土壤容重对浑水一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响

通过开展室内浑水一维垂直入渗试验,设置了4个土壤容重水平(1.30、1.35、1.40和1.45g/cm3),观测不同土壤容重影响下浑水入渗能力、湿润锋运移距离、致密层土壤颗粒组成及落淤层厚度等的变化特性.结果 表明:浑水累积入渗量、入渗率和湿润锋运移距离均随土壤容重的增加而减小,而落淤层厚度随土壤容重的增加而增大;落...     

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.     

混凝土渠道防渗效益模型研究

依据经济学原理,对混凝土渠道在经济静态和动态条件下,防渗性能随运行时间呈等差衰减、等比衰减及不随运行时间衰减时的防渗效益进行了研究。给出了三种状态下防渗、维修或改建的判定原则及经济模型。结合算例,对渠道防渗效益进行了经济分析。通过渠道测验后的必要性判定,避免渠道防渗的盲目性。     

U形衬砌渠道冻胀机理与防渗技术研究

用薄壳结构理论分析U形衬砌渠道抗冻胀机理,认为在冻胀力作用下,U形砌体发生整体上抬时,不象梯形渠道在渠底中部沿渠道轴线方向和在两渠坡距渠坡底1/3处沿渠线方向各形成一条冻胀裂缝,U形衬砌渠道破坏的主要原因是受渠基土壤水分以及不良气象条件影响,同时与渠道走向及受力状态有关,所有这些将使衬砌体发生不均匀冻胀而破坏。依据水力最佳断面条件求解U形渠最佳断面参数,分析我国南北灌区的三种断面形式不同衬砌材料、不同结构形式及不同嵌缝材料的大中型U形衬砌渠道的设计及施工技术,认为在无冻害地区U形衬砌渠道具有良好的防渗性能,在冻胀量不超过5 cm的Ⅱ级基土冻胀性工程地区,在采取适当的防冻措施后,U形衬砌渠道仍然是一种完全适用的、良好的防渗方案。针对U形衬砌渠道目前存在的问题提出了今后应研究的方向。     

浑水含沙率对一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响

水中带沙是浑水灌溉较清水灌溉的本质区别，为揭示浑水含沙率对一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响，通过室内一维垂直入渗试验，以清水入渗为对照，设置了4个浑水含沙率水平(3%、6%、9%、12%)，研究了浑水含沙率对一维垂直入渗能力、湿润锋运移距离、致密层土壤颗粒组成及落淤层厚度等的影响，分别提出了以浑水含沙率和入渗历时为自变量的累积入渗量模型和湿润锋运移距离模型，建立了不同含沙率的浑水一维垂直入渗落淤层厚度与入渗历时之间的关系。结果表明：浑水累积入渗量、入渗率和湿润锋运移距离均随含沙率的增加而减小，而落淤层厚度随浑水含沙率的增加而增大；入渗初期(0～20 min)的落淤层厚度较小，入渗中期(20～130 min)的落淤层厚度增加较快，而其厚度增加速率逐渐变小，入渗后期的落淤层厚度稳定增加；随着浑水含沙率的增大，滞留现象越明显，落淤层细颗粒相对含量越少，粗颗粒相对含量越多；滞留层细颗粒相对含量随着含沙率的增加而增多，其物理性黏粒含量显著高于原土壤，特别是在入渗深度为0～1 cm处。     

土壤容重对涌泉根灌土壤水氮运移特性的影响

在室内通过人工配置不同水平土壤容重(1.35、1.40、1.45、1.50 g/cm~3),用土箱进行水肥入渗模拟试验,研究土壤容重对累积入渗量、湿润锋运移、土壤水分以及铵态氮和硝态氮运移的影响,建立以土壤容重和入渗时间为自变量,累积入渗量和各向湿润锋运移距离为因变量的经验模型。结果表明:土壤容重对累积入渗量、各向湿润锋运移距离及湿润体内水分和氮素的分布、转化均具有较为显著的影响。随着土壤容重的减小,累积入渗量、湿润锋运移距离、湿润体内水分、铵态氮及硝态氮含量均呈增大趋势。入渗系数K随着土壤容重的增大而减小,入渗指数α随着土壤容重的增大而增大;在同一时刻,湿润体内铵态氮和硝态氮含量的平均值、变化量及转化率均随着土壤容重的增大而增大。距离灌水器越近,铵态氮、硝态氮含量越高;湿润体内铵态氮分布主要集中在灌水器附近,随着再分布进行,湿润体内铵态氮含量、转化率逐渐减小,转化量逐渐增加。灌水结束、再分布3、5、10、15、20 d条件下,以灌水结束时刻为基准,铵态氮含量降幅依次为2.34%、11.41%、34.22%、59.06%和73.75%。湿润体内硝态氮分布区域与水分分布相似,随着再分布进行,湿润体内硝态氮含量、转化量逐渐增大,再分布15 d达到最大值;而转化率呈现出先增大后减小的趋势,再分布10 d转化率达到最大值。灌水结束、再分布3、5、10、15、20 d条件下,以灌水结束时刻为基准,湿润体内硝态氮含量依次增加0.76%、60.12%、156.95%、204.68%和180.51%。土壤容重对涌泉根灌土壤水分和氮素运移、分布及其转化的影响均较为显著。     

城市水资源承载能力多目标分析

在分析城市水资源系统特点的基础上,讨论了城市水资源承载能力的概念,建立了城市水资源承载能力多目标分析模型和层次分析评价模型。实例分析表明,该模型和方法能够有效地用于城市水资源承载能力的研究。此外,还对城市水资源承载能力经济模型、社会目标度量、城市居民日生活用水量的预测和城市生态用水量计算进行了探讨。     

基于集对分析法的大型灌区运行状况评价研究

运用集对分析法建立综合评估模型在确定指标权重时,先将粗糙集理论中的属性重要度的确定方法和专家评分法相结合,再运用博弈论方法对确定的权重进行集化和融合,得到灌区评价指标的综合权重。本研究应用集对分析法对山西汾河灌区2004年度运行状况进行了较准确地综合评价,等级为良;评估结果表明,集对分析方法具有较高的分辨率和较大的实用性,具有不遗失数据中间信息、评价结果与实际情况更为相符的优点,为灌区运行状况综合评价提供了一种简单而适用的评价方法。     

层状土膜孔灌肥液自由入渗氮素运移转化模拟研究

采用试验与数值模拟相结合的方法，探究了层状土条件下膜孔灌肥液自由入渗氮素运移转化规律。试验设置了3种夹砂层位置，利用HYDRUS-3D模型对层状土膜孔灌肥液自由入渗水氮运移和氮素转化过程进行模拟预测，并进行了验证。研究表明:根据简化膜孔灌入渗量的计算方法，将膜孔灌分为垂直一维入渗和膜孔侧渗，膜孔侧渗量在膜孔入渗量中起主导作用，并且受夹砂层位置的影响较大，随夹砂层埋深的增加而增大，而夹砂层位置对垂直一维入渗减渗作用较小；层状土膜孔灌湿润体的湿润锋面形状与均质土的半球体或半椭圆体有明显不同，并且在土?砂交界处有明显的不连续现象；随再分布时间的延长，土壤湿润体中尿素含量整体呈降低趋势；再分布阶段，膜孔中心处附近铵态氮均大于湿润锋处的，并随着远离膜孔中心方向逐渐减小，铵态氮主要集中分布在夹砂层以上土层中，并且在土?砂界面含量明显增加；随着时间的增加，相同位置处的硝态氮含量增大，水平湿润锋处的硝态氮含量较膜孔中心附近的增加速度快，并在土?砂界面含量较大；尿素转化运移过程中氮素的实测值与模拟值一致性较好，说明氮素链式反应参数选取较合理，模型模拟效果较好。该研究为模拟预测层状土条件下膜孔灌肥液自由入渗氮素运移和转化规律提供了理论和方法基础。