基于时空组合动态规划的分解协调模型在并联站群优化中的运用

并联站群叶片全调节变频变速组合优化属于多单元、多机组、多时段、多决策变量复杂非线性系统优化问题,本文引入基于时空组合动态规划的分解协调模型,即协调层以空间各子系统为阶段,提水总量为状态变量,各阶段水量分配系数为决策变量,采用动态规划法进行各子系统间的总体水量协调;分解层各子系统以时间为阶段,各阶段开机台数、叶片角度及转速为决策变量,分配水量为状态变量,采用动态规划逐次渐近法确定最优开机台数及运行方式。通过在江都站并联站群组合优化中的应用,确定了各站各时段开机台数、叶片安放角度及机组转速的最优组合方案,实现了系统运行机组耗电费用最小时的优化调度过程,表明了方法采用的可行性。     

基于北斗卫星导航系统的大坝静动力变形监测

常规水库大坝表面变形观测方法无法实现自动观测,精度易受通视和气候条件等影响,且一般采集频率低,仅能进行静力变形监测。通过光学方法与北斗卫星导航系统表面变形监测技术的比较分析,结合某水库大坝实际工程,开展了水库大坝表面静力、动力变形监测的可行性研究。工程应用表明,北斗卫星导航系统可以实现毫米级大坝表面静力变形的监测,同时能进行地震作用下1 Hz采集频率的大坝表面动力变形观测,且大坝表面变形的北斗卫星导航系统观测值与人工观测结果一致,精度可靠,满足规范要求。这为实现地震活跃区水库大坝的静动力变形统一监测提供了有效的技术方案,可用于震后大坝安全评估或应急处置。     

两性表面活性剂的湍流减阻性能与流场分析

为了研究两性表面活性剂的减阻效果和减阻机理,利用循环管路系统的方形管道对十二烷基二甲基氧化氨(OA-12)减阻流体进行了阻力测定试验,并利用粒子成像测速仪(particle imaging velocimeter,PIV)对该减阻流体的湍流流场进行了测量。阻力试验结果表明:OA-12是一种良好的减阻剂,在低雷诺数时就能取得很好的减阻效果,其减阻率会随着雷诺数的增加而增加,并达到最大值,而后随雷诺数的增加减阻率迅速下降并趋于稳定。流场分析结果表明:OA-12减阻流体之所以具有减阻效果,是因为它的存在改变了流场内部的涡量、湍流强度、雷诺切应力和平均流速等。     

泵站正向大扩散角前池八字形导流墩整流研究

针对泵站正向大扩散角前池内存在的大尺度回流问题,基于CFD软件,采用RNGκ-ε模型模拟计算了某泵站前池流态,分析原方案下的前池水力特性,并探究了八字形导流墩的整流效果。结果表明,在前池内增设八字形导流墩能有效消除两侧的大尺度回流;沿流道隔墩方向布置两组八字形导流墩后,平面流场回流区消失,边机组轴向流速分布均匀度相较于原方案分别提升了11.03%、11.32%,前池进水条件得到极大改善,泵站入口流速分布更均匀。研究结果可为正向前池泵站整流提供参考。     

植物修复技术在水环境污染控制中的应用

综述了国内外植物修复的研究进展,阐述了植物修复主要类型及机理。给出多种主要植物的修复特性。分别对重金属,无机营养元素N、P以及有机污染物的植物修复进行论述,认为凤眼莲、水花生和芦苇等水生植物对无机营养元素的修复具有综合功效,植物修复对残余农药、多环芳烃和硝基芳香化合物的治理效果显著。     

曝气生物滤池降解规律试验研究

提出叶片可调单机组日运行优化动态规划数学模型,以耗电费用最少为目标函数,峰谷电价与站下水位变幅过程划分阶段变量,各阶段开机水泵的叶片安放角为决策变量,规定时段内的抽水量为约束条件。以受长江潮汐影响的江都四站为例进行计算,结果表明:(1)在典型潮位过程、设计日均扬程、机组满负荷工作时,叶片可调单机组日运行优化结果与叶片安放角维持原设计安放角相比可节省电费5. 24%;叶片安放最优角度与峰谷电价相关,峰电时为－ 4°,非峰谷与谷电时为+ 2°。(2)在潮型不变情况下,日均扬程分别为4. 8、5. 8、6. 8、7. 8 和8. 3m 时,叶片全调节运行方式与叶片维持原设计安放角相比,可节省费用在3. 4% ～ 6. 2%之间,平均节省费用4. 45%,单位提水费用平均下降4. 55%。     

区域水资源合理配置的 模糊模式识别-模糊层次分析法的熵耦合模型

为确定区域水资源合理配置各评价指标的权重、有效处理区域水资源分配过程中的模糊性和随机性,提出了基于信息熵原理的模糊模式识别模型与基于加速遗传算法的模糊层次分析法相耦合,进行各子区域水资源量合理配置的新模型(EFPR-FAHP)。结果说明:用EFPR-FAHP进行水资源合理配置,数学物理概念明确,方法简明、通用,计算结果客观、合理,在区域水资源和环境管理中具有推广应用价值。     

斜轴伸泵装置水动力数值计算与模型试验

为研究斜轴伸泵装置的水动力特性,基于ANSYS CFX软件采用RNG k-ε湍流模型和可伸缩壁面函数对泵装置进行三维粘性湍流定常数值计算,计算区域包括叶轮、导叶和进、出水流道,共计算包括设计工况在内的9个工况点。计算结果揭示出该泵装置的内部流动特性,分析在叶轮旋转条件下斜15°进水流道出口断面的水力性能及其对叶轮进口断面相对高度位置的影响和叶轮受水流作用力的分布规律,并探讨水力矩的变化规律及翼型附近的相对流速分布,给出参考的叶轮名义安装高度取值范围(0.7～0.9)D。通过数值计算预测了模型泵装置的水力性能并与物理模型试验结果进行对比,预测的效率值和试验值最大绝对误差为5.01%,最优工况与设计工况时扬程的相对误差、效率的绝对误差均在3.5%以内。     

中国泵站工程现状及“十一五”期间泵站更新改造任务

在参加中国大型泵站现状调研,并参与完成"泵站现状评价及重点工程技术改造与设备研究"专项课题、全国大型泵站更新改造"十一五"规划研究和编制工作的基础上,系统地介绍中国泵站工程建设和管理状况、排灌泵站的地位和效益、当前存在的主要问题、"十一五"规划期间更新改造的目标与任务等。分析研究表明:中国泵站发展速度快,建设规模大,作用地位显著,但存在的问题不容忽视。有鉴于此,"十一五"期间国家拟投入180多亿元,更新改造1 500多座大型排灌泵站,占现有大型排灌泵站的50%以上,是1949年新中国建立以来投入和建设规模最大的一次。更新改造后,中国泵站的技术装备水平将明显提高,年节省电能约占大型泵站年耗电量的1/4,更新改造效益显著。     

耦合中心游移和双权重因子的鲸鱼算法及应用

针对鲸鱼优化算法（WOA）收敛精度低、收敛速度慢、易陷入局部优化等问题,提出耦合中心游移和双权重因子的鲸鱼算法（C-A-WWOA）。该算法采用中心游移和边界邻域更新策略,提高了种群质量、收敛精度和收敛速度;通过算法参数的非线性改进,平衡了算法的局部开发与全局搜索能力;还采用双权重因子对后期种群进行随机扰动,以避免算法后期陷入局部最优。通过18个测试函数的计算表明,相较于WOA和其他改进方案,C-A-WWOA在没有增加算法复杂度的基础上,提高了收敛精度和适用性。同时,不同改进策略下对算法性能的影响排序为：C-A-WWOA>W-WOA>C-WOA≈A-WOA>WOA;此外,改进算法在两个工程结构设计实例的应用中,也验证了其有效性和优越性。