U形渠道横向流速分布规律及测流技术研究

借助U形渠道试验,利用指数公式对实测流速值进行分析。结果表明,指数公式可以很好地表示U形渠道横向流速分布规律。结合推导出的流速指数公式及流速-面积法,探索出了U形渠道流量计算公式,经实例验证,该公式误差较小。

U形渠道竖向流速分布规律及测流技术研究

在分析国内外学者对明渠水流流速分布规律研究成果的基础上，利用二次函数和对数公式对U形渠道实测流速值进行拟合，发现二次函数形式拟合曲线的相关性在0．93左右，对数形式拟合曲线的相关性在0．75左右。引入尾流函数修正后的对数公式，拟合曲线的相关性达到0．96左右。尾流函数修正后的对数公式中的尾流强度系数取不同值时，流速拟合曲线交于一点。对交点分析得出，在不同的水力特性下，交点水深与测线水深的比值范围固定在0．1～0．2之间，交点流速值与断面平均流速值有很好的对应关系。

U形渠道断面流速分布规律的初步研究

通过对U形渠道断面流速分布进行理论分析和试验研究,发现断面内最大流速发生在水面以下,综合国内外学者使用不同的流速仪对矩形明渠和复式断面明渠的试验资料,得出最大流速发生在水面以下是由于二次流的存在引起的。分析水槽实测流速,发现由于最大流速发生在水面以下,使得中垂线流速分布与对数律流速分布形式和抛物线形式拟合曲线都有一定的偏差。

民勤红崖山灌区渠系水面蒸发量计算方法研究

水面蒸发是流域水资源规划、优化调度与管理及水资源评价等必须考虑的水文要素。针对石羊河流域水面蒸发特点,利用气象资料,对国内外水面蒸发量典型计算模型进行了对比分析,Hofner湖模型、晋阳湖模型2、闵骞模型计算结果与E-601型蒸发皿实测值比较接近,相对误差分别为-4.91%、-6.93%、-2.02%,因此可以利用闵骞模型计算民勤红崖山灌区水面蒸发量;探讨了动水水面蒸发量计算方法,结合闵骞模型,分别计算了红崖山灌区不同灌溉期的水面日均蒸发量;根据红崖山灌区干渠、支渠、斗渠、农渠、机井沟在2010年不同灌水期的灌水时间、水面宽度、输水长度、日蒸发量,分别计算了各级渠道的水面蒸发量。

干旱绿洲地区春小麦化学节水技术试验研究

采用保水剂对春小麦拌种,制定不同灌溉制度,开展生育期耗水规律及产量试验研究。结果表明,春小麦利用保水剂拌种包衣措施与常规播种相比,可提高土壤的持水性能、减少土壤水分蒸发、提高水分利用率、促进植物生长发育。全生育期土壤含水率提高0.15%~2.75%,增产150~225 kg/hm2,单方水效益提高0.03~0.06 kg/m3,达到节水增产的目的。

滴灌条件下玉米水分传输阻力及叶片气孔形态特征关系研究

通过田间试验,计算了玉米开花期土壤、根系、叶水势及各界面水分阻力。结果表明,叶—气界面阻力占总阻力的98%,膜下滴灌及膜孔灌条件下,水分在土壤—玉米—大气系统传输过程中各阻力的重要性均为:水汽扩散阻力>植物地上部分内部传导阻力>土根接触阻力>根系吸收阻力>根内木质部传导阻力>土壤阻力。通过电镜扫描不同灌水定额下叶片气孔形态,在分析气孔长度、宽度、密度的基础上,分析了气孔形态指标与灌水定额、气孔导度、水汽扩散阻力之间的关系。结果表明:叶片气孔长度和宽度、气孔密度均随灌水量的增大而增大,气孔宽度与气孔导度呈线性关系,相关性较好,但气孔长度与气孔导度相关性较差。

膜下滴灌条件下玉米开花期水流阻力分布规律

通过田间试验,以玉米开花期为例,分析了膜下滴灌条件下株高、单株叶面积、根系直径、根系重量等生长指标及土水势、叶水势、根水势与灌水量之间的关系。计算了玉米开花期不同界面的水分传输阻力,并分析了各阻力与灌水量之间的关系。结果表明,膜下滴灌条件下450、525、600 m3/hm2的灌水定额对玉米的株高影响不大,但单株叶面积随着灌水定额的增大而增大;玉米根系在0~40 cm土层所占的重量百分比分别为83.74%、92.94%、93.55%。玉米根水势为叶水势的5~6倍,相比膜孔灌,滴灌条件下叶—气水势差略有所减小,土根、根叶水势差均有所增大。玉米土根接触阻力、根系吸收阻力分别占土根总阻力的46.12%~57.15%、42.45%~53.37%。在各界面阻力中,叶气界面阻力占总阻力的98%左右,植物内部阻力占总阻力的1.11%~1.52%,土根接触阻力占总阻力的0.43%~0.46%,土壤阻力所占总阻力比重较小。

坡面薄层水流流态判定方法的初步探讨

为了研究坡面薄层水流流态的判定方法，从水力学与泥沙动力学观点出发，在4种不同坡度有机玻璃床面与人工粗糙床面（砂粒粒径为0．5～1mm）上对坡面薄层水流进行了试验研究，并应用水力学二元流雷诺数与泥沙动力学绕流雷诺数对坡面薄层水流流态进行了分析比较，研究结果表明绕流雷诺数能较好反映坡面薄层水流流态。

梯形渠道机翼形量水槽试验

基于Hager对圆锥筒及圆柱体量水槽测流原理分析,推求出梯形渠道机翼形量水槽在自由出流时的流量理论计算公式,指出流量校正系数可由相对水头确定。选择6种收缩比进行了一系列室内模型试验,并根据试验数据建立了相对流量与相对水头的无量纲关系式。结果表明,相对流量与相对水头具有良好的相关关系,流量计算最大相对误差为±3.5%,该量水槽临界淹没度可达0.90,控制断面收缩比为0.372-0.585时可得到较好的量水效果。

不同糙率坡面水力学特征的试验研究

在室内试验的基础上,采用定床阻力试验研究了坡面流水力学参数(雷诺数、佛汝德数、阻力系数和流速)随床面糙率、流量和坡度的变化规律。初步得出以下结论:(1)在床面和流量相同条件下,坡面流雷诺数和佛汝德数均随坡度的增加而增大。(2)在坡度和流量相同情况下,随着坡面粗糙度增加,坡面流雷诺数和佛汝德数均呈减小趋势;同时水流流速减小,阻力系数增大,这说明水流克服阻力做功所消耗的能量也增加。

膜下滴灌不同灌水定额对玉米根系生长的影响

玉米根系的分布特征受多种因素的制约,其中影响最大的有土壤水分和生育期阶段等,通过分析不同灌水处理条件下,不同生育期,土壤深度与根长密度和根重密度的关系,研究膜下滴灌玉米各生育期根系在不同灌水定额处理下的分布规律,利用大田代表植株挖根试验得到的实测数据进行根长密度和根重密度计算。结果表明:根长在表层土壤中,随着水分的胁迫减轻,呈现增大趋势,深层反之,而且最大根深出现在80cm处,在大喇叭期,处理1在20cm土层根长密度最小(77.27mm/cm3),处理9最大(143.31mm/cm3),在40cm土层,处理8的根长密度最小(16.11mm/cm3),处理1最大(24.89mm/cm3)。根重密度与根长密度的规律基本一致,水分胁迫能促进根系向下伸长,在玉米拔节期,处理1在20cm以上土层根干重仅占总根干重的67.9%,而处理9在20cm则达到了90.2%。随着生育期的推进,表层根重密度随灌水量增大而增大,在大喇叭期,处理1的根重密度为8.16×10-4 g/cm3,处理7为2.358×10-3 g/cm3。水分胁迫使得根系深扎吸取水分来补偿亏缺,并且根变得较细较小,这说明根系自身会做出水分适应性环境调整,以达到重要机制的平衡。

干旱区辣椒全膜垄作沟灌与保水剂配合节水技术研究

在民勤地区进行辣椒全膜垄作沟灌与保水剂配合节水技术试验,测定免储水灌注水移栽条件下辣椒地土壤水分扩散规律、辣椒耗水规律及产量效应,分析配套施用保水剂对辣椒地土壤水分的影响。结果表明,在民勤地区,辣椒采用免储水灌全膜垄作沟灌注水移栽技术,并配合使用适当量的保水剂,能使辣椒增产19.73%,节水30.79%,水分利用效率提高42.33%;适当施用保水剂具有减少作物耗水量的作用,保水剂在合理使用范围内施用增产效果明显。

侵蚀性坡面流流态的试验研究

通过定床阻力试验,从水力学原理出发,对3种不同坡度(坡度分别为:5°、10°、15°)有机玻璃床面和人工粗糙床面(床面粘贴砂粒粒径分别为:0.5～1、1～2、2～5、5～10mm)的侵蚀性坡面流试验数据进行分析,研究了侵蚀性坡面流流态,得出了侵蚀性坡面流存在"虚拟层流"、过渡流和紊流3种流态形式,通过试验分析了"虚拟层流"具有悬移输沙能力的原因。

干旱区垄作不同覆盖条件对花生水分利用的影响

利用田间小区试验,对地膜覆盖、液态地膜覆盖、秸秆覆盖条件下花生垄作沟灌的水分利用状况进行了研究。结果表明,3种覆盖的减少蒸发量效果显著,与裸地种植相比,灌水后0—30cm土层内的土壤水分含量分别增加了67.35%,35.44%,5.10%。地膜覆盖显著地提高了花生根区的土壤温度,秸秆覆盖时秸秆材料阻碍了太阳对地表的直接辐射,根区0—25cm土壤温度相比裸地降低了1.3℃～5.5℃;地膜覆盖增产量高达167.07%。

盘道岭隧洞围岩位移变形监测与分析

盘道岭隧洞衬砌结构变形、裂缝等病害问题日益突出,在重点病险洞段选取监测断面,构建变形监测系统,埋设多点位移计、应变计,进行隧洞围岩蠕动变形及衬砌结构应变监测。隧洞围岩位移、温度与衬砌结构应变随时间的相关关系表明,监测期内衬砌结构应变与围岩位移整体呈负相关、但相关性较弱,与温度呈正相关且相关性较强,说明监测短期内衬砌结构应变主要受温度效应影响。盘道岭隧洞围岩存在的蠕变变形是一个较为缓慢的过程,且多点位移计部分测点位移量与衬砌结构应变变化表现出一定相关性,围岩蠕动变形势必导致衬砌结构病害不断加剧。因此,应加强不同部位、深度隧洞围岩蠕动变形的长期监测,预判围岩蠕变对衬砌结构稳定状况的影响及发展趋势。

机翼形量水槽过流流态探讨

为深入理解流经机翼形量水槽等短喉道量水槽的水流流态提供理论依据,并以期指导该类量水槽的设计与灌区应用,以大量试验观测为基础,采用能量和临界流方程理论推导出在理想状态下临界流发生的位置;用断面比能法分析了喉道内水流能量与流态的转换关系,并对过槽水流从流态上进行定性的讨论和总结。结果表明:对于平坡渠道机翼形量水槽而言,临界流发生在渠道侧向收缩达到极小值的断面(即喉口断面);分析得到5种情况下的3类过槽流态(缓流,临界流,急流)符合试验观测。若能控制量水槽的过流流态为急流,则可以取得较好的测流效果。

春小麦免储水灌全膜覆盖穴播与保水剂配合节水技术研究

通过对甘肃河西地区春小麦免储水灌全膜覆盖穴播与保水剂配合节水技术的试验研究,测定了春小麦地土壤水分变化规律、小麦耗水规律及产量效应,分析配套施用保水剂对春小麦地土壤水分的影响。研究结果表明,在河西地区,小麦采用免储水灌全膜覆盖施用保水剂穴播技术能有效地减少农田在休闲期的土壤蒸发量,提高农田的水分利用效率,可减少首次灌水量30mm,全生育期耗水量减少80.0mm,节水16.60%,增产4.37%,水分利用效率提高21.70%。

滴灌条件下侧柏林地根区土壤水分运动规律研究

在山地造林试验区,选择了5种滴头流量,研究了侧柏林地根区土壤滴灌条件下地表积水区半径、湿润锋水平扩散半径、湿润锋垂直入渗深度、湿润体大小等表征滴灌水分入渗的特征值。分析试验数据表明:地表积水区半径、湿润锋水平扩散半径与灌水延续时间的关系可用对数函数描述;湿润锋垂直入渗深度与灌水延续时间之间的关系可用幂函数描述,树木根系是影响湿润锋垂直入渗的因素之一。在灌水过程中,湿润锋水平扩散速度总大于垂直入渗速度,湿润体为平卧的椭球体。

盘道岭隧洞衬砌结构变形监测与分析

通过隧洞衬砌表面裂缝、混凝土应变的实时监测和地下水水质分析,研究盘道岭隧洞的安全稳定状态。结果表明,隧洞衬砌表面裂缝和混凝土应变与温度具有很高的相关性,随时间变化也具有较好的规律性,说明监测期内衬砌结构的变形主要是温度效应所致,变化量相对较小;地下水呈弱碱性,依据其离子类型及含量可划分为5种类型,部分阳离子之间及其和矿化度等指标间具有较好的相关性。

民勤地区玉米注水播种技术试验研究

通过2008年4—10月对民勤地区玉米注水播种的试验,测定了注水播种技术条件下作物的耗水规律及耗水量,分析配套施用保水剂对土壤水分的影响。研究结果表明,在民勤地区,采用免储水灌注水播种技术,配合使用保水剂,能使证玉米增产15%以上,减免冬季或春季储水灌溉水量1 800~2 700 m3/hm2,水分利用效率提高30%以上;施用保水剂具有减少作物耗水量的作用;保水剂施用量越大,效果越明显。