田间曼宁糙率系数的推求

曼宁糙率系数是描述地表水流运动的重要参数之一,但上前对于特定地块表面糙率的确定尚没有一种理想的方法。本文提出了一种根据田间水流推进资料来计算曼宁糙率的新方法。该方法以水量平衡原理为基础,用迭代法求解。经在不同地区、不同土壤类型和地面状况的田间观测数据验证,结果令人满意。     

基于SRFR模型的畦灌入渗参数推求及模拟分析

土壤入渗参数决定着灌溉水转换为土壤水的分布和速度,是确定地面节水灌溉灌水技术参数主要依据之一,它进而影响到地面灌溉的灌溉效果和灌水质量,因此,确定合理的土壤入渗参数是地面灌溉系统设计和管理必须解决的关键问题之一。根据田间实测资料,利用WinSRFR4.1软件对畦灌条件下田间土壤入渗参数进行优化求解,并对水流特性进行了数学模拟。结果表明,在通过WinSRFR4.1模型优化计算得到的土壤入渗参数和曼宁糙率系数下,采用该模型模拟的水流运动过程同实测值一致,两者吻合程度较高,因此计算土壤平均入渗参数和曼宁糙率值的方法不仅简便而且具有较高的可靠性。     

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。     

畦灌条件下满宁糙率系数的估算

目前,在地面灌溉中,特定地块表面糙率的确定还没有一种好的方法。本研究的目的是采用一个新的方法,根据田间观测数据确定畦灌的表面糙率。 将水量平衡方程,连续方程的偏微分形式和明渠流动的满宁方程作为控制方程。用有限差分法的向前差分格式进行求解。采用孟加拉农业研究院中心农场的田间观测数据对本文提出的方法进行了检验。将其得到的糙率值与其它学者提出的值作了比较,发现它与这些值相当吻合。     

膜孔畦灌水流推进过程试验及数值模拟研究

利用膜孔畦灌田间水流推进实测资料,根据膜孔灌室内点源入渗模型验证了大田膜孔畦灌水流推进距离与时间呈乘幂函数的关系,并推求了不同开孔率情况下的膜孔灌点源入渗参数。假定不同的田间糙率基于SRFR软件对膜孔畦灌水流推进进行数值模拟,使模拟水流推进时间与真实情况达到最佳匹配,来确定田间的糙率,为膜孔畦灌技术要素设计及田间试验提供了参考。     

植草河床的糙率系数试验研究

为分析植草河床的糙率系数取值和影响因素,采用室内物理模型和原体天然植物相结合的试验方法,选取东北地区河道滩地常见植被高羊茅,对3种不同流量、2种不同植物密度、3种不同植物高度,共21组工况进行试验分析。结果表明,天然植草河床糙率值的大致范围是0.0332~0.0641,糙率系数随着冲刷历时和流量的增大而减小,随着植物密度和植物高度的增大而增大。相同条件下,植物高度对水流的阻力作用比植物密度的阻力作用要大。     

灌区明渠糙率及其计算方法

明渠糙率是影响灌区输配水和排水过程的重要参数,获取准确的糙率值是提高明渠设计合理性、实现灌区水动力多过程高精度模拟、提升灌区用水管理质量的重要前提.为提高灌区明渠的糙率计算质量,从定量的视角回溯了糙率表征的发展历史,阐述了各类糙率计算公式的来源及其之间的逻辑关系,分析了工程和物理影响要素,其中,工程要素主要包括渠道断面尺寸、壁面粗糙度、水工建筑物形式、渠道平顺情况以及渠底比降等,物理要素主要包括傅汝德数和湍流状态.在此基础上,首先回顾了糙率的原型观测方法,因为其是其他糙率获取方法的基础,进而对系统辨识方法、基于水动力方程反算的糙率优化方法、基于数据同化的糙率同步求解方法等研究工作进行了阐述,讨论了GPU并行计算技术、大数据分析技术和web技术快速发展的背景下糙率计算方法的发展趋势,在GPU海量并发线程背景下,着重分析了人工智能技术强悍的图形图像识别能力与渠道水动力过程基础波形及其非线性叠加水波波形以及水工建筑物几何信息之间的结合方法,指出该方法具有能实时获取不同空间平均糙率的显著优点,具有巨大的理论与应用潜力.     

基于winSRFR河套灌区小麦不同面积不同生育期的入渗参数和糙率的研究

为了研究小麦不同生育期土壤入渗参数和田面糙率的规律,采用国内外学者对测定土壤入渗参数和田面糙率的方法和模型,根据春小麦不同生育期的水流推进和消退的实测数据,借助win SRFR模型,通过模拟灌溉过程,总结了河套灌区小麦不同畦田面积不同生育期的入渗参数和糙率的规律。结果表明:1春小麦田面糙率的变化范围为0.12~0.17;入渗系数的变化范围为47.78~75.03 mm/hα;入渗指数的变化范围为0.26~0.57。2田面糙率的变化规律总体表现为灌浆期分蘖期孕穗期拔节期,春小麦入渗参数随着小麦生育期逐渐减小,其规律为分蘖期拔节期孕穗期灌浆期。3数据经Sigmaplot显著性分析得出:入渗参数各生育期互相都有显著差异,而糙率在各个生育期除了孕穗期与分蘖期和拔节期无显著性差异其他都有显著差异。     

护岸糙率对梯形河道行洪能力的影响研究

采用仿真草皮和三棱柱砖块模拟生态护岸,通过水槽试验研究了变流量和变底坡工况下梯形河道中护岸糙率的变化规律。通过数值模拟的方法,研究了非均匀流及不同宽深比情况下护岸糙率对河道水面线的影响。结果表明:河道综合糙率随水深的增加而增大,符合对数分布规律,改变流量或底坡对护岸糙率值影响不大;均匀流与非均匀条件下,河道水深均随着护岸糙率的增大而增加;非均匀流条件下,沿程综合糙率与沿程水深呈正相关;护岸糙率较大范围的变化,对宽深比较小的河道水深有较大影响,而对宽浅河道的行洪能力影响不大。     

不同黑麦草种植密度对坡面流的阻力特性影响研究

为探究植被覆盖下坡面流的阻力特性,采用理论分析与室内放水冲刷试验相结合的方法,分析了3种不同种植密度、2组坡度下黑麦草对坡面流阻力的影响,并初步探讨了一定条件下柔性植被的形态与坡面水流的相互作用。结果表明,当有植被覆盖时,糙率系数随雷诺数的增加基本呈先增加后减少再增加的趋势;糙率系数并非随密度增大而增大;坡度为5°时糙率系数与弗汝德数之间呈良好的幂函数关系,而坡度为10°时拟合度并不高;在弗汝德数相同时,糙率系数随着坡度的增加而减少。     

河工模型人工加糙的方法研究

目前较多的河工模型试验都面临模型表面糙率较小的问题。本文介绍了在河工模型中提高表面糙率的方法,并对人工加糙糙率的计算方法进行了总结归纳,对满足阻力相似及提高模型的相似度具有重要意义。     

水头损失的CFD计算

在求水头损失时,计算流体力学中常用的糙率参数和工程中常用的糙率不同,而且两者无明确换算关系.另外,湍流模型的选择缺乏明确的原则.在CFD计算和对比模型试验结果的基础上,得出两种糙率参数的换算关系.同时,对比各湍流模型在水头损失计算中的表现,发现可行化k-ε模型较适合于水头损失计算.     

SWMM模型参数全局敏感性分析

为有效评估暴雨管理模型(SWMM)输入参数对水文输出变量的影响程度,识别出敏感参数,为高效率定奠定基础,采用两种全局敏感性分析方法对暴雨管理模型(SWMM)中与降雨产流模拟有关的参数进行全局敏感性分析。基于拉丁超立方法对输入参数进行采样,以某小区为例建立SWMM模型进行模拟,分别采用偏秩相关分析法和互信息法分析参数对输出结果的影响。分析得知:对峰值时间影响最大的参数是管道糙率系数,管道糙率系数和峰值时间呈负相关;对峰值流量影响最大的参数是透水区的糙率系数,透水区糙率系数和峰值时间呈负相关;对总产流量影响最大的参数是管道糙率系数,管道糙率系数和总产流量呈负相关。研究表明偏秩相关分析方法和互信息分析方法都有自己的局限性,将两种方法共同使用,能够精确识别所有敏感参数。     

水头损失的FD计算h

在求水头损失时，计算流体力学中常用的糙率参数和工程中常用的糙率不同，而且两者无明确换算关系。另外，湍流模型的选择缺乏明确的原则。在CFD计算和对比模型试验结果的基础上，得出两种糙率参数的换算关系。同时，对比各湍流模型在水头损失计算中的表现，发现可行化k-ε模型较适合于水头损失计算。     

地表糙度与水力糙率间关系的试验研究

地表粗糙度是反映地表起伏变化与侵蚀程度的指标.目前,它与水力糙率之间关系的研究结果还没有统一的结论.在上方来水条件下,从水力学的角度出发,探讨了地表粗糙度与水力糙率之间的关系,地表糙度受土壤的理化性质、降雨或上方来水情况等因素的影响很大,具有随机性;地表糙度对水力糙率的作用是一个动态变化的过程,并不总是呈现一种变化规律...     

明渠渠底糙率突减对紊流流速及紊动强度影响的试验分析

利用激光测速仪,对壁面糙率突减时的明渠紊流进行试验,测量了糙率突减不同水深情况下明渠紊流的纵向时均流速和脉动流速。分析粗糙度突减对明渠紊流的影响,得到壁面糙率减小后明渠紊流的时均流速分布特点以及紊动强度的发展变化。     

动态规划算法在河道糙率反演中的应用

河道糙率是水力计算的关键参数,在实际工程中一般根据实测资料建立经验公式估算或采用试错法来确定糙率,不仅工作量大且具有较大的经验性和任意性。以河道一维恒定流计算为例,将糙率视为流量的函数,以水位误差平方和最小为目标,基于动态规划法建立了河道糙率反演模型,将河道不同流量级下的糙率反演问题转化为一个多阶段的糙率优化问题,并将其应用于向家坝库区河道恒定流计算的糙率反演中。计算结果表明,建立的模型具有良好的拟合效果,且糙率区间内离散点数越多,拟合的效果越理想,当离散点数为56、计算精度为0.002时得到的水位最大平均误差不超过15 cm。该方法能有效避免手工调试的不确定性,为实现糙率精确率定与提高水力仿真模拟精度提供技术支持。     

土壤入渗特性和田面糙率的变异性对沟灌性能的影响

以杨凌区粘壤土和砂壤土区域进行的大田沟灌试验为基础,在假定各灌水沟内部土壤入渗特性和糙率均一的条件下,重点分析各灌水沟之间土壤入渗参数和田面糙率的不同组合对沟灌水流运动过程和灌水质量的影响,结果表明土壤入渗特性的变异性对沟灌水流推进过程和灌水质量指标影响较大,在模拟时必须充分考虑;而田面糙率的变异性对沟灌水流推进过程和灌水质量指标影响较小,可采用田块糙率均值代替各灌水沟的糙率。经实例验证,水流推进过程相对误差为7.28%,灌水效率、灌水均匀度和储水效率模拟值与实测值误差分别为5.74%、6.18%和4.07%,结果表明其模拟效果较好。     

不同畦面结构下地面灌溉效果的对比分析

为研究畦面结构变化对地面灌溉效果的影响，在4种不同畦面结构的大田灌溉试验基础上，用WinSRFR3.1模型对平作畦灌、细沟灌、畦作浅沟灌和微垄沟灌的田面土壤特性参数和灌水效果进行估算和模拟，比较了不同灌溉方式由于畦面结构改变引起的田面土壤特性和灌水效果差异，并提出不同畦面结构的适宜畦田规格。研究认为，不同畦面结构的田面糙率系数和土壤入渗特性差异明显，微垄沟灌糙率系数最大而平作畦灌糙率系数最小，平作畦灌入渗速率最快而畦作浅沟灌入渗速率最慢；对长畦田来说，畦作浅沟灌灌水效果最好，微垄沟灌次之，平作畦灌最差；在     

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.