测控一体式分水农门试验与水力特性探索

【目的】设计一种一体式量控建筑物—测控一体式分水农门,探究其在梯形渠道上的量水性能。【方法】利用农门控制碟阀和圆管组合而成测控一体式分水农门(以下简称分水农门),研究不同流量Q、不同农门控制碟阀开度θ下的分水农门各项水力特性以及流量公式。【结果】(1)通过拟合设计分水农门流量公式计算出的流量与实测流量平均误差为4.34%,流量量测误差小于±5%,满足灌区量水精度要求。(2)分水农门中输水管道部分“最优测点”位于管道整体长度0.475~0.575处。(3)分水农门主要是在水流经过碟阀时产生局部水头损失和沿程水头损失,水头损失介于29.54%~38.89%。【结论】当流量在30~65m^(3)/h时,不同流量工况和碟阀开度下分水农门满足灌区量水精度要求,可在灌区末级渠道进行水量计量。

洋沙泡水库底泥总铁迁移影响因素实验研究

为深入了解吉林省西部洋沙泡水库底泥中总铁释放迁移规律,通过室内模拟实验进行了在不同pH值、水温、溶解氧、水动力条件下底泥总铁迁移影响因素实验研究。结果表明:在实验第10天时,pH值为9的总铁浓度为0.120 mg/L,pH值为6的总铁浓度为0.535 mg/L,是pH值为9的5.57倍;第1天在4℃下总铁浓度为0.024 mg/L,25℃下总铁浓度为0.037 mg/L,是4℃下的1.54倍;第10天在4℃下总铁浓度为0.043 mg/L,25℃下总铁浓度为0.153 mg/L,达到了4℃下的3.56倍;在好氧状态下,第1天总铁浓度为0.037 mg/L,第10天总铁浓度为0.153 mg/L,较第1天提升了3.14倍,在厌氧状态下,第1天总铁浓度为0.089 mg/L,第10天总铁浓度为0.447 mg/L,较第1天提升了4.02倍;当振荡时间为24 h时,0 rad/min下总铁浓度为0.037 mg/L,80 rad/min下总铁浓度为0.249 mg/L,是静止状态下的6.73倍;150 rad/min下总铁浓度为0.513 mg/L,是静止状态下的13.86倍。由此可见碱性环境对底泥中总铁迁移有抑制作用;低温条件下总铁迁移速率慢;溶解氧含量与总铁迁移量成负相关;扰动是底泥中总铁迁移的主因。

U形渠道机翼柱型量水槽水力性能分析

为了详细探究机翼柱型量水槽应用于U形渠道的量水性能,设置了4个不同的量水槽收缩比开展水力性能试验。通过对流量、收缩比和上游水位等数据进行分析,拟合出机翼柱型量水槽的流量公式。研究还对测流精度、上游佛汝德数、临界淹没度等参数进行了详细分析。试验结果表明,机翼柱型量水槽水位~流量相关性极高,相关系数R^(2)达0.998,利用试验数据拟合出的流量公式简单易用,平均流量误差约为2.47%,上游佛汝德数小于0.3,临界淹没度最高为0.887。与传统的U形渠道量水槽相比,机翼柱型量水槽的流动公式简单易用,U形渠道机翼柱型量水槽的结构为进一步研究提供了新的思路和参考。

吉林省西部湖泊地带苏打盐渍土溶陷性

吉林省西部苏打盐渍土的溶陷性是该地区河湖连通工程无衬砌渠道的主要工程问题之一,研究苏打盐渍土溶陷特性可为渠道溶陷防治提供依据。以乾安县内湖泊规划渠道经过的盐渍土区为研究对象,通过原状土的室内溶陷试验,得到了苏打盐渍土溶陷系数随压力变化的规律,分析了深度150cm以上土壤溶陷系数随深度变化的关系。结果表明:苏打盐渍土在200kPa的压力下,首次遇水时产生最大的溶陷变形量,溶陷系数最大,溶陷性最强,随着压力增大,溶陷系数降低;深度30cm以上和120cm以下的土壤不具溶陷性,30~120cm的苏打盐渍土具有轻微溶陷性;30cm以上的土壤作为积盐层,高浓度的交换性Na+使得土壤颗粒聚结,孔隙比较低,土壤水分入渗受阻,渗流作用微弱,盐分不易溶解、流失;30~120cm的土壤间理化性质的差异是造成盐渍土溶陷的原因之一,是渠道溶陷治理的关键区域。

某尾矿库排水系统的安全评价

以吉林省某拟建尾矿库为例,进行了尾矿库不同运行期的洪水计算、泄流能力计算和调洪演算,以此来分析排洪系统的泄流能力是否可靠。并且为了进一步分析排水系统的安全,建立了物理模型,来进行泄流能力的试验研究和压力测试。结果表明,在各运行期时尾矿库的泄流能力是满足要求的;在后期运行时尾矿库排水系统基本处于无压状态,排水设施能保证长期的使用;排水竖井底部压力较大,设计时应该对此予以重视。

贝叶斯网络在水利工程中的应用

本文简要介绍了贝叶斯网络的基本概念和算法,通过总结现阶段已有的相关研究成果,分别列举了动态贝叶斯网络在水文预报、土石坝投资风险评估、水利工程成本~进度仿真分析等工程应用实例,论述了贝叶斯网络在水利工程领域的应用方法和有益效果。结果表明:贝叶斯网络在水利工程中的实际应用范围大、效果佳,准确度高,建议采用贝叶斯网络研究水利工程概率相关问题和不确定性问题。

基于不同供水压力不同土壤添加物的暗管灌溉特性研究——以吉林西部苏打盐碱土为例

为改善吉林西部苏打盐碱土土壤特性,提高暗管系统在苏打盐碱地区的灌溉效果,在不同供水压力下进行暗管灌溉特性研究。依据土壤水动力学理论,以暗管系统为研究对象,基于室内暗管系统灌溉试验,根据前期试验结论选择3%稻壳与5%玉米秸秆作为添加物与土壤混掺,从不同供水压力下湿润锋水平向右、竖直向上、竖直向下运移距离,累计入渗量以及土壤水盐分布状况三方面研究暗管系统灌溉时土壤水盐运移特性。结果表明:供水压力越大,各方向上湿润锋运移距离越远,灌溉历时越短,累计入渗量越大,平均入渗速率越快。同一供水压力下各方向上湿润锋运移距离大小关系为:竖直向上>水平向右>竖直向下。玉米秸秆作用效果强于稻壳。湿润体内部竖直向上、水平向右两个方向的土壤剖面含水率均随着与暗管滤层顶端的距离增大而减小。土壤盐分随着水分向湿润锋附近运移,土壤表面以及水平向右方向上湿润锋附近含盐量皆大于0.45%。选择供水压力为100 cm,5%玉米秸秆与土壤混掺方案,可以为农作物提供足够的根系吸水量,加快水分到达农作物根系的速度,增加农作物产量,对治理土壤盐碱化和农业可持续发展具有一定意义。

吉林西部苏打盐碱土在不同添加物下水分入渗特性

依据土壤水动力学理论,基于室内一维土柱入渗试验,选用稻壳、玉米秸秆、河沙3种材料作为添加物,分别将添加物以不同掺量与土壤均匀混合对苏打盐碱土进行入渗试验,从累计入渗量、入渗速率、湿润锋运移距离等方面研究苏打盐碱土在不同添加物及不同掺量下水分的入渗特性。结果表明:对照组土壤入渗量为3 mm·d^(-1),混掺1%稻壳、玉米秸秆时土壤入渗量分别为7.08、7.37 mm·d^(-1),混掺3%稻壳、玉米秸秆时土壤入渗量分别为18.9、23.07 mm·d^(-1),混掺5%稻壳、玉米秸秆时土壤入渗量分别为21.17、28.5 mm·d^(-1)。对照组土壤稳定入渗速率为0.04 mm·h^(-1),混掺1%、3%、5%稻壳土壤稳定入渗速率分别为0.17、0.55、0.60 mm·h^(-1),混掺1%、3%、5%玉米秸秆土壤稳定入渗速率分别为0.25、0.70、1.00 mm·h^(-1),混掺25%、40%、55%河沙土壤稳定入渗速率为0.08、0.09、0.10 mm·h^(-1)。对照组土壤湿润锋运移距离为4.9 cm,混掺1%、3%、5%稻壳土壤湿润锋运移距离分别为10.1、30、38.3 cm,混掺1%、3%、5%玉米秸秆土壤湿润锋运移距离分别为11.6、32、47 cm,混掺25%、40%、55%河沙土壤湿润锋运移距离分别为6.5、7.8、9 cm。混掺5%玉米秸秆可以大幅度增加土壤累计入渗量,提高水分入渗速率,浸润范围可以到达作物根系。因此选用5%玉米秸秆掺量与土壤混掺,可提升吉林西部苏打盐碱土入渗效果,有利于综合提高土壤水分入渗和保水性能。

抚松县仙人桥黑松谷供水工程水资源论证实例分析

根据抚松县仙人桥黑松谷供水工程所在地域的水资源条件,分析、论证取水水源的来水量、可供水量,分析、论证供水工程取水、退水方案的合理性、可行性与可靠性,提出供水工程的合理取水量。特别在符合水资源开发利用的前提下,改变水资源配置,减少地下水开采,充分利用地表水作为供水水源,促进工程所在区域水资源的优化配置和可持续开发利用,为工程取水许可申请提供技术依据,确保水资源开发、利用、配置、节约、保护和治理的综合目标得以实现。为类似供水工程水资源论证提供参考。

引松供水工程过河输水管线防洪评价

针对吉林省中部城市引松供水工程四平干线输水管线工程,论证其河段内既有设施的现有标准及规划目标,就穿越工程对河道防洪,河势稳定进行分析计算,对输水管线工程建设的防洪影响给出定性结论,同时分析论证工程建成后对河道第三方合法水事权益的影响。保证了工程安全、经济、稳定的实施和运行,为类似建设项目工程防洪评价提供参考。

引松供水工程过河输水管线防洪评价

针对吉林省中部城市引松供水工程四平干线输水管线工程,论证其河段内既有设施的现有标准及规划目标,就穿越工程对河道防洪,河势稳定进行分析计算,对输水管线工程建设的防洪影响给出定性结论,同时分析论证工程建成后对河道第三方合法水事权益的影响。保证了工程安全、经济、稳定的实施和运行,为类似建设项目工程防洪评价提供参考。

机翼柱形量水槽模型试验研究

灌区用水计量是实现节水型社会的重要环节,灌区量水技术是做到用水计量的基本技术保障之一。介绍了一种机翼剖面形状的柱体量水设施,通过3种不同量水槽收缩比进行了系统的组合试验,试验结果表明:该量水槽过流顺畅,水头损失较小,试验数据相关关系极好,相关系数的平方R2=0.999 8。拟合的流量计算公式简明易用,测流平均误差小于1.68%,临界淹没度可达0.892。

基于AHP-熵权法的农业节水技术综合效益评价

AHP法和熵权法分别被广泛应用于农业节水灌溉技术综合评价中,AHP法注重主观经验,熵权法注重客观规律。为此,将两种方法相结合用于评价农业节水灌溉技术综合效益,从经济、生态、社会3个效益维度构建了农业节水灌溉技术综合效益评价指标体系,用MatLab软件计算由AHP-熵权法确定的综合权重值,应用线性加权法实现不同节水灌溉技术的综合效益测度。结果表明:评价中的3种节水灌溉技术综合效益测度值为膜下滴灌+暗管排水技术(0.665)>膜下滴灌(0.566)>传统漫灌技术(0. 324);膜下滴灌+暗管排水技术不仅增加玉米产量以及农民收入贡献率,而且有助于解决实验基地存在的干旱缺水、土壤盐碱化等生态环境问题;采用AHP-熵权法能够选出综合效益最佳的农业节水灌溉技术。

翼柱型量水槽在3种常用渠道上的应用性能对比试验研究

翼柱型量水槽是一种新型量水槽,其应用在灌区具有成本低、便于修建、量水精度高的特点。【目的】探讨翼柱型量水槽在矩形渠道、梯形渠道、U形渠道上的适用范围。【方法】试验在矩形渠道、梯形渠道、U形渠道上分别设计3种收缩比的量水槽,在不同流量工况下进行试验,并对测流精度、佛汝德数、水头损失、壅水高度等进行比较分析。【结果】拟合出矩形渠道、梯形渠道、U形渠道不同收缩比量水槽的流量公式,平均误差分别为0.42%、1.34%、1.65%,均满足规范误差小于5%的要求;翼柱型量水槽在3种渠道上游佛汝德数Fr均小于0.4,在U形渠道上游Fr最小;翼柱型量水槽在3种渠道上最大临界淹没度均大于0.85,应用于U形渠道的最大临界淹没度最高;矩形渠道修筑翼柱型量水槽产生的水头损失占上游总水头比例最小。【结论】翼柱型量水槽可用于灌区节水续建配套,同一比降条件下,矩形渠道与U形渠道衔接位置应用翼柱型量水槽效果最佳。

不同冻融介质作用下再生骨料透水混凝土耐久性试验研究

为探索不同冻融介质下再生骨料透水混凝土的冻融耐久性,分别以清水和3. 5wt%NaCl溶液为冻融介质,分析比较了不同冻融环境下再生骨料透水混凝土质量损失、动弹性模量、剩余抗压强度、CT扫描断面平均孔隙率随冻融循环次数的变化规律。试验结果表明,不同冻融介质作用下,再生骨料透水混凝土的质量损失率、相对动弹性模量、平均抗压强度与CT扫描断面平均孔隙率的劣化程度均随冻融循环次数增加而逐渐增大,氯盐环境下更易引起再生骨料透水混凝土的冻融破坏;再生骨料透水混凝土相对剩余抗压强度与相对动弹性模量之间具有良好的相关性,可通过测量冻融后再生骨料透水混凝土相对动弹性模量来评估其剩余抗压强度;最后基于两参数Weibull概率分布函数建立了再生骨料透水混凝土冻融损伤演化方程,可用于表征不同冻融介质作用下再生骨料透水混凝土试件的冻融损伤破坏程度。

梯形渠道翼柱型量水槽试验研究与数值模拟

【目的】探究翼柱型量水槽在梯形渠道量水的适用性。【方法】对4种不同收缩比的翼柱型量水槽进行水力性能模型试验,并运用Fluent 17.1软件对其中2种收缩比的量水槽进行了数值模拟。通过对上游水位、流量和收缩比等进行分析,拟合得到了量水槽流量公式,并从测流精度、佛汝德数、临界淹没度以及水头损失等方面对其量水性能进行了分析。【结果】翼柱型量水槽在梯形渠道量水性能优良,水位-流量相关度极好,R2可达0.997 1以上,拟合的流量公式简明易用,测流平均误差为2.41%,上游佛汝德数均小于0.4,临界淹没度达0.85以上,通过数值模拟对量水槽水面线和流量进行误差分析,将实测值与模拟值进行比较,二者平均误差分别为3.80%和3.72%,与试验结果高度吻合,模拟结果准确可靠。【结论】翼柱型量水槽可用于梯形渠道量水,且量水精度满足明渠测流规范相关要求。Fluent软件可用于翼柱型量水槽数值模拟。

区域玉米水肥耦合制度的优化研究——以长春市绿园区为例

以田间试验数据为基础,结合地理信息系统、优化算法和植物模拟软件,以长春市合心镇为例,在土壤地理信息数据库的基础上构建优化区域玉米水肥耦合制度。结果表明,依据植物模拟软件和遗传算法能有效求解优化的玉米膜下滴灌水肥耦合制度,地理信息系统的建立能为农民的田间管理提供参考依据。

膜下滴灌结合暗管技术土壤水盐特性研究

膜下滴灌结合暗管排水技术,是一种将膜下滴灌和暗管排水技术结为一体的复合型节水灌排技术。为探究该技术条件下的玉米大田作物土壤水盐和有机质运移规律,在吉林省前郭县前诸尔钦村选取试验地,通过膜下滴灌结合暗管排水(T1)、膜下滴灌(T2)和传统种植(T3)三个不同小区进行田间试验。试验结果表明:在玉米生长期,同一土层深度土壤含水率T1、T2、T3变化幅度分别为9.46%、15.35%、23.49%,说明膜下滴管结合暗管排水有助于改善土壤保水性;T1各层土壤均出现不同程度的脱盐,20、40、60cm土层脱盐率分别为40.5%、38.8%、27.9%,T2玉米生长后期出现深层土壤积盐现象,积盐率为95.2%,T3降雨条件下出现深层土壤积盐,干旱条件下出现表层土壤返盐现象;T1在玉米生长后期,20、40、60cm土壤有机质含量显著增加,T2、T3呈下降的趋势,说明膜下滴灌结合暗管排水有助于提高土壤有机质含量,利于作物生长。本研究还利用Hydrus-1D建立土壤水分运移模型,模拟效果较好,模型可靠。

洪水作用下村镇住宅的力学响应试验研究

针对洪水作用下村镇住宅的反应,通过建立房屋模型,研究不同洪水水力条件下,村镇住宅所受的洪水压力、应变等分布规律,并分析了不同房屋结构以及基础对抵抗洪水作用的影响,初步得到了洪水作用下村镇住宅的破坏机理。

翼柱型量水槽应用于梯形渠道性能试验研究

为探究翼柱型量水槽在梯形渠道量水的性能,在梯形渠道上通过4种不同量水槽收缩比进行水力性能试验。通过对上游水位、流量和收缩比等进行分析,拟合了流量公式;并对测流精度、上游佛汝德数、临界淹没度以及水头损失进行了分析。试验结果表明:翼柱型量水槽在梯形渠道量水性能良好,水位~流量相关度极高,相关系数的平方R^2达0.9971,推求的流量公式简易,测流平均误差为2.41%,上游佛汝德数小于0.4,临界淹没度达0.85以上,满足《灌溉渠道系统量水规范》(GB/T 21303-2017)相应要求。