摘要：针对当前的水库提前蓄水调度研究尚未考虑碳减排问题,本文基于水库碳排放和有机碳埋藏因子法,构建了考虑碳减排的水库提前蓄水调度模型,采用基于熵权重的逼近理想解排序法(TOPSIS)对提前蓄水调度方案进行了多目标评价,以优选调度方案,在三峡水库开展了实例研究。研究结果表明:三峡水库从9月1日起蓄,于9月30日逐步蓄至167 m的调度方案最优,相较于原设计方案,在不增加防洪风险的前提下,多年平均发电量增加29.91亿kW·h(8.80%),弃水量减少26.03亿m^(3)(27.51%),碳排放量减少69.26亿g(3.94%),有机碳埋藏量增加1.93亿g(1.28%),温室气体的CO_(2)碳当量减少235.48亿g(3.85%),提前蓄水方案可显著提升三峡水库发电量、供水保障能力和减少碳排放量。本研究为水库提前蓄水的水碳协同调度提供了技术支撑。

摘要：水利水电工程规划设计采用单站的天然年最大洪水系列资料和P-Ⅲ型适线法推求设计洪水,确定水库特征水位。然而上游水库的建成运行,破坏了下游洪水资料系列的一致性假定。本文通过构建非一致性洪水频率分析时变矩模型,计算了长江上游重点水库群的水库系数;并根据连续型随机变量分布函数单调递增的特性,提出了基于Q-Q图的时变P-Ⅲ型适线法;推求出考虑历史洪水资料的三峡水库运行期非一致性设计洪水,并与极大似然法的估算成果进行比较。结果表明:①水库系数作为时变P-Ⅲ型分布的协变量,可以反映洪水系列的非一致性变化规律;②时变P-Ⅲ型适线法侧重考虑历史洪水点据的拟合,拟合效果优于极大似然法;③相较原设计成果,三峡水库运行期1000年一遇设计洪峰Q m、洪量W 3d和W 7d削减18%左右,洪量W 15d和W 30d削减14%左右,长江上游水库群的调蓄作用直接影响三峡水库运行期的防洪库容和特征水位。

摘要：梯级水库运行调度显著改变了下游洪水的时程分配,而现有洪水地区组成法没有考虑对工程设计和防洪调度最不利或最恶劣的情景。本文基于灾害风险理论,根据未控区间洪量及地区组成概率,提出一种最不利洪水地区组成法。雅砻江梯级水库实例分析表明:最不利地区组成法分配给下游未控区间流域的洪量总是大于同频率组成法和最可能组成法;最不利组成法推求的雅砻江出口断面1 000年一遇设计洪峰、3 d和7 d洪量分别为16 700 m^(3)/s、41.6亿和85.1亿m^(3),均大于其他洪水地区组成法估计值。理论推导和统计试验表明最不利地区组成法可合理分配洪量并兼顾下游防洪风险,具有深入研究和应用的价值。

摘要：海缆刚度是表征海缆截面力学特性的重要指标。精细数值模拟方法可考虑层间接触、摩擦等非线性行为,实现刚度的精确获取。但在海缆的截面初步设计中需进行不同几何参数下刚度的对比分析,这一过程需投入大量的人力物力以完成多个对比模型的建模与计算。依托Nysted海上风电工程,建立海缆的有限元模型,采用正交试验法确定影响海缆抗拉刚度、逆时针抗扭刚度和顺时针抗扭刚度的主要因素;将主要影响因素作为粒子群优化算法-支持向量回归模型(PSO-SVR)的特征输入,分别建立海缆抗拉刚度、逆时针抗扭刚度和顺时针抗扭刚度的预测模型,并对比分析PSO-SVR模型与GRNN神经网络模型、BP神经网络模型的预测性能。计算结果表明:导体直径、钢丝直径、钢丝节距和铠装层数对海缆刚度的影响较大,而钢丝弹模对其影响较小;PSO-SVR模型的决定系数高于0.95且误差较低,预测效果均优于GRNN神经网络模型和BP神经网络模型,该预测模型可为海缆结构初步设计提供技术支撑。

摘要：确定爆炸荷载是高拱坝抗爆性能评估和抗爆设计的前提。为此,开展了高拱坝水下爆炸模型试验,并结合数值模拟方法,研究了高拱坝水下爆炸冲击荷载特性。以原型拱坝按1∶200缩比设计和制作了拱坝模型,测量了水下爆炸作用下库中以及拱坝表面的冲击荷载;采用Abaqus软件进行了拱坝水下爆炸数值模拟,结合试验数据验证了数值模拟的可靠性。研究结果表明,高拱坝水下爆炸冲击荷载可分为三个部分:首波爆炸冲击荷载、岸坡反射爆炸冲击荷载以及基底反射爆炸冲击荷载;对于库中起爆工况,高拱坝中心区域受到首波冲击的影响较大,而底部和靠近岸坡的区域则受到反射波的冲击较大,反射波在这些区域引起了较大的速度响应,在高拱坝的抗爆设计以及性能评估中,应考虑反射爆炸荷载的影响。研究成果可为高拱坝抗爆设计以及抗爆性能评估提供参考。

摘要：针对软体排沉排施工时容易出现撕排和断排的问题,本文基于k-ωSST湍流模型,采用分区耦合算法对顺水沉排过程进行双向流固耦合模拟。分析了不同水流条件下绕流流场、涡流结构与排体动力特性,并结合室内水槽试验验证模型计算精度。结果表明:水流流经排体后发生流动分离,导致沿排宽中轴线形成对称的回流区。排体迎水面流速随水深增加呈指数型递增,排体后方高速尾流带的最大流速相较平均流速可增大40%~50%。当雷诺数增加,主体涡流结构由靠近床面侧逐步向水面处发展。此外,排体所受应力沿横向呈条带状分布,峰值集中于排体与翻板交界处及排头梁附近。研究结果可为完善排体结构设计、改进沉排施工工艺提供理论指导。

摘要：江心洲滩是长江中游河漫滩重要组成部分,厘清洲滩上植被生长适宜区域的分布特征,以及这些区域所应满足的淹没频率临界条件,是生态护滩规划设计和三峡建库后洲滩植被变化预测的重要前提。本文选取上荆江关洲和突起洲分别作为卵石夹沙和沙质型洲滩的典型代表,基于Landsat遥感影像提取了1986—2002年的长时序洲滩淹水范围和植被信息,改进并利用水文特性与影像数据相结合的方法计算了滩面上不同位置的淹没频率和植被频率,分析了二者间的响应规律,确定了植被生长适宜区对应的淹没率条件。研究结果表明:两类洲滩上都存在低、高植被频率区像元相对集中,而中等植被频率区像元较为分散的规律,根据植被频率分布特征,可将滩面区域划分为高频次植被覆盖区、中频次植被覆盖区、过渡区和不适宜区,各区之间的植被频率临界值分别为80%、50%、20%;滩面不同位置的淹没频率是影响植被频率的主导因素,从长时期平均来看两类洲滩上的淹没频率-植被频率响应关系符合统一的Logistic曲线,根据该曲线可确定出各区域的临界淹没条件分别为年均18 d、43 d、92 d。在年均淹没天数大于92 d的区域内,随着淹没天数增加,植被频率迅速减少至10%以下。本文的方法和认识可为三峡建库后坝下游洲滩植被演替趋势预测提供参考。

摘要：长距离输水隧洞工程建设很难避免穿越活动断层的问题,有压隧洞采用何种衬砌结构型式穿越活动断层迄今为止研究还不够深入。针对目前隧洞过活断层常用抗断措施存在的问题,结合有压引水隧洞自身的特点,提出了一种适合有压引水隧洞穿越活动断层的多层柔性叠合衬砌结构型式。依托某工程的实践情况,采用有限元数值分析方法论证了多层柔性叠合衬砌结构的可行性和合理性;同时分析了垫层厚度、垫层弹模对隧洞结构内力响应和抗断性能的影响。计算结果表明:垫层厚度越大,伸缩节总变形量越大,对于隧洞衬砌适应断层错动越有利;但当垫层厚度过大时,将对衬砌的受力产生不利影响,因此建议根据工程设防的断层错动量选择合适厚度的垫层,不必采用过厚的垫层。垫层弹模的变化对钢管应力的影响较为显著,综合考虑钢衬应力、混凝土损伤以及对断层错动的适应性能,建议选取3~5 MPa的垫层弹模最为合适。研究结果可为有压输水隧洞应对断层蠕滑变形时的结构设计提供参考。

摘要：对长期承受动荷载作用的海上风机而言,土体阻尼是影响其疲劳寿命的重要因素之一,不同学者对其考虑方式尚未统一,同时土体阻尼的输入和校核结果间存在一定差异.针对这一问题,本文以江苏黄海某风机工程项目为依托,在ABAQUS软件中建立单桩基础式海上风机有限元计算模型,设计了包含风机结构壁厚、基础埋深、结构密度及土体阻尼等因素的系列计算方案,采用自由振动分析对土体阻尼输入与校核间差异性进行系统研究,并设计正交试验采用极差分析方法进行各因素的影响权重分析,在此基础上基于多参数非线性回归分析提出了综合拟合公式,并给出相应土体校核阻尼预测方法.结果表明:风机土体阻尼校核结果远小于其输入值,仅为后者的2%~15%;校核阻尼与风机结构壁厚、结构密度呈正相关关系,与基础埋深呈负相关关系,但当基础埋深达到8倍桩径后,则基本不再影响校核结果;以上各因素并非线性独立,三者共同作用决定土体阻尼校核结果,其中结构壁厚影响最为显著,其次为结构密度,最后为基础埋深;本文提出的以结构壁厚与校核结果间幂函数为基础的拟合经验公式,其拟合精度良好,可有效模拟各因素与校核阻尼间的关系,同时可为同类型风机土体阻尼校核预测提供数学基础.

摘要：水流挟沙力公式及其参数的选择,对泥沙输移过程计算有重要影响.小浪底水库运行后,黄河下游发生低含沙量洪水的频率增大,因此挟沙力计算关系的适应性需要重新研究.基于河床冲淤判别指标,筛选了小浪底水库运行前后黄河下游低含沙量条件下各水文断面处于冲淤相对平衡时的实测水沙要素,确定了挟沙力系指数与水沙综合参数的计算关系,并应用于黄河下游典型少沙年的水沙输移过程计算.结果表明:挟沙力系指数与水沙综合参数呈密切的函数关系,且随着水沙综合参数的增大逐渐减小并最终保持不变;对比了不同挟沙力模式下2017年黄河下游水沙输移过程的计算结果,当挟沙力系指数采用提出的计算式确定时,游荡段含沙量过程计算值与实测值符合较好,与挟沙力系指数取常数相比,各水文断面平均相对误差降低50%~67%.因此该计算式确定的挟沙力系指数能较好适应水沙条件的沿程变化,可以提高水沙数学模型的计算精度.