水力发电学报
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2025年 44卷 9期
刊出日期：2025-09-25
 
     
1 编辑部推荐论文：考虑源荷不确定性的日前市场出清价格区间预测模型 Hot!
王远坤, 葛亚东, 张验科, 卢垚键, 孟长青
DOI: 10.11660/slfdxb.20250901
为了在考虑源荷不确定性的条件下更为精确地估计水火风光等多电源参与电力市场的出清电价，从而达到在降低风险成本的同时提高发电主体参与现货市场效益和优化电力资源配置的目的，本文在日前市场出清价格预测过程中，以源荷不确定性作为主要变量要素，对发电端机组出力预测的多维参数随机分布特征和负荷端的需求响应作用进行不确定性量化，结合电力市场物理出清机制和IEEE30节点电力系统，以多电源参与日前市场发电总成本最小为目标，建立了考虑源荷不确定性的日前市场出清价格区间预测模型，可求解得到兼顾源荷不确定性的机组节点边际出清价格和中标出力区间预测结果。应用于IEEE30节点电力系统的算例分析结果表明，本文模型预测的出清电价和出力范围能够有效提升发电主体申报效率和中标效益，较传统单点出清预测方法整体效益提高了4.09%，发电期望效益增加0.47%，验证了模型的可行性和优越性，为发电主体参与日前现货市场的阶梯报价和机组出力申报提供了更为丰富的参考依据。
2025 Vol. 44 (9): 1-14 [摘要] ( 58 ) PDF (3856 KB)  ( 59 )
15 考虑动库容影响的水库发电优化调度研究
彭杨, 崔永红, 于显亮, 姚礼双
DOI: 10.11660/slfdxb.20250902
针对河道型水库动库容变化及库区干支流非恒定流传播对发电调度的影响，本文构建了一种耦合一维河网非恒定流模型的水库发电优化调度模型。该模型采用基于OpenMP的并行动态规划算法进行求解，并应用于三峡水库发电调度实例研究。结果表明：所建模型能有效模拟三峡库区干支流河道沿程流量和水位变化过程；与静库容模型相比，动库容模型在消落期、汛期和蓄水期的发电量变化呈明显差异——消落期和汛期变化过程更平稳，而蓄水期波动幅度增大，三个时期总发电量分别减少2.06亿kW·h、1.29亿kW·h和0.47亿kW·h，其中动库容对消落期总发电量影响最大；在消落期和蓄水期调度初期，动库容模型通过增大出库流量来提高发电量。研究结果可为河道型水库发电调度精细化模拟提供参考。
2025 Vol. 44 (9): 15-26 [摘要] ( 35 ) PDF (4727 KB)  ( 61 )
27 雅江中游流域水风光蓄布局及容量配置优化研究
范志勇, 原文哲, 唐莉华, 张一, 吴川东, 杨大文, 吴忠, 芮德繁
DOI: 10.11660/slfdxb.20250903
针对高原复杂地形区多能互补系统容量失配难题，本文以雅鲁藏布江中游为研究区域，将Ward's层次聚类算法应用于风光资源开发的空间布局优化领域，并构建了水-风-光-蓄四维耦合的8760小时精细化模拟框架，突破了传统月尺度规划的时间分辨率限制，进一步以流域内在建的街需水电站和规划中的永木抽水蓄能电站为例进行了水风光蓄容量优化配置研究。精细化风光资源评估结果表明，雅鲁藏布江中游地区风电资源可开发潜力约2350万kW，太阳能资源可开发潜力约2.38亿kW；基于街需-永木电站的水风光蓄多能互补系统对新能源利用具有显著的调节作用，一方面风光的互补性可以提高新能源的利用率，另一方面抽水蓄能电站能平抑风光出力的波动性，增加电网稳定性。考虑需求侧的灵活性之后，新能源与抽蓄电站的装机容量比显著增加。
2025 Vol. 44 (9): 27-37 [摘要] ( 50 ) PDF (2053 KB)  ( 45 )
38 绿色水电开发内涵、动态演化模型与关键技术
樊启祥, 安瑞楠, 王小明, 龚德宏, 林鹏, 翁文林, 李果, 余卓憬
DOI: 10.11660/slfdxb.20250904
绿色水电是当前水电开发与社会发展、生态环保及工程建设等领域交叉研究的热点，对水电开发理念、技术与管理方法的发展引领至关重要。本文首先回顾了中国水电的发展历程，充分肯定了其综合性和可调节性，具备满足社会效益和生态环境效益，适应河流健康和促进区域经济发展的能力；其次，提出了绿色水电的基本定义和特征，以社会、环境和工程的耦合关系为路径，构建了社会-环境-经济-工程“四位一体”的协调互馈演化模型；最后，论述了我国绿色水电发展中的水文水沙过程环境保护、气体过饱和缓解以及流域联通生境、全生命周期碳足迹管控等关键技术与成功实践；阐述了智能建造、智慧管理是未来支撑绿色水电高质量建设与运维的重要发展方向。研究成果为促进绿色水电科学技术与管理的发展，高海拔地区水电绿色建造管理及清洁能源水风光互补基地绿色开发提供参考。
2025 Vol. 44 (9): 38-52 [摘要] ( 49 ) PDF (1858 KB)  ( 79 )
53 南方典型城市排水管网水质特征因子库构建研究
武子豪, 李漫洁, 杨小舟, 张振洲, 周梦樊, 郭宏钰, 廖道成, 马杰
DOI: 10.11660/slfdxb.20250905
城市排水管网的外水入渗问题将会影响污水处理厂的运行效率和能耗，并增加溢流污染风险，破坏城市环境。本研究旨在构建佛山市的排水管网水质特征因子库，为后续管网的外水入渗排查提供科学依据和技术支持。通过调研该城市典型区域不同功能区（生活、工业、农业）的特点及当地的地理气候等因素，分析其排水管网内外来水类型和水质特征，选定生活污水、工业污水、农业用水、河水、雨水五类来水进行研究。针对各功能区多个位点进行现场采样和实验室检测分析，测定不同来水的水质特征。基于分析结果构建该研究区域的排水管网水质特征因子库，分别选定总磷和总氮、化学需氧量和锰、硝酸盐、盐度、溶解性有机碳作为生活污水、工业污水、农业用水、河水、雨水的水质特征因子。
2025 Vol. 44 (9): 53-62 [摘要] ( 43 ) PDF (3777 KB)  ( 18 )
63 新水沙情势下黄河下游水流挟沙力公式
梁栋, 白玉川, 黄哲, 徐海珏, 李岩, 刘军政
DOI: 10.11660/slfdxb.20250906
水流挟沙力对河流泥沙输移计算有着重要影响。自2000年小浪底水库运行以来，黄河下游水沙关系变化，低含沙洪水频发，新情势下水流挟沙力计算方法还未做出相应完善。本文以挟沙水流基本方程和能量守恒理论为出发点，推导出了可以应用在黄河下游的水流挟沙力公式。基于河床冲淤判别指标，筛选出黄河下游2000—2010年360组冲淤相对平衡的水沙数据，率定了公式中的相关参数。采用2011—2022年黄河下游208组冲淤相对平衡的水沙数据对公式的可靠性、适用性进行了检验，结果表明该公式计算值与实测值接近，可较为准确地估算黄河下游的输沙能力。利用171组发表的水沙数据，与经典的水流挟沙力公式进行了对比分析，结果显示本文公式计算结果相对最优。该公式的结构形式简单，计算精度较高，适用于目前黄河下游低含沙条件下的挟沙力估算，可为实际河道治理和河床演变分析提供参考。
2025 Vol. 44 (9): 63-72 [摘要] ( 41 ) PDF (1829 KB)  ( 55 )
73 数字孪生水利监测感知网多参数时序预测模型
王超, 张耀飞, 张社荣, 王枭华
DOI: 10.11660/slfdxb.20250907
针对传统单点时序预测模型难以捕捉数字孪生水利监测感知网中设备的空间关系导致的关联特征缺失问题，以及模型结构与参数设计主观性强带来的不确定性问题，本文提出了一种基于贝叶斯优化与Hyperband、自学习图结构和双向长短期记忆网络的监测感知网多参数时序预测模型。首先，生成自学习图结构，通过图神经网络提取感知网空间特征；其次，利用双向长短期记忆网络提取时序特征；进一步，采用BOHB（Bayesian optimization & Hyperband）方法优化超参数，提升模型预测精度；最后，对监测感知网的未来状态进行前瞻预测。经验证，与多种预测模型相比，所提模型在R2、RMSE、MAE、MAPE和RMSRE方面优化率达4.35%、33.14%、20.47%、9.09%和15.03%以上，精度更高且泛化能力更强，具有显著性能优势。
2025 Vol. 44 (9): 73-88 [摘要] ( 55 ) PDF (4858 KB)  ( 29 )
89 中低应变率下堆石混凝土动强度试验研究
任艺莎, 周元德, 金峰, 张楚汉
DOI: 10.11660/slfdxb.20250908
堆石混凝土技术在高坝和大型工程中的应用呈增长趋势，部分工程场址的地震设防烈度较高，对堆石混凝土大坝的结构设计提出了更高要求，亟需对其动力性能开展深入研究。本文采用缩尺试验方法，开展了考虑不同围压和应变率的堆石混凝土单轴和三轴压缩试验。试验结果表明，堆石混凝土的单轴极限抗压强度随应变率的增加而增大，但随粗骨料粒径和试件尺寸的增大有一定降低趋势；围压对堆石混凝土的动强度提升作用显著；在相同围压下，采用较大粒径粗骨料的试件表现出相对较低的单轴抗压强度，但会有更高的三轴抗压强度，表明粗骨料自承骨架细观特性对堆石混凝土强度也有重要影响。基于试验结果，用八面体应力建立了堆石混凝土的破坏准则，以服务于堆石混凝土结构的抗震设计。
2025 Vol. 44 (9): 89-97 [摘要] ( 46 ) PDF (1478 KB)  ( 16 )
98 CRITIC-Stacking集成学习在大坝安全监测数据缺失值处理中的应用
宋锦焘, 董嘉磊, 杨杰, 程琳, 葛佳豪
DOI: 10.11660/slfdxb.20250909
缺失值处理是大坝安全监测数据分析的重要基础，传统大坝缺失值处理方法多采用单一基学习器进行预测插补，未有效融合多类型机器学习模型的优势。本文在集成学习框架下，将多种经典机器学习及深度学习算法集成为强学习器，针对各模型权重分配问题，提出一种新的CRITIC-Stacking（CS）权重分配方法，从而建立基于CS集成学习的大坝监测数据插补混合模型。研究结果表明，相较于单一基学习器和传统的Stacking集成模型，其RMSE指标平均降低了72.7%和58%，说明集成学习可以充分发挥多种机器学习模型的预测优势，并且权重分配方法的改进同样可以提升集成学习模型的预测精度，进而为大坝监测数据缺失值处理及预测模型构建提供了一种新的建模思路。
2025 Vol. 44 (9): 98-113 [摘要] ( 51 ) PDF (5555 KB)  ( 30 )
114 融合多尺度特征与注意力机制的混凝土裂缝语义分割模型
封婧仪, 梁晖, 齐智勇, 谭大文, 任秋兵, 李明超
DOI: 10.11660/slfdxb.20250910
裂缝作为混凝土坝最常见的病害之一，其存在会对坝体结构的整体性与耐久性产生削弱作用。因此，裂缝检测是混凝土坝运维管理中的重要任务。针对传统图像处理技术在检测裂缝时人工干预多、泛化能力不足的问题，本文提出了一种融合多尺度特征与注意力机制的大坝裂缝语义分割模型。该模型选取ResNet-50作为主干网络，并结合路径聚合网络复用浅层特征，同时引入通道注意力和位置注意力机制，以强化模型对关键特征的捕捉能力，从而有效提升分割精度。随后，根据模型语义分割所得结果，利用数字图像技术对裂缝的面积、长度、平均宽度以及最大宽度等几何特征进行量化表征。在自制裂缝图像数据集上的测试结果显示，所提模型的裂缝分割交并比达到82.02%，F1分数为90.12%，且几何特征量化结果与真实值具有较高的拟合度，符合精度要求。这表明该方法在混凝土坝裂缝检测和几何特征量化中具备良好的应用潜力。
2025 Vol. 44 (9): 114-124 [摘要] ( 56 ) PDF (2517 KB)  ( 47 )
125 软岩堆石混凝土吸水特性及水环境下抗压强度研究
何世钦, 温世昊, 王辉, 周虎
DOI: 10.11660/slfdxb.20250911
为了研究软岩堆石混凝土在浇筑及水环境下内部软岩吸水对其强度的影响，选用红层地区砂岩作为堆石料，设计并制备了软岩堆石混凝土单元体试件，对不同浸泡时间的试验组进行含水率测定及抗压强度试验。结果表明：相较于自密实混凝土试件，软岩堆石混凝土单元体试件持续吸水能力更强，饱和含水率更高，其内部软岩吸水速率为内部同区域自密实混凝土的2 ~ 3.5倍；湿态下软岩堆石混凝土单元体试件破坏多发生在外部混凝土，干燥后破裂面多贯穿软岩；浸水环境下其强度在2 d后维持稳定，不因继续浸泡而被“削弱”。研究成果有助于了解水环境下软岩堆石混凝土的抗压强度特性，为其工程应用提供理论和实践指导。
2025 Vol. 44 (9): 125-134 [摘要] ( 39 ) PDF (2134 KB)  ( 22 )
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