导鱼墩对鱼道进口水力特性及诱鱼效果的影响 被引量：1

1

作者 邓斌 谢颜武 +3 位作者 甘茂辉 瞿超雄 蒋昌波 张家强 《农业工程学报》 北大核心 2025年第6期80-88,共9页

位于电站尾水口附近的鱼道进口,往往受运行工况、进口布置等多方面的影响,使得鱼类难以找到进口并进入鱼道内部。针对以上问题,该研究以某水电工程位于电站尾水口附近的鱼道进口为例,提出在进口附近布置多个导鱼墩,并建立了三维水动力... 位于电站尾水口附近的鱼道进口,往往受运行工况、进口布置等多方面的影响,使得鱼类难以找到进口并进入鱼道内部。针对以上问题,该研究以某水电工程位于电站尾水口附近的鱼道进口为例,提出在进口附近布置多个导鱼墩,并建立了三维水动力数值模型及正态比尺为1∶25的物理模型;在此基础上,设置2种电站机组运行工况、3种导鱼墩间距、2种导鱼墩摆放角度共12种工况开展试验,并设置2种电站机组运行工况下的无导鱼墩情况作为对照,探索导鱼墩对鱼道进口水力特性及诱鱼效果的影响,以期提高鱼类找到进口并进入鱼道内部的可能。试验结果表明,电站尾水口附近的鱼道进口未设置导鱼墩时,2种电站机组运行工况下皆会出现较大的漩涡,这对鱼类的上溯将产生影响;设置导鱼墩后可改善进口附近的水流流态,减弱电站尾水对进口诱鱼水流的影响,使得诱鱼水流易被鱼类识别。导鱼墩背水面形成的小于0.2 m/s的流速区域,为鱼类上溯提供了休息区,以便积蓄力量继续上溯。相比于未设导鱼墩时,设置导鱼墩后平均上溯成功率有所提高,一台电站机组运行工况下提高了11.2~32.5个百分点,两台电站机组运行工况下提高了8.1~35.6个百分点。导鱼墩摆放方式相同,在两台电站机组运行情况下,诱鱼效果较佳。电站机组运行工况相同、角度一定、相对间距为5时诱鱼效果最佳;相对间距一定、角度为60°时,诱鱼效果较佳。该研究结果可为优化电站尾水口附近鱼道进口设计提供重要参考。 展开更多

关键词 渔业 鱼道进口 导鱼墩 水力特性 诱鱼效果

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输水渠系干支耦合仿真模型构建及控制方式

2

作者 管光华 周致远 +4 位作者 陈晓敏 毛中豪 易放辉 杨家亮 黄跃群 《农业工程学报》 北大核心 2025年第14期113-120,共8页

随着国内大型灌区建设的推进,多级渠系自动控制算法在实际工程中的应用需求越来越多,然而当前渠系自动控制研究主要针对单级串联渠系,较少关注多级渠系的仿真模型和控制算法。该研究采用圣维南方程和隐格式有限差分算法建立明渠模型,对... 随着国内大型灌区建设的推进,多级渠系自动控制算法在实际工程中的应用需求越来越多,然而当前渠系自动控制研究主要针对单级串联渠系,较少关注多级渠系的仿真模型和控制算法。该研究采用圣维南方程和隐格式有限差分算法建立明渠模型,对明渠、分水闸等建筑物进行概化,采用HENRY公式描述干渠和支渠水位与分水闸流量之间的关系,建立干支渠道水动力耦合仿真模型。针对干支渠系的耦合控制,采用前馈+反馈控制器对干渠沿程节制闸和支渠渠首分水闸开度进行控制,对于取水工况没有发生变化的支渠,提出了基于流量偏差阈值判断的支渠渠首分水闸优化控制算法,确保分水流量的稳定性。并以犬木塘灌区工程为例,对干支渠耦合模型进行验证,开展渠道响应规律和闸门调控效果分析。结果表明,干支耦合模型与仅干渠模型仿真得到的水位变化趋势基本一致,但水位变幅有较大差距;支渠取水发生变化对所在干渠和上游干渠水位有一定影响,但对下游干渠水位影响可忽略不计;闸门动作间隔对闸门动作次数和水位稳定时间影响较明显,采用大时间间隔相对于小时间间隔可将闸门动作次数减小36%;分水闸优化控制算法在设置了3%的流量偏差阈值之后,闸门动作次数相比采用固定时间间隔动作的方式减少约77%,取水流量的偏差相比闸门不动减少约26%。研究可为复杂多级渠道控制模型的建立和控制提供参考。 展开更多

关键词 渠 模型 自动化 多级渠道 干支耦合 闸门调控

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水利工程智能建造进展及关键技术 被引量：25

3

作者 刘耀儒 侯少康 +1 位作者 程立 黄跃群 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2022年第10期1-20,共20页

智能建造成为近年来工程建设领域的研究热点和发展趋势,通过集成人工智能、大数据和云计算等新一代信息技术,进一步推进了水利工程的安全、高效、高质、经济和绿色建设。简要回顾了水利工程智能建造的发展历程,从大坝智能建造的角度总... 智能建造成为近年来工程建设领域的研究热点和发展趋势,通过集成人工智能、大数据和云计算等新一代信息技术,进一步推进了水利工程的安全、高效、高质、经济和绿色建设。简要回顾了水利工程智能建造的发展历程,从大坝智能建造的角度总结了智能碾压、智能温控、智能灌浆、智能安全监测和大坝智能施工机械5个方面的关键技术进展,并从隧洞智能建造的角度总结了围岩条件智能感知、地质灾害智能预测预警、TBM智能掘进、智能支护、隧洞智能施工机械5个方面的关键技术进展。目前,水利工程智能建造已逐渐由探索阶段向系统化发展阶段过渡,且已在一些工程中取得了良好的示范,但仍存在一些挑战和局限性。最后,从4个方面探讨了水利工程智能建造中的技术难点及展望,包括专业机理知识和数据驱动模型的融合、少样本条件下跨工程/工况的迁移学习、多源多模态异构互补数据信息的融合和基准数据集开发与数据标准化。 展开更多

关键词 水利工程 智能建造 大坝 隧洞 机理-数据融合 迁移学习 多源数据

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“短-中-长”期嵌套实时灌溉预报模型研究及其应用

4

作者 崔璨 董增川 +4 位作者 彭宇晴 王佳晟 韩亚雷 张天衍 黄跃群 《节水灌溉》 北大核心 2025年第4期16-23,共8页

为了提高灌区水资源的利用效率,提出了一种以TIGGE数值天气预报和公共天气预报驱动实时灌溉预报的理论框架,该框架采用Hargreaves-Samani公式结合遗传算法率定地区差异化参数,开展了参考作物腾发量预测以及预见期分别为3、7和15 d的短... 为了提高灌区水资源的利用效率,提出了一种以TIGGE数值天气预报和公共天气预报驱动实时灌溉预报的理论框架,该框架采用Hargreaves-Samani公式结合遗传算法率定地区差异化参数,开展了参考作物腾发量预测以及预见期分别为3、7和15 d的短期、中期、长期实时灌溉预报。以衡邵干旱走廊的犬木塘灌区为实施案例,结果表明:①数值天气预报产品的精度尚可,能够有效延长灌溉预报的预见期。②通过对HS公式中关键参数的优化调整,ET_(0)预报的准确性得以提高,相关系数可达到0.9。③分析了不同预见期下稻田与旱作物的节水效果,相较于短中期预报,长期预报采取多次少量的灌溉策略,在降低灌后遇雨风险的同时显著减少了灌水浪费。④制定了逐日滚动的“短(1~3 d)-中(4~7 d)-长(8~15 d)”期嵌套式灌溉策略,可为灌区水资源调度及规划管理提供决策依据。 展开更多

关键词 参考作物腾发量 灌溉预报 数值天气预报 公共天气预报 Hargreaves-Samani公式 预见期

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库渠联合运用条件下长藤结瓜灌溉系统水资源优化调配模型开发

5

作者 陈荣豪 董增川 +4 位作者 崔璨 韩亚雷 王佳晟 张天衍 黄跃群 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第8期94-100,共7页

“长藤结瓜”灌溉系统广泛分布于南方丘陵地区,是渠系、山塘及水库组成的复杂水利工程体系。现行调配方案多将水资源库群调控和渠系输配水作为独立问题分析,缺少对多层次库渠联合运用的研究,难以在实际操作中实现整体效益的最大化。因此... “长藤结瓜”灌溉系统广泛分布于南方丘陵地区,是渠系、山塘及水库组成的复杂水利工程体系。现行调配方案多将水资源库群调控和渠系输配水作为独立问题分析,缺少对多层次库渠联合运用的研究,难以在实际操作中实现整体效益的最大化。因此,研究如何在库渠联合运用条件下构建一套水资源优化调配机制具有重要的实践应用价值。研究基于“总调-分调-自调”的多级递阶控制结构,将水库群调度与跨流域渠系输配水的协同调度有机结合,构建了一套兼顾灌区多层次结构和库渠联合运用的水资源优化调控模型,采用NSGA-Ⅱ多目标智能优化算法求解并基于投影寻踪法优选出最佳调配方案。以犬木塘水库灌区工程为应用实例,结果表明:①通过库渠联合调配,三种最佳调配方案均使城乡和灌片用水户的缺水率显著降低,除邵东市、九公桥支渠片、黄家坝三合片、三都保田片外,城乡、灌片用水户均分别保持在7%和5%以下。②3种方案的经济成本相较于传统调度方法分别减少126.13、877.65、537.11万元,平均减少经济成本513.63万元。③水库调蓄能力提升,枯水期渠系充水量占水库全年下泄流量的50%左右,提升了水库在枯水期的可调蓄容量,保障了供水稳定性。总体而言,研究成果可丰富库渠联合运用条件下系统水资源调配的理论体系,为“长藤结瓜”灌区水资源配置提供科学依据。 展开更多

关键词 库渠耦合 水资源调配 跨流域工程 多级渠道 长藤结瓜灌区

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串联多渠池事故识别算法研究——以犬木塘工程为例

6

作者 翟文琳 王乾坤 +4 位作者 管光华 冯晓波 易放辉 杨家亮 黄跃群 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第6期121-128,133,共9页

及时地识别事故类型、事故点位、事故发生时间、事故流量等事故信息是渠道长久稳定运行的必要条件,也是建设水利智慧化的必然要求。基于事故状态下的水力响应模型提出了包含事故类型判断及报警、事故点位及事故发生时间计算、事故流量... 及时地识别事故类型、事故点位、事故发生时间、事故流量等事故信息是渠道长久稳定运行的必要条件,也是建设水利智慧化的必然要求。基于事故状态下的水力响应模型提出了包含事故类型判断及报警、事故点位及事故发生时间计算、事故流量过程计算3部分内容的渠隧系统事故识别模型,并在犬木塘总干渠的HEC-RAS模型上对事故识别模型进行了检验,结果表明:(1)该模型能够有效识别事故工况,且未发生事故的渠池不会误判;(2)模型的事故识别率为95.8%,误报率为0%,基本满足事故识别要求;(3)事故识别模型可识别的最小事故流量为0.15 m3/s,可以满足实际应用需求。 展开更多

关键词 输水系统 事故 水力响应 事故识别 HEC-RAS

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蜗壳式离心泵能量特性分析及其Bezier曲线流道优化

7

作者 孙典 涂永莎 +5 位作者 李四伟 曹思宇 李泳彪 田启彪 夏凯歌 杨春霞 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第8期101-106,112,共7页

水力机械的高能效一直是众多学者追求的方向。离心泵是一种应用广泛的水力机械,其效率一般在70%~80%之间,优化离心泵,提升其效率的方法是值得探讨的。采用一立式单级单吸蜗壳式离心泵进行模拟流体计算分析。基于RNG k-ε湍流模型对离心... 水力机械的高能效一直是众多学者追求的方向。离心泵是一种应用广泛的水力机械,其效率一般在70%~80%之间,优化离心泵,提升其效率的方法是值得探讨的。采用一立式单级单吸蜗壳式离心泵进行模拟流体计算分析。基于RNG k-ε湍流模型对离心泵进行0.5Q_(d)~1.3Q_(d)7个不同流量进口条件下的流体模拟计算,得到了其在大小流量工况下的水力性能表现。主要表现为小流量工况下效率低下,扬程较高;大流量工况则正好相反,效率高扬程低。之后,利用Bezier样条曲线对离心泵叶轮进行了优化,主要表现在叶片进口边型线弯曲程度的改变,建立了包括初始模型在内的5个方案。将不同方案均在额定工况下进行模拟数值计算,分析其效率和扬程随叶片进口边型线弯曲成的变化并对其不同方案情况下叶片压力、速度矢量以及出口管流态的不同进行比对,最终得到最优方案,效率提升到91.2%,扬程更加接近设计扬程。 展开更多

关键词 水力机械 蜗壳式离心泵 能量特性 Bezier样条曲线

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空化诱导的离心泵叶轮区流动特性与压力脉动分析 被引量：3

8

作者 郑源 赵雪莹 +3 位作者 周文杰 田启彪 曹思宇 夏凯歌 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期244-251,共8页

空化是一种复杂的多相流现象,空化发展中液体和蒸汽之间瞬态相变的产生,导致多尺度旋涡运动。瞬态空化动力学与空化涡结构的演化密切相关。采用对比结合Q准则、Omega判别法两种涡识别方法,探究设计流量Qd为0.321 m3/s下不同空化程度时... 空化是一种复杂的多相流现象,空化发展中液体和蒸汽之间瞬态相变的产生,导致多尺度旋涡运动。瞬态空化动力学与空化涡结构的演化密切相关。采用对比结合Q准则、Omega判别法两种涡识别方法,探究设计流量Qd为0.321 m3/s下不同空化程度时离心泵叶轮区的空泡、涡旋特性及其对压力脉动的影响。基于Schnerr-Sauer空化模型对立式单级单吸蜗壳式离心泵在空化初始阶段、空化发展阶段、空化状态转变阶段、空化恶化阶段4个不同空化程度时的全流道流场进行数值模拟分析。结果表明,空化情况下叶轮区域流动复杂,空泡形态与旋涡的生成变化相互影响,二者共同影响叶轮域内压力脉动的变化。Omega方法能够精准捕捉到叶轮进口的回流涡、叶轮流道内通道涡和叶轮尾缘处的尾迹涡;空化初期,受通道内大面积通道涡及蜗壳隔舌动静干涉的影响,出现各叶片上空泡大小不同的情况;空化严重时受空泡脱落影响出现气液混合的高速涡团,导致低频压力脉动信号增加,空泡移动至高压区溃灭释放的能量导致出口压力脉动显著升高。 展开更多

关键词 离心泵 空化 压力脉动 涡识别 Omega涡

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大型灌区多级渠道与水库群联合输水调控方式研究 被引量：4

9

作者 吴婷婷 管光华 +3 位作者 陈晓敏 易放辉 杨家亮 黄跃群 《节水灌溉》 北大核心 2024年第11期119-128,共10页

为适应国内大型灌区自动化建设,发挥水库的调蓄作用,最大限度地满足用水户的用水要求,以犬木塘灌区主干渠和部分分干渠的部分渠段为研究对象,基于输水渠道系统运行仿真与控制软件建立的干渠模型和干支耦合模型,分析了渠库耦合调度的效... 为适应国内大型灌区自动化建设,发挥水库的调蓄作用,最大限度地满足用水户的用水要求,以犬木塘灌区主干渠和部分分干渠的部分渠段为研究对象,基于输水渠道系统运行仿真与控制软件建立的干渠模型和干支耦合模型,分析了渠库耦合调度的效果以及探究了渠库耦合的调度方式。结果表明:(1)当渠道最下游端的取水发生变化时,库渠联合调度可以加快响应,及时给用水户供水,提高供水效率,另外,取水扰动的影响范围和程度减小,各闸门过闸流量超调量减小,系统可以更快达到稳定;(2)水库的加入在一定程度上可以减弱取水变化带来的扰动,并且当水库加入的位置越靠近分水口时,取水扰动影响范围和程度越弱,渠库联合调控的效果越明显;(3)对于水库水同时间入渠方式较同流量入渠方式的比较,同时间工况下的稳定时间更短,更有利于渠道稳定。研究成果可为如何使渠道系统更快达到稳定提供思路以及为渠库联合调度规则的探究提供参考。 展开更多

关键词 渠系自动化 多级渠道 干支耦合 渠库耦合 调度规则

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输水渠隧系统典型事故工况水力响应初探——以犬木塘工程为例 被引量：1

10

作者 王乾坤 翟文琳 +3 位作者 管光华 易放辉 杨家亮 黄跃群 《节水灌溉》 北大核心 2024年第12期87-94,共8页

在输水建筑物运行中,及时发现和预警渠隧系统中的异常数据以及其相应的事故工况可以为渠隧系统的安全运行提供重要保障。研究目的在于探索出输水渠隧系统在典型事故工况下的水力响应特征,为灌区管理人员提供事故水力响应特征。基于HEC-... 在输水建筑物运行中,及时发现和预警渠隧系统中的异常数据以及其相应的事故工况可以为渠隧系统的安全运行提供重要保障。研究目的在于探索出输水渠隧系统在典型事故工况下的水力响应特征,为灌区管理人员提供事故水力响应特征。基于HEC-RAS软件针对渠隧系统常见的事故工况提出了概化模型,并根据其水力响应特征检验了其有效性。研究表明:①洪水入渠事故发生时,会出现上下游水位上升,上游流量先下降后稳定到原流量的趋势,其中最大漫溢水头为0.14 m。②结构破坏事故发生时,渠道上、下游水位以及下游流量逐步下降,上游流量先上升后下降至原流量的趋势,其中最大泄漏流量为9.95 m^(3)/s。③隧洞局部垮塌事故发生时,渠道上游水位雍高,上游流量,下游水位以及流量均呈现先下降再逐渐恢复至原水位流量的趋势,其中最大雍高水位为0.460 m。该事故概化模型能够较好地反应事故工况下的输水建筑物动态变化情况。本研究得出的水力响应特性可为事故应急预案的制定及应急调度提供借鉴和参考,对发展长距离输水建筑物安全化建设具有一定的推进意义。 展开更多

关键词 输水系统 渠隧事故 水力响应 事故识别 HEC-RAS

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云临高速大亮山隧道高地应力软岩大变形处治关键技术 被引量：6

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作者 郑勇 郭平 +3 位作者 王丽军 陈星宇 段晓彬 王安民 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第S02期437-450,共14页

为解决高地应力软岩隧道建设过程中初期支护变形、仰拱隆起、二次衬砌压溃等问题,依托云临高速大亮山隧道展开大变形处治关键技术研究。该隧道大变形段具有如下特点:1)初期支护变形累计变形量大、变形速率高、持续时间长;2)仰拱隆起病... 为解决高地应力软岩隧道建设过程中初期支护变形、仰拱隆起、二次衬砌压溃等问题,依托云临高速大亮山隧道展开大变形处治关键技术研究。该隧道大变形段具有如下特点:1)初期支护变形累计变形量大、变形速率高、持续时间长;2)仰拱隆起病害段落长、隆起高差大、受水影响大;3)二次衬砌开裂破坏形态为压溃式破坏、破坏位置位于拱肩和拱顶、破坏时机为突发性破坏、破坏时间为滞后二次衬砌浇筑数月等。通过对大亮山隧道软岩大变形段的地质条件、破坏特点、变形特征及补勘结论等方面综合分析,采用理论分析、工程类比、数值模拟和现场实测等手段,提出仰拱曲率优化-初期支护双层钢架-二次衬砌加强衬砌-洞周限位锚杆等措施的大变形处治设计方案后,开展试验段施工和研究。试验成果表明:1)试验段累计施工323 m,平均月进尺约43 m;2)试验段支护方案较原设计方案,初期支护最大周边收敛值由1.4 m减小至0.30 m,最大拱顶沉降值由0.80 m减小至0.52 m,日均变形量由7 cm减小至1~2 cm;3)隧道大变形得到有效控制,初期支护无开裂、掉块,仰拱及二次衬砌未出现病害;4)结合监测数据及现场情况,经分析总结试验段的综合支护体系方案较合理,大变形处治关键技术总体较成功。 展开更多

关键词 隧道工程 高地应力 软岩 大变形 支护体系

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