河套灌区渠系优化配水模型应用研究

优化渠系配水过程是缓解灌区水资源压力、实现农业高效节水的重要举措.以河套灌区总干渠、干渠两级渠系作为研究对象,将水流过渡平稳和渠道渗漏量最小作为优化目标,建立渠系优化配水模型,采用回溯搜索算法(BSA)、多目标粒子群算法(MOPSO)以及向量评估遗传算法(VEGA)进行求解.结果显示,BSA,MOPSO,VEGA这3种算法所求的配水时间分别为30.96,11.65,29.96 d;3种算法所得的阀门开启时间点的偏态系数分别为-0.048,0.068,0.566,表明BSA和MOPSO更能保证灌溉水在渠道运输中的稳定性.考虑渠首水位季节性变化对灌区引水时间产生的限制作用,BSA和MOPSO分别更适用于渠首引水量较少、充足的情况.考虑配水时间的集中程度以及干渠的地理位置分布,BSA和MOPSO更有利于实施分区管理措施.

基于多目标粒子群算法的渠系优化配水研究

【目的】发展节水高效农业,实现对农田渠系配水的优化。【方法】以水流过渡平稳和输水损失最小作为优化目标,采用多目标粒子群算法建立渠系优化模型,以西北地区西浚灌区干、支两级渠系作为研究对象进行了模型求解,并与回溯搜索法和向量评估遗传算法求解结果进行了比较。【结果】采用多目标粒子群算法得到的渠系配水时间缩短至约11 d,配水总量为205.07万m^3,较回溯搜索法和向量评估遗传算法求解得到的渠系配水时间短2~4 d。【结论】多目标粒子群算法在满足双优化目标的基础上,能够贴近实际配水情况并合理地调整流量的时空配置。

圆弧底渠道测点布控方法研究

引入测速法线的概念,对以圆弧底为基础的渠道断面流速分布进行分析,探究最适合用于圆弧底断面流量量测的方法。基于流速分区理论推导能够代表测速法线平均流速的特征位置点,构建用于圆弧底断面测流的数学模型。结合在多个物理模型下获得的多组试验数据,对构建的数学模型进行验证校核,并进一步探究测速法线在不同水力条件下的布控规律。结果表明:在圆弧底断面中流速是沿着法线方向分布的;测速法线在圆弧底断面中的测流精度要高于测速垂线;任意测速法线上存在能够代表测速法线平均流速的特征位置点,且在同一精度要求下测速法线的布控数量要小于测速垂线,操作更方便。

基于流速分区理论的半圆形明渠测流点布控方法研究

【目的】针对半圆形渠道进行物理模型试验研究,揭示半圆形渠道沿壁面法线方向平均速度特征位置的分布规律,为非标准断面渠道测流方法提供新思路。【方法】基于不同水力条件下渠道断面流速的量测结果,从流速分区理论出发,利用经典对数公式推导半圆形渠道断面测速法线上平均流速特征位置点的理论计算公式,考虑侧壁对摩阻流速的影响,基于测定特征位置的流速从而得到整个半圆形渠道断面的平均流速。【结果】本研究提出半圆形明渠在过圆心的测速法线上平均速度特征位置的计算公式,与试验结果相比,该公式计算结果所得平均误差在10%左右,该公式能较好地反映半圆形明渠测速法线平均速度特征位置的分布特性;沿测速法线方向分析半圆形明渠断面流速分布精度更高,流速分布规律的分析也更加合理。【结论】平均流速特征位置点理论公式计算结果与模型试验结果较为吻合,公式精度较高,工程中可通过测量特定位置的点的流速进而推求断面平均流速,达到快速准确确定渠道断面流量的目的。

含刚性粗糙元渠道水流流速分布试验研究

【目的】探索渠道内刚性粗糙元对水流流速分布的影响。【方法】用三维超声波多普勒流速仪(ADV)采集水流稳定后不同位置的流速值,并对获取数据进行平均化处理,分析了不同流量、不同粗糙元布置形式和不同粗糙元形态下明渠中非淹没刚性粗糙元前后水流流速结构和淹没刚性粗糙元后尾流结构,着重研究水流纵向流速u的纵向分布结构。【结果】①非淹没圆柱体试验,在不同流量、不同圆柱体排数下,流速u的流速分布相同;②淹没粗糙元在y方向使水流形成了1个3层的速度剖面,3层水流流速分布不同,不同淹没粗糙元形态对水流结构具有显著影响;③基于模型试验数据,对非淹没圆柱体试验数据采用非线性拟合的方法,分别得到了单根圆柱体上下游纵向流速分布的拟合式;④采用量纲分析得出,粗糙元在淹没条件下,其下游纵向流速u与水流特性、渠道特性及粗糙元特性有关。【结论】淹没条件下,粗糙元后水流流速纵向分布形成了1个3层的速度剖面;而非淹没条件下,粗糙元后水流流速纵向分布均呈现出“对勾”的形式。

农业高校专业认证视角下本科生专业课程创新探索——以“水工试验与量测技术”课程为例

工程教育专业认证是我国推进高等工程教育改革、构建工程教育质量体系、提高工程教育国际认可度的有效途径。本文基于专业实践类课程在教学过程中存在的问题,阐述了新工科背景下以专业认证为导向的工科教学改革实践的落实方案与可行性。以水工试验与量测技术课程中“文丘里量测装备”这一知识点为例,从教学目标、教学方法、教学思想、教学科研四方面探讨新型教学模式实施过程及保障途径。