水力发电学报
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2025年 44卷 12期
刊出日期：2025-12-25
1
编辑部推荐论文:金沙江下游梯级水库联合消落优化调度研究
Hot!
曹瑞, 李帅, 周曼, 赵增辉, 张松, 谭政宇
DOI: 10.11660/slfdxb.20251201
为了探究金沙江下游梯级水库联合消落控制策略，以发电量最大为目标，构建了融合发电、供水、航运及生态约束的梯级水库联合消落优化调度模型。采用逐步优化算法（POA）求解，选取不同频率典型来水开展模拟优化调度，定量解析上游水库群调蓄影响下的联合调度补偿效益，揭示不同来水情景的消落次序规律及最低消落水位控制区间。结果表明：除遇特枯来水，通过乌东德、白鹤滩水库对溪洛渡、向家坝水库进行补偿调节，梯级整体可增发电量18 ~ 28亿kW?h（2% ~ 3%）。在来水正常或偏丰情况下，推荐梯级从上游至下游有序消落；来水偏枯情况下白鹤滩优先消落，均匀控制消落水位；除遇特枯来水，溪洛渡尽量维持高水位运行，5月中下旬开始集中消落。推荐乌东德、白鹤滩水库5月上中旬消落至防洪限制水位，6月上旬消落至最低水位，之后开始逐步回蓄；白鹤滩最低消落水位区间为765 ~ 780 m，来水越丰水位消落越深；除遇特枯来水，推荐溪洛渡最低消落水位为560 m。
2025 Vol. 44 (12): 1-12 [
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13
基于知识图谱的毛乌素沙地生态水文研究进展分析
唐亦朗, 翁白莎, 严登华, 段利民, 高海波, 苗平, 乌罕图, 郭建英, 张铁钢
DOI: 10.11660/slfdxb.20251202
从有文献收录（1983年）开始至2024年中国知网和Web of Sciences核心合集数据库中筛选出1063篇有关毛乌素沙地生态水文研究的文献，采用文献计量和可视化分析的方法，分析了上述文献发表数量随时间变化、国家及地区研究情况、发文机构、关键词及其聚类等，系统归纳并评述了毛乌素沙地生态水文研究的关键进展。结果表明，毛乌素沙地生态水文研究方向主要集中在沙地生态水文要素的演变规律与互馈机理、沙地生态水文演变的驱动机制以及沙地荒漠化的影响效应及应对等方面。基于前述研究基础，本文就持续性巩固毛乌素沙地荒漠化防治成果提出了相关建议，未来研究仍需重点关注该区域的生态水文、气候变化适应以及生态保护等核心议题。
2025 Vol. 44 (12): 13-29 [
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面向三峡－葛洲坝梯级水库水量平衡的水头损失修正方法
鲍一凡, 刘攀, 张玮, 刘园, 赵辉, 刘洋, 张奥南
DOI: 10.11660/slfdxb.20251203
现行三峡－葛洲坝梯级水务计算存在显著的水量不平衡问题，即三峡出库水量与区间来水之和显著小于葛洲坝入库水量，这一工程难题严重影响预报调度等生产实践。通过大量的数据分析，发现水量不平衡的原因是葛洲坝的水头损失有待修正，从而导致计算的发电流量偏大。为此，构建了以三峡－葛洲坝梯级水量平衡为目标的水头损失模型，依据机组类型设置约束条件，利用复合形进化算法优化求解多峰高维问题的优势，率定了葛洲坝各机组的水头损失系数，以此修正葛洲坝发电流量。验证期2024年全年，三峡、葛洲坝之间的水量偏差由115.16亿m3减小至1.56亿m3，葛洲坝机组平均水头损失由28.31 cm修正为6.27 cm。该研究可显著改善由于发电流量计算误差导致的梯级水库水量不平衡问题。
2025 Vol. 44 (12): 30-39 [
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引水式水电站进水口L型导沙坎防沙效果研究
练继建, 李金轩, 刘昉, 徐奎
DOI: 10.11660/slfdxb.20251204
针对引水式水电站进水口推移质泥沙淤积严重的问题，本文提出一种L型导沙坎结构。以锦屏二级水电站为例，通过数值模拟和动床物理模型试验，对比传统直线导沙坎，研究了L型导沙坎的水力特性与防沙效能，分析了其布置数量、高度、角度及水力参数的影响。结果表明：L型导沙坎具有良好的防沙性能，在引导泥沙远离进水口的同时能够有效减少泥沙向坎后运动。导沙坎高度对防沙效果影响显著，高度增加2 m，拦沙坎后泥沙淤积体积可减少59%。在不同分流比和弗劳德数下，L型导沙坎均能有效防沙，但随着二者增大，泥沙靠近上游首个导沙坎，导沙坎背水侧及拦沙坎后方的泥沙淤积有所增加。此外，L型导沙坎对水头损失影响较小，相对高度5 m时，与无导沙坎相比，平均水头损失仅增加0.069 m。研究成果为类似进水口防沙设计提供了新方案与解决思路。
2025 Vol. 44 (12): 40-51 [
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多目标灰狼优化算法在水电机组负荷分配中的应用研究
于会群, 姚雨辰, 邱亚鸣
DOI: 10.11660/slfdxb.20251205
水电机组负荷分配优化是提高水电站运行效率与经济性的关键问题，传统单目标优化方法难以兼顾经济性与机组运行安全性。本文构建以耗水量最小化和穿越振动区次数最少为目标的优化模型，将多目标灰狼优化算法（MOGWO）应用于水电机组负荷分配优化问题中。仿真实验数据取自甘肃盐锅峡水电站，相较于经典多目标优化算法基于非支配性排序遗传算法（NSGA-II）和基于分解的协作进化框架算法（MOEA/D）以及多目标粒子群算法（MOPSO），MOGWO算法在多目标优化问题上展现出更优的综合性能。仿真结果表明，该算法可有效降低水电机组运行耗水率9.7%，并能显著减少机组振动区穿越频率。研究结果对水电机组多目标优化问题提供了高效稳定的解决方案。
2025 Vol. 44 (12): 52-64 [
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水泵水轮机转轮叶片高压边形状对性能的影响
李昀哲, 冯建军, 贾国章, 张欢, 罗兴锜
DOI: 10.11660/slfdxb.20251206
研究了转轮高压边几何形状的角度对水泵水轮机性能的影响，分析了零倾角、正倾角及负倾角三种叶片在最优工况与小流量工况的流动与涡结构分布情况。结果表明：在最优工况下，不同倾角的转轮性能差异较小；而小流量工况下，由于转轮进口正冲角增大，吸力面产生严重流动分离，流态紊乱。此外，转轮流道内的轴向涡结构引发回流，而负倾角能有效减弱涡结构强度、减少回流并增大双轴向涡间距，减弱涡间干扰，降低能量耗散。同时，负倾角能明显减弱涡结构的低频成分，一定程度上抑制压力脉动，说明相较于零倾角和正倾角，负倾角有助于拓宽水泵水轮机在水轮机工况的运行范围，提升运行稳定性。
2025 Vol. 44 (12): 65-73 [
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多传感器融合下地下厂房洞室群定位与建图研究
张泽远, 王晓玲, 翟海峰, 张君, 余佳, 陈斌
DOI: 10.11660/slfdxb.20251207
本文针对地下厂房洞室群无人化施工中因光照不足、粉尘干扰及通信受限导致的定位精度低、稳定性差问题，提出LiDAR与IMU融合的定位与建图方法。通过构建多传感器融合框架，采用ESKF算法实现LiDAR点云数据与IMU运动信息的紧耦合：利用LiDAR进行三维空间特征提取以应对弱光环境，结合IMU六自由度运动参数补偿设备快速移动或遮挡时的数据缺失，同步集成关键帧匹配、位姿优化与回环检测机制并提升系统鲁棒性。仿真实验基于M2DGR数据集验证表明，多传感器融合使场景覆盖率提升40%，平均定位误差降至16 cm，较单一LiDAR方法精度显著提高。实际工程应用表明，该方法在地下洞室群复杂环境中能有效克服粉尘干扰和动态障碍影响，定位精度与建图稳定性满足施工需求。
2025 Vol. 44 (12): 74-83 [
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水位变幅对抽水蓄能面板堆石坝应力变形的影响
胡锦方, 马刚, 杨启贵, 汪泾周, 熊堃
DOI: 10.11660/slfdxb.20251208
准确预测抽水蓄能电站面板堆石坝在频繁水位波动下的应力变形特性，对大坝安全至关重要。在广义塑性理论框架下，本文提出了一个改进本构模型GP_WHU，并开发了本构模型子程序。进行了单元体试验的有限元验证，GP_WHU模型可以较好地反映堆石料在三轴剪切和低频多周次循环加卸载路径下的应力变形响应。以贺州抽水蓄能电站的上水库面板堆石坝为例，采用GP_WHU模型进行了大坝填筑、初次蓄水和频繁水位波动情况下坝体和面板的应力变形分析。初次蓄水导致上游坝坡附近区域发生明显的位移增量和主应力方向偏转，位移增量最大值出现在约1/3坝高处。频繁水位波动作用下，上游坝坡水位变幅区底部附近的坝体出现明显的累积位移，沉降增量最大值约占填筑完工期坝体沉降的3% ~ 9%。随着水位波动次数的增加，坝体与面板的变形和应力逐渐增大，并在波动次数达100次后趋于稳定。研究可为面板堆石坝在设计和运维过程中充分考量频繁水位波动作用提供关键计算依据。
2025 Vol. 44 (12): 84-99 [
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考虑区间离散高程调整的堆石坝施工道路选线方法
张鹏程, 徐超杰, 王仁超
DOI: 10.11660/slfdxb.20251209
针对堆石坝工程中施工道路因地形陡峭、坡度受限导致选线不佳的问题，本文提出了一种基于区间离散高程调整策略的场内施工道路选线优化模型。该模型以最小成本路径分析（LCPA）为理论框架，综合路径长度、高程调整和转向控制等关键因素，采用Dijkstra算法实现高效求解。通过典型算例对比分析表明，相较于现有选线方法，本文模型可使施工道路长度缩短17.33%，综合成本降低16.17%，有效提升选线方案的经济性和合理性。此外，以黄河上游茨哈峡高面板堆石坝工程为实际应用案例，进一步开展模型有效性验证。结果显示，该模型生成的施工路径在空间走向与设计人员经多轮优化调整后的设计道路基本吻合，为复杂地形条件下施工道路选线提供了新的技术手段。
2025 Vol. 44 (12): 100-112 [
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粗骨料体积占比对水工混凝土湿胀特性影响
黄耀英, 周彧婕, 崔卫天, 李泽鹏, 包腾飞
DOI: 10.11660/slfdxb.20251210
针对粗骨料体积占比对水工混凝土湿胀特性影响规律尚不明确的问题，本文基于典型大坝工程湿筛二级配混凝土配合比，设计并开展了不同粗骨料体积占比（42%、47%、52%和57%）下水工混凝土湿胀试验，测试获得了不同浸水时间下水工混凝土的湿胀应变，进而采用称重法测试获得不同粗骨料体积占比下水工混凝土的湿胀系数，最后建立了考虑粗骨料体积占比因素的水工混凝土湿胀应变模型。研究结果表明，随着粗骨料体积占比的增加，混凝土湿胀系数增加，由于相应的吸水速率减小，而且其减小幅度大于湿胀系数增长幅度，进而导致湿胀应变减小；相对三次函数、对数函数和组合指数函数来说，基于双曲线函数建立的湿胀应变模型能更好地反映不同粗骨料体积占比对水工混凝土湿胀变形的影响。
2025 Vol. 44 (12): 113-124 [
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