向家坝水电站截流冲坑动态监测技术与实践

向家坝水电站在截流施工前曾专门做过截流水工模型试验。为了验证模型试验成果并为以后类似截流工程积累宝贵资料,采用高精度的RTK GPS双星接收机、数字测深仪、绘图仪、计算机及数据链设备,对向家坝水电站在截流期龙口高速水流给下游河床造成的冲刷进行了实时监测。其成果为截流施工组织、调度决策提供了科学依据,保证了截流施工的顺利进行。     

射流作用下不同沙床动态冲坑变化规律的试验研究

基于泥沙动力学和射流冲刷理论,对粗沙沙床和中沙沙床在某一流速下进行不同靶距的淹没射流实验,通过高速摄像机捕捉动态冲坑在短时间内的发展变化,分析了在前10s和前1s内的坑深发展规律。并将前1s等分成24个时间段分析其细微变化。结果表明:冲坑深度在前10s内基本呈对数规律发展;射流冲刷刚开始时中沙沙床冲坑深度的发展趋势有时滞后于粗沙沙床;冲坑深度随时间有先增加后减小的趋势,在此流速下存在一个最优靶距。此实验的研究成果在疏浚工程施工作业时具有一定的参考价值。     

福州市城市轨道交通1号线过江段冲淤演变分析

为研究福州市城市轨道交通1号线对过江段河床冲淤演变的影响,采用实测资料进行河床演变分析并与相关试验结果比较,在此基础上根据目前南北港河势及分流比变化进行二维水流和泥沙数学模型模拟计算。计算得出1号线过江河段在100年一遇洪水条件下最大冲刷坑高程为-24.80m,1号线河底高程为-17.50m,可作为过江隧道埋置深度的依据。     

河道阶梯形丁坝冲刷形态和冲坑特征的研究

为了减小洪水对河道阶梯形丁坝的影响,防止河道汛期积淤。本文采用数值模拟法对河道阶梯形丁坝的冲刷特性进行分析。结果表明：恒定水流作用下,阶梯形丁坝的水流冲刷深度、冲刷面积和冲刷量随时间增加均快速增大,后逐渐趋于平稳。随着丁坝相对高度的增加,最大深度和平均深度逐渐减小。以上研究可为河道治理工程提供参考。     

陈村拱坝坝后冲坑分析研究

陈村拱坝采用两侧挑流对冲式消能，坝后河床已经历接近100a-遇洪水的冲刷，左、右两侧各形成一个大冲坑。冲坑发展趋势分析、原型与模型对比分析、地质条件正反分析一致表明，左侧冲坑深度和最深点的位置都有异常现象，其主要原因是一条大断层的不利影响。目前左坑尚不危及坝趾基岩稳定，但对左岸进厂公路已构成威胁，必须及时加以处理。     

浅谈淮南市淮河行洪区行洪冲坑成因及对策

2003年汛期,安徽省境内持续出现大范围强降雨过程,主要降雨带集中在沿淮淮北及江淮东部地区.淮河发生了自1954年以来的最大洪水,淮河干流正阳关水位最高达26.7m(85国家基准),超保证水位0.3m.淮河干流先后启用了濛洼、城东湖两处蓄洪区,以及邱家湖、唐垛湖、上六坊堤、下六坊堤、石姚段、洛河洼、荆山湖等7处行洪区,并运用茨淮新河、怀洪新河分洪,以削减洪峰,辅助干流河道排洪,缓解干流洪水压力.     

水轮机调节系统的动态过程特性

定义了水轮机调节系统受到大扰动（空载频率扰动、机组甩100%额定负荷和孤立电网运行）后动态过程的3种典型类型。通过水轮机调节系统仿真,详细分析了各个大扰动工况下3种类型的动态过程特性,并简要分析了动态过程特性类型与调速器比例—积分—微分（PID）参数的关系。     

黄河下游透水丁坝瞬溃后水力及冲淤特性研究

溃坝是一种瞬时带有巨大破坏作用的灾害性过程,可引起河床的骤冲、骤淤以及下游岸滩失稳坍塌。基于MIKE21 FM软件构建二维水动力数值模型,模拟了黄河下游老君堂河段拟建透水丁坝群中首排丁坝瞬时全溃后所诱发的水流泥沙运动过程,分析了溃坝后床面剪切力的分布变化,阐明了坝群附近河床的冲淤特点。研究表明：首排坝瞬溃后,溃坝波受下游丁坝群的影响而改变了其传播演进过程线;溃坝对主槽的输沙能力影响较弱,但却显著地影响了坝区泥沙的起动和沉降;首排坝的坝体和次排坝的坝头是受损最严重的区域,因此建议采用实体丁坝与透水丁坝相结合的复合式配置方式,即首排坝和次排坝采用实体丁坝、其余位置采用透水丁坝,以加强各工况丁坝群运行的稳定性。     

多波束测深系统在河床冲淤变化分析中的应用

采用多波束测深系统开展长江录安洲夹江段河道水下地形监测,根据2013年～2018年汛后6次测量成果,通过生成河床冲淤色块图、全河段冲淤量统计等方法,对该段水下地形监测数据进行分析研究。结果表明,长江录安洲夹江段河道整体基本稳定,近年实施的护岸工程效果较好,但局部河段可能存在冲刷和滩地坍塌风险,需要在加强监测的同时,采取一定的防护措施确保河道稳定。     

三峡水库蓄水前后荆江河段冲淤与水沙过程响应

三峡水库蓄水以来,出库沙量(以宜昌水文站实测数据为依据)大幅度降低,坝下游河床冲淤规律也随之发生改变。实测资料表明:荆江河段发生全面冲刷,而沿程冲刷又进一步引起了下游悬沙输移量的变化。基于1992～2017年长江中下游荆江河段各水文站实测流量、含沙量数据,对该河段水沙关系进行了较为系统的分析,初步得出三峡水库蓄水前、蓄水初期以及试验性蓄水后不同时期的水沙关系变化。基于实测资料,利用输沙量法计算荆江不同河段的冲淤量随流量的变化,提出了不同时期荆江河段冲刷强度最大的流量级。     

子牙河冲洪积扇系统地下水动态特征研究

研究区地处子牙河地下水系统上游,为典型冲洪积扇地貌,其地下水动态变化会对下游系统产生明显的影响。根据系统特征划分地下水动态类型为山前开采型和侧向补给一径流一开采型．研究地下水动态的变化特征和影响因素。结果表明研究区地下水补给、径流、排泄条件随地下水开采量、降雨量等因素发生变化．并可根据其变化规律推测下游地区地下水动态特征。     

小型水力系统的动态效应

由于小型水力系统中水轮发电机组惯量小，因此，在设计初期就需考虑机组过速的动态效应。要获得较优的系统性能，通过其运行和Suter参数，可以根据动态孔口理论进行参数分析，以利于针对不同的设计情况选择最佳方案。     

高拱坝施工过程动态仿真系统研究

高拱坝通常位于地质条件复杂多变的高山峡谷地区,其地形陡峻、河谷深切、地应力高,且空间资源有限,不利于施工场地的布置和交通运输.然而,高拱坝施工是一个极其重要而又复杂的过程,其施工工期长、混凝土浇筑量大、高峰期浇筑强度高、施工干扰大、机械布置困难,浇筑进度受自然环境、结构形式、工艺技术、组织方式以及浇筑机械与供料能力等诸多因素的影响,并且还要考虑施工导流、度汛、坝体挡水及蓄水发电等阶段目标要求,给施工组织、计划安排及进度控制带来相当大的困难和潜在风险.同时,在实际水电工程中,为追求提前发电效益,又往往要求加快大坝施工进度,缩短施工工期.高拱坝施工是一个非常复杂的随机动态过程,是一个半结构化问题,难以通过构建简单的数学解析模型来分析研究.     

宜昌至杨家脑河段初期冲刷发展过程与趋势的分析

由于三峡水利枢纽蓄水拦沙作用,下游河段将发生冲刷调整.冲刷调整的沿程发展将给防洪、航运、取水等带来影响.本文依据宜昌至杨家脑河段的实测资料,对该河段蓄水后的冲刷纵向和横向发展过程以及发展趋势进行了分析.结果表明:宜昌至杨家脑河段冲刷遵循枢纽下游河段冲刷发展的一般规律,即冲刷自上面下逐渐发展;该河段内单一的顺直河段较弯曲分汊的河段稳定,即冲刷主要集中在河段内的弯曲分汊段;目前受来水条件的限制,宜昌河段冲刷已趋于平衡,而宜都河段目前处于剧烈冲刷期,枝江河段尚未达到剧烈冲刷阶段;未来宜昌河段仍会有一定的冲刷,但是幅度不大,宜都河段将会继续冲刷,逐渐达到冲淤平衡,而枝江河段逐渐进入剧烈冲刷阶段.     

具有长引水系统的转桨式水轮机过渡过程计算

在水电站设计中,以新型调压阀及其控制系统替代传统调压井具有显著经济效益。基于自行研制的带调压阀的水轮机调速器实时仿真系统和包含水轮机、发电机、引水系统、水轮机调速器等环节在内的水轮机调节系统过渡过程计算软件,采用水轮机流量、力矩特性矩阵法表征水轮机动态特性,建立了刚性水击条件下一洞多机输水系统的数学模型;对带有主配压阀非线性特性的PID调速器,建立了带调压阀的转桨式水轮机调节系统数学模型。研究表明：通过计算只要保证水轮发电机组启动、空载扰动、带负荷、甩负荷自动调节工况下,水轮机调节系统过渡过程满足稳定运行要求,水电站就可以采用调压阀而不设调压井。最后,计算了某具有长引水系统的转浆式水轮机过渡过程,该电站水流惯性时间常数高达27 s,装有2台转桨水轮机、1台定桨式水轮机。计算结果表明,以调压阀代替调压井后,该水轮机调节系统稳定,满足调节保证要求。     

1961—2015年淮河流域气象干旱发展过程和演变特征研究

为刻画连续性干旱事件的时空动态演变过程,本文在时空维度下构建干旱事件发展时空特征变量并进行特征分析,对干旱发展过程和演变特征开展研究。首先确定干旱指标和阈值,然后判别干旱事件的时空连续性,进而建立涵盖干旱逐月集中点、干旱时空集中点、干旱时空迁移速率等12项干旱事件发展时空特征变量,使干旱事件发展时空特征可视化,最后对1961-2015年淮河流域气象干旱事件开展实例研究。结果表明：淮河流域夏旱和春旱发生频率较高,夏秋冬三季连旱年发展过程呈现出起源于沂沭泗河流域,再转向淮河中游,并逐渐向淮河上游迁移的规律,并存在秋旱较为严重的特点;干旱迁移方向对干旱逐月强度大小有一定的影响;受干旱影响最严重的地区主要分布在流域北部;过去干旱强度呈增大趋势,干旱面积呈下降趋势,整体向西北方向迁移,预计未来将向流域东北方向迁移。该研究为全面、精细解析干旱发展过程和时空演变特征提供了新的方法和技术。