微灌系统流量自动调节灌水器的水力学分析

微灌系统的一个重要要求就是对农田进行均匀的灌溉，而灌水器的流量调节能力是影响灌溉均匀度的主要因素。流量自动调节灌水器的内部有一个因水压变化自动启动的流量控制结构，本文对流量自动调节灌水器进行了数学描述，并对其运行机理进行了水力学分析。     

几种防渗渠道断面的比较分析

通过对防渗渠道的U形、梯形、矩形、半圆形、复合式、暗渠等断面组成及其水力学特性的对比分析,认为在防渗渠道的建设中,干、支渠应选用宽浅式梯形断面,而农渠中应选用U形断面.     

齐口裂腹鱼集群行为对流态的响应

为研究齐口裂腹鱼集群行为对流速和紊动能的响应关系,该研究通过可变流场的试验水槽,结合鱼群轨迹分析及集群几何特征,定量研究了适宜齐口裂腹鱼集群的水流流速和紊动能区间。在试验中每组选择10尾平均鱼龄为3龄的齐口裂腹鱼,共两组,每组进行6次重复试验,每次试验让鱼群在3 m×14 m具有横向流速梯度的矩形水槽中游动10 min,之后提取和分析鱼群游泳轨迹,获取鱼群在不同水流流速、紊动能下的最近邻距离（Nearest Neighbor Distance,NND）,集群面积,游泳分离指数（Separation Swimming Index,SSI）。结果表明,齐口裂腹鱼在特定水力条件下具有明显集群行为,上溯过程中以队列模式的队形为主,当水流流速为0.27～0.70 m/s,紊动能为0.004～0.018 m2/s2时,齐口裂腹鱼群的NND为0～0.80 m,集群面积为0～5.00 m2,SSI为0～1.20,此时集群得最为紧凑,在凝聚力、排斥力上都变现的更好。因此,为使齐口裂腹鱼能够集群上溯,推荐鱼道等工程措施营造流速为0.27～0.70 m/s,紊动能为0.004～0.018 m2/s2的水力学条件,从而对过鱼设施水流流态和水利调度进行优化。     

土壤水力学特征参数空间变异的研究方法评述

对非饱和土壤水力学特征参数空间变异的标定理论、随机理论、土壤传递函数、分形理论和统计方法等5种研究方法作了比较全面的介绍,分析了各种方法的优点和局限性,指出了土壤水力学特征参数空间变异研究中需要解决的参数测定、模型系数单一化和参数空间变异特征3个关键问题,认为多种方法相结合是研究土壤水力学特征参数空间变异尤其是大尺度空间变异的有效途径。     

汶川震区滑坡堆积体土石混合坡面土壤侵蚀率与水力学参数关系室内模拟

将采自汶川震区滑坡堆积体的土石混合物分别过2mm,7mm筛网,留取粒径2mm的土壤和2~7mm的碎石,按质量重新配成全土,石土比1∶3,1∶2,1∶1的土石混合体,在不同坡度、不同流量条件下进行室内冲刷试验,由此探究土壤侵蚀率与水力学参数的关系。结果表明:全土条件下,坡面土壤侵蚀率随流速增加而减小,而含碎石条件下的总体趋势则表现为土壤侵蚀率随流速增加而增大;冲刷试验水流雷诺数均远大于500;除石土比1∶2条件下的冲刷外,全土,1∶3,1∶1条件下坡面土壤侵蚀率均与水深、雷诺数呈正相关;全土及石土比1∶1条件下的坡面土壤侵蚀率随弗汝德数的增大而减小,其他条件下的冲刷结果反之;土壤侵蚀率与阻力系数、曼宁系数的拟合性,除了全土条件下的拟合性较好外,其他条件下的冲刷拟合性稍差,其中规律性不强。本研究旨在运用室内冲刷试验,在不同流量、不同坡度、不同石土比条件下,建立土壤侵蚀率与水力学参数的关系,为今后对汶川震区滑坡堆积体的深入研究提供参考依据。     

胭脂鱼早期发育过程中集群行为的形成

为了探讨胭脂鱼个体发育过程中集群行为的发生机理,在20℃水温下,在胭脂鱼孵化后第5天开始至第39天,记录体长,采用视频分析的方法连续观察其游泳行为,计算胭脂鱼的游泳速度(V),相对全长最近邻距离(DNNL),分离游泳指数(ISS),根据胭脂鱼的游泳速度计算基于全长雷诺系数(RL).结果显示,随着日龄的增加,胭脂鱼仔鱼全长呈y=1.26033-0.015 58x+0.003 15x2-(4.849 78E-5)x3增加,游泳速度先增加后降低并趋于稳定,在19日龄后相对全长游泳速度稳定于(2.45 +0.15) TL/s.胭脂鱼仔鱼ISS随着时间显著降低,至第19天时显著低于随机分布预期值,至32天时稳定于最低值;DNNL的变化趋势与ISS相符;表明胭脂鱼仔鱼集群行为于19日龄(1.77 cm全长)开始,至32日龄(2.40 cm全长)时形成紧凑的集群行为.RL随日龄的增加呈y=-607.891 61+156.809 12x-4.212 9x2 +0.037 9x3方程增加,在仔鱼开口期(5-6日龄)即大于200,在19日龄时值为1 111.结果表明,仅从RL的角度不能解释胭脂鱼集群行为的发生,胭脂鱼的集群行为可能更多的与生物学因素如游泳行为有关,其游泳模式随着集群行为的发生由间歇高速游泳向持续巡游游泳转变.     

黄土高原雨养区坡面土壤水力学性质空间特征及影响因素

土壤水力学性质在建立水分运动模型及水土保持措施配置中具有重要作用。以网格采样测定了黄土高原雨养区坡面土壤水分特征曲线,拟合了Van Genuchten和Gardner模型参数,并利用经典统计和地统计方法分析了其空间分布特征及影响因子。结果表明:在黄土高原雨养区复杂的土地利用结构下,坡面表层土壤水力学性质具有明显的空间变异性,Van Genuchten模型参数n不存在空间相关情况,为纯随机变量,参数a,A,B,A·B和饱和导水率的空间变异受到系统变异和随机变异的共同作用。Gardner模型参数A和B值受到有机质含量的影响,饱和含水量、田间持水量和容重与参数A,A·B及有效孔隙度之间的相关性均达到极显著水平。比重与坡面土壤水力学性质之间的相关关系不显著。土地利用和地形因子对水分特征曲线的影响明显,在高吸力阶段,上坡位比下坡位土壤保持的水分多,农田的持水能力不如草地和林地。     

植被调控红壤坡面土壤侵蚀机理

采用人工模拟降雨方法,研究坡度10°,15°和雨强60,120,180mm/h条件下,盖度为0,33%,67%和88%的香附子对南方红壤坡面的减沙效应及其水动力学机理。研究结果表明:香附子在红壤坡面具有良好的减沙作用,盖度为33%的香附子平均能够减少72%的土壤侵蚀;随着植被盖度的增加,土壤侵蚀量减少,减沙率增大。雨强越大,红壤坡面的植被减沙率越大。相同盖度植被的减沙率在15°坡面较在10°坡面小。香附子能够降低坡面流的流速和弗劳德数,增大达西—韦斯巴赫阻力系数。植被盖度越大,流速越小,弗劳德数越小,达西—韦斯巴赫阻力系数越大,盖度为88%的坡面的达西—韦斯巴赫阻力系数约是裸坡的7倍。坡面流流速可以通过水流能坡的0.5次幂、单宽流量0.33次幂的乘积来拟合,拟合方程的系数能够反映植被对坡面粗糙度的影响。坡面的达西—韦斯巴赫阻力系数随着植被盖度呈指数函数显著增加。植被盖度越大,土壤的抗冲性越强,植被盖度为88%的坡面的土壤临界剪切力约是裸坡的2.5倍。     

重粉质壤土坡面细沟侵蚀发育规律实验分析

通过室内放水冲刷实验,研究了重粉质壤土在5种不同坡度下细沟侵蚀发育的水动力学特性、细沟水流含沙量的变化以及细沟断面的发育规律。结果表明,流量为700L/h条件下,细沟断面沟宽、沟深均随坡度的增加而增加,沟深与沟宽发育速度正相关;宽深比随着坡度的增大而减小,各坡度的宽深比均稳定在1.5~2之间;细沟断面形态系数变化于0.418~0.892之间,随着细沟的发育逐渐增大,细沟断面形态由宽浅形向窄深形发育;坡面细沟水流流速伴随细沟的发育而减小,可用幂函数方程描述;细沟水流含沙量随细沟发育逐渐趋于稳定,与细沟断面形态系数正相关。     

地下滴灌毛管水力要素试验

地下滴灌毛管滴头的压力和流量分布是其主要的水力要素,研究这一问题对地下滴灌工程的设计和运行管理具有重要的意义。该文提出了地下滴灌毛管水力要素的试验方案,可用较短毛管获得其压力流量测试数据和分布规律。针对提出的试验方案,结合地下滴灌单滴头的水力特性研究成果,建立了描述地下滴灌毛管压力、滴头流量和局部水头损失系数之间关系的非线性方程组。将这一非线性方程组计算转化为一个函数优化问题,建立其求解的优化数学模型,采用遗传算法求解。用试验数据验证了计算结果,表明用此非线性方程组可反映地下滴灌毛管压力流量分布规律,求解方法具有较高的计算精度。该方法为进一步研究地下滴灌毛管的水力要素奠定了基础。