水力发电学报
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2025年 44卷 10期
刊出日期：2025-10-25
 
     
1 三峡库区土质岸坡“侵蚀-塌岸”地质力学模型——以巴东-巫山段岸坡为例
王力, 谢明景, 王世梅, 贺元源, 张晨宇, 范志宏
DOI: 10.11660/slfdxb.20251001
土质岸坡“侵蚀-塌岸”是当前山区水库最为普遍且日益严重的灾害问题，建立其地质力学模型将是预测与防治这类灾害问题的关键。本文以三峡库区巫山-巴东段土质岸坡为研究对象，通过野外调查、理论分析、室内土工试验与模型试验等手段，初步建立土质岸坡“侵蚀-塌岸”地质力学模型。明确了三峡库区土质岸坡的主要塌岸模式为坍塌-滑移型和渐进侵蚀型，通过典型案例总结分析了两类塌岸模式的塌岸与物质组成特征。开展了波浪作用下两类地质模型的“侵蚀-塌岸”模型试验，结果表明：两类模型试验的塌岸模式与现场调查结果吻合，验证了本研究地质力学模型的可靠性；坍塌-滑移型塌岸先局部产生浪蚀龛，随着浪蚀龛的贯通，岸坡在重力作用下发生坍塌或滑移；渐进侵蚀型塌岸在初期仍以波浪淘蚀产生浪蚀龛为主，随着侵蚀进程的加快，最终以波浪磨蚀作用为主。本研究可为库岸地质灾害预测和防治提供技术支撑。
2025 Vol. 44 (10): 1-13 [摘要] ( 117 ) PDF (8131 KB)  ( 74 )
14 协同权重优化的堤防堵口案例推荐系统研究
徐斌, 李旭, 刘俊国, 关靖, 黄伟, 庞锐
DOI: 10.11660/slfdxb.20251002
堤防溃决后，现有堵口方案制定方法多依赖专业技术人员临时决策，缺乏系统化的历史案例支持，导致方案制定的效率和准确性受限。本文构建了一种基于协同权重的堤防堵口案例推荐系统，通过整合历史案例数据，为抢险决策提供科学依据。收集了历年来国内部分堤防堵口案例，总结工程实践中影响堵口方案选择的关键特征，引入共现水平修正的相关性分析对溃口特征进行缺失值补齐，建立堤防堵口案例数据库。进一步引入标签编码统一语义和数值特征，采用随机森林评估各特征对堵口方案选择的客观权重，由此建立了预案到主观相似性权重的计算流程。结果表明，道路条件在堵口方案选择中起主导作用，以其为侧重的随机森林和协同权重组合在相似性匹配模型中的平均准确率最大值较其他特征侧重组合高10% ~ 25%。检索出的方案在抢险救援现场有一定参考价值。
2025 Vol. 44 (10): 14-28 [摘要] ( 97 ) PDF (3658 KB)  ( 48 )
29 堆石坝心墙防渗土工膜力学特性试验及材料选型研究
刘乾坤, 吴海民, 刘一铎, 赵泓宇, 汪万升, 刘宝永
DOI: 10.11660/slfdxb.20251003
堆石坝心墙防渗土工膜的变形性能对大坝防渗体安全至关重要，但传统单向拉伸试验无法准确反映防渗土工膜实际运行中所处的多向受力状态。为探明土工膜实际运行状态下的变形能力，本文结合实际堆石坝心墙防渗土工膜材料选型问题，通过单向与多向拉伸试验对比研究了HDPE、LLDPE和PVC三种大坝防渗常用土工膜的力学特性。试验结果表明：传统单向拉伸试验高估了土工膜实际变形能力，HDPE和LLDPE土工膜多向拉伸下的屈服应变（1.6% ~ 2.4%）显著低于单向拉伸下的屈服应变（13%），而PVC土工膜未呈现明显屈服点。此外，PVC土工膜破坏时多向拉伸应变（92.8% ~ 112.4%）远高于PE土工膜（34.4% ~ 50.0%）。采用土工膜弹性阶段应变能密度来评价土工膜变形适应能力，PVC土工膜在多向拉伸下弹性应变能密度最高远大于两种PE土工膜，且PVC土工膜厚度越大其变形适应能力越强。研究表明，基于多向拉伸试验的弹性应变能密度可作为防渗土工膜变形能力评价依据。
2025 Vol. 44 (10): 29-38 [摘要] ( 116 ) PDF (2176 KB)  ( 60 )
39 三轴压缩条件下水工沥青混凝土力学性能研究
王琴, 刘云贺, 陈亮亮, 王瑜豪, 张天宇
DOI: 10.11660/slfdxb.20251004
水工沥青混凝土的力学性能对沥青心墙坝的安全性和稳定性至关重要。目前，水工沥青混凝土在不同围压下的破坏机制尚不明确，围压与其变形行为之间的关系仍缺乏深入研究。此外，关于其防渗失效点的确定仍存在一定争议。本文通过试验研究了围压对水工沥青混凝土破坏模式、变形和抗压强度的影响。结果表明，试样的破坏模式与围压有关。随着围压的增加，水工沥青混凝土的峰值轴向应变和峰值侧向应变均呈上升趋势，其中峰值轴向应变最多增加了4.12倍，而峰值体积应变则趋于稳定。此外，围压对抗压强度的提高可采用幂函数进行描述。最后，试验研究发现峰值强度点为水工沥青混凝土的防渗失效点，并建立了相应的破坏准则。本文工作揭示了进水点处轴向应变与峰值应力点处轴向应变之间的关系，基于这一关系为防渗失效点的判定提供了新的依据。
2025 Vol. 44 (10): 39-47 [摘要] ( 94 ) PDF (3111 KB)  ( 50 )
48 改进的YOLOv8n模型在大坝裂缝检测中的应用研究
薛文博, 齐慧君, 尹广林, 吴志伟, 李同春
DOI: 10.11660/slfdxb.20251005
针对大坝裂缝检测中监控图像质量低、有效样本稀缺及复杂背景干扰导致的误检问题，本研究提出一种基于改进YOLOv8n的检测方法。通过193张工程实拍背景复杂的裂缝图像对模型进行训练，并通过修改马赛克数据增强机制，针对误检目标进行负样本训练。实验结果显示：小样本训练下YOLOv8n模型mAP达到89.2%，满足一般工程应用；经负样本训练后模型mAP达到92.5%，误检率下降10.1%，显著解决复杂背景下的误检问题。研究表明YOLOv8n模型能够胜任图像质量较低的大坝监控图像，且负样本训练策略对解决模型误检问题有显著效果，为解决水利工程裂缝识别问题提供了新的思路，具有较高的工程应用价值。
2025 Vol. 44 (10): 48-58 [摘要] ( 148 ) PDF (9341 KB)  ( 50 )
59 高噪声环境下混凝土坝双层钢筋智能感知与识别方法研究
关涛, 于浩, 陈普瑞, 任炳昱, 郭振邦
DOI: 10.11660/slfdxb.20251006
混凝土坝是建造大型水利工程的常用坝型，在施工过程中对钢筋网结构进行检测是进行混凝土坝施工质量控制及智能化装备应用的重要基础工作。然而，现有研究难以实现高噪声环境条件下多层钢筋的高精度感知与识别。针对此问题，本研究提出了一种基于三维激光雷达的钢筋网结构高精度智能感知与识别方法。首先，提出基于SOR-DBSCAN-张量投票的多阶段数据降噪与预处理方法，以提高原始数据的质量及可用性；其次，采用MLESAC算法及加权最小二乘法进行递进式钢筋网精细拟合；最后，针对由于遮挡导致的数据缺失问题，提出了一种基于二维投影MLESAC的双层钢筋网平面拟合方法，并结合点云密度图确定其空间位置，从而有效利用了残缺点云信息。以土溪口水利工程为依托进行相关实验，结果表明所提出的方法能够很好地利用激光雷达设备，在高噪声数据的基础上完成双层钢筋网结构的精细化拟合与重构，从而能够为施工现场质量控制及智能化装备应用提供有力支持。
2025 Vol. 44 (10): 59-72 [摘要] ( 86 ) PDF (2189 KB)  ( 49 )
73 深度与迁移学习驱动的水下图像增强与裂缝量化研究
林川, 刘荣锋, 苏燕, 林威伟, 胡泽林, 杜哲镓
DOI: 10.11660/slfdxb.20251007
获取大坝高质量水下裂缝图像并实现对其高效识别量化，对提升水下巡检效能具有重要意义。为解决水下图像质量退化问题及实现裂缝识别量化，本文提出了一种基于深度学习与迁移学习的水下图像增强与裂缝量化方法。通过搭建水下成像平台采集数据，利用公开的海洋图像数据集作为水下图像的先验知识，构建条件扩散模型实现多源跨域图像增强；结合YOLOv12网络进行裂缝检测，采用形态学操作实现特征量化。实验结果表明，本文所提的图像增强方法在视觉质量、评价指标及像素分配上显著优于传统方法，联合检测模型可提升裂缝检测精度并降低漏检率，采用的量化方法有效提取裂缝特征参数，构建了“增强-检测-量化”闭环框架，能够为水下智能巡检提供有效技术方案。
2025 Vol. 44 (10): 73-84 [摘要] ( 116 ) PDF (6159 KB)  ( 62 )
85 城市复杂供水网络系统优化决策研究
申思齐, 刘招, 徐佳琦, 胡莉娜, 管子隆, 程翰森, 岳甲寅
DOI: 10.11660/slfdxb.20251008
针对预报调度在城市复杂供水网络系统优化决策中的应用问题，本文提出了基于水雨情预报信息进行优化决策的城市复杂供水网络系统概念。综合考虑了各水库自身安全、下游防洪安全、水厂受水能力、供水管道最大允许过流能力和城市供水保证率等实际情况，以水库群的安全度最高和经济效益最高为目标函数，建立了城市复杂供水网络系统优化决策模型，并应用于宁波市供水网络系统。结果表明：模型能在洪水来临前，根据水情预报信息，调整供水网络系统调度策略并协调各库任务，使宁波市城市供水网络系统运行安全度保持较高水平、模拟期供水保证率达100%、洪水期间水资源利用率达41.3%，达到预期效果。本文研究成果可为城市复杂供水网络系统优化决策提供技术支持和理论参考。
2025 Vol. 44 (10): 85-98 [摘要] ( 136 ) PDF (5049 KB)  ( 69 )
99 黄河下游全河段鱼类栖息地适宜度模拟研究
李光淼, 张禹, 王浩, 伍梓
DOI: 10.11660/slfdxb.20251009
鱼类栖息地适宜度模型是评估河流生态健康的重要工具。对于黄河生态指示物种黄河鲤的栖息地模拟，当前基于二维或三维水动力模型的研究由于计算量大、地形数据难获取等原因，多局限于数十千米的短河段，且仅考虑了水深和流速的影响。本研究发展了可考虑任意河道断面形状和流速分布的一维水-沙-温耦合数值模拟模型，实现了对黄河下游全河段水沙温过程的快速模拟。基于1999 ~ 2021年日尺度实测水沙过程的黄河鲤栖息地适宜度模拟表明：总水量是影响下游水生态健康的主导因素，栖息地加权可用面积随总水量增加呈先升后降趋势，最优区间大致在255 ~ 365亿m3；当总水量为200 ~ 250亿m3时，栖息地加权可用面积的离散程度较为显著，反映了不同的年内水沙过程对总体健康状态的较大影响。模拟结果显示，调水调沙期间的高含沙水流会极大减小栖息地加权可用面积；但由于汛期的高含沙过程在全年占比较小，泥沙的总体影响有限。本研究为河流系统生态健康研究提供了基本工具，可支撑生态系统健康阈值的相关探讨。
2025 Vol. 44 (10): 99-108 [摘要] ( 101 ) PDF (836 KB)  ( 52 )
109 重大水利基础设施项目顶层治理效能量表开发与验证
丁继勇, 周奥溪, 李娜, 余欣, 张顾篷
DOI: 10.11660/slfdxb.20251010
重大水利基础设施项目顶层治理对项目成功实施与高效运行影响深远。在重大水利基础设施项目顶层治理现代化进程中，准确理解和评估项目顶层治理效能是一个基础性课题。结合文献研究与质性元分析方法，对重大水利基础设施项目顶层治理效能进行内涵界定和结构分析，进而开展量表开发与检验。研究结果表明，重大水利基础设施项目顶层治理效能是一个多维构念，包括决策效能、监管效能与协调效能3个维度，该量表由3个因子16个题项构成，且具有良好的信效度。研究结论有助于丰富和完善重大水利基础设施项目治理理论体系，为制定针对性策略、提升治理效能提供科学依据，对推动重大水利基础设施项目管理实践具有积极意义。
2025 Vol. 44 (10): 109-120 [摘要] ( 101 ) PDF (543 KB)  ( 39 )
121 混流式水轮机尾水管特殊压力脉动试验及分析
周凌九, 庞嘉扬, 程宦, 康文喆, 陈泓宇, 王正伟
DOI: 10.11660/slfdxb.20251011
混流式水轮机模型试验中，部分运行工况下尾水管中常出现螺旋涡带现象。除监测到典型的涡带旋转频率fv外，尾水管管壁压力信号中还常伴随出现转频fn及其高次倍频(1 ~ 5)fn等特殊频率成分。在部分工况下，这些特殊频率成分具有显著幅值，但其产生机制尚存在不同解释。本文对HL120-LJ-35混流式水轮机在典型涡带工况区的内部流场特性，结合高速摄影与压力脉动实测数据，系统研究了单位流量、单位转速及空化系数对涡带形态及压力脉动特性的影响，并重点分析了(1 ~ 5)fn特殊频率成分的可能成因。研究结果表明，单位流量对涡带旋转频率fv的幅值影响显著：在螺旋涡带清晰可见的工况下，fv对应的压力脉动幅值显著增强；相比之下，空化系数和单位转速对fv幅值的影响相对较小。此外，在部分特定工况下，尾水管内出现细长且稳定的空化涡带结构，此时转频fn对应的幅值出现剧烈上升，推测与含空化螺旋涡带引发的水力系统共振密切相关。而(1 ~ 5)fn的特殊频率成分则可能来源于螺旋涡带具有椭圆形截面并伴随自转运动的特征，其自转频率与上述特殊频率成分高度接近。
2025 Vol. 44 (10): 121-132 [摘要] ( 138 ) PDF (5712 KB)  ( 75 )
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