基于水量平衡原理的沟灌水流推进解析模型研究

传统的基于水量平衡原理的沟灌水流推进模型研究,必须给定下渗水形状系数σz的具体值,导致模型精度受到一定影响.本文通过对下渗水形状系数σz与水流推进关系的理论分析,建立基于水量平衡原理的沟灌水流推进解析模型,确定其迭代算法,研究地表储水形状系数不同取值(介于0.70～0.80之间)对模型计算精度的影响,并结合已有的文献资料和田间试验对模型验证.研究表明:所建模型可解决沟灌过程中下渗水形状系数难以直接给定的问题,提高了模型的精度;地表储水形状系数在0.70～0.80之间的不同取值对模拟结果影响较小,且取0.75时的模拟值优于取0.70或0.80时的计算结果.验证结果表明所建立的解析模型有较为严谨的物理基础,计算方便,精度较高,具有较强的实用性.     

畦田Philip入渗参数和田面综合糙率同步推求

以水量平衡原理为基础,通过对畦灌地表水面线的概化,并将Philip入渗公式等同为α=0.5的Kostiakov修正模型,由此建立了利用畦灌水流推进过程同步推求Philip土壤入渗参数和田面综合糙率的模型.结合文献资料和大田试验对所建模型进行验证,并采用Matlab软件求解,得出不同地表储水形状系数σh下的入渗参数和糙率,并分别对入渗参数和田面综合糙率的可靠性进行了验证,结果表明所建模型同步推求土壤入渗参数和田面综合糙率是可靠的,并且计算方便,精度较高.     

地面灌溉土壤入渗参数及糙率系数确定方法研究综述

土壤入渗参数的确定包括由田间试验测定、基于水量平衡原理根据灌水资料直接估算和借助灌溉模拟模型优化反求3种方式;田面糙率系数的确定包括由灌溉经验确定、根据灌水资料采用曼宁公式直接估算和借助灌溉模拟模型优化反求3种方式。对地面灌溉土壤入渗参数和田面糙率系数的各种确定方法进行总结,分析了各种方法的特点。结果表明,根据灌水资料推求平均入渗参数和糙率系数已成为主要趋势,各种确定方法之间的差异有待通过田间试验资料进一步分析,与参数值密切相关的水力要素的分析研究需加强。     

南方低山丘陵区滴灌葡萄蒸发蒸腾量实时预报

以浙江低山丘陵区永康灌溉试验站为背景,运用Penman-Monteith公式计算分析了永康长系列参考作物腾发量ET0及其变化规律,建立了ET0实时预报模型,并分析了参数A0取值方法对预报精度的影响。采用双作物系数法确定了滴灌葡萄逐日作物系数,建立了滴灌葡萄蒸发蒸腾量实时预报模型。运用实测的土壤含水率资料,根据水量平衡原理分析计算葡萄实际蒸发蒸腾量,与模型的预报值比较表明所建立的模型及其参数合理。     

非充分灌溉预报决策支持系统的研究

采用FAO-56 Penman-Monteith公式和双作物系数法计算出作物需水量,根据初始土壤含水率和作物生长发育的长度,通过农田土壤水量平衡原理计算出当前的土壤含水率,依此作为判断灌水与否以及预报灌水日期的依据。当土壤含水率下降到土壤水分下限值时就灌水,计算并输出灌水量,当其未达土壤水分下限值时,则预报需要灌水的日...     

基于灌水资料推求沟灌土壤入渗参数和糙率的方法研究

以水量平衡原理为依据,提出利用灌水资料计算沟灌过程土壤入渗参数以及田面糙率的一般方法。该方法只需2组灌水推进过程资料,避免了大量的水深测量工作;根据所求得的沟灌入渗参数和糙率利用WinSRFR软件模拟水流推进过程,其模拟值与实测值相比精度较高。     

畦田水流特性及灌水质量的分析

在陕西杨凌区的冬小麦及果树地进行了畦田规格和灌水技术要素对水流推进和消退过程、灌水效率及灌水均匀系数影响的田间试验，结果表明，文中给出的地面灌溉模型可较好地模拟畦田水流运动。根据灌水前、后土壤体积含水量计算了入渗水深均匀系数。结果表明，入渗水深均匀系数随畦宽的变化趋势与灌水效率相同，但可以达到0.75以上。对地面灌溉来说，高均匀系数并不一定意味着高灌水效率(田间水利用系数)。     

基于改进NSGA-Ⅱ的作物灌水量与灌溉日期同步优化

在非充分灌溉条件下,基于农田水量平衡模拟模型和作物产量计算模型,以灌水日期和灌溉水量为决策变量,将作物相对产量最大和作物全生育期的总灌溉水量最小作为优化目标,建立了能够同时对灌水日期和灌溉水量进行优化的多目标优化模型.在模型求解方面,设计了适合于此类优化问题的染色体结构,在精英保留非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的基础...     

畦田灌溉水流演进计算简化模型研究

在对水量平衡模型进行修改的基础上,结合零惯量运动方程,以水量平衡方程为基础,对畦灌水流演进模型的结构进行了研究。应用无因次系统模型,求得了模型的显式和隐式解。该模型可以用来计算畦灌水流演进距离。对山东省陈垓引黄灌区畦灌水流演进计算结果表明,该模型比以往使用的模型简单,计算精度与较复杂的零惯量模型的计算精度相当。模型计算不需编程,可以用手算完成全部计算过程,解决了传统的水量平衡模型无法解决的问题。     

移民安置区滴灌系统节水增产效果分析

滴灌具有较高的灌水均匀度,当灌水均匀系数Uc≥70%时,灌水器流量偏差的分布表现为正态分布,可概化成一线性的累积频率模型.利用该模型及灌水量,求出在不同灌溉条件下受灌水量影响的产量.通过对水的费用、产品价格、灌水均匀度、灌水量对作物的影响程度、环境污染等要素进行经济分析,从而对竹料镇滴灌系统的节水增产效果进行分析.     

复式断面渠道渠系水利用系数测算方法研究

【目的】研究采用复式断面渠道的灌区渠系水利用系数更精确地测算方法。【方法】采用动水测定法测定了渠道各断面水力要素,之后通过修订后的戴维斯-威尔逊公式和考斯加科夫渠道渗漏经验公式求得研究区域复式断面渠道渠系水利用系数,对比分析了各渠道水损失以及渠系水损失量。【结果】动水测定法更适合不断流复式断面渠道水力要素的测算;采用标准梯形断面渠道衬砌的方式渠道损失最小;考斯加科夫渠道渗漏经验公式求得灌区渠系水利用系数为0.75,而戴维斯-威尔逊公式求得灌区渠系水利用系数为0.82,更加接近实际值0.86,精确度提高了9.5%。【结论】由于占地、开挖等影响因素,灌区渠系衬砌后多形成复式断面渠道,灌区渠道衬砌优先采用标准梯形断面衬砌方式。对于这类渠系工程,动水测定方法明显优于典型渠道测量方法,戴维斯-威尔逊公式也更适用于复式断面渠道的渠系水利用系数的测定。     

地下水灌溉水质评价的对数型幂函数指数方法

为了科学合理、简便有效地评价灌溉水质,提出了一个灌溉水质评价的指数公式,并采用粒子群算法优化公式中的参数,得出优化后适用于多指标的灌溉水质评价公式.以新疆阿拉尔垦区、尉犁县和宁夏平罗县的水质资料为例进行验证.结果表明,该公式与综合危害系数法、模糊综合评价、突变理论的评价结果基本一致.新疆阿拉尔垦区和宁夏平罗的地下水适合农业灌溉,而尉犁县平原灌区浅层地下水不宜长期直接灌溉.灌溉水质评价公式具有简单便捷的优点,可以快速地得出灌溉水质评价结果,为灌溉水质评价提供了新的有效途径.     

改进灰色预测模型在灌溉用水量建模中的应用

灌溉用水量系统受诸多不确定性因素的影响,采用灰色预测方法对甘肃省灌溉用水量进行建模分析.通过对灰色GM(1,1)模型的预测精度的分析表明,GM(1,1)预测公式系数的选取存在缺陷.因此基于残差和为零准则,就预测公式系数C的选取问题提出新的计算方法,并对系数修正前后的模型分别建模.结果表明;改进灰色模型预测灌溉用水量与实际用水量更接近、精度更高.     

Y型网式过滤器堵塞过程对有机肥浓度的响应研究

为研究水肥一体化设备中用于过滤有机肥的Y型网式过滤器的堵塞规律,对Y型网式过滤器在初始流量500 L/h、水源压力117.6 k Pa下,设置25、30、40、50 g/L共4种黄腐酸钾有机肥肥液质量浓度,进行了过滤器堵塞试验,分析了Y型网式过滤器的局部水头损失与单个滤孔滤网清洁度(单个滤孔有效过水断面面积与孔隙总面积比值) S/S0的关系,并利用XRD分析了过滤器内堵塞物质的成分。结果表明:肥液质量浓度对过滤器滤网清洁度影响显著,建议肥液质量浓度不超过40 g/L;过滤器局部水头损失在S/S0减小到10%后才逐渐开始增大,过滤器局部水头损失与滤网清洁度、肥液质量浓度有关,利用多项式拟合给出了过滤器滤网清洁度与肥液质量浓度、施肥持续时间的关系式及局部水头损失与肥液质量浓度、滤网清洁度的关系式;滤网堵塞物质主要成分为硫酸钙、草酸钙。本研究结果可为水肥一体化设备中过滤器的选择提供理论参考。     

基于微环境参数集的茎干水分变化规律与估算模型研究

以杨树为研究对象,通过分析茎干水分与微环境参数集的变化关系,提出了茎干水分的估算模型。采用主成分分析法选取微环境参数集的最大主成分PC1作为特征变量,解决了微环境参数集之间的共线性问题,并在保留98.89%的原始数据信息的同时,达到了数据降维的目的,从而降低了模型复杂度。以PC1作为输入变量,茎干水分作为输出变量,基于两者的周期性变化规律建立了茎干水分与PC1的斜椭圆模型。在微环境状况相近的6个晴天,该模型的平均误差小于0.05%,均方根误差小于0.06%,决定系数大于0.94,能够较好地依据微环境参数集估算出实时的茎干含水率。但是由于植株个体存在形态指标上的差异,不同植株茎干水分与PC1的斜椭圆模型的预估参数也会存在差异,针对不同季节和气象环境需要分别建立茎干水分的估算模型。     

冻结期与融解期潜水蒸发系数模拟研究

根据河套灌区的长期观测资料,确定非冻融期参数后,由稍作修改的水量均衡方程及优化求解方法计算地下水埋深,对冻融期潜水蒸发系数公式逐步进行分析改善,最后在冻结期和融解期采用增加常数项的指数形式的潜水蒸发计算公式,模拟计算的地下水埋深与实际观测结果拟合最好。根据模拟结果,冻融期的潜水蒸发系数仅用地下水埋深来表示,其它影响因素反映在参数中,模型简单,方便实用。     

城市给水管网可靠性分析中阀门的作用

给水管网是城市给水系统重要的组成部分，其可靠运行对整个给水系统充分发挥经济效益和社会效益起着举足轻重的作用。对现有的给水管网设计、水力计算中的管网模型进行了综合的分析研究，基于某些合理假定，并在系统可靠性分析中详细考虑了阀门的配置作用，进而提出了一种新的管网简化模型：环节-阀门表示方法，可用于系统可靠性初步分析及期望缺水量计算，最后通过算例分析，进一步证明了该方法对指导维修人员的行动有一定的参考作用和实用价值。     

自由活塞式内燃发电机启动过程分析

针对自由活塞式内燃发电机启动过程巾的匹配问题,建立了内燃发电机系统启动过程的数学模型.通过对活塞运动位移及速度的简化,推导出直线电机驱动力简化表达式.研究结果表明:增加内燃发电机的活塞运动组件质量,可以减小直线电机的驱动力,但是活塞组件达到的最大速度减小,不利于高速启动;减小内燃机摩擦阻力系数以及有效压缩比也可以降低直线电机的驱动力.利用该简化公式分析了一台样机的启动过程,获得了该样机所需要的最小驱动力.     

薄壁微喷带沿程水头损失试验研究

【目的】研究薄壁型微喷带沿程水头损失的水力性能。【方法】采用控制变量法与L9(34)正交试验方案,对折径为N43、N45、N50、N64 mm的微喷带进行沿程水头损失水力性能试验,获取流量、长度、折径与水头损失等试验数据,分析流量、长度、折径三因素对沿程水头损失的影响程度以及水头损失相关水力性能参数,提出了沿程阻力系数,对沿程水头损失计算公式参数进行修改,得出了薄壁型微喷带水头损失计算参数。【结果】薄壁型微喷带沿程水头损失随着压力与铺设长度的增大而增大;折径、流量、长度的F值分别为90.314、26.056、19.041,表明对沿程水头损失影响依次减小。【结论】采用修改后的沿程水头损失计算参数计算薄壁型微喷带沿程水头损失值与试验值吻合较好。     

用水平土柱估算土壤入渗性能和水分布简化模型方法

在对Green-Ampt修正模型研究的基础上,根据水量平衡原理,提出了在水平土柱试验供水量、土壤初始与饱和含水率、土壤含水率线性分布假定的基础上计算土壤入渗性能的简化模型方法。用本研究提出的简化算法计算得到的土壤入渗性能与其他方法得到的结果非常接近。将该简化方法计算得到的土壤含水率分布与实测值进行比较表明,平均误差为4.18%,证明该方法估算的土壤含水率分布与实测值非常接近。结果表明该方法可以较为准确地估算土壤入渗性能在时间上及含水率在空间上的分布,能方便地应用到相关研究与应用中。