西江流域干支流水沙时空分布变化分析

采用南宁、贵港、大湟江口、梧州和高要站近60年的实测径流量和输沙量系列,从沿程变化、年际变化和年内变化三个方面分析了西江流域干支流水沙时空分布变化。结果表明:西江流域水沙主要来源于西江干流,各站年径流量、年输沙量基本随里程增加而增大;年径流量、年输沙量整体呈下降趋势,且干流浔江、西江河段下降趋势程度大于支流郁江河段,各站年径流量年代间基本呈“枯-丰-枯-丰-枯”变化,大湟江口、梧州和高要站年输沙量年代间呈“低-高-低-高-低”变化;西江流域干支流径流、输沙年内分配十分不均,大型水库建设均降低了径流、泥沙年内分配的不均匀性,使得汛期径流、泥沙占比均减低。     

基于EMD的黄河下游利津站年水沙量变化的多时间尺度特征

运用经验模态分解方法对黄河下游利津站1952~2009年的年水沙量的时间序列资料分别进行多时间尺度的分析,得到各自具有不同周期的波动分量以及趋势分量。研究结果表明：利津站年水沙量的变化过程具有复杂的多时间尺度特性,是各种波动成分共同作用的结果;年水量和年沙量变化过程均存在三个波动周期,且趋势项呈递减降低的态势,而各分量的波动周期大致相近;两者相同尺度下的分量之间具有显著的相关性,而不同尺度下的分量之间基本无相关性,揭示了水沙变化过程内在多时间尺度振荡结构和特征。     

近60年来长江入海水沙演变规律及影响因素分析

根据长江下游大通水文站长时间序列资料,运用累积曲线法、Mann-Kendall非参数检验法和小波分析等统计方法,揭示了长江入海水沙的演变规律及其影响因素。结果表明:①年径流量呈微弱减少趋势,而年输沙量显著下降,通过95%置信度检验;②径流量在1955年发生突变,输沙量在1997年发生突变;③小波分析表明径流量和输沙量分别存在23a和24a的周期性变化规律;④1971-1996年累积减沙量为22.13亿t,1997-2015年累积减沙量为44.44亿t;⑤年输沙量显著减少受降水影响不明显,主要是水库拦沙、河道采砂和水土保持等人为因素所致。     

人类活动影响下长江上游水沙条件变化趋势

长江是中国最重要内陆水运通道之一.近年来,人类活动(梯级水库建设和人工采砂)严重影响了长江上游河道河床演变规律.通过分析长江上游2005至2017年的水沙实测资料,对比长江上游梯级水库联合运行前后(2012年前后)发现,梯级水库群下游年内水文过程与泥沙输运量受水库群运行的影响较大.梯级水库拦沙作用使长江上游河段年均推移...     

基于EEMD多尺度模糊熵与BP神经网络的滚动轴承故障表征诊断

针对滚动轴承故障振动时间序列非线性与非平稳性特征,提出一种基于多尺度模糊熵的滚动轴承故障诊断方法.首先通过集合经验模态分解对故障振动信号进行自适应分解;根据得到固有模态函数分量(IMF)求取相应的多尺度模糊熵;在此基础上以EEMD多尺度模糊熵作为故障特征输入到BP神经网络中进行学习和分类.实验结果表明该方法能够实现对轴...     

基于样本熵的高水头混流式水轮机稳定性分析

机组的压力脉动是表征水轮机稳定性的主要参数之一,但仅基于压力脉动幅值判定水轮机的稳定性存在一定的局限性。采用多通道压力脉动同步采集系统同步采集某高水头混流式水轮机部分负荷下多部位压力脉动数据,然后综合互相关分析和互补集合经验模态分解(CEEMD)方法提取各压力脉动信号的主分量,对各压力脉动信号的主分量数据进行样本熵计算,获得不同测点在运行范围内的样本熵分布规律。结果表明：在部分负荷下,尾水管内部的空腔涡带仍然是影响高水头混流式水轮机稳定性的主要因素;可根据水轮机各部位压力脉动信号主分量的频率信息推断水轮机内部水力不稳定源的类型;关键测点处压力脉动幅值分布规律与样本熵分布规律的对比表明,压力脉动信号主分量的样本熵变化趋势能够反映水轮机内部流动状态的变化趋势。     

水文变异条件下水库生态调度研究

为了降低水库调度对河流生态系统的影响,针对尼尔基水库的生态问题,结合水文变异诊断系统,制定了有效的生态调度方案。首先,利用水文变异诊断分析水文时间序列,确定人类不同扰动下的时间节点,并考虑东北地区具有冰封期的特点,推求了混合时间尺度下的天然、次天然及现状生态径流过程;其次,建立以最大发电量为目标、多种生态径流过程为约束的尼尔基水库生态调度模型;最后,根据水量平衡方程生成初始种群,采用归一化方法将变量约束至同一感知半径内,利用萤火虫算法优化5种约束条件下的调度过程。结果表明,在现有调度规则下,河流原有的生态系统得不到有效的保护,对于来水较多的年份弃水较多,水量得不到合理的利用;考虑水文变异的生态调度,可以在水量不足的年份以降低生态目标的方式为决策者提供较低生态保证程度的调度方案,减轻对河流生态系统的破坏程度;水库发电目标与生态目标间的矛盾在枯水期较为明显,而在丰水期可以得到有效地缓解,需要决策者在不同时期做出科学的决策。     

基于EEMD与SVM的滚动轴承故障诊断分析

针对滚动轴承故障振动信号的非平稳与非线性的特点,提出一种基于集合经验模态分解(EEMD)指标能量的滚动轴承故障诊断分析方法.首先利用集合经验模态分解对滚动轴承故障振动信号进行降噪处理,提取故障振动信号能量特征,在此基础上构建相应的故障特征向量;然后通过SVM对滚动轴承故障进行分类,从而实现了对滚动轴承不同故障的有效诊断...     

伊洛河入汇对黄河下游水沙关系的影响分析

根据小浪底、花园口、黑石关3个水文站近50 a实测径流量与输沙量数据资料,运用交叉小波分析方法,结合交叉小波能量谱、小波凝聚谱和小波功率谱探讨了尹洛河水沙入汇对黄河干流下游水沙的影响。结果表明:(1)黑石关与小浪底径流量在1978-1992年间均具有4~9 a的周期尺度;黑石关站输沙量和小浪底站输沙量相关性不显著;(2)黑石关径流量对花园口径流量有持续稳定的影响,主要体现在1965-1996年的0~9 a的周期尺度上;黑石关输沙量对花园口输沙量有一定影响,主要表现在1958-1970年的4~10 a和1956-1962年的0~6 a的周期尺度上,但影响程度不大。总体而言,伊洛河水沙入汇对黄河下游径流过程影响显著,输沙过程影响不大。     

三峡调蓄前后径流变化的多尺度分析

径流时间序列复杂多变,既存在着非周期成分(趋势、突变等)变化特征,又存在着多尺度的周期变化特征,水文径流的多尺度分析研究具有重要价值。主要利用极点对称模态分解(ESMD)方法,对宜昌水文站多年实测径流量进行模态分解及时频分析,得出不同的时间尺度下,该站径流的趋势、突变及周期变化,进而分析三峡水库调蓄前后的径流变化规律;同时分别利用传统径流分析方法中的Mann-Kendall(M-K)法、小波变换法及希尔伯特-黄变换法三种方法对ESMD法所得结论进行验证。研究结果表明:三峡调蓄前后,不同时间尺度下的径流均存在2003年6月左右的突变点,趋势项上均表现为不显著的递减变化趋势,这表明三峡工程的正式蓄水对径流量产生了较为明显的影响;年、月、日的周期则表现出了一致性,证实了径流研究具有不同尺度上的嵌套性,同时ESMD法在径流多尺度分析上具有较好的应用效果。     

长江流域近期水沙变化趋势及成因分析

采用双累积曲线法分析了2000—2013年长江流域7大水文站水沙变化关系,基于Mann-kendall检验法和Yamamoto突变检验法研究水沙变化趋势和突变年份。结果表明,屏山、朱沱和寸滩站的双累积曲线较为顺直。宜昌、沙市、汉口和大通站则均在2005年发生转折,斜率减小,输沙量大幅减小;长江干流径流量的变化趋势较为平稳,发生突变的现象少,仅屏山站于2001—2002和2005—2006年发生突变,而输沙量的变化趋势则较为明显,常发生强突变现象,且宜昌、沙市、汉口和大通站均无虚假点出现;造成长江干流2000年以来输沙量显著减小的主要原因是三峡水库的蓄水运用和水土保持工作的持续开展,而降雨量下降是导致径流量减小的因素之一。     

基于特征分量组合的多小水电地区日负荷预测

随着小水电大规模并网,其无序发电对电网造成的冲击越加不可忽视,提高小水电负荷预测的准确率对掌握小水电的发电情况及电网调度有着重要意义。将小水电预测日的负荷解耦为基值和标幺值两部分进行预测,并引入云模型方法对基值的偏差进行拟合。同时,针对标幺化后的负荷曲线,采用集成经验模态获取其特征分量,并通过对相似日和日前负荷曲线的特征向量进行交叉组合以快速获得预测日的标幺曲线。通过对湖南某富小水电地区进行实例分析,验证了本预测方法的有效性。     

洪水期悬移质日平均输沙率计算方法的分析研究

《水文资料整编规范》中所给的在流量和含沙量变化较大的情况下的2种悬移质日平均输沙率的计算方法均是近似计算方法,计算成果含有误差,直接影响流域侵蚀、灌区淤积研究和天然河道、灌溉渠道冲淤分析等成果的精度。提出的“积分法”可以消除近似计算方法所带来的误差,得到精确的悬移质日平均输沙率计算结果,解决了长期以来计算方法存在误差的问题,为下次规范的修改制订提供参考。     

降雨及径流对西丽水库水质的影响

通过对西丽水库降雨前、中、后水质以及雨水和地表径流的监测，初步研究降雨和径流对西丽水库水质的影响。结果表明，雨水和地表径流中均含有严重超标污染物；降雨时，水库各项污染指标全面上升，总体水质从Ⅱ～Ⅲ类恶化至Ⅳ～Ⅴ类，增加幅度最大的污染指标是总氮、含铁量和浊度；雨后半小时，水库水体出现一定程度的自净作用，但含铁量在整个水库继续增加，其他部分指标在不同区域也在继续上升。     

基于负荷历时曲线估算新疆河流泥沙通量的方法

目前,准确估算河流泥沙通量是实施河流泥沙总量控制的前提。以新疆北疆河流1980年的含沙量资料为基础,基于负荷历时曲线方法计算泥沙通量,分析泥沙通量的年际变化及其影响因素,探讨基于负荷历时曲线通量估算的不确定性、适用性。得出基于负荷历时曲线的通量估算方法能较准确估算新疆河流泥沙通量,可为新疆河流泥沙通量的研究提供新思路,为泥沙防治工作提供理论依据,具有一定的学术意义和应用价值。     

黄土堆积体植物篱减沙效益与泥沙颗粒分形特征研究

为探究植物篱措施对工程堆积体边坡的减流减沙效益及其对侵蚀泥沙颗粒分形维数的影响,以堆积体未防护边坡为对照,以不同放水流量对不同坡度堆积体植物篱防护边坡进行了放水冲刷试验。结果表明:与对照相比,植物篱边坡初始产流时间滞后100~500 s,其产流率、产沙率整体均较小,产流率在时间尺度上表现为间歇性波动上升;植物篱减流效率在4%~60%之间,减沙效率范围在15%~50%之间,减流减沙效率均随坡度和放水流量的增加呈幂函数形式减小;各处理侵蚀泥沙颗粒中粉粒均占主导地位,黏粒次之,砂粒含量最少。与对照小区相比,植物篱防护边坡侵蚀泥沙砂粒体积分数降低,黏粒和粉粒体积分数升高;黏粒富集率增加,砂粒富集率减小,泥沙颗粒分形维数增大。分形维数与黏粒和砂粒体积分数之间均呈极显著线性相关,侵蚀泥沙颗粒分形维数主要由黏粒体积分数决定。