“双碳”目标存量水电灵活性提升路径与评估框架

“双碳”目标下新型电力系统对灵活性资源需求迫切,基于灵活性机理基础,对比分析径流式水电、蓄水式水电和抽水蓄能电站灵活性差异和影响因素,提出水电智能化改造、混合式抽水蓄能电站改造、蓄水式水电等效储能、存量水电扩机灵活性提升的四种路径;梳理国际最新典型案例,阐述水电灵活性提升四种途径中的关键技术及工程经济性优势;基于安全稳定性、经济性和灵活性3个目标,提出水电灵活性提升评价框架;以构思混合式抽水蓄能电站为算例,厘清水电灵活性提升仿真分析框架。结合存量水电特性和电力灵活性需求,凝练我国存量水电灵活性提升路径和未来研究重点。     

逆断层地表变形及避让距离的离心模型试验研究

断层同震错动引起的地表变形破坏是工程场地评价中的难点之一,如何合理避开同震地表破裂带是工程选址必须解决的问题,关键在于能否准确预测发震断层错动过程中的地表变形演化特征.基于土工离心模型试验过程中获取的高精度地表监测数据,定量分析给出了断层面倾角为60°且厚度约为40 m的上覆砂土在不同基岩位错下的地表变形和坡度变化规律...     

基于有限元法的沥青混凝土心墙及坝基防渗墙应力分析

在沥青混凝土心墙堆石坝设计中,坝基防渗墙与沥青混凝土心墙的轴线重合,但因施工误差等原因,实际可能会出现坝基防渗墙与心墙轴线不完全重合的情况。基于有限元分析方法,研究坝基防渗墙相对于心墙轴线在不同偏移量情况下防渗墙的应力状态。结果表明,轴线重合时,坝基防渗墙在施工期和运行期局部拉应力处于没有或较小状态,对整体影响甚微;坝基防渗墙轴线向下游的偏移会对运行期防渗墙应力产生一定的不利影响,主要表现为坝基防渗墙下游面(非邻水面)局部拉应力增大,存在应力集中现象,局部拉应力较未发生偏移最大增长3.6倍;可将心墙的混凝土基座依据坝基防渗墙偏移情况向下游进行一定的扩展,能使运行期坝基防渗墙下游面的局部拉应力最高降低59.3%,减弱应力集中现象,从而改善坝基防渗墙的应力状态。有限元模拟结果可为坝基防渗墙偏心情况下的安全性评价和工程处理措施选择提供支持。     

基于高程分段的黄河源区NDVI和水热条件空间分布格局

以黄河源区植被为研究对象,应用MODIS13Q1遥感数据、DEM数据、气象数据以及土地利用类型图,采用基于高程分段的研究方法对研究区NDVI(归一化植被指数)与水热条件空间分布特征进行深入探究。根据NDVI随高程分布特征,将研究区划分为高程段Ⅰ(3 400m),高程段Ⅱ(3 400～4 200m)和高程段Ⅲ(4 200m)。在各高程段内分析植被分布格局、NDVI与水热条件分布特征、NDVI与水热因子响应关系。结果表明:黄河源区内主要植被类型为草地,其面积占源区总面积75%,林地面积占比为7%,农田面积仅占1%。高程段Ⅰ内主要植被类型为农田和草地,高程段Ⅱ内主要植被类型为林地和草地,高程段Ⅲ内基本只有草地。3种不同类型植被NDVI平均值大小为林地草地农田。气温表现为梯度递减的空间分布格局,降水量呈现从东南向西北递减的趋势。高程段Ⅰ属干旱区域,高程段Ⅱ属湿热区域,高程段Ⅲ属干冷区域。3个高程段内水热组合条件最好的是高程段Ⅱ,高程段Ⅲ水热条件较差。植被NDVI在不同高程段内受水热因子的驱动作用不同。高程段Ⅰ和高程段Ⅲ内降水量较低,NDVI主要驱动因子是降水量,高程段Ⅱ的降水量丰沛,影响NDVI的主要因子是气温。     

乌梁素海流域气候模式适用性评价及旱涝预估

根据2001—2011年乌梁素海流域及周边气象站点的实测逐日降水数据,利用CMIP5中5个全球气候模式在3种不同代表性温室气体浓度路径情景下的降水模拟结果,计算了模拟变量和实测数据的相对误差、均方根误差和相关系数,选用在乌梁素海流域模拟降水效果较好的模式进行集合平均,检验了该模式对乌梁素海流域降水的适用性。结果表明:单个模式的模拟结果与实测值的相关性相对较差,采用集合平均方法修正后的结果与实测值拟合程度较好,相关性更高;2021—2050年降水量主要体现出夏季更集中、冬季更少的特征,降水量年际变化大,旱涝事件频发,特别是2025—2035年旱涝事件交替出现,发生旱涝事件的年份约占总年份的1/3。     

低影响开发技术在半山区丘陵地带的应用效果评估

为评估低影响开发技术缓解半山区丘陵地带城市内涝的效用,以河北邢台临城县中心城区为例,结合地理信息系统构建了研究区暴雨洪水管理模型,利用实测节点积水深数据率定了模型参数,验证了模型的可靠性。以此模型为工具,因地制宜布设了各种低影响开发措施,分别对比分析了3a、5a、10a、20a一遇设计暴雨下措施实施前后出水口的流量过程。结果表明:在半山区,低影响开发措施可以改变区域径流过程,使出水口流量过程线较为坦化,起涨时间明显滞后,洪峰平缓。但上述变化均受坡度影响,且消峰减量效果不仅与布设面积有关,还与坡度有关,坡度越小消减效果越明显。洪水总量及洪峰流量消减率随重现期的增大逐渐减小,且控制洪水总量的敏感性优于洪峰;措施实施的滞峰效果和滞峰能力均不明显。研究结果可为区域内开展小尺度海绵措施改造提供决策支持,为其他半山区域的雨洪管理提供参考。     

埋地压力输水管道渗漏噪声监测试验

为研究渗漏引起压力输水管线振动的在线监测方法及其应用,利用大型水压试验机进行了模型试验。试验时,用水压试验机模拟管道水压环境,并通过开启管道中部的射流孔以模拟渗漏,然后测量和分析管道振动情况。试验使用了3组检波器,分别固定于管道外壁、内壁和悬浮于水中,共测试了4种压力和4种不同直径管道渗漏程度。试验数据显示,无论是悬浮式还是固定式检波器,都能有效地监测到渗漏引起的管道振动,管道振动强度与管内压力以及射流孔大小呈正比关系。     

流域水文气象变化趋势及相关性分析

采用Mann-Kendall趋势检验和线性回归分析法,对松花江流域及水资源二级区1956-2010年的水文气象要素进行趋势分析,并采用Pearson相关系数方法,分析了研究区天然径流与气象要素之间的相关关系。趋势分析结果表明:松花江流域的气温呈显著上升趋势,降水呈不显著的减少趋势,日照时数、相对湿度和风速呈显著的减小趋势,潜在蒸散发呈显著增加趋势,天然径流深呈不显著的减少趋势。相关性分析结果表明,影响天然径流变化的主要因素是降水量,蒸散发变化也对径流有较为显著的影响作用,相对湿度减少和温度升高也在一定程度上通过对蒸散发的影响间接作用于径流变化。     

基于龙格库塔算法的梯级泵站优化运行

梯级泵站在调水、灌溉与生态修复等建设中发挥了巨大作用。为提高梯级泵站运行效率、节约运行费用,结合某梯级泵站明渠引水工程,以总效率最高为目标建立了梯级泵站优化调度模型,提出了一种基于龙格库塔算法(RUN)的优化调度方法。计算结果表明,与该泵站现状运行方案相比,采用RUN算法计算所得方案可提高运行效率0.73%,节省运行费用271 195元/年,优于利用PSO、GA算法所得优化结果,证实了所提方法可良好地服务于梯级泵站优化运行。     

干旱对流域地表水体水质影响初探

干旱缺水导致的水环境污染问题主要表现为污染物浓度升高、水体富营养化加剧、河流水域纳污能力降低。通过识别干旱对流域水环境的影响机制,系统介绍了干旱发生时和干旱发生后产生降水对流域地表水体水质的影响,着重研究了旱涝交替阶段污染物产生、入河及在河道中的迁移转化规律。结果表明:干旱导致流域水体污染不断恶化,区域生态平衡受到严重影响;干旱导致可用水资源量减少、水质污染加剧、严重影响社会经济的发展和人类健康,其中水质恶化表现最为突出。