应力的真机测试，分析动应力和振动的相关性，对水导轴承结构疲劳特性进行评估。[结果]结果显示:水导轴承水平振动统计样本分布的中位数为131。6 μm，根据标准要求取1。6倍中位数即200。0 µm作为振动限值的参考值;通过对凌津滩电厂机组水导轴承有限元的分析和真机实测，水导轴承体最大静应力为33。8 MPa，远小于许用应力要求，试验工况下水导轴承最大水平振动峰峰值为91。0 µm，扇形板最大动应力峰峰值为1。4MPa。[结论]结果表明:灯泡贯流式机组水导轴承水平振动随机组有功功率的增加而增加，振动与动应力主要频率为机组转频和桨叶叶片倍频率，且振动幅值与动应力幅值具有良好的线性关系，可通过线性拟合预测振动幅值在200。0μm下的动应力。根据得到的极限动应力结合有限元分析所得到的静应力数值，通过S-N曲线可得到水导轴承支撑结构的疲劳寿命和损伤系数，结果表明其能够满足使用寿命周期要求。

    灯泡贯流式机组水导轴承振动评估疲劳分析影响因素

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    我国典型水利水电工程安全监测仪器服役完好率分析

    童广勤耿峻薛奕超刘顶明...
    114-124页
    查看更多>>摘要：[目的]水利水电工程安全监测领域尚未系统地开展监测仪器服役完好率分析。为深入分析我国水利水电工程安全监测仪器服役完好率特性，并为监测设计、仪器选型和更新维护等提供科学依据，[方法]收集了我国12个典型水利水电工程的安全监测仪器服役表现的大样本数据，通过统计分析、相关性分析与配对样本T检验方法，统计了各工程安全监测仪器的完好率，分析了整体完好率与服役时长间的相关性，检验了主要监测项目监测仪器完好率差异性，以及主要监测量差阻与弦式监测仪器完好率差异性。[结果]结果显示:仪器服役总年数与整体完好率之间的相关系数绝对值为0。65，主要监测项目监测仪器完好率之间的差异显著性水平为0。049，主要监测量差阻与弦式仪器完好率分别是78。87％与85。36％，主要监测量差阻与弦式仪器完好率之间的差异显著性水平为0。298。[结论]结果表明:水利水电工程安全监测仪器整体完好率与运行总年数呈中等程度的线性相关关系;主要监测项目监测仪器完好率表现存在差异，渗流渗压监测仪器完好率明显高于应力应变及温度监测仪器完好率;主要监测量差阻与弦式监测仪器完好率表现不存在显著差异，振弦式仪器完好率表现略高于差阻式仪器完好率。

    水利水电工程安全监测仪器仪器完好率相关性和差异性服役完好率影响因素

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