Effects of muddy water irrigation with different sediment gradations on nitrogen transformation in agricultural soil of Yellow River Basin

Muddy water irrigation has been widely practiced in the Yellow River Basin for agricultural production and is an important method of economical and intensive utilization of water resources.In this study,the effects of sediment gradation,sand content,and soil moisture content on nitrogen(N)transformation were studied through a series of experimental tests.The results indicated that muddy water irrigation significantly affected agricultural soil physical and biological properties as well as N transformation.Soil bulk density,total porosity,pH,and microbial enzyme activities significantly correlated with N transformation as affected by the interaction between sediment and soil moisture.Sediment addition generally increased the soil bulk density and reduced the soil porosity and pH significantly,and the optimum moisture for promotion of the N transformation rate was 80%of the water-filled pore space.Therefore,muddy water irrigation has a potentially long-term influence on agricultural N cycles in semi-arid regions of northwestern China.This could provide a theoretical basis for scientific and rational use of muddy water for irrigation.

“圆中环”沉沙排沙池浑水沉沙特性

"圆中环"沉沙排沙池是一种新型二级泥沙处理设施,以新疆呼图壁阿苇滩"圆中环"为原型,通过物理模型试验研究其浑水沉沙分布规律以及沉沙排沙效果。研究表明:"圆中环"的含沙量、沉沙范围和沉沙粒径在环向呈不均匀分布,135°~225°范围分布较大。但含沙量及沉沙粒径在径向与半径成反比,在距离圆心1/2半径处以内含沙量沿垂向与水深成反比,垂向分布不均匀,沉沙颗粒较粗,其余范围含沙量垂向分布较均匀,沉沙颗粒较细;在设计工况条件下,"圆中环"截沙率为90.9%,>1 mm粒径范围截沙率为100%。试验证明:"圆中环"存在泥沙分选现象,水沙分离依靠重力沉降,溢流堰长是沉沙效率高的重要原因。"圆中环"沉沙粒径范围大,截沙率高,排沙耗水率较小,并能利用水力作用自动排出沉沙。研究结果可为"圆中环"优化结构形式及设计应用提供参考。

微灌用沉沙池泥沙沉降计算方法试验研究

对沉沙池设计中最常用的准静水沉降法和一维流超饱和输沙法进行了比较研究,得到了该两种方法用于微灌沉沙池设计中的参数变化范围,并对其中的紊动修正系数K和恢复饱和系数a进行了专门试验研究,得出了K和a的计算公式和适用条件。试验结果表明:准静水沉降法的计算误差较大,但在一定范围内,可以满足精度要求,用来估算沉沙池池长;一维流超饱和输沙法计算简单并且具有较好的计算精度,可以用于微灌用沉沙池的工程设计计算。

微灌沉沙池在新疆兵团节水灌溉中的应用研究

微灌沉沙池是为了直接利用地表水资源作为微灌系统灌溉水源而提出的一种新型泥沙处理技术,在进水口加设调流墙、在溢流堰上沿水流方向设置溢流槽两个方面对传统沉沙池进行了改进。通过对微灌沉沙池在生产实际中的应用展开了研究,并在几个方面与传统沉沙池做了比较,结果表明,微灌沉沙池可以大大提高泥砂的沉淀效率,出池水流平均含砂量最大降幅可达95%,特别是对细颗粒泥沙的沉降具有很好的效果,使出池水流含沙量更小,具有广阔的应用前景,值得在更大范围内推广。

微灌用过滤器过滤性能分析及应用选型研究

灌水器被称为微灌系统中的心脏,其水流孔径一般都很小,这就要求灌溉水中不含有能够造成灌水器堵塞的污物,因此对灌溉水进行净化处理是保证微灌系统正常运行的关键,而合理设计和配置过滤设备则是保证灌溉水净化处理的关键措施。通过对微灌用过滤器过滤性能的分析,从而得出了各种过滤器的适用条件。根据灌溉水中所含污物性质、含量高低、固体颗粒粒径、灌水器流道尺寸、灌溉需水量大小、灌溉系统性质、出流方式等因素选择与当地相适宜的过滤器。随着经济和科学技术的发展,具有自动化控制功能的过滤器和组合型过滤器将会成为微灌用过滤设备的选择趋势。

位山灌区渠系泥沙淤积的主要问题与治理措施

根据实测资料,分析位山灌区渠系泥沙淤积问题。结果表明:西输沙渠尾沉沙池口淤高导致水面比降远小于设计比降是西输沙渠泥沙严重淤积的主要原因;西输沙渠的泥沙淤积主要是溯源淤积,由于入池水流不畅、出口处落差较小、日常引沙量较大导致泥沙淤积严重是造成西沉沙池淤沙容积严重不足的主要原因。建议改造输沙渠、优化灌区引水引沙调度方式、实现西沉沙池的动态调控,采用提水或扬水灌溉方式治理位山灌区的泥沙淤积问题。

位山灌区沉沙池输沙通道减淤效果研究

根据位山灌区西沉沙地泥沙清淤观测资料,总结了不同时期的灌区泥沙处理特点,比较了传统清淤与输沙通道改造的泥沙处理费用的差别,分析了输沙通道改造后渠道输水输沙能力的差异。结果表明,在新的水沙条件下输沙通道改造能有效减轻沉沙池的泥沙淤积,延长沉沙池的使用年限,同时实现灌区泥沙远距离输送、分散沉沙的目的,减淤效果明显。

模拟微地形空间变异对畦灌系统影响的田间验证

对不同畦块类型和畦灌入流方式,进行了田间灌溉试验。根据田间试验数据,对微地形随机模拟和二维灌溉模型的数值模拟评价方法进行验证。通过随机生成和实测的畦面相对高程模拟所得的畦灌过程和畦灌性能与田间实测结果的对比,得出基于微地形随机模拟和二维灌溉模型对畦灌过程和畦灌性能进行数值模拟具有较好的可行性和实际效果,相比而言,对水流推进时间、平均灌水深度的模拟效果较好;地表水深变化过程、灌溉效率次之;水流消退时间、灌水均匀度稍差。利用基于最小样本容量随机生成的一组畦面相对高程开展微地形空间变异性对畦灌系统影响的数值模拟评价比基于单个典型田块的实测高程数据进行评价更为合理。

小开河灌区水沙分布及泥沙长距离输送机理研究

小开河灌区是黄河下游20世纪末扩建改造的大型引黄灌区,经输沙渠把泥沙进行长距离输送,在远离黄河大堤51.3km处修建沉沙池集中处理泥沙。1998年11月通水试运行,2001年底正式运行,工程建成后,输送入沉沙池泥沙占引黄闸进沙量的52.13%,实现了泥沙长距离输送的目标。本文首先介绍了小开河灌区工程建设及运行情况,10年来灌区水沙分布,针对泥沙长距离输送机理问题,研究分析了小开河灌区渠道特性、长距离输送特点和输沙渠冲淤规律,提出输沙渠泥沙垫底淤积量概念和基本冲淤平衡水沙条件。

车西洼陷低渗透储层孔隙结构特征及物性

根据岩心观察描述、铸体薄片、岩心分析化验等资料,研究了车西洼陷沙四上亚段低渗透储层孔隙结构特征,探讨了影响低渗透储层物性的主要因素。研究结果表明研究区沙四上亚段储层岩性以细砂岩和粉砂岩为主,平均孔隙度为14.3%,平均渗透率为13.2×10-3μm2,以低渗透砂岩储层为特征,储集空间以粒间溶孔、粒内溶孔和微裂缝为主,储层孔喉半径一般小于6μm。当孔喉半径小于0.24μm,渗透率小于0.4×10-3μm2,排替压力大于1 MPa时,储层含油气性变差。影响沙四上亚段储层物性的主要因素包括孔喉半径、沉积物颗粒大小、溶蚀孔隙和微裂缝的发育情况,以及泥质质量分数和碳酸盐岩质量分数。孔喉半径大的储层沉积物颗粒相对较粗,储层物性相对较好。溶蚀孔隙主要发育在2 000～2 600 m和3 000～3 700 m,溶蚀孔隙的发育能有效改善储层物性。微裂缝主要发育在断裂带附近,可提高储层渗透率5.4～220.1倍。泥质质量分数和碳酸盐岩质量分数的增加使孔隙度减少3%～5%。

微灌用微压过滤冲洗池的过滤性能计算模型

为研究泵前微压过滤冲洗的一种新型措施--微压过滤冲洗池,以泥沙去除率、滤网截沙质量及过滤时间为过滤性能考核指标,开展了流量、含沙量及滤网面积3个参数的均匀正交物理模型试验,利用数据处理系统(DPS)统计分析试验数据。结果表明,影响泥沙去除率和截沙质量的因素主次顺序为滤网面积、含沙量、流量;影响过滤时间的因素主次顺序为流量、滤网面积、含沙量。由此,构建了考核指标泥沙去除率、截沙质量、过滤时间与影响因素含沙量、流量、滤网面积的响应多元线性回归计算模型,并指出当含沙量为0.36 kg/m^(3)、流量3 m^(3)/h、滤网面积2000 cm^(2)时,为最优工况。研究结果将为水沙分离机理、结构优化及其应用推广提供理论和设计依据。

新型矩形沉沙池在节水灌溉中的应用研究

一种新型矩形沉沙池已在新疆建设兵团大面积推广使用,这种沉沙池在进口增设了调流墙,在溢流堰上沿设置了溢流槽。从泥沙沉淀特性和经济性能两个方面对新型矩形沉沙池与传统沉沙池进行了比较。结果表明,新型矩形沉沙池的泥沙沉淀率比传统沉沙池提高了6%,出池含沙量由1.63 g/L降到了0.86 g/L,工程造价降低了20%左右,其泥沙处理效果和经济性更优,适宜在新疆地区农业节水灌溉中推广应用。

新型沉沙池沉沙效果的应用研究

微灌用新型沉沙池是一种新型泥沙处理设备,地表水资源经过它处理后可直接作为灌溉水源进入农田微灌系统。通过原型观测实验分析,对微灌用新型沉沙池的泥沙沿程分布情况和水流含沙量变化进行了研究。结果表明:相比传统沉沙池,新型沉沙池对泥沙的沉淀效果更明显,泥沙颗粒自池首至池尾的沿程分布表现出由大到小变化规律,且渠尾出池水流的悬移质含沙量明显减小,具有广阔的应用前景。

一种典型的同生沉积型微细浸染型金矿床——桂西北高龙金矿床

桂西北高龙微细浸染型金矿床位于广西田林县高龙乡。含矿硅质岩与热水沉积作用有关,而非前人认为的断裂破碎热液硅化交代岩。矿床的典型地质特征以及地球化学特征显示该矿床具有典型的同生沉积准同生成岩的成因特征,矿床属同生沉积型,而不是前人认为的后生热液改造型。矿床的形成与右江沉积盆地演化关系密切,含矿流体为以大气降水为主要补给源的深循环盆地卤水和与沉积物发生了同位素交换的埋藏古海水,流体的运移方式以压实驱动流为主,含矿流体主要以沉积喷流方式成矿。

郑国渠的历史启示

建于公元前二百多年的郑国渠开创淤灌先河,水沙并用,效益显著。后来工程虽然湮没了,但其奇妙的设计,精堪的技术,在中国水利史上留下了光辉的一页,其历史经验对改进目前引黄有重大现实意义。

灌溉沉沙池泥沙设计标准研究

灌溉沉沙池的设计标准是沉沙池设计的重要依据,包括入池和出池泥沙设计标准,内涵含沙量和级配两个指标。确定入池设计标准时,宜以引水期分析统计得到的具有代表性的入池泥沙特征值作为设计值。自流灌溉沉沙池出池含沙量的控制,应以干、支渠不产生淤积为标准,平原区沉沙池取值可低些,可以2～7kg/m3作参考;山区沉沙池取值可高些,可以12～50kg/m3作参考。泵站沉沙池出池含沙量应综合考虑泵站扬程、泥沙粒径对水泵磨损的影响,并结合下游干、支渠挟沙力要求,通过论证后确定。灌溉沉沙池出池泥沙粒径宜控制在小于0.05mm以下,0.05mm以上粒径的泥沙沉降率可取80%～85%。

流量对微压过滤冲洗池过滤性能的影响研究

为研究微压过滤冲洗池在不同流量下的过滤性能,开展了流量为5.4、9.1、12.4、15.4、18.5 m^3/h下的物理模型试验。结果表明:不同流量下,微压过滤冲洗池的过滤情况可分为滤网过滤、滤饼过滤和挤压过滤3个阶段;流量对微压过滤冲洗池的泥沙去除效率影响不大,均为66%左右;0.125 mm以上泥沙的粒级效率达到100%,符合微灌或喷灌对水质的要求;流量为5.4 m^3/h下的过滤时间和拦截的泥沙质量分别为18.5 m^3/h的3.44倍和2.32倍,一旦超过对应流量下的过滤时间,则需进行排污,否则易损坏滤网;流量越小,微压过滤冲洗池的过滤时间越长,滤网能拦截的泥沙越多,尤其是小于滤网孔径的细小颗粒。

不同滤网条件的微压过滤冲洗池过滤性能研究

为探讨微压过滤冲洗池采用不锈钢和腈纶滤网作为过滤元件的过滤性能,以过滤时间、拦截泥沙质量及泥沙去除率为评价指标,在水流含沙量为0.66 kg/m3和流量为5.0 m3/h条件下分别开展了物理模型试验。试验结果表明:在水箱水深变化方面,腈纶滤网存在水深恒定、水深快速增加及水深急速增加3个过滤阶段,而不锈钢滤网没有水深急速增加阶段;两种滤网的水深恒定时间相差不大,但不锈钢滤网的过滤时间略大于腈纶滤网;腈纶滤网拦截泥沙质量大于不锈钢滤网,且腈纶滤网能拦截到更小粒径的泥沙;腈纶和不锈钢滤网的泥沙去除率分别为61.10%~83.50%和44.00%~62.05%,前者是后者的1.35~1.42倍。综合考虑各项指标认为腈纶滤网更适用于微压过滤冲洗池,试验成果可为微压过滤冲洗池的深入研究提供理论依据和技术支撑。

微灌砂石过滤器滤层泥沙的沉积与迁移特征

为探明泥沙颗粒在砂石过滤器滤层中沉积与迁移的规律,选用3种粒径(>0.90~1.25、>1.25~1.60、>1.60~2.00 mm)的石英砂作为滤料,通过滤柱模型开展0.4‰的浑水过滤试验,分析滤层沉积与迁移的泥沙质量、泥沙粒度分布以及过滤时的水力性能。结果表明:过滤过程3种滤柱泥沙截留率分别为97.07%、94.53%、90.50%,滤后水均满足微灌水质要求,但构成砂滤柱的滤料粒径越大,泥沙在滤层中分布越均匀。各砂滤层截留泥沙的粒径分布宽度自上向下分别为1.86、3.37、4.12、4.21,随滤层深度增加,截留泥沙颗粒粒径减小;在>0.90~2.00 mm范围内,随滤料粒径增大,更多的细颗粒泥沙可以随水流排出过滤器,但中砂与粗砂全部截留在滤层中。综上,3种砂滤柱过滤效率的差异主要体现在小粒径泥沙截留量上,而在满足微灌水质标准的情况下,该部分小颗粒泥沙并不会使灌水器流道产生物理堵塞。同时,根据流速与压强分析得,大粒径的砂滤柱不仅流速稳定,压强升高较慢,而且纳污能力强。因此,在滤后水满足微灌水质的情况下,应当优先采用大粒径滤料,这样不仅可以提升过滤效率,而且节能省材。研究结果对砂石过滤器滤料粒径及滤层高度的优化具有重要意义。

山东小开河引黄灌区高质量发展的对策措施

近年来黄河调水调沙使小开河灌区引水条件变化,灌区供水和生态安全受到威胁。针对灌区面临的引水量减少、淤积严重、清淤弃土无处放置、沉沙池功能不足等问题,提出了渠首工程改造及建设输沙管道等工程措施。为落实黄河流域生态保护和高质量发展,利用泥沙资源、分散处理泥沙、改良土地、加强监管等一系列运行管理措施是有效的。在应对水资源供需矛盾日益突出、遏制生态环境退化的实践探索中,小开河灌区积累的一些做法可为黄河下游引黄灌区提供参考。