河北水利电力学院学报

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张学君, 吕娟, 屈艳萍, 苏志诚, 马苗苗

2021, 31(2): 1-6+16. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.001

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干旱是湄公河流域影响范围最广、造成损失最大的自然灾害之一。开展湄公河流域干旱特性分析研究,有助于全面把握湄公河流域干旱时空变化规律,对于科学应对、防范干旱灾害具有重大的科学意义。本研究中借助全球过去近百年(1901-2016年)长序列月降雨网格化产品和干流4个典型水文站过去近30年(1985-2016年)流量观测序列,结合不同时间尺度标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SSI)估算,分析了湄公河流域过去近半个多世纪(1950-2016年)的气象干旱特征及近30年的水文干旱变化趋势。结果表明,流域整体的SPI值呈现轻微上升趋势,但泰国东北部、柬埔寨大部及缅甸等地区的SPI呈现显著下降趋势,表明上述地区变干趋势明显,尤其是泰国东北部地区。基于长序列分析发现,流域绝大多数地区的气象干旱发生频率超过25%,其中柬埔寨南部、越南湄公河三角洲等下游地区发生重特大级别干旱的频率接近10%。进一步分析水文干旱特性发现,位于上中下游等不同河段的站点SSI在过去近30年的变化趋势不尽相同。其中,上游清盛站SSI总体上呈下降趋势,特别是2010年之后;位于中游的廊开及穆达汉站SSI上升趋势明显;而下游上丁站的SSI变化不明显,但2005年之后的绝大多数年份SSI为负值,表明该站控制地区在过去近十年受水文干旱影响较为频繁。上述分析及研究结果能够为湄公河流域干旱管理与旱灾防范提供科学决策支撑。

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蒸汽直接接触间歇凝结界面行为及压力振荡研究进展

张　东, 马坤茹, 李树谦, 张强武, 侯娜娜

2021, 31(2): 7-16. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.002

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间歇凝结由于具有过冷水周期性进入蒸汽管并排出的特点而不同于蒸汽直接接触凝结的其他流型,该过程伴随汽液界面瞬时热质传递和强湍流。文中主要从典型周期内凝结汽液界面演变过程、压力振荡以及热量传递三个方面进行回顾和评述,就间歇凝结的时空演变而言,可大致分为5个典型阶段,即汽泡增长、汽泡破裂、过冷水被吸入蒸汽管、管内凝结以及蒸汽再次喷出。在压力振荡方面,间歇凝结压力瞬变从负峰值开始后进行正弦波动,并具有低频高振幅的特性。目前,关于汽液界面瞬时传热方面的研究仍有较大提升空间,与之相关的界面传热系数大多通过简化模型获得。此外,在展望部分还对微通道条件下间歇凝结在电器元件高效散热领域的最新应用进行了简要评述。

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环向加筋碎石桩复合地基路堤稳定性分析

王超

2021, 31(2): 17-22. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.003

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环向加筋碎石桩复合地基在加固软基工程中得到了广泛应用,在加固路基工程中,路堤边坡稳定性计算对工程设计具有重要意义。文中通过对采用环向加筋碎石桩加固路堤时边坡失稳破坏模式进行三维有限元分析,揭示了路堤失稳时环向加筋碎石桩的破坏模式和路堤失稳模式,研究了地基土强度对路堤边坡的安全系数的影响。在此基础之上,对比分析了采用瑞典条分法、毕肖普条分法和规范圆弧条分法计算环向加筋碎石桩复合地基路堤边坡稳定性的适用性。研究表明:文中建立的数值模型能够较好地反映环向加筋碎石桩复合地基路堤稳定性;路堤失稳时环向加筋约束碎石桩发生受弯破坏;由于没有考虑环向加筋碎石桩的约束作用,瑞典条分法、毕肖普条分法和规范圆弧条分法的计算结果均较为保守,但毕肖普法计算结果最为接近数值计算结果。

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二次受力下HPFL加固RC方柱抗震性能影响因素分析

高子恒, 杨德健

2021, 31(2): 23-29+38. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.004

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为了研究加固横向钢筋配筋特征值、加固层厚度、加固纵筋配筋特征值和轴压比等因素对二次受力下高性能复合砂浆钢筋网(HPFL)加固RC方柱抗震性能的影响,首先以HPFL加固RC柱的低周往复试验为基础,利用ABAQUS中的"生死单元"设置建立了二次受力下HPFL加固RC柱的有限元模型,并将模拟结果与试验结果进行对比,验证了模型的有效性,然后针对二次受力下不同参数的HPFL加固RC方柱有限元模型的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力曲线、承载力和延性系数等指标进行对比分析。分析结果表明:加固横向钢筋配筋特征值为0.082,0.164和0.328时,构件承载力的提高幅度为3%,8%和14%,延性系数的提高幅度为89%,109%和118%;加固层厚度为20mm,30mm和40mm时,构件承载力的提高幅度为3%,11%和14%,延性系数的提高幅度为89%,90%和118%;加固纵筋配筋特征值为0.082,0.191和0.3时,构件承载力的提高幅度为2%,3%和4%,延性系数的提高幅度为57%,89%和79%;轴压比为0.8时二次受力下HPFL加固RC方柱的延性系数依然达到了5.2,构件具有较好的延性。

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自然降水对陕北裸露干化黄土的修复深度的试验研究

张敬晓, 吕　望, 温永福, 韩　超, 景　明

2021, 31(2): 30-33+50. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.005

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为明确自然降水对陕北干化黄土的修复特性,研究中在米脂县远志山红枣栽培试验基地布设野外大型土柱,并且长期定位连续监测天然降水与土柱土壤水分状况。结果表明:黄土丘陵区自然降水具有明显的年际、月际分布不均匀性;降水量为24.4mm,8.2mm,43.6mm的3个单次降水最大入渗深度依次为40cm,20cm,120cm。单次降水量P与最大入渗深度Zmax呈幂函数关系变化Zmax=28.657P0.78486(R2=0.89);多次降水的累积作用有助于促进深层土壤水分运移,在降水的累积促进作用下,2014～2019年间自然降水对干化黄土的修复深度达到1 000cm。研究结果对于明确自然降水的修复机制,探讨干化黄土的修复时限,以及加强合理、高效利用降水资源等都具有重要的指导意义。

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河北省平原区浅层地下水蓄水量变化特征及其影响因素

陈雪英

2021, 31(2): 34-38. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.006

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河北省平原区是重要的粮食产区,同时也是人口密集区,区域地下水资源的过度开采,已经严重影响了当地经济社会的可持续发展。本文采用河北省平原区2007～2016年的数据,分析了浅层地下水埋深和蓄水量变化,识别了降水量、开采量和径流量对浅层地下水蓄水量的影响。研究发现,浅层地下水埋深从山前的10～20m,逐步过渡到滨海的2～5m;年内地下水位变幅山前平原区5～10m,其他平原区1～3m。不同平原区浅层地下水蓄水量特征不同,蓄水量在2012和2016两个年度出现了最高值,地下水位回升明显。降水量与蓄水变量表现为较明显的正相关;径流量与蓄水变量呈现对数关系,但相关性差;而开采量与蓄水变量没有明显的相关性。

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翻斗雨量计的对比观测及误差分析

张梦娜

2021, 31(2): 39-44. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.007

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翻斗雨量计搭载降雨量智能测控终端机实现了数据自动采集、存储、远传、显示及控制、报警一体化的雨量自动测报功能。三河站于1992年开始使用该设备观测雨量,多年的观测实践,充分体现了该设备结构设计精巧、运行费用低、数据存储容量大、信息传输快捷、便于管理的特点。文中对三河站2012年、2017年、2018年、2019年、2020年5个典型年总共174次翻斗雨量计测记的日雨量与人工观测的日雨量的误差数据进行了统计分析,结果表明三河站翻斗雨量计观测雨量的运行稳定、观测精度高,观测误差在±4%以内,符合《降水量观测规范》(SL21-2015)规定要求。

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感潮河道平面二维水流数学模型建立与验证

朱明栓, 张思慧, 江中林

2021, 31(2): 45-50. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.008

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水流受潮汐影响明显的地区,在径流和潮流的共同作用下水流、泥沙的运动规律十分复杂。文中采用不规则三角形单元计算网格,运用有限元理论的数值计算方法,建立起二维水流数学模型。根据实测地形、水文资料,将所建模型应用于福建省闽江下游感潮河道淮安-亭江河段,对该河道的水流运动状况进行了模拟,并通过实测潮位和流速验证,结果表明模型能很好再现在径流和潮汐双重作用下的水流运动特征,模型的精度能满足工程实践的要求。本研究成果为后期进行泥沙数值模拟和航道整治工程数值模型研究提供了良好的基础。

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风光互补发电系统协调控制策略与并网研究

孟德越, 刘伟, 崔茂齐

2021, 31(2): 51-55+66. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.009

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光伏发电、风力发电具有间歇性和波动性的特点,将两者结合起来,可以有效缓解电能供应不平衡矛盾,提升发电系统的可靠性。本文中首先对风光互补发电系统中光伏发电子模块、风力发电子模块和蓄电池子模块进行了分析和建模,完成了光伏发电系统和风力发电系统的最大功率跟踪simulink仿真。在此基础上,提出一种风光互补协调控制与并网策略,仿真结果验证了控制策略的可行性。

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海绵城市相关技术在变电站中的应用研究

张鹏, 李鹏程, 赵彪, 王雷

2021, 31(2): 56-60. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.010

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研究海绵城市相关技术在变电站中的适用性及推广前景。对变电站下垫面条件进行梳理与总结,结合海绵城市相关技术与组合措施的特点,对二者的耦合机制进行研究。制定了变电站海绵城市技术应用及布局方案,对雨水净化及综合利用提供了解决思路。适宜的海绵城市技术在变电站中的应用对于雨水收集及利用具有良好的推广价值。

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基于视觉伺服的Baxter机器人手臂跟随系统研究

王政博, 唐勇, 刘海波, 孙东来, 栗梦媛

2021, 31(2): 61-66. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.011

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文中介绍了Baxter机器人控制方式和一种基于势函数的视觉伺服控制机器人手臂跟随运动的方法,为服务机器人和协作机器人的发展提供了技术支撑。首先通过基于OpenCV的颜色检测方法从摄像机获取跟随物体的相对方位信息,然后通过ROS系统对机械臂进行运动控制,最后利用视觉与机器人配合完成机器人手臂跟随系统设计。通过对跟随轨迹精度分析表明,眼内视觉传感器的布置可以提供相对较高的精度,避免视觉碰撞,从而实现准确的跟随运动。利用实验验证了该方法的有效性。

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浅谈泵站工程泵室地基加固处理设计

秦杰, 张培成

2021, 31(2): 67-71. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.012

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对地基沉降量及沉降差接近规范上限的工程,需根据建筑物地基土质情况选择合适的地基处理方案。文中结合工程实例,对某泵站下的软土地基采用水泥土搅拌桩加固的方案。该方案有效减少了地基沉降对泵站结构安全的影响,加固效果良好,较其他地基处理方式,节省了施工费用。可在同类工程中推广应用。

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一种基于接口编程的高效通用数据访问层的设计与实现

徐照兴

2021, 31(2): 72-76. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.013

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在中大型系统的开发过程中,为了提高系统的可扩展性、可复用性及可维护性等,一般会采用多层架构,而在多层架构的设计中数据访问层设计尤为关键。经过对多套开源框架分析研究,结合理论思考和实战开发经验,从充分利用代码和接口可复用性、降低维护成本、提高软件可扩展性出发,分析阐述数据访问层是如何一步步进行优化的关键技术,形成一套通用的数据访问层技术,同时给出.Net平台下用Entity Framework技术实现的代码,从而可以加深加速软件技术开发人员更好地理解数据访问层常用的技术思想,为同行提供一种数据访问层的实现技术参考。经实践运行表明:在多层架构系统中使用该数据访问层技术的系统具有高解耦、高扩展、高可用及开发效率高等特点,具有广泛的应用前景。

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昆钢重型装备集团31.5MN液压锻造车间消防设施改造设计

徐建宇, 李燕, 田俊东, 陶亚莉, 黄凌

2021, 31(2): 77-80. DOI: 10.16046/j.cnki.issn2096-5680.2021.02.014

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昆钢公司积极响应国家号召,深化供给侧结构性改革、加快新旧动能转换、推动企业迈向高质量发展,坚持走延伸产业链、循环经济、科技引领、绿色发展、产城融合的新发展之路,将原有关停后的老旧钢铁生产厂房改造成现代化的钢铁深加工生产基地。在老旧厂房改造中,消防给排水系统设计是需要关注的重点内容。本文以原昆钢第一炼钢厂厂房改造为液压锻造车间为例,对消防给排水系统在改造设计中存在的问题进行分析并提出相应设计方案。

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