灌区渠系引水量及气象因素变化对地下水埋深的研究

为了研究渠系引水量以及气象因素与地下水埋深之间的联系,以河套灌区为研究对象,通过描述性统计分析方法,建立起引水量———地下水埋深、水面蒸发量———地下水埋深关系图。结果表明：在生育期内（4月-11月）,引水量、蒸发量与地下水埋深的区域整体变化趋势较好,相关性显著。因此,充分研究出引水量、水面蒸发量对地下水埋深的关系,将对于灌区地下水的合理开采与配置以及灌区全面实施节水改造工程具有重要的意义。     

滴灌条件下不同供水水平对温室番茄生长、产量及其品质的影响

基于彭曼-蒙蒂斯法计算的作物需水量(ETc),采用150%ETc(I150)、125%ETc(I125)、100%ETc(I100)、75%ETc(I75)和50%ETc(I50)5种滴灌用水量水平,研究了不同灌溉水平对温室番茄品质和生长的影响,确定了温室番茄的最佳滴灌水量。结果表明,滴灌条件下不同灌水量对番茄的生长参数、结实率、品质等均有显著影响。滴灌用水量在I100时,番茄产量,植株高度和叶绿素值均最高,分别为78.6t/hm2,125.5cm和56.4spad。在I100水平下,灌溉水利用率为0.479,用水量较温室外灌溉节约31.2%。对番茄品质而言,I100下作物果质量(FW)和有机酸(OA)达到了最大值,而I75和I100下作物的可溶性固物(TSS)和果型指数(FSI)并没有显著差异,I100下的番茄产量比I75增加13.6%。综上分析,I100是温室番茄滴灌的最佳水量,过多灌水量不利于果实的品质和灌溉水利用率的提高。     

基于MATLAB/Simulink的潜水贯流泵站起动过渡过程仿真分析

为了揭示泵站起动过渡过程中重要参数如转速、流量、扬程等随时间变化关系,从潜水贯流泵机组系统整体出发,运用电机学、刚体动力学、流体动力学及水力机械特性理论,建立了大型潜水贯流泵机组结合快速闸门起动过渡过程的数学模型,利用MATLAB/Simulink构建整个系统的仿真模型,并针对某大型潜水贯流泵站进行仿真计算,研究了不同快速闸门起升速度对泵机组稳定性的影响。结果表明,系统仿真模型正确可行,且适当提高快速闸门起升速度有利于泵机组的稳定与安全。     

内反馈电动机运用于泵站的节能效益分析

设计了一套内反馈电动机控制系统,根据整流逆变原理及其公式推导结果,设计了该系统的斩波器,用于内反馈电动机调速.将三相交流电压方程进行派克变换后转化为两相旋转坐标系下的电压方程,并结合前馈解耦控制策略得到三相电压型逆变器在dq坐标下的电压控制指令,设定q轴电流(无功电流)的给定值为0,即可实现该控制系统的单位功率因数控制.SVPWM控制器采样控制电压,并根据定子侧电压、电流信号的相位和大小产生驱动信号,控制逆变器的6个IGBT的开通和关断,将回馈的能量输送到定子附加绕组上,实现能量的二次利用.利用MATLAB对该控制系统进行仿真试验,仿真结果表明:随着斩波器占空比的逐步减小,电动机的速度也在不断减小,电动机有功功率不断减少,而无功功率始终为0,说明电动机在平滑调速的同时能保持较高的功率因数.以江苏省某泵站为例,采用内反馈电动机作为泵站的主电动机后,该泵站一年节约了电费41.31万元,计算结果表明该泵站获得了很高的经济效益.     

立式轴流泵装置模型水力性能数值分析及预测

依托南水北调东线一期工程某低扬程泵站的设计参数,基于三维湍流流动雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对由肘形进水流道、轴流泵和虹吸式出水流道组成的低扬程立式轴流泵装置模型内部流动进行数值模拟,分析了小流量工况(0.180 m³/s)、设计流量工况(0.299 m³/s)和大流量工况(0.360 m³/s)等3个典型工况时的泵装置流态和叶轮叶片表面的压力分布情况,对泵装置模型的能量性能进行预测,并与泵装置模型试验结果进行对比分析.结果表明:泵装置效率的数值计算结果与模型试验结果基本一致,最优工况点附近较为接近,在计算范围内最大差值不超过2%;设计流量工况时泵装置进、出水流道内的三维湍流流动状况,与进、出水流道分别进行数值计算时的状况基本一致;3种不同典型工况时泵装置进水流道内的流场分布状况相同,而出水流道内的流场差别很大.对不同工况时立式轴流泵装置模型内部三维湍流流动的研究结果,可为低扬程泵装置多工况水力设计优化研究提供一定的参考.     

南水北调东线一期工程灯泡贯流泵结构特点

对南水北调东线一期工程中不同结构型式的灯泡贯流泵,按照工况调节方式和传动方式及总体结构的组合,归纳为变频调节整体紧凑结构型(I型)、变频调节现场可拆装结构型(II型)、齿轮箱传动机械全调节现场可拆装结构型(III型)和液压全调节现场可拆装结构型(IV型)等4种结构型式.根据机械和液压式叶片全调节以及变频变速调节等工况调节方式,以及直接传动和通过减速齿轮箱的间接传动的不同传动方式,对4种不同结构型式的主要特点进行了定性和定量分析.研究结果表明:不同结构的灯泡贯流泵均安全、可靠,其中IV型结构机组在最大水推力及反向推力等不利工况下,最大变形值约为0.2 mm,不同部位的变形差小于0.1 mm,但在结构特性方面有明显差异.IV型机组的重量达225 t,约为I型结构的3倍;与叶片调节相比,采用变频变速调节时,不仅能够简化机组的结构,而且水泵可以采用柱形轮毂,提高效率1.6%以上.     

满足机械收割农艺条件下稻田排水暗管布局DRAINMOD模型模拟

在长江中下游稻麦轮作区,水稻秋收期阴雨连绵现象时有发生,收割机械因农田土壤过湿而无法及时下田收割。如果建设暗管排水系统,则可及时降低地下水埋深,保证机械收割的顺利进行。该文以江苏省扬州市江都区昭关灌区为例,以地下水埋深降至60~80 cm作为适于一般机械收割的田间排水要求,运用田间水文模型-DRAINMOD模拟了满足1~5 d机械下田条件的暗管排水布局,并分析了相应的田间水文效应以及模型主要输入参数的敏感性。根据研究区1954-2016年逐日气象数据(包含降雨、气温、湿度、风速和日照时数等)的模拟结果显示:考虑大型机械收割要求(地下水埋深大于80 cm),当暗管埋深为90~150 cm时,满足98%、95%和90%保证率的最大暗管间距分别为7.42~18.74 m、13.01~26.20 m和15.27~28.72 m;满足小型机械收割要求(地下水埋深大于60 cm)的暗管布置间距则可更大,满足98%、95%和90%保证率的最大暗管间距分别为10.36~19.59 m、18.17~30.90 m和22.88~33.02 m。多年平均机械收割天数对侧向饱和导水率、不透水层深度、土壤蒸发蒸腾量、潜水上升通量和土壤可排空体积5类参数最为敏感。研究成果可为类似水稻种植区基于机械收割要求的农田暗管排水系统设计提供理论依据。     

基于多元指示克立格的地下水埋深与矿化度空间协同变异分析

针对内蒙古河套灌区解放闸灌域土壤盐渍化防治问题,以解放闸灌域作为研究区域,应用地质统计学方法——指示多元克立格法分析研究区地下水埋深与矿化度协同和表层土壤盐分空间分布规律,并给出地下水埋深与土壤盐分满足一定阈值条件的概率分布图。结果表明:地下水埋深小于2.5m且矿化度大于2~2.5g/L时,土壤发生轻度盐渍化的风险较高;当地下水埋深小于2m且矿化度大于2.5~3g/L时,土壤发生中度盐渍化的风险较高。     

闸站结合泵站前池导流墩整流模拟

为改善某非对称式闸站结合部隔墩附近前池水流流态,采用CFX软件进行数值模拟,主要研究在隔墩处加设圆弧形导流墩的整流措施下的水流流动规律,进而选出圆弧形导流墩头部在不同半径下的最优整流方案。研究结果表明:无整流措施时,靠近隔墩的前池内有大尺度的回流区,水流斜向偏流进入进水流道,在隔墩附近形成明显的漩涡,严重影响1号与2号进水流道的进水流态。分别采取6种导流墩整流措施对前池流态进行调整,与原方案相比,设置第2种方案下的圆弧形导流墩,1号进水流道进口断面上的轴向速度分布均匀度提高了3.63%,断面速度加权平均角度达到84.37°,提高了5.66°,得出了当导流墩头部圆弧段水平投影长度与隔墩半径R相等时,导流墩圆弧半径取(1.0~1.2)R时整流效果最理想。研究成果可为改善闸站结合式泵站隔墩附近前池流态提供一定参考。     

竖井贯流泵装置水力特性的数模分析

为了探讨水泵与进出水流道水力耦合所诱发的水泵装置水力特性畸变,选择了典型竖井贯流泵装置作为研究对象,采用雷诺时均的纳维-斯托克斯方程(RANS)和标准k-ε湍流模型,首先数值模拟整体水泵装置的能量特性,并与模型试验结果进行比较。计算结果表明,在水泵装置运行净扬程0~1.22 m范围内,相同净扬程下的流量相对偏差小于3.53%,验证了三维建模、网格剖分和数值模拟方法的合理性。在此基础上,数模研究了不同工况下水泵与进出流道水力耦合与非耦合时的竖井贯流泵装置水力特性。研究结果表明:(1)耦合与非耦合时的进、出水流道水力损失变化规律差异显著;(2)小流量工况,水泵进口存在较大的速度环量诱导进水流道水流旋转,导致进水流道水力损失曲线畸变,水泵进口入流条件变差,并与水泵马鞍区显著关联,但大流量工况时耦合与非耦合特性差异较小;(3)水泵出口存在速度环量,导致出水流道水力损失曲线畸变,出水流道内存在螺旋流动,但随流量增大而减弱,水泵出口断面涡角随流量增大而增大。