压力水头对微润灌土壤水分运动特性影响的试验研究

基于室内土箱模拟试验,分析了4种压力水头下土壤水分运动特性。结果表明,土壤累积入渗量与压力水头正相关,且土体微润带入渗量大于空气中;湿润锋运移距离随压力水头增大而增加,不同压力水头下湿润体横剖面都近似为"圆形",且湿润锋运移速率初期较快,后期逐渐变慢;土壤含水率最大值均出现在微润带附近,且压力水头越大,土壤水分分布范围越广,土壤平均含水率越高。

自压软管沿程压力水头分布研究

根据水力学原理建立了软管沿程水头损失的一般方程,得出了软管沿程压力水头的计算公式,给出了确定最大和最小压力水头位置及大小的方法,从计算结果与试验实测结果的对比看,具有一定的合理性。计算公式在与试验条件类似或基本一致的条件下可以用于实际计算,为判断软管滴头出流能否满足流量允许偏差率或计算微灌均匀系数提供了依据。

微润灌压力水头对土壤水分及青椒生长的影响研究

压力水头是微润灌溉的重要控制指标,为研究其对土壤水分及温室青椒生长的影响特性,设计种植了由3种压力水头与2种管带埋深交叉组成的6组试验作物,并对不同压力水头下青椒根区土壤水分变化以及其株高、产量、灌溉水分利用效率进行了试验研究。结果表明:压力水头为150 cm时,最适宜青椒生长发育;不同压力水头下,青椒株高增长随定植时间的变化曲线可以用Logistic函数进行拟合,拟合效果良好;压力水头为100 cm,青椒灌溉水利用率最高。

微润管埋深及压力水头对青椒生长和水分利用的影响

为了揭示微润灌溉管带埋深和压力水头对温室青椒生长的影响,采用微润灌条件下的温室种植试验,对不同管带埋深和压力水头条件下的青椒株高、茎粗和产量进行了监测。结果表明:不同管带埋深及压力水头处理后的青椒茎粗和株高均随时间呈S形变化趋势。管带埋深、压力水头均与茎粗、株高、茎粗生长速率和株高生长速率呈正相关;管带埋深、压力水头及其交互效应对茎粗生长速率、株高生长速率的影响达到了极显著水平;当管带埋深为20cm、压力水头为150cm时,青椒的产量最高。水分利用系数与埋深呈正相关,但与压力水头呈负相关;在埋深20cm、压力水头100cm时,水分利用系数最高。在此基础上,建立了管带埋深与压力水头双因素耦合条件下的株高生长模型DH-YZG、茎粗生长模型DH-YJC、产量模型DH-YCL和水分利用系数模型DHYXS,误差分别为4.72%、5.25%、1.76%和4.44%,取得了满意的模拟效果。

微润灌管带埋深及压力水头对土壤水分累积入渗量的影响与模拟

微润灌是一种全新的低能耗节水灌溉技术,应用前景广阔。为了揭示微润灌管带埋深及压力水头对累积入渗量的影响,采用室内土箱试验,对不同管带埋深(D5、D10、D15、D20)与压力水头(H100、H150、H200)条件下的水分入渗过程进行了研究。结果表明:不同压力水头处理后的累积入渗量大小表现为:H200>H150>H100,不同埋深处理后的累积入渗量大小表现为:D5>D10>D15>D20,埋深、压力水头及两者间的交互效应对总累积入渗量的影响均达到极显著水平。微润灌累积入渗量变化过程符合Kostiakov模型,压力水头与模型入渗系数、入渗指数呈正相关关系,而管带埋深与模型入渗系数、入渗指数呈负相关关系,管带埋深与压力水头间的交互效应对入渗系数和入渗指数存在极显著影响。进一步分析发现,管带埋深、压力水头与入渗系数之间的关系分别符合线性函数和指数函数,而与入渗指数之间的关系均符合指数函数,将其代入Kostiakov模型,建立了管带埋深与压力水头双因素耦合条件下的微润灌累积入渗量模型DH-K(Kostiakov修正模型)。经验证,DH-K模型的平均相对误差MAPE仅为3.97%,模拟精度较高,可用于微润灌管带埋深与压力水头双因素耦合条件下的累积入渗量预测。

压力水头与土壤容重对微润灌溉水分入渗的影响

为探究微润灌溉条件下水分在不同压力水头、不同容重土壤中的入渗情况,通过室内土箱模拟试验,分别设置h=2.0、1.5、1.0 m的压力水头,土壤容重γ分别为1.20、1.30、1.40 g·cm^(-3),测定累计入渗量、湿润锋及土壤含水率3个指标。结果发现,水分累计入渗量与压力水头为正相关关系,与土壤容重为负相关关系;微润管在空气和地埋出流情况下的流量与压力水头均为线性增函数关系,相同压力下,微润管的空气出流量明显大于地埋流量,微润灌溉系统更适宜采用地下埋管方式;湿润锋是以微润管为中心的近似圆形,水平运移距离与垂直向下运移距离均大于垂直向上运移距离,重力对微润灌条件下水分运移有一定的作用,但该作用随着土壤容重的增加逐渐减小;湿润锋运移距离与时间的关系近似为幂函数关系,入渗指数约为0.5;土壤容重越大,水分在土壤中的入渗速率越小,土壤对水分的蓄持能力越弱;经计算,微润灌溉的灌水均匀性符合要求。

开孔率对多孔管压力水头分布规律的影响分析

多孔管的压力水头分布规律是多孔管水力性能的重要研究方向之一。通过采用室内试验与理论分析相结合的方法,研究了在平坡条件下,开孔率对多孔管压力水头分布规律的影响情况。试验结果显示:在平坡条件下,多孔管沿程压力水头的变化范围随着开孔率的增大而增大,多孔管的末端压力水头随着开孔率的增大而减小。利用水力学有关知识,采用达西-威斯巴赫公式,经过理论分析发现,当孔间距变化引起开孔率增大时,多孔管的沿程压力水头是减小的。经过分析证明,试验结果与理论分析结果一致。

河流影响下包气带水力参数对压力水头及溶质运移的影响

地表河流入渗补给地下水是自然界普遍存在的一种现象。近些年,由于地表河流污染的加剧,污染的河流下渗,必然伴随着污染物对影响范围内的非饱和带土壤造成生态破坏。采用Hydrus软件构建二维饱和-非饱和数值模型,为各影响因子构造3种不同的情景模式,探讨河流影响下的包气带水分及溶质运移随各参数变化而改变的过程。研究结果表明,VG模型5个参数θ_r、θ_s、α、n、K_s对压力水头和溶质运移均具有不同程度的影响,与土壤饱和程度具有一定的相关性,其中θ_s、α、n、K_s的影响较为显著,而θ_r的影响则比较小。

砂粒尺寸对抽水井压力水头的影响分析

为了分析抽水井井底处不同粒径介质对抽水井周围水头高度的影响，基于Forchheimer公式进行计算，并将数值计算的结果与所开展的相似模拟试验结果进行对比。结果表明：Forchheimer公式中表征非Darcy流的系数口主要受抽水井井底附近区域中砂粒尺寸的影响。由理论计算可得，4种不同直径（1．65—2．36mm、0．83～1．65mm、0．35-0．83mm、0．25～0．35mm）的砂粒在距井轴水平距离1m处，压力水头的高度分别为36．02、34．95、33．94、29．84m；由试验结果可得，在井底介质同取以上4组不同直径的砂粒时，0．1m处测压管中水位的高度分别是0．450、0．439、0．424、0．413m。随着砂粒直径的减小，压力水头高度也依次减小，离井底越近处，抽水井周围水流的非线性流动现象越明显。该结论对分析不同介质环境下抽水井周围水流的非线性渗流规律具有重要意义。

压力水头下开裂混凝土渗透特性试验研究

根据地下结构承受水压及构件存在裂缝的情况,本文采用自制混凝土试块模具、自制可控开裂混凝土装置、自制可控压力水头装置和裂缝测宽仪组成的试验系统,按照不同水压、不同浓度和不同裂缝宽度工况下进行了压力水头下开裂混凝土渗透特性试验。试验结果表明:Fick第二定律无法准确描述压力水头下氯离子的运移规律,不适用于评价压力水头下氯离子的运移;存在控制氯离子浸泡溶液运移的裂缝宽度阈值,且该阈值不受水头压力大小的影响。本文所采用的试验方法可以作为同类研究的借鉴和参考。

压力水头对微润灌溉土壤水分运移试验研究

为了探明微润灌溉湿润体特性,采用黏性土壤和3个水头(1.5,2.0,2.5 m)进行试验,分析微润管的入渗速率、累计入渗量、湿润体体积及湿润体含水率分布特征,同时探讨了含沙量为1.0 g/L的水质在3种水头压力下的堵塞问题.研究表明:土壤累积入渗量与压力水头呈正相关,与时间呈负相关;粒径为0.061~0.100 mm的浑水试验中,试验初期3个不同水头下的流量相差较小,24 h后流量相差逐渐增大,压力水头增大对微润带的堵塞情况有改善作用;微润灌溉湿润体形状近似圆柱状,湿润锋行进半径与压力水头呈正相关,建立了压力水头与湿润体体积的预测模型;不同压力水头下各方向的湿润锋扩散指数都约为0.42;湿润体体内含水率呈同心圆分布,随半径增大而减小,靠近微润管壁2 mm处含水率最大,土壤水分移动主要动力为压力水头和土壤势能之差.研究结果可为微润灌溉提供科学的理论依据和理论基础.

压力水头和施氮量对微润灌土壤水氮运移的影响

【目的】探究微润灌溉水肥一体化条件下土壤水氮分布特征。【方法】通过室内土箱模拟试验,设置了2个压力水头(1 m和1.5 m)和3个氮肥(尿素)水平(0、500和1 000 mg/L),共6个处理,每个处理重复3次。定时记录累积入渗量和湿润锋运移距离,132 h后测定了湿润体不同位置土壤含水率、铵态氮量、硝态氮量,研究了不同压力水头和施氮量对土壤水氮分布的影响。【结果】尿素肥液对微润管出流速率具有明显影响,累积入渗量与时间呈显著的线性相关,压力水头1.5 m、施氮水平0 mg/L处理累积入渗量最大,达到10.55 L,湿润锋运移距离也最远。与1 m压力水头处理组相比,1.5 m压力水头处理组土壤含水率、铵态氮量、硝态氮量均增大;入渗132 h,与500 mg/L氮肥入渗处理相比,1 m压力水头水平下,1 000 mg/L氮肥入渗处理土壤中铵态氮、硝态氮量较小,1.5 m压力水头水平下,1 000 mg/L氮肥入渗处理土壤中铵态氮量、硝态氮量较多。【结论】增大压力水头显著增加了入渗速率、累积入渗量、湿润锋运移距离、土壤含水率、土壤中铵态氮量和硝态氮量;尿素肥液入渗限制了微润灌出流,提高了土壤中铵态氮量、硝态氮量,肥液质量浓度过大会限制尿素在土壤中的分解转化。

微润管(带)埋深及压力水头对湿润锋影响

微润灌是一种全新的低能耗节水灌溉技术,应用前景广阔。为了揭示微润管(带)埋深和压力水头交互效应对湿润锋的影响,采用室内试验,对不同管带埋深(D5、D15、D20)与压力水头(H100、H150、H200)条件下的土壤湿润锋进行了研究。结果表明:不同压力水头处理后的湿润锋沿各个方向的扩散速率表现为:H200>H150>H100。不同管带埋深处理后的湿润锋在竖直向上和水平方向的推移速度均表现为:D5>D20>D15,而竖直向下的推移速度表现为:D20>D15>D5。不同压力水头和埋深处理后的湿润锋半径大小表现为:H200>H150>H100,D5>D15>D20。埋深、压力水头及其耦合效应对Rmax的影响大小表现为:H>D>H·D,对湿润锋半径变化速率的影响大小表现为:H>H·D>D。

孔口式滴灌管沿程压力水头分布及允许最大铺设长度研究

从微灌工程水头损失计算的通用公式出发,通过对孔口出流实际水头线的简化,用微分法建立了毛管沿程水头损失的一般方程,根据能量方程得出了沿程压力水头的计算公式,且给出了在不同坡度下,毛管允许最大铺设长度的确定方法。为判断滴头出流能否满足流量允许偏差率或计算灌水均匀系数提供了依据,同时利用本文提出的方法确定出允许最大长度,并利用该长度布置管网,可以节省投资,为滴灌工程的设计提供一定的理论参考。

微润灌施下压力水头对湿润锋及土壤水氮运移的影响

为探究微润灌施肥条件下压力水头对湿润锋运移距离及湿润体内水氮运移规律的影响,进行室内土箱模拟试验,设置5个水头(1 m、1.25 m、1.5 m、1.75 m和2 m),以浓度为600 mg/L的硝酸铵钙作为灌溉施肥,研究湿润锋运移距离与压力水头的关系,分析不同压力水头下湿润体内水氮运移规律。硝态氮(NO_(3)^(-))是植物吸收氮的主要形式,研究土壤中硝态氮的运移规律,对研究不同压力水头下微润灌的室外种植试验具有指导意义。试验结果表明:在微润灌施硝酸铵钙条件下,湿润体纵剖面为圆形,且湿润锋的运移距离与灌水时间均符合幂函数关系,入渗系数a与压力水头呈正相关关系,入渗指数b与压力水头呈负相关关系。压力水头对土壤水分运移有促进作用。压力水头越大,入渗界面的压力势越大,土壤水分入渗速率越快,同一时刻相同深度土层的含水率越大,累积入渗量越大。累积入渗量与灌水时间符合Kostiakov经验入渗公式,参数a、b与压力水头均为正相关关系。硝态氮运移规律与水分运移规律相反,距离微润管越远,土壤中硝态氮含量越高。压力水头对硝态氮运移有促进作用,同一时刻相同土层深度,压力水头越大,氮素运移越快,土壤平均硝态氮含量越高。硝酸铵钙能够改变土壤的孔隙结构。硝酸铵钙中钙离子与土壤胶体发生中和反应,导致土壤团粒结构增加,孔隙率增大,土壤入渗能力增强,在一定程度上可减小土壤入渗能力的衰弱速度,因此在大面积施用时,要避免其淋溶累积对水体及环境造成危害。微润灌施的推广与使用,仍然需要不断深入研究。

不同压力水头下微润灌对大棚大叶茼蒿生长的影响

为了探究微润交替灌溉不同压力水头对大棚大叶茼蒿生长发育的影响,试验设置1 m压力水头12 d交替灌溉(A处理)、1.5 m压力水头12 d交替灌溉(B处理)和普通灌溉(C处理)3个不同处理,每个处理重复试验3次,分析大叶茼蒿的生长状况以及灌溉水分利用率。研究表明:微润灌溉处理组的灌水量可以明显减少,灌溉水分生产率分别为普通灌溉组的3.5倍和2.4倍,且大叶茼蒿的生长优势明显;故就本试验而言1 m压力水头处理组的植株生长情况和产量均高于1.5 m压力水头,但作为一种新型的灌溉技术,微润灌溉在大田上的推广和应用还需做大量的试验来不断验证。

软土深基坑高压力水头承压水突涌治理与研究

在软土深大基坑开挖过程中,高水头承压水对基坑的威胁不容轻视。依托于长江北岸某软土深基坑高压力水头承压水突涌事故,从降低承压水水头方向入手,通过理论计算和数值模拟对比分析现场监测数据,研究通过减压降水降低坑内外承压水水头的工程措施,实现对高压力水头承压水导致的基坑突涌事故的治理。结果表明:坑外施工降水井进行减压降水对于基坑突涌的治理效果显著。

不衬砌引水隧洞洞顶压力水头问题

渔子溪一级水电站引水隧洞在由全线混凝土和钢筋混凝土衬砌改为多种形式的衬砌(其中包括不衬砌、喷锚支护型式)时,因未及时核算全洞线的水力压坡线和提出相应的施工技术要求,致使在洞底开挖纵坡为平坡的多处洞段,洞顶出现了负压。本文对此作了说明,并对发现这一问题后采取的各项措施作了介绍。

电渗技术中水头压力与电压相互关系试验研究

电渗透防水技术是一种新型的防水技术,具有维修成本低、应用范围广等特点。利用电渗法,通过室内试验测定了不同电压、电势梯度下4种不同土样的排水速率、电极电势降、有效电势及其利用率,分析了水头压力与电压对电渗的影响。研究结果表明:电压越大,电极电势降越大,有效电势、有效电势利用率减小,有效电势利用率衰减越快;在同一水力梯度下,随着水力渗透系数增大,电渗排水速率也在逐渐增大;且当电势梯度与水力梯度的比值接近k值(水力渗透系数与电渗透系数的比值)时,电渗防水成功。研究可为电渗法的工程应用提供指导。

高水头压力破碎地层成井技术研究

本文对河北省阳原县三马坊地热田破碎、高温、高水头压力地层成井难题进行了分析,对钻进方法、加重泥浆配置、井口密封装置研制、固井工艺、放水控制装置安装等进行了全方面试验研究,找到了很好的解决办法,多种方法互相补充,在施工中取得了很好的效果,对类似地层的钻井施工、成井、及成井后的放水控制有很好的指导意义,并且得到了推广应用。