黄土高原地区鱼鳞坑坡面侵蚀演化过程及水力学特征

为明确鱼鳞坑坡面抗侵蚀演化过程及其水流水力学特性,采用间歇性人工模拟降雨实验,对鱼鳞坑坡面水流水力学特性以及阻力规律进行了系统分析。结果表明:(1)鱼鳞坑坡面侵蚀演化过程表现为:雨滴溅蚀—片蚀—股流冲刷—跌坑—细沟侵蚀—下切侵蚀—溯源侵蚀—崩塌。(2)随着降雨历时的增加,由于鱼鳞坑的层层拦截与蓄满,其下方的坡面径流流速、水深均呈波动式增长趋势,坑内出现旋涡,坡面径流呈现断续股流。降雨累积历时为58 min左右,总降雨量达到87 mm时,鱼鳞坑侵蚀量急剧增加,拦蓄径流作用失效。(3)五场降雨过程中,上坡和中坡水流流态为层流,下坡由于鱼鳞坑蓄满后径流出现波动,水流流态由层流变为紊流且时而为缓流时而为急流。(4)鱼鳞坑坡面水流阻力来源于降雨阻力、颗粒阻力、形态阻力叠加,在整个降雨过程中阻力总和呈下降趋势;其中,受地形高低起伏、地表糙度的影响,形态阻力一直居于主导地位。     

草地植被覆盖度坡度及雨强对坡面径流含沙量影响试验研究

为研究植被修复状态下径流含沙量变化。该试验运用人工模拟降雨试验方法,分析了径流含沙量草被调控效益变化。结果:1)不同降雨强度或坡度下,平均径流含沙量随草被盖度的增大而减小,草被盖度从30%~70%,含沙量分别降低约10或5 kg/m3,可用线性方程显著描述。草被消减雨强对径流含沙量影响大于草被消减坡度的。平均径流含沙量随降雨强度或坡度的增大而增大,分别可用幂函数或指数函数方程显著描述,决定系数在0.5或0.8以上。2)基于单位水流功率建立幂函数模型决定系数为0.940,模型有效系数为0.986,说明模型模拟精度都较高。3)基于坡度、雨强和盖度建立指数函数模型决定系数为0.937,模型有效系数为0.894,说明模型模拟精度都较高。该研究可以预测草地坡面含沙量,为生态建设和流域管理提供指导。     

污染水域微栖境中的无脊椎动物群落结构特征

栖境结构的异质性影响群落的空间格局．对不同微栖境中的无脊椎动物群落研究发现,尽管群落组成差异不明显,但丰度和多样性有很大差异。协惯量分析结果表明,相对丰度与环境变量显著相关。本研究支持了模板理论。     

The Study on Pipe Sudden Enlargement Local Resistant Coefficient

During the design of pipeline,the determination of local resistent coefficient is often come arcoss.The sudden enlargement local resistant coefficient ξ1=[1-A1/A2]^2 is determined through theory.In the paper,the sudden enlargement local resistant coefficient under the conditions of three kinds of A1/A2 was studied in experiment.In the end,the result shows that ξ1 is related not only to two flow cross sections,but also to the velocity.Thyough experimental research,the relationship between ξ1,A1/A2 and V1 was determined.In a word,the hydraulic calculation of pipeline can be done by taking correspondent ξ1,according to the design velocity V1 and A1/A2.     

有限元法解析滴灌毛管水力特性

对滴灌毛管进行水力学解析时,利用连续性方程、伯努利能量方程、沿程水头损失计算公式,即微灌工程技术规范中指定的公式和滴头流量公式,用直接法推导了有限元方法计算公式。计算结果表明,有限元法计算结果准确,但是计算量和存储量大。     

临淮岗工程淮河截流难度指标研究

针对临淮岗洪水控制工程淮河主河槽截流方案,在选择合适的水力学数学模型的基础上,通过进行淮河河道截流水力学计算,分析截流方案中不采用定位沉船和采用定位沉船两种工况下截流龙口水力学特征参数的变化,利用截流难度评判指标确定采用定位沉船技术对降低截流难度的作用,并且依据立堵截流抛石粒径计算理论,分析评价采取单戗堤单向进占定位沉船双向合龙截流方案的必要性,为截流方案的正确性验证提供理论依据。     

毛管入口流量估算方法与验证

为便捷估算特定压力下的毛管入口流量值，选择了毛管长度、毛管铺设坡度、毛管管径、滴头间距、流量系数和流态指数等6个影响因素，采用计算机模拟计算和实测验证相结合的方法，确定了毛管入口流量估算模型和参数估算方法。结果表明，毛管长度、毛管铺设坡度、滴头间距和流量系数显著影响毛管入口流量系数a，毛管铺设坡度和流态指数显著影响毛管入口流量系数b；确定了系数a和b的计算式，与退步法计算结果比较，平均相对误差分别为2.30%和0.70%；当毛管入口工作水头分别为4、6 m和8 m时，毛管入口流量估算模型计算结果与实测值的平均相对误差为3.79%，精度较高，在微灌系统设计中，可以采用本文建立的模型估算毛管入口流量。     

生物埂不同植物类型下土壤分离水力学特性研究

【目的】探明川中丘陵区六棱型预制网格式生物埂不同植物类型下土壤分离能力与细沟水流水力学特性间的数学关系。【方法】野外采集生物埂坡面麦冬和韭菜2种植物根系下的原状土样(直径10 cm),以单一网格式生物埂裸坡为对照,建立室内模拟细沟(长4 m,宽0.12 m,深0.1 m),在3个坡度(15°、20°、25°)、5个流量(39.86、59.98、79.67、100.45、121.16 L/min)的完全组合条件下进行冲刷试验,探讨水力学参数(雷诺数Re、弗汝德数Fr、Darcy-Weisbach阻力系数f、曼宁系数n)与土壤分离能力间的数学定量关系。【结果】1)不同植物类型下生物埂土壤分离能力表现为麦冬(均值2.24 kg/(s·m^2))>对照(均值1.34 kg/(s·m^2))>韭菜(均值1.09 kg/(s·m^2))。2)土壤分离能力与水流流态与流型参数之间均呈幂函数正相关,其中与雷诺数Re呈极显著幂函数正相关(均值R^2=0.75,P<0.01),与弗汝德数Fr呈显著幂函数正相关(均值R^2=0.27,P<0.05)。3)土壤分离能力与水流阻力参数间的关系主要呈负相关,其中与Darcy-Weisbach阻力系数f呈显著幂函数负相关(均值R^2=0.36,P<0.05),而与曼宁系数n之间的幂函数关系不显著(均值R^2=0.16,P>0.05)。【结论】与麦冬相比,韭菜增强土壤抗侵蚀能力的效果更显著。水力学参数中,水流流态流型参数中雷诺数Re预测土壤分离能力的效果相对较好,水流阻力参数中以Darcy-Weisbach阻力系数f效果较好,总体比较,以雷诺数预测土壤分离能力效果最好。     

基于CT图像的土壤孔隙结构三维重建及水力学性质预测

为了更好地了解土壤孔隙结构对水分运动过程的影响机制,该文利用黄淮海平原原状潮土CT扫描图像,通过数字图像分析和计算机重建技术对孔隙结构进行三维重建,根据图像分析获得的孔隙大小分布和连通性等形态学参数建立了用于描述孔隙尺度结构特征对水分运动影响机制的网络模型,据此预测了样本尺度(样本体积为385.84cm3)的土壤水力学性质。结果表明,模型预测的水力学性质和实测值基本吻合,变化趋势基本一致,二者的决定系数达0.94以上。结果表明相关网络模型可以较好地模拟孔隙尺度的水分运动过程,可用于预测土壤的非饱和水力学性质。     

土壤侵蚀过程中坡面流水力学特性及侵蚀动力研究评述

土壤侵蚀动力过程是水流和土壤两者相互作用的复杂物理过程,而含沙水流是土壤侵蚀的主要动力,深入理解坡面流水力学特征及侵蚀动力是研究土壤侵蚀动力学规律的基础.本文从坡面流水力学特性及侵蚀动力,包括:流速、水深、流态、阻力规律以及坡面流的切应力、冲刷动力、运动能量等多方面对国内外关于土壤侵蚀动力过程研究进行了系统深入的评述,并探讨了研究中存在的问题,重点指出:坡面流作为三维、非恒定非均匀沿程变量流,流动形态千变万化,坡面状况较为复杂,其均匀流理论远不能真实反应自然界复杂地表状况下的水流水力学特性及其变化规律.开展复杂地表的水流运动过程、水力学参数变化规律及坡面侵蚀水动力过程研究是今后土壤侵蚀水动力学研究的重要方向,这对于深入了解土壤侵蚀水动力过程的内在机制、构建物理侵蚀模型具有重要的研究意义.