当期目录

    2021年, 第6期 刊出日期:2021-06-15
      
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    水环境与水生态
  • 许拯民, 金中天, 唐世南, 潘扎荣
    中国农村水利水电. 2021, (6):  1-5. 
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    地下水可开采量通常作为区域地下水合理开发利用阈值上限,是制定地下水治理和保护管控指标的首要依据。围绕把水资源作为最大的刚性约束,以水而定、量水而行,以维持山丘区地下水排泄结构稳定为目标,提出了以天然基径比为参照的山丘区地下水可开采量计算方法—基径比关系曲线法;以保证河道内生态环境需水量为目标,提出了以水资源开发利用程度为控制指标的山丘区地下水可开采量计算方法—地表水可利用量控制法。以赤峰市山丘区地下水可开采量计算为例,结果表明:赤峰市山丘区地下水可开采量为4.07 亿m3,计算结果较为合理,计算结果与方法可推动赤峰市山丘区地下水实现合理开发利用与保护,维护区域生态安全,为我国北方山丘区地下水可开采量评价提供研究参考。

  • 孙玉芳, 金晓媚, 薛忠歧
    中国农村水利水电. 2021, (6):  6-12. 
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    尽可能获取人类活动影响之前或影响相对较小时期的化学组分含量可作为一个地区的环境背景值。在综合分析银川地区水文地质条件基础上,将研究区划分为4个水环境单元,应用数理统计方法,对1987-1989年潜水水质资料进行分析,以平均值、标准差、变异系数和含量范围等给出各单元潜水10个项目的环境背景值,分析了潜水环境背景值的空间分布规律及区域变异特征。结果表明:潜水环境背景值在河湖积平原区最高,河漫滩和冲洪积平原区次之,山前洪积倾斜平原区最低。潜水环境背景值的空间变化特征反映了地下水流的水文地球化学作用从溶滤→溶滤、浓缩平衡→浓缩的分带特征,服从自山前补给区向河岸排泄区水化学组分由亏缺转向富集的演化规律,在东部河漫滩地带黄河补给冲淡作用明显。

  • 田盼, 吴基昌, 宋林旭, 纪道斌, 李斌, 李亚莉, 冯发堂, 张必昊, 陈一迪, 方娇
    中国农村水利水电. 2021, (6):  13-18,24. 
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    针对茅洲河流域生态环境受到严重破坏和退化的问题,根据茅洲河河流的生境破坏和退化的特点,以改善茅洲河流域现状为目标,在河流生态修复研究和已有成功的工程实践的基础上,选取水文、水质、地貌结构、生物4个一级指标,并筛选12个二级指标,构建河流分类和标准体系,进行系统聚类,分析具有相同特征的河段,针对不同特征类别提出不同的生态修复模式,给出综合性的修复建议。结果显示:将所研究的河流分为5类,根据实际需要和分类结果特征,将所研究河流分为水文-水质-地貌-生物修复模式,流速-水质-地貌-生物修复模式,水文-水质-生物修复模式和流速-水质-蜿蜒度-生物修复模式共4种生态修复模式,占比依次为42%、24%、8%和26%。针对不同的生态修复模式,提出了以恢复近自然的水文水力状态,创建河流自我修复能力的修复建议。

  • 孙冉, 潘兴瑶, 王俊文, 任宇, 杜鹏, 马尧, 邢渊
    中国农村水利水电. 2021, (6):  19-24. 
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    为了更加科学地制定北方断流河道的生态补水方案,选取常年断流河道永定河北京段为研究区,基于构建的河道水力学模型,模拟分析研究区2019年和2020年两次生态补水过程,量化了生态补水过程中蒸发和渗漏损失量约占20%。官厅水库补水流量越大,下游各断面峰值流量的削减率越小,为减小流量损失,提高补水流量利用率,在水源相对充足的条件下,建议补水流量介于40~80 m3/s之间,同时采取小流量和大流量交替补水的方法,将流域生态补水效益实现最优化。

  • 郭维维, 许红师, 胡孜军
    中国农村水利水电. 2021, (6):  25-29,37. 
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    当温度分层型水库发生突发污染事故时,掌握水体的水动力和水温分布特性对判断污染事件的发展和指导决策具有重要意义。MIKE3软件可用于水库水动力和水温的三维数值模拟,为探讨该模型水平向网格剖分和垂向坐标系选取对温差异重流模拟的影响,基于物理模型实验结果,分别建立了三角形、矩形和三角形矩形拼接网格的数值模型,垂向分别采用σ坐标和σ-Z混合坐标两种形式。结果表明,MIKE3软件可有效模拟温差异重流沿床面运动的特性;当异重流主流方向较显著时,建议采用与主流方向一致的矩形网格进行计算区域离散;采用σ-Z混合坐标时可通过增加垂向分层数减弱床面阶梯近似的影响;对于温度分层界面、异重流主流方向与河床底面三者差异较大水体,建议在垂向采用σ-Z混合坐标形式。

  • 刘万和, 黄琦珊, 乐文彩, 章茹
    中国农村水利水电. 2021, (6):  30-37. 
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    雨水花园能有效调控雨水径流的水量和水质,但是在海岛地区的应用经验缺乏。在浙江舟山海岛地区采用完全水量平衡法和室内优化实验设计并构建50 m2防渗型雨水花园。通过实时监测4场降水事件径流数据,评估海岛地区雨水花园在不同降雨强度下的运行效果。结果表明:海岛地区雨水花园有很好的滞留能力,监测期内无溢流现象,径流总量削减范围为64.60%~89.71%,平均为76.64%;峰值削减范围为70.52%~91.23%,平均为84.76%;降雨强度与径流总量削减率呈负相关关系,与峰值削减率相关性不大。雨水花园对径流中SS、COD、NH3-N、NO3-N、TN、PO4 3+和TP有较好的净化效果,平均去除率分别为82.26%、42.17%、66.70%、64.94%、58.64%、65.24%和76.46%。研究可为雨水花园在海岛地区设计应用提供参考。

  • 吴宸晖, 姜翠玲, 鞠茂森
    中国农村水利水电. 2021, (6):  38-41,48. 
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    为了提高河长制的管理效率,满足水生态环境修复监管需求,在深入研究河长制应用管理需求以及水生态环境修复关注点的基础上,提出了我国河长制水生态环境修复监控管理平台框架。平台以数据为基础,以流程为核心,以财务风险控制为目标,设计实现了水环境治理和生态修复的全生命周期管理、生态环境责任的实时和量化管理、生态环境风险的预测与管控、生态环境财务的预决算管理等功能,从而制定最佳的综合治理修复方案。平台的应用为我国提高河长制水生态环境修复监控管理能力提供了科学有效的支撑,降低了水生态环境修复的技术和商业风险。

  • 李佳林, 马于曦, 卞建民, 刘耀军, 孙晓庆, 李一涵
    中国农村水利水电. 2021, (6):  42-48. 
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    针对长白山地区安图县矿泉水资源开发利用程度的不断增加,为进一步提高矿泉水资源价值和功能,利用该区矿泉水化学监测数据,采用地统计与水化学分析等多种方法开展了矿泉水水化学特征及成因研究,构建水质健康功能评价指标体系。结果表明:研究区矿泉水以单一偏硅酸型及CO2复合偏硅酸型为主,复合型矿泉的TDS、总碱度、总硬度及CO2含量比单一型矿泉高出1~2个数量级,偏硅酸含量与其他组分相比具有不同的空间分布特征,岩石风化作用是偏硅酸型矿泉水形成的主要原因、深部热水沿裂隙上升与浅层地下水混合是复合型矿泉形成的主要原因。区域广泛分布弱碱性低硬度的偏硅酸型矿泉,各指标含量符合矿泉水质量标准且具有良好的口感。

  • 刘蕊, 郜会彩, 应鹏
    中国农村水利水电. 2021, (6):  49-54. 
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    为研究建筑废弃物再生骨料应用于透水铺装中对径流水质的净化效果,对透水混凝土面层和内部结构进行改良,制备了改良型透水混凝土铺装,同时制备普通透水混凝土铺装作为对照。通过开展不同降雨重现期、不同降雨间歇时间情况下的模型试验,研究了改良型透水混凝土铺装系统对径流典型污染物SS、COD、TN和TP的净化能力。结果表明,改良型透水混凝土铺装对各类污染物的去除效果随着降雨重现期的增大而减弱;改良型透水混凝土铺装去除径流污染物的能力强于普通透水混凝土铺装。降雨间歇时间的增加对COD和TP的出水浓度影响为先降低后趋于稳定,但对SS和TN的去除影响较小。

  • 水文水资源
  • 傅春, 罗勇, 裴伍涵, 邓俊鹏, 王乐志
    中国农村水利水电. 2021, (6):  55-60,68. 
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    为了探究城镇化发展与水资源利用的内在响应机制及响应程度,以便优化配置水资源,协调城镇发展速度与水资源开发利用程度。以水资源时空分布为基石,构建响应度模型,由熵权法确定权重,相关分析法分析城镇化与水资源利用的相关关系。结果表明:鄱阳湖流域城镇化发展水平和水资源利用程度同步增长。城镇化系统中社会、人口和空间城镇化的上升趋势较为同步,经济起伏较大,前期有衰退迹象,但从2016年开始呈现出增强趋势。鄱阳湖流域属于典型湿润区资源禀赋受降雨影响较大,赋存不稳定,再加上城镇化的快速发展,水资源系统负荷不断加载。城镇化的发展对城镇水资源的开发利用程度有极大的依赖效应。城镇化对水资源系统有两面效应,一方面城镇化进程中需要消耗大量的水资源,另一方面城镇化的发展客观上促进了水资源系统。

  • 李继清, 陈思雨
    中国农村水利水电. 2021, (6):  61-68. 
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    气候影响水文资源的时空分布,研究降水这一气候基本要素的变化特性对流域水资源规划管理具有指导性作用。利用极点对称模态分解(Extreme-point Symmetric Mode Decomposition,ESMD)方法,以西江流域1954-2008年51个气象站的降水序列作为研究对象,同时从趋势、周期和突变三方面研究西江流域年降水、年降水极大值、年降水极小值、汛期降水和非汛期降水的时空变化特性,并与小波分析等方法进行对比。结果表明:①各降水指标主要存在2、14、18、28 a等周期特征,周期规律具有一致性;②各降水指标在20世纪60年代、80年代和90年代出现突变现象最为频繁;③年极小值和非汛期降水呈现统一正增长线性趋势;④中下游区域年降水和非汛期降水指标的ESMD趋势结果具有较高一致性。ESMD方法能够有效甄别非平稳序列的变化规律,为降水序列时空变化特征分析开辟了新思路。

  • 胡云进, 应鹏, 郜会彩
    中国农村水利水电. 2021, (6):  69-72,77. 
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    为研究不同透水铺装基层结构对雨水入渗效果的影响,本文构造了两种透水铺装物理模型,这两种透水铺装分别采用再生骨料与普通级配碎石作为基层结构;开展了三种不同降雨强度下的透水铺装雨水入渗过程的模型试验。试验结果表明:在三种不同降雨强度下,再生骨料基层透水铺装出现地表径流的峰现时间滞后于普通级配碎石基层透水铺装,且产生的地表径流量较小,再生骨料基层透水铺装底部出现排水的时间要早于普通级配碎石基层透水铺装;因此再生骨料基层透水铺装对提高雨水入渗速率、削减地表径流的效果更好。研究结果对实现雨水资源化利用及建筑拆除材料的回收利用等具有重要的参考意义。

  • 韩东阳, 刘攀, 胡扬
    中国农村水利水电. 2021, (6):  73-77. 
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    针对现阶段国内水文测站功能单一,信息的采集与分析脱节、系统功能协同度不高等问题,设计研发了集成水文监测、水文预报以及水文水利计算等功能于一体的水文智能机器人,可实现如下功能:水文监测设备的自检及自动化监测;通过通讯技术与其他历史信息和观测信息融合及数据同化,进行实时水文预报;智能化开展水利评价、生成调度决策方案,并发布预报预警信息。研发的智能机器人系统通过语言识别和合成等技术实现了友好的人机交互平台,可模拟水文工作者的思考模式,改变传统设备测、报、算的单向传输方式,根据报、算的合理性评估而动态变更测量方式、位置以及频次。提出的水文智能机器人构架可替代基层测站、防汛值班等水文人员的相关职能,减轻水文工作的劳动强度,为推进水利事业向现代化、智能化方向转变提供重要技术支撑。

  • 陈晓清, 侯保灯, 周毓彦, 王丽川, 黄亚
    中国农村水利水电. 2021, (6):  78-85,90. 
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    水资源的稀缺和污染等问题影响着社会经济的发展,用水结构的优化是缓解水资源压力的有效途径。采用信息熵、均衡度、洛伦兹曲线和基尼系数等研究方法,对我国七大地理分区的用水结构时空演变特征进行对比分析。结果表明:我国总用水量在波动后呈先增后减趋势,各类型用水均衡性也在平缓上升;随着时间推移,华东、华南、华中、西南和华北等区,均衡度均超过全国水平,而西北地区和东北地区用水结构处于不稳定状态,甚至东北地区用水结构趋于单一化;空间演变上,农业用水在我国各地区分布较均匀,工业用水和生活用水绝大部分地区较合理,而生态用水大部分地区基尼系数超过“警戒线”,且某些地区系数仍在增大。由于气候、地理位置、水资源禀赋和社会经济发展程度等因素不同,各区用水情况需要客观看待。进行用水结构时空演变的分析,有利于我们进行用水结构优化,对水资源的更高效利用和社会经济的协调发展具有重要意义。

  • 蔺彬彬, 张亚琼, 郭维维
    中国农村水利水电. 2021, (6):  86-90. 
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    针对汾河上游水源区径流严重衰减的问题,分析了上游汾河水库控制流域1961-2016年降雨、潜在蒸散发、径流的变化趋势,并对年径流量进行了突变分析,将研究时段划分为基准期和变化期两个阶段。应用基于Budyko假设的流域水热耦合平衡Choudhury-Yang公式,计算了径流的气候弹性系数和下垫面弹性系数,对变化期的径流变化量进行了定量归因分析。研究表明:1961-2016年期间,汾河上游水源区径流量显著减少,变化期年均径流量相比基准期减少了35.5%;径流的降雨弹性系数、潜在蒸散发弹性系数及下垫面弹性系数分别为2.62、-1.62、-1.89;人类活动引起的下垫面变化是径流衰减的主要驱动因素,贡献率为57.8%,其次是气候变化,贡献率为42.2%,其中降雨的减少贡献了39.7%,潜在蒸散量的增加贡献了2.5%。汾河上游开展的大规模水土保持措施,在减少水土流失,改善植被的同时,也导致流域实际蒸散发增大,另外煤矿开采形成大量采空区导致地表变形塌陷,引起降雨入渗量增大也导致了径流的减少。

  • 姜曦, 刘艳丽, 吴永祥, 王高旭, 吴巍, 金君良, 贺瑞敏, 刘翠善
    中国农村水利水电. 2021, (6):  91-97. 
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    卫星降水产品作为雨量计布设稀疏区域的重要数据补充,其时空精度对水文模拟、预测至关重要。位于高寒区的雅鲁藏布江流域是典型的缺资料区域,通过定量指标与分类指标结合的方式评估GSMap和GPM-IMERG两种卫星降水产品在这一地区的适用性。结果表明:两种卫星降水产品均能准确探测到降水事件的发生情况,相比于其上一代TRMM卫星降水数据,两种卫星降水数据与实测地面降水数据相比,精确度更高(Bias<0.579)、相关性更显著(CC>0.902)。两种卫星降水数据与地面实测数据相关性的空间分布规律一致,均为在流域中游相关性强,而上游、下游较弱。对于雅鲁藏布江流域,GPM卫星降水产品相比与TRMM卫星降水产品具有较好的适用性,更能满足水资源开发利用对数据的需求,未来可与地面观测数据融合生成更为可靠的降水数据系列。

  • 农田水利
  • 肖晨光, 袁先江, 张虎
    中国农村水利水电. 2021, (6):  98-101. 
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    淮北平原地区是我国重要商品粮生产基地之一,农业发展前景广阔,农村水利建设任务繁重。研究以位于安徽淮北平原的阜阳市颍泉区葛桥村和宋湾村为研究对象,从农村饮水、农业节水、农村水系治理三个方面进行研究,走访了“农村水利关键人”,驻点调研了农户。针对淮北平原区存在的农村供水规模不足、地下水位下降、包干制水费收缴模式不利于饮水工程长效运行;节水灌溉工程个体农户参与程度低、省工不省水;农村水污染仍然存在等问题,提出了提升农村供水能力、调整水费收取模式、寻找可替代地表水源、发展规模化种植、推行农业水价改革和节水补偿、增强水系连通性等建议。

  • 赵振江, 石磊, 蒋红樱, 成立, 张聪聪, 卜舸
    中国农村水利水电. 2021, (6):  102-105,113. 
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    为优化箱涵式双层流道后壁结构,基于CFX软件,采用RNG k-?紊流模型,对方形、圆形、ω形后壁进行了数值模拟,分析了不同组合方式对箱涵式进出水流道内流态的影响。数值结果表明:方形后壁的进水流道流态较好,但是出水流道的流态比较紊乱,出水流道段断面流速均匀度较差,加权平均角较低,进水流道后壁形状为ω形,出水流道后壁形状为圆形时,进出水流道的流态得到了明显的改善,出水断面流速均匀度提高35.4%,加权平均角提高10.2°,优化效果比较突出,若考虑施工问题,也可只改变出水流道后壁形状。

  • 邓若兰, 杨银科, 李强, 于淼
    中国农村水利水电. 2021, (6):  106-113. 
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    区域干旱是农业生产中的主要气象灾害之一,干旱指数在旱情监测、预警中发挥着基础性作用。本研究以张掖市为研究区,进行SPEI和scPDSI指数的适用性及干旱演变特征分析。从两种指数与相对湿度、径流量、归一化植被指数(NDVI)以及实际干旱记载对比分析可以看出,scPDSI与干旱历史事件的一致性较高,且与相对湿度、径流和NDVI相关性最显著。说明scPDSI在张掖具有较好适用性。基于scPDSI指数变化序列,通过M-K突变检验和小波周期分析方法,分析张掖地区1935-2017年干旱演变特征。结果表明研究区20世纪80年代后呈现明显的变湿趋势,存在多个干湿突变点,旱涝交替循环出现,有24、14、6 a三个显著周期,张掖地区干湿周期变化可能与太阳活动及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)有关。研究结果可为scPDSI在类似干旱区的应用提供参考。

  • 吴璞, 王勇, 张子龙, 熊伟, 林其文
    中国农村水利水电. 2021, (6):  114-118,125. 
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    为了研究不同运行工况下混流泵装置内部流场压力脉动特性,采用数值计算方法分析了不同水位和流量工况下,导水锥、喇叭管、叶轮出口以及泵出口监测点处的压力脉动特性规律。结果表明:导水锥和喇叭管前后侧的平均压力均随着水位的升高而增大,而随流量的增加而减小,且前后侧压差与流量呈正相关;各工况下,叶轮出口和泵出口压力脉动主频均为叶频,并在前4阶叶频处叶轮出口有明显的压力波动,高水位条件下,压力脉动幅值小于其他两个水位。

  • 周月, 宋文武, 宿科, 邓强, 石建伟
    中国农村水利水电. 2021, (6):  119-125. 
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    低比转速离心泵普遍应用于水利农业以及工业等领域之中,是一类小流量高扬程泵。我国河流普遍存在多泥沙现象,固相颗粒的存在会对离心泵过流部件造成很大影响。在固液两相条件下,设置分流叶片不仅可以提高离心泵性能,还能改善其内部流场使其运行更加稳定,输送两相介质的能力增强。当颗粒粒径在0.5 mm以内时,有分流叶片的低比转速离心泵的扬程和效率可能由于泥沙絮凝作用随颗粒粒径的增大而增大。固液两相条件下,离心泵叶轮叶片吸力面中后部的磨损最为严重且主要由大粒径颗粒造成。

  • 崔永正, 刘涛
    中国农村水利水电. 2021, (6):  126-129,136. 
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    结合EBM模型和GML指数,在全国视角下测度并分解2008-2018年黄河流域9省的农业水资源全要素生产率,并利用Bootstrap截断回归模型分析其影响因素。结果表明:黄河流域农业水资源全要素生产率比较低,与长江经济带和全国平均水平有较大差距。黄河流域农业水资源全要素生产率的增长主要靠技术进步驱动,而较低的技术效率限制了其增长。水资源禀赋和农村劳动力受教育水平对黄河流域农业水资源全要素生产率具有正向影响,而水利设施和农业种植结构对其产生负向影响。为提升农业水资源全要素生产率,黄河流域应当推广高效节水灌溉手段,提升农业水资源管理水平;完善跨区域调水机制、合理建设水利设施、提升农村劳动力受教育水平和优化农业种植结构。

  • 郑锦涛, 马涛, 刘九夫, 邓晰元, 郑皓
    中国农村水利水电. 2021, (6):  130-136. 
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    针对再生水农业灌溉对土壤物理性质、土壤肥力质量、土壤环境质量、农作物品质、人体健康与地下水等6方面的影响,系统总结了近年来国内外学者的研究进展,现有研究表明:再生水灌溉对土壤物理性质、土壤肥力、土壤环境与农作物品质的影响存在分歧,主要原因在于试验对比性差,相关概念尚未统一等;普遍认为对人体健康风险处于可接受水平;长期再生水灌溉将对地下水环境造成一定影响。针对我国再生水农业灌溉的问题与不足,今后应加强再生水农业灌溉的理论机制研究,开展长期、系统的监测工作,以期对我国再生水农业灌溉利用提供更加科学的理论指导。

  • 曹磊, 李彦军, 吴天澄
    中国农村水利水电. 2021, (6):  137-142,147. 
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    为提高比转数为300的导叶式混流泵在设计工况下的水力效率,以叶轮进、出口安放角、包角、直径以及导叶进、出口安放角和包角作为设计参数,采用标准正交表中7因素3水平正交试验方案进行方案设计,使用商业软件CFX对18组混流泵设计方案进行三维数值模拟,首先利用极差分析法得到各因素对扬程和效率的影响程度,然后按照设计要求选取最优方案,最后对比分析优化前后的内部流动情况,探究最优方案外特性参数提高的原因。结果表明:叶轮出口安放角对扬程和效率影响最大,导叶出口安放角对扬程和效率的影响最小。在设计流量下,最优方案扬程符合优化目标,效率有显著提高,整体流态得到改善,达到优化设计的目的。

  • 刘欣, 潘云文
    中国农村水利水电. 2021, (6):  143-147. 
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    为弥补现有无坝取水系统缺陷,提升无坝取水工程设计品质,基于力学、机械与电学原理设计了一新型沉沙取水系统。该系统利用简易力学构件便实现了机械传动、水力取水的目的,降低了取水口选址对河道水沙条件的要求,避免了取水口修建对岸体原始结构完整性与稳定性的破坏;通过双螺旋渠道中部渠壁的相互共用,减小了沉沙池的修建成本,且使其占地集中,便于布置;根据双螺旋几何特点、弯道水流运动特性和泥沙沉降规律,利用螺旋流消能沉沙,提高了沉沙效率。

  • 水电建设
  • 王洪玉, 刘金祥, 荆岫岩, 贾连辉, 潘福营, 于庆增
    中国农村水利水电. 2021, (6):  148-152,158. 
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    抽水蓄能电站地下洞室开挖装备和技术的发展直接关系到电站运营的安全和投产效率。其开挖机械设备也经历了风动钻机、多臂台车等阶段,传统机械设备无法满足重大工程对施工效率、社会效益、安全性等方面的要求。基于此,在对抽水蓄能电站地质和施工条件研究的基础上,提出抽水蓄能电站用TBM开发关键技术,针对交通洞&通风安全洞、排水廊道、引水斜井等工程,从TBM 设备选型、小半径转弯技术、大坡度斜井安全措施、大坡度出渣技术等方面开展了针对性设计技术研究。通过山东文登抽水蓄能电站新型TBM工法的成功应用,新型TBM工法可以提高地下洞室开挖的效率和安全性,具备推广应用前景。

  • 涂勇, 陈自然, 陆劲松, 李志祥
    中国农村水利水电. 2021, (6):  153-158. 
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    水轮机调速器是控制水力发电过程的关键核心设备之一,其主配电气中位未整定准确会导致出现主配频繁调节现象,严重威胁机组和电网安全稳定运行。为解决主配频繁调节问题,科研小组对调速器液压随动系统进行了深入研究。通过建立数学模型,提出了静态和动态平衡理论,在明确主配频繁调节原因的基础上探索出了主配电气中位自动诊断方法、自动整定方法、直接整定方法及改进型直接整定方法等一系列可精确快速整定主配电气中位的技术方法。并将该技术方法成功应用于调速器现场控制软件中,实现了主配电气中位自动诊断及智能整定功能。现场测试和投运效果表明,本技术成果实现了机组检修时主配电气中位整定自动化,有效解决了调速器系统主配频繁调节问题,保证了机组和电网安全稳定运行。

  • 曹春建, 方杰, 陈顺义, 黄靖乾
    中国农村水利水电. 2021, (6):  159-163,168. 
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    为探究典型水力过渡过程工况下超长大容量引水发电系统的动态响应特性,以锦屏二级水电站(8×600 MW)为例,基于HYSIM软件提供的用户自定义建模功能,建立了差动式调压室、混流式水轮机、筒形阀等系统主要元素的HYSIM仿真模块,并根据系统内部机理及其运行特性,最终搭建出完整的超长大容量引水发电系统水力过渡过程仿真模型。在此基础上,提出系统主要元素的参数率定及修正方法,并针对机组双机同甩负荷及筒形阀动水关闭等两种典型试验工况进行了仿真计算,同时将计算结果与实测结果进行对比分析。结果表明,所建立的仿真模型能准确描述超长大容量引水发电系统的动态响应特性,从而为复核超长大容量引水发电系统极端控制性工况以及探讨长期稳定运行机理提供了可靠的仿真平台。

  • 孟湘, 曾洪涛, 刘冬, 肖志怀, 黄宗磊
    中国农村水利水电. 2021, (6):  164-168. 
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    为提高水电机组转子故障振动信号降噪后的信噪比,获得更好的降噪效果,提出一种基于样本熵的变分模态分解和小波软阈值相结合的降噪方法,通过对转子试验台所产生的正常、转子不对中、不平衡和碰磨4种工况下的转子垂直振动信号进行变分模态分解、计算内禀模态函数的样本熵、用小波软阈值对样本熵较高的分量信号进行降噪处理、信噪比分析,发现与经验模态分解的结果相比较,基于变分模态分解和小波软阈值降噪后信号普遍具有较高的信噪比,由此证实该方法确实具有更好的降噪效果。

  • 吴悦, 郭永刚, 胡锦
    中国农村水利水电. 2021, (6):  169-173. 
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    土石坝的动力非线性数值仿真分析中,合理的人工边界条件能够正确模拟模型边界处波的传播特性,提高数值计算精度。以西藏旁多土石坝为例,基于ABAQUS软件分别采用有限元和无限元方法对不同边界条件下土石坝的非线性动力响应规律进行对比分析。分析边界条件对不同工况、不同覆盖层深度、不同输入地震波幅值作用下动力响应结果的影响。结果表明:无限元边界和黏弹性边界数值模拟结果的精度均较高,其中黏弹性边界能够更真实地反映地震作用机理。

  • 武英豪, 王均星
    中国农村水利水电. 2021, (6):  174-180,186. 
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    高速水流消能是高水头水利水电枢纽中最重要的水工水力学问题,目前工程上还未出现将沿程不连续束缩式内消能工应用在高流速无压隧洞中的先例。采用束窄过流断面的方法,利用Flow-3D软件对某水电站溢洪道进行数值模拟,验证高流速溢洪道无压隧洞内沿程布置内消能工可行性。初期采用结构简单的三角墩体型,以分析不同束窄度及倾角的消能墩的消能效果。针对三角墩体型的缺陷,提出驼峰型消能墩解决方案。最终确定隧洞段沿程布置束窄度为10%的对称驼峰墩组,并建立比尺为1∶80的溢洪道物理模型,对Flow-3D软件计算结果进行验证。实验结果表明,无压隧洞沿程布置驼峰墩组消能效果理想,但驼峰型消能墩仍存在过墩水翅及峰顶存在较大负压的问题,需要进一步进行体型优化。贴合水流流线优化后的驼峰型消能墩的空蚀空化及水翅问题可得到有效改善。

  • 段宛玥, 董俊君, 陈立华
    中国农村水利水电. 2021, (6):  181-186. 
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    在河流上修建水利枢纽,需要考虑其防洪、发电、通航、灌溉等多方面的综合效益。针对通航方面分析,船闸是布置在枢纽上的通航建筑物,由引航道与天然河道连接。由于引航道口门区及连接段受边界突变影响,水流条件复杂,常难以满足通航要求。根据某水电站工程布置、河道特性以及通航要求,在原设计方案的基础上,设计四种疏挖方案,在枢纽下泄流量为350、1 570.4、6 200、12 000 m3/s 4种条件下,运用数学模型对船闸口门区水流条件展开论证,得出疏挖方案四能够满足引航道下游口门区连接段水流条件及Ⅲ级航道通航要求的结论,研究成果可为径流式水电站通航条件优化设计及通航论证提供依据,对类似工程具有指导意见。

  • 陈日伟, 李超顺, 侯福年, 李永刚, 陈学志
    中国农村水利水电. 2021, (6):  187-190,196. 
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    针对水电站地下厂房常年潮湿闷热,通风方式传统单一,通风效果较差等问题,以我国西南地区某水电站地下厂房通风系统的工程设计为例,通过在线监测、现地控制等技术手段,对水电站地下厂房通风系统智能化改造进行了探索。对监测系统的结构与功能、离线试验等做了详细的说明,提出水电站地下厂房通风系统的智能化改造方案。该系统具有造价低、功能完善,自动化和智能化程度高等特点,可以满足水电站生产运行要求,有利于实现水电站“远程集控、少人维护”的生产管理模式。

  • 供水工程
  • 刘占坤, 路祥翼, 陈军, 吴雅诗
    中国农村水利水电. 2021, (6):  191-196. 
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    基于2003-2015年南水北调中线工程沿线124个县级市的面板数据,采用莫兰指数和空间计量模型分析了南水北调中线工程沿线城市的用水空间关联特征和用水竞合关系。结果表明,南水北调中线工程沿线城市总用水在空间上呈现“多点集聚、局部扩散”的特征;工程实施后,相邻地区之间的用水竞争关系减弱,经济发达地区之间激烈的水资源竞争关系转变为用水合作关系;局部来看,工程实施后,河南省省内经济关联较强的地区之间用水竞争加剧,而京津冀地区内用水竞争减弱,北京与关联地区用水呈现合作关系。以大城市为中心,对中心城市周边地区依照经济人口规模实行水资源的梯次配置,是改善水资源空间利用方式、提高水资源配置效率的重要举措。

  • 张白云, 王俊新, 唐泽润, 廖志芳, 蒋劲
    中国农村水利水电. 2021, (6):  197-201. 
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    在长距离输水的泵站系统中,空气罐正在得到越来越广泛的应用,以往的输水项目中一般在泵房内设置空气罐以调节事故停泵产生的升压和负压,其效果比调压塔、空气阀等要显著一些。随着我国的调水项目越来越多,设置空气罐这种水锤防护方法的研究也在逐步深入展开。空气罐的特征参数对其水锤防护效果的影响很大,如水气比、预充压、进出口阻力系数等,基于某实际输水工程,采用PIPENET水力分析软件对设置空气罐这种水锤防护方案进行了分析计算,研究空气罐的进出口阻力系数对其水锤防护效果的影响。改变进出口阻力系数进行计算,通过比对多组计算结果,得到了其进出口阻力系数对防护效果影响的规律,空气罐进口阻力越大,对正压的控制越有利,出口阻力越小,对负压的控制越有利。研究表明,在工程实际中可以通过改变空气罐进出口阻力系数来降低成本、提升防护效果。