植被类型对晋南土壤入渗及地面水流糙率影响的研究

开展植被类型对土壤入渗特性及田面水流糙率影响的研究,可以为田间灌水技术参数的优化分析提供理论依据。以山西省夹马口引黄灌区试验站畦田灌水试验为依据,基于Kostiakov-Lewis三参数入渗模型,在运用水量平衡方程和曼宁公式的基础上,用单点求参法(用畦田内畦首、中、尾三点的入渗参数分别作为入渗参数值,仅对糙率值作优化求解)、均值求参法(用畦首、中、尾三点入渗参数的均值作为入渗参数值,仅对糙率值作优化求解)、组合求参法(用畦首、中、尾三点入渗参数中的最大值作为上限,最小值作为下限,对入渗参数和糙率值同时优化求解)对入渗参数及糙率进行直接求解,并利用基于零惯量模型的地面畦灌水流模拟软件WinSRFR4.1对求解参数进行了分析验证。结果表明:(1)用组合求参法拟合出的土壤入渗参数与地面水流糙率,决定系数R^(2)均在0.97以上,拟合精度较高。(2)玉米地土壤90 min累计入渗量Z_(90)为91.7 mm,糙率值为0.030;苹果树地Z_(90)为88.9 mm,糙率值为0.079;桃树地Z_(90)为115.9 mm,糙率值为0.138。在该试验区,一年生植物的Z_(90)明显大于多年生植物,植被类型对土壤入渗特性影响显著;鉴于组合求参法最大程度地弱化了土壤入渗参数的空间变异性,且拟合精度高于单点求参法和均值求参法,认为组合求参法最优,验证结果也进一步证明了该结论。

条带型加糙体尺寸及加糙量对矩形明渠糙率的影响

为研究条带型加糙体的尺寸及加糙量对矩形明渠糙率的影响,利用水工模型试验方法,设计了7种加糙体几何尺寸及3种加糙量工况,定量分析了加糙体参数与糙率之间的关系。结果表明:间距与高度比一定时,加糙体尺寸越大糙率越大,且系列数据表明加糙体尺寸与糙率呈线性规律,其斜率受加糙量影响,该线性规律可被用于反推加糙体的尺寸。加糙量与糙率呈现正相关性,但断面加糙量变化导致的糙率变化并不与加糙量变化呈等比例变化。随着加糙体尺寸的增加,糙率比值呈现增加趋势,加糙体尺寸的变化可放大断面加糙量变化带来的糙率变化。研究成果可为水力学模型以及实际工程的加糙提供参考。

输水渠系水动力数字孪生模型糙率估计方法

为提高水动力数字孪生模型校正环节中糙率估计的实时性和精细化,考虑糙率值在渠道纵向上的空间变异性,提出基于水力半径变化和估计精度分段估计糙率的思路;基于渠道分段,提出独立估计法和联合估计法2种不同估计框架。基于有限的观测水位,在框架内应用集合卡尔曼滤波算法,在线估计各渠段的糙率值。结果表明:相比未分段时,2种估计方法可提高模型精度20%~50%,独立估计法误差累积小,适合复杂渠系;而联合估计法适用于观测量缺失的简单渠道。研究成果可服务于水动力数字孪生模型的参数估计和变量更新,为建设数字孪生水网提供参考。

不均匀斑状糙率分布下河道水流数值模拟

针对行洪河道滩地陆生(水生)植物不均匀分布特点,提出河道水生植物斑状综合糙率赋值方法,运用该方法结合二维水动力数值模拟,计算分析独流减河生态工程实施前后河道行洪能力的变化,验证该方法可行性。结果表明:水生态修复工程建设会壅高河道洪水位,导致河道行洪能力降低,其影响程度和生态修复工程覆盖面积相关,对上游影响比下游大。独流减河设计洪水条件下水位最大壅高值为0.066 m,发生在河道进口段;流速最大降低0.04 m/s,发生在沉水植物补种区。

河道糙率问题研究进展

河道糙率是洪水水力计算的重要灵敏参数,糙率的确定是数值计算的关键。糙率受众多因素影响,其值很难准确求得,基本的查表法和公式法得出的值并不能满足水力计算的要求,因此进行糙率参数的反问题及糙率修正方法的研究很有必要。为此,总结了糙率确定的基本方法及其新进展,分析了糙率修正领域的主要研究成果,并提出了未来河道糙率研究的主要问题及注意事项。

一种基于表面粗糙度分级抽样测量的隧洞糙率估算方法

糙率是反映和影响工程输水能力的重要参数,可通过观测沿程水头损失的方法测算糙率值。但对于新建未通水工程,估算糙率值是一个难题。鉴于输水建筑物表面粗糙度是影响糙率值的最主要因素,提出一种基于分级抽样的表面粗糙度测量方法,并以某新建模筑钢筋混凝土衬砌隧洞为例,分析了该方法下表面粗糙度统计分布规律及使用该方法估算隧洞粗糙度的最小样本容量,在此基础上估算了某隧洞工程的糙率值范围,结果对预估新建工程的输水能力、检验衬砌施工质量具有一定的借鉴意义。

MIKE11模型的糙率分析

本文以长江中游螺山—汉口河段为例,采用MIKE11模型进行一维河网水力计算,通过对比分析河道的模拟水位值与实测水位值,确定了糙率n=0.025及合理的模型边界条件。利用Morris筛选法,分析MIKE11模型的糙率灵敏度,计算结果表明,糙率在枯水期、平水期、丰水期的灵敏度都比较接近,但在丰水期的水位变幅要高于平水期和枯水期,枯水期和平水期的水位比较接近。本文以20000m^(3)/s流量为临界流量,根据流量的大小调节糙率。模拟结果表明,通过流量大小来调节糙率这种方式可以优化糙率的选取,提高模型计算精度。

长距离变径变糙率无压隧洞典型区段的过流能力分析

为研究某长距离无压引水隧洞部分洞段改变衬砌方案后能否满足原设计流量的问题,采用模型试验和理论计算的方法分析了该隧洞典型区段的过流能力。该隧洞典型区段共有4种洞径,2种糙率,为满足阻力相似条件,对比测试不同材料,并进行糙率率定。对3种运行工况的过流能力及水流特性进行测试与分析,得出工况1可安全过流,工况2部分洞段净空余幅不足,最小余幅值为14.39%,工况3大部分洞段不满足安全过流。对比试验值与理论计算值,二者结果较接近,且试验值偏安全,可为该工程施工、运行提供理论依据。

混凝土衬砌渠道糙率几个问题的探讨

在进行渠道设计时，根据村砌方式、材料和工程经验，有一个设定糙率．根据这个糙率计算设计输水流量；工程竣工时，有一个实际的初始糙率；工程运行一段时间后，会形成实际运行糙率。设计糙率、初始糙率和实际运行糙率应该基本相等，但实际运行糙率一般大于设计糙率和施工糙率，这将造成过流能力不足等问题。同时运行状态对水流阻力也有影响。本文就这个问题进行探讨，以期引起设计部门和运托管理部门的重视。

阻力平方区满流糙率影响因素及敏感性分析

糙率在实际应用中通常以经验值取为常数,但其实际值会随着水力学条件的变化而改变。基于ColebrookWhite方程与曼宁公式推导出阻力平方区内满流状态下糙率的计算公式,得到糙率的影响因素包括当量粗糙度、雷诺数及水力半径,为糙率的准确计算提供理论基础,并通过敏感性分析研究糙率随各因素的变化特性。为避免流量未知情况下求解糙率值时的迭代计算,结合所提出的比值系数雷诺糙度比KRek,分析忽略雷诺项时所得糙率值的相对误差,从而得出可忽略雷诺项来计算糙率的条件,为简便计算糙率值提供参考。

基于植被分布的河道糙率分区及率定方法

天然河流的河道综合糙率呈现出空间上的差异性和随水位(或流量)变化的动态性,但目前缺乏相关参数化方法来定量描述河道糙率的动态变化规律。尝试通过参数化方法开展受河道植被影响显著河流的糙率反演研究,用以提升模型精度。基于植被分布将河道断面划分为若干糙率不同的子区,通过率定河道断面各分区的糙率,从而反演糙率—水位曲线。在此基础上通过分析河道植被覆盖情况与河道断面特点对糙率曲线变化的影响,推求了基于分区糙率的河道断面综合糙率计算公式,从而定量描述分区糙率与综合糙率的关系。以漓江干流为例,采用该方法率定漓江干流(大溶江至阳朔段)水动力模型。结果表明:漓江干流综合糙率随水位在0. 022～0. 180间变化;在1. 5 m的临界水深下,断面可划分为底床植被区(n=0. 210)与非植被区(n=0. 006),能较好地反演糙率—水位曲线并获得理想的水位模拟效果。漓江底床植被繁茂是糙率随水位变化的根本原因,断面边滩的坡度变化是糙率与水位曲线梯度变化的主要驱动因素,两者的共同作用使得糙率随着水位呈现两段式的非线性变化。

狭窄型河道断面形式及糙率选取的研究

针对狭窄型河道,分析在满足防洪要求的前提下如何选择河道的断面形式,并在推求洪水水面线过程中合理选取河道的糙率。结合工程案例,实地进行暴雨洪水调查,结合河段内的地形地貌条件,因地制宜优化设计河道断面形式和选取合理的河道糙率,按照设计洪水水面线计算成果确定两岸堤防高程。

混凝土明渠糙率系数的测试探讨

鄂北水资源配置工程试通水期间,通过对多个渠道断面水力要素的查勘测量,并采用数学模型拟合水流关系曲线的方法,计算分析糙率系数均值糙率为0.0139,与《水力学》中“不抹光的水泥抹面采用糙率系数0.014”完全吻合。糙率系数是综合反映渠道壁面粗糙情况对水流影响的一个重要参数,其取值高低与工程规模和工程投资密切相关,开展此项研究为大中型水利工程及类似鄂北输水工程设计提供重要参考。

三峡水库运行初期库区糙率特性分析

为得到三峡水库实际运行后库区泥沙的淤积糙率,基于三峡水库运行10余年库区实测淤积资料、日均来流量与水位序列,采用一维水流模型推算了三峡水库正常蓄水运行以来库区沿程的综合糙率。结果表明,常年回水区峡谷段淤积较少,糙率随流量、运行时间变化较小,糙率相对较大;常年回水区宽谷段泥沙在主槽落淤后床面阻力减小,糙率逐年降低;常年回水区弯曲分汊段泥沙淤积严重,糙率逐年减小;变动回水段天然河道特性起控制作用,糙率相对稳定。同一洪水流量情况下,随运行时间推移和淤积发展,糙率总体减小。常年回水区糙率的降低值明显大于变动回水区糙率的降低值。三峡水库淤积过渡期糙率与河道部位、断面形态、河道形态等参数均存在一定关系。研究成果为三峡水库淤积与糙率的关系研究奠定了基础。

梯形河道行洪能力与护岸糙率的关系研究

为研究变流量、变底坡工况下护岸糙率变化规律与河道行洪能力。采用模拟草皮、三棱柱砖块模拟生态护岸,通过水槽试验和数值模拟方法,研究不同宽深比和非均匀流条件下护岸糙率对水面线的影响。结果表明,河道糙率的变化与水深的关系较为密切,当水深增加时,河道综合糙率呈对数型增加,受流量和底坡的影响较小;随着护岸糙率的增加,均匀流和非均匀流的水深均增大;沿程综合糙率与沿程水深呈正相关关系;护岸糙率变化幅度较大,对宽深比较小的河道水深影响较大,但对宽、浅河道影响较小。

稻谷水分与出糙率、整精米率之间的关系探究

对早籼稻、晚籼稻、粳稻样品中水分、出糙率以及整精米率进行了测定,探究水分与出糙率、整精米率的关系.实验结果表明,稻谷中水分含量与出糙率、整精米率存在一定的关系.结合样品检测结果以及稻谷质量指标中水分含量要求(籼稻的水分含量≤135%,粳稻的水分含量≤145%),建议入库早籼稻的水分含量在120%~123%范围,晚籼稻的水分含量在121%~131%范围,粳稻的水分含量在137%~142%范围,这样有助于提高稻谷的出糙率和整精米率.本研究为稻谷入库储藏提供了一定的参考价值,具有较强的指导意义.

基于水动力学方法的输水隧洞糙率反推研究

为提高输水隧洞糙率反推的准确度,文中以引细入汤输水工程为研究实例,采用水动力学方法对其糙率进行反推。结果表明,水动力学方法反推的输水隧洞糙率相比于传统恒定流方法更为合理,符合输水隧洞糙率实际情况。研究成果对于提高输水隧洞过水能力复核精准度具有重要参考价值。

定床模型糙率模拟试验研究

通过变坡水槽试验,取得了18组定床模型梅花形加糙试验的数据,分析给出了定床模型设计糙率的加糙方法。模型中在糙率要求较大的部位可采用梅花形排列法加糙,在模型水深较浅的滩面及工程局部可采用密排平铺法加糙。结果表明,这种加糙方法可较好地模拟定床河工模型的设计糙率。

模拟管袋坝接缝管路的糙率率定试验方法

为了解决模拟管袋坝袋间接缝管路的糙率边界条件模拟和观察试验的矛盾,自行设计一套糙率率定的试验装置,主要包括供水设备、模拟管路和数据采集设备.针对该试验装置提出了相应的试验原理和试验方法,并验证该试验装置及试验方法是可行的.在此基础上进行了纱网糙率率定试验,选出适当糙率的纱网完成对管路边界条件的模拟,同时满足观察管路中砂体的运移状态的需要.

水文站测验河段糙率分析研究

从云南省水文站分布概况及其测验河段糙率测验情况、分析研究方法、误差控制、分析研究成果等方面对水文站进行10年测验河段糙率测验结果分析研究。截至目前,云南省156个水文站有70站采用测验河段糙率分析值,占全省水文站44.9%。其分析结果为:属于云南境内的长江、珠江、红河、澜沧江、怒江、伊洛瓦底江流域水文站测验河段糙率范围分别为0.009~0.087、0.010~0.134、0.006~0.096、0.010~0.089、0.040~0.059、0.015~0.060。