基于水平集方法的毛管上升特征研究

毛管上升现象与许多行业密切相关,系统地对此现象进行研究具有重大意义。与传统理论研究方法不同,本文使用N-S方程耦合水平集方法模拟毛管气液上升行为。通过与简化条件的解析解对比,验证了模拟方法的可靠性。此外,详细地研究了毛管振荡现象,并分析了影响毛管振荡行为的主要因素。结果表明,水平集方法能够精确地表征毛管振荡现象,与数值解相比具有更高的精度。毛管长度的增加能够减弱液柱振荡,主要归结于非湿相气体的粘滞力作用;湿相密度和湿相粘度同样对毛管振荡现象影响显著。湿相密度越大,惯性力越大,促进了毛管振荡;而湿相粘度变大,会增大粘滞力作用,因此减弱了毛管振荡现象。毛管振荡是由多种影响因素共同控制的,流体的惯性力是造成毛管振荡的主要原因,而粘滞力是减弱毛管振荡行为的主要因素,使液柱振荡逐渐衰减,并稳定至平衡高度。

古尔班通古特沙漠南缘风沙土土壤水分特征与毛管水最大上升高度

为确定古尔班通古特沙漠南缘地下水深埋区毛管上升水的最大上升高度,对划分固沙植物水分来源提供理论依据,于2016年3月〜2018年11月,采用中子仪法对试验地0〜10m土层土壤含水量进行观测,分析沙丘不同坡位土壤含水量的季节变化情况,并利用最大分子持水量与土壤含水量曲线交会法确定试验地毛管水的最大上升高度。结果表明:沙丘不同坡位0〜130cm土层的土壤含水量受外界气象因素影响较大,随季节变化规律明显;130cm土层以下至570〜760cm土层为土壤含水量较为稳定的干沙层;而570〜760cm以下土层的土壤含水量主要受地下水水位波动和毛管上升水的影响,其含水量变化上界可看作是毛管水的最大上升高度。试验地的最大分子持水量为0.0261 cm3·cm-3,且沙丘不同坡位毛管水的最大上升高度分布在250〜290cm之间。

荒漠区包气带土壤物理特征及其对地下水毛管上升影响的模拟

以巴丹吉林沙漠边缘荒漠区域为研究对象,选取两种典型的沙丘土壤剖面(沙壤土和砂土混合,均一砂土)进行土壤物理特征分析,并在此基础上模拟了不同土壤因素对毛管水上升过程的影响,探讨毛管水上升变化与土壤物理性质的关系,试图揭示地下水-毛管水-土壤水之间的相互作用过程.结果表明:研究区地下水毛管上升主要受土壤容重和土壤黏粒含量的影响,并且毛管水上升高度在地下潜水层以上为沙壤土的剖面中能够达到152 cm;地下潜水层以上为砂土的剖面中为120 cm.砂土中毛管水补给区域各土层水分分布更为均匀,并且从潜水面至地面方向土壤含水量呈递减趋势,沙壤土中毛管水补给区域土壤水分变异较大.借助Hydrus-3D模型能够较好模拟多因子影响下的土壤毛管水运动过程.潜水面以上土壤结构变化显著影响毛管水上升和剖面水分分布状况,但毛管水上升是否受季节性蒸发变化的影响以及毛管水与植物需水的关系有待进一步探究.

负水头供水条件下土壤水分一维入渗规律的研究

将土壤供水头压力控制为负值,测定了垂直入渗、毛管上升和水平入渗3种情况下的土壤吸水过程,发现随供水吸力的增加,垂直入渗、毛管上升和水平入渗过程中湿润峰前进速度和入渗速度的相对差异变小。将入渗速率等于潜在蒸发速率时的湿润厚度定义为临界湿润厚度,计算了潜在蒸散率为5 mm/d时不同负水头下壤土的临界湿润厚度;确认了垂直、毛管和水平入渗下湿润峰位置与入渗量的关系,将湿润峰位置-累计入渗量曲线的斜率,即已湿润土体内入渗水分所占的容积百分数定义为湿润系数,提供了所测壤土的湿润系数-负水头曲线;建立了负水头供水过程中土壤含水量空间分布模型;观察到湿润锋含水量与供水吸力间的依赖关系。

作物根区底部土壤水分向上运移通量的计算方法

本文用河北雄县试验站的实测资料验证了一维土壤水动力学模型—WAVE模型 (WaterandAgrochemicalsintheSoilandVadoseEnvironment) ,率定了土壤水力学特性参数和作物根系吸水函数 .在此基础上 ,应用该模型模拟不同地下水埋深和不同作物腾发量条件下根区底部向上水分通量的变化 ,从而得到地下水对根层的补给量与根层土壤储水量的关系 .把这一关系用于制定和评价灌溉制度的水量平衡模型当中 。

土壤水盐与玉米产量对地下水埋深及灌溉响应模拟

引黄水量的削减将进一步加剧宁夏银北灌区农业用水短缺问题，合理应用地下水进行灌溉对保障作物产量具有重要意义。为探究地下水灌溉条件下土壤水盐与作物生长的互馈机制，该研究修正了HYDRUS-1D的土壤蒸发模块，并嵌入可模拟作物生长与产量的 EPIC 模块，以此提高该模型在农田水文过程模拟中的适用性。采用2008年银北灌区不同水质灌水处理的玉米田间试验数据对模型进行了率定与验证。进一步应用该模型探寻地下水灌溉条件下，土壤水盐动态及玉米产量对地下水埋深变动及灌溉的响应规律。结果表明，玉米产量随地下水埋深增大呈现先增后减趋势，为保障玉米产量应将地下水适宜埋深控制在140～155 cm，且灌水量不宜低于现状灌水量，即玉米生育期内灌3水，每次900 m3/hm2。该研究对干旱银北灌区农业生产具有重要意义。

用盘式负压入渗仪计算土壤水动力参数的改进方法

本研究为根据盘式负压入渗仪测定的入渗数据计算土壤水动力参数的一种新方法。该方法是在已有方法结构不变的情况下,引入重力对入渗的影响,发展得到的新模型。为了检验新方法,分别用各种不同模型计算用数值模拟及田间试验得到的不同土壤、盘径、水头压力条件下的入渗数据并进行比较。结果表明,相对于其他方法,新方法不仅对小盘径盘式负压入渗仪得到的入渗数据适用,更适用于大盘径盘式负压入渗仪得到的入渗数据,计算的导水率能在短时间内趋于常量,且计算结果比其他方法精度更高,是一种合理可靠的计算方法。

春旱地区土壤湿度预报初探

我省辽西、辽南地区经常发生春旱,其他地区亦有时发生.春旱给农业生产和农事活动带来较大影响,农业有关领导机关、生产单位及农民在3-5月迫切需要了解土壤湿度变化情况,以便科学安排农业生产.

Capillary Rise between Parallel Perforated Plates in Microgravity

This paper presents the setup and performance of a drop tower experiment which investigates the behavior of liquid during self-driven capillary transport between two parallel perforated plates under microgravity. With the onset ofmicrogravity the liquid rises between the two parallel plates as a result of capillary pressure. Eight different sets of plates are tested in this study and the free surface height and the volume of transported liquid is subsequently analyzed. The plate sets differ in geometric properties of their perforations, distance, and width. In each set the perforations of both plates are identical and have a diameter of a few millimeters. The capillary rise velocity is influenced by the perforation diameter and the area porosity of the plates. As could be expected, the capillary transport capability increases with decreasing plate porosity.

介绍一种新猪舍

随着养猪事业的大发展,猪场扩大,猪数增多,这就出现了猪多,肥多与劳力不足的矛盾。因而极需一种管理方便,能多积粪肥的猪舍和积肥方法,为此我们在本校实习农牧场(在畜牧系的大力指导协助下),从摸清猪的生活习性入手,经三个多月的时间试验、研究出一套新的猪舍结构和积肥方法。这种猪舍本身能迫使猪作到定地大小便。