利用盘式吸渗仪确定土壤水力学参数研究进展

各种农业措施显著影响土壤的物理性质,特别是土壤水力学参数。随着计算机模型广泛用于土壤物质迁移的预测预报,准确确定土壤水力学参数成为一项重要的研究任务。盘式吸渗仪作为一种简便实用的仪器正被广泛用于田间土壤水力学参数的测定。国内外学者研究了稳态、瞬态和反推等方法,利用盘式吸渗仪来确定土壤近饱和导水率、吸渗率和水分特征曲线。同时该仪器可以用于田间测定土壤孔隙分布状况,以及两区模型中的参数。笔者对国内外有关盘式吸渗仪研究从相关理论和应用方面进展进行了综述,并对田间测定操作中注意的问题进行评述,指导田间试验以获得准确的测定数据。盘式吸渗仪在田间测定土壤孔隙,特别是大孔隙流方面有独特的优点,但是其并未在中国不同质地土壤上得以广泛应用。     

不同补水方式下砂壤土渗滤系统对硝态氮去除效果

在水资源短缺的北京地区利用再生水回补城市河湖,一方面对于水资源的可持续利用有着十分重要的作用,另一方面也可能带来地下水环境的潜在污染风险.该文采用100 cm砂壤土柱模拟(河湖岸底)土地渗滤系统,设置定水头淹水、交替淹水落干、定流速补水和侧向补水4种不同再生水回补方式,研究再生水中硝态氮(NO3-N)在土地渗滤系统中的去除效果和迁移转化规律.结果表明,当水力负荷在0.25~2.65 cm/d范围内时,渗滤系统对NO3-N的去除率随着水力负荷的增大而减小;侧向补水方式下渗滤系统对NO3-N的去除效果最优,平均去除率高达96.1%.在定水头淹水和侧向补水方式下,系统对NO3-N的去除主要发生在土柱的上部,而交替淹水落干和定流速补水条件下,土柱中下部对NO3-N也有一定的去除作用.渗滤系统对NO3-N的去除主要取决于系统内部微生物的分布情况,土层中的反硝化细菌数量越大,该土层对NO3-N的去除率就越高.当水温在15~32℃范围内变化时,定水头淹水和交替淹水落干补水方式下,系统对NO3-N的去除率与温度分别呈指数和幂函数关系.该研究表明土地渗滤系统可实现再生水的进一步净化处理,可为再生水安全回补河湖提供参考.     

马蹄形隧洞断面收缩水深的迭代法计算

为了得到计算马蹄形断面隧洞收缩水深的好方法,该文通过引入恰当的无量纲参数并对马蹄形隧洞收缩断面的能量方程做恰当的数学变换,使各种马蹄形断面收缩水深的计算公式统一化,并推导出计算收缩水深的迭代公式;给出判别收缩水深范围的分界流量,即可计算断面收缩水深。算例表明,该方法简单、准确、通用。     

不同结构滴灌双向流道灌水器抗堵性能对比试验

该文开展滴灌双向流道抗堵性能研究,以提高灌水器对含沙率较高的地表水源的适应性。试验浑水含沙率为30 g/L,经20次浑水试验,设置3种结构参数不同的双向流道灌水器(1#,2#,3#),并对比迷宫式流道灌水器的水力性能和抗堵性能。结果表明:1#、2#、3#双向流道浑水流量分别为清水流量的77.44%,83.35%,85.43%,而迷宫式流道在12次试验后完全堵塞。双向流道灌水器与迷宫式流道灌水器的水力性能及抗堵性能差异显著,且双向流道的水力性能及抗堵性能均优于迷宫式流道;双向流道水力性能越好,抗堵性能越差;流道形式及结构参数是影响灌水器水力性能及抗堵性能的重要因素。试验结束后,观测流道泥沙沉积情况,发现泥沙沉积程度由前段(进口)到后段(出口)逐渐减少;采用电子显微镜分别获取流道前段、中段和后段沉积泥沙样品扫描图像,利用Image Pro Plus 6.0软件分析沉积泥沙样品的粒径组成,发现沿流道方向,粒径(29)0.03 mm的泥沙颗粒质量分数逐渐减小,粒径(27)0.005 mm的泥沙颗粒质量分数呈先减小后增加的趋势;流道沉积泥沙中粒径(27)0.03 mm的颗粒质量分数占92.23%~97.89%,此粒径范围的泥沙颗粒更易在双向流道内沉积,引起堵塞。     

含沙量对U型渠道水流流速横向分布律的影响

探索含沙量变化对U型渠道水流流速沿横向分布的影响,进而从理论上完善挟沙水流流速分布规律,对渠道水沙运动规律的研究有重要意义。引入指数流速分布公式,通过U型渠道水槽试验,测定水流中含沙量为1.12～500kg/m3时,指数公式中流速横向分布系数的变化规律,说明U型渠道挟沙水流流速沿横向分布遵循指数流速分布规律。在含沙量s<300kg/m3下,流速横向分布系数随着含沙量的增大呈线性缓慢增大,当含沙量s≥300kg/m3时,流速横向分布系数由缓慢增大变为急剧增大,说明水流流型已发生了变化;含沙量s≥50kg/m3时,U型渠道的中心出现了核心区,核心区随着含沙量的增大而变宽。     

基于环境水力学的产漂流性卵鱼类早期资源量估算方法改进

针对鱼类早期资源量估算方法误差大的问题,基于环境水力学,建立鱼卵移流扩散的瞬时点源二维模型,并对模型进行参数选取、守恒验证,分析了鱼类早期资源量传统估算方法的误差,提出一种新的基于环境水力学的产漂流性卵鱼类早期资源量估算方法。结果表明,中心产卵群体,从产卵点到下游约80 km范围内的断面,鱼卵密度呈钟形分布,由传统方法估算得到的早期资源量低于真实值,最大误差为17.5%;对于近岸产卵群体,从产卵点到下游约200 km范围内的断面,鱼卵密度随距离增加呈指数下降,由传统方法估算得到的资源量高于真实值,最大误差为-33.9%;当断面鱼卵密度均匀分布,即中心产卵和近岸产卵时,产卵场下游80 km和200 km后的断面鱼卵密度沿断面分布均匀,传统方法估算结果较为准确,不必进行校正。改进的估算方法可用于计算产漂流性鱼卵的鱼类早期资源量。     

《液压与气压传动》多媒体CAI课件的研究与开发

本文介绍了多媒体CAI课件的基本理论以及实现技术,在Windows2000环境下,利用Authorware并借助其它一些软件开发了《液压与气压传动》多媒体CAI课件。该软件图文并茂、界面友好、操作方便,通过丰富的媒体手段,栩栩如生的专业知识展现,较好地满足了课程的教学要求。课件可供教师课堂教学使用或者学生自学使用。     

Gully erosion and environmental change: importance and research needs

Assessing the impacts of climatic and, in particular, land use changes on rates of soil erosion by water is the objective of many national and international research projects. However, over the last decades, most research dealing with soil erosion by water has concentrated on sheet (interrill) and rill erosion processes operating at the (runoff) plot scale. Relatively few studies have been conducted on gully erosion operating at larger spatial scales.Recent studies indicate that (1) gully erosion represents an important sediment source in a range of environments and (2) gullies are effective links for transferring runoff and sediment from uplands to valley bottoms and permanent channels where they aggravate off site effects of water erosion. In other words, once gullies develop, they increase the connectivity in the landscape. Many cases of damage (sediment and chemical) to watercourses and properties by runoff from agricultural land relate to (ephemeral) gullying. Consequently, there is a need for monitoring, experimental and modelling studies of gully erosion as a basis for predicting the effects of environmental change (climatic and land use changes) on gully erosion rates.In this respect, various research questions can be identified. The most important ones are:

What is the contribution of gully erosion to overall soil loss and sediment production at various temporal and spatial scales and under different climatic and land use conditions?

What are appropriate measuring techniques for monitoring and experimental studies of the initiation and development of various gully types at various temporal and spatial scales?

Can we identify critical thresholds for the initiation, development and infilling of gullies in different environments in terms of flow hydraulics, rain, topography, soils and land use?

How does gully erosion interact with hydrological processes as well as with other soil degradation processes?

What are appropriate models of gully erosion, capable of predicting (a) erosion rates at various temporal and spatial scales and (b) the impact of gully development on hydrology, sediment yield and landscape evolution?

What are efficient gully prevention and gully control measures? What can be learned from failures and successes of gully erosion control programmes?

These questions need to be answered first if we want to improve our insights into the impacts of environmental change on gully erosion. This paper highlights some of these issues by reviewing recent examples taken from various environments.     

锥-板环形水槽的研制及其在颗粒起动试验中的应用

在颗粒起动观测试验中,传统长直型水槽及环形水槽试验无法观测流体长期作用下的颗粒运动,依据锥-板转子流变仪原理,设计了一种锥-板环形水槽装置;采用无量纲拖曳力作为起动时的流体力学指标,结合CCD(电荷耦合组件,charge coupled device)成像技术及PIV(粒子图像测速,particle image velocimetry)技术,运用该装置对层流时无黏性均匀颗粒在流体长期作用下的运动形态及起动规律进行了观测,观测发现流体长期作用下颗粒的起动为连续的起动过程,存在2个不同的临界状态,分别为初始临界状态和饱和临界状态,初始临界状态下的起动拖曳力和经典Shields曲线的取值基本一致,饱和临界状态下的起动拖曳力明显高于Shields曲线的取值,表明锥-板环形水槽是一种合理有效的颗粒起动观测装置,特别适用于流体长期作用下的颗粒起动规律研究。     

遥控喷杆喷雾机设计与试验

针对大田蔬菜种植病虫害防治需求,利用高地隙四轮转向液压底盘,设计一种遥控喷杆喷雾机。采用PID控制算法设计液压驱动系统和变量施药系统。液压驱动系统通过对比实时采集的实际车速和轮速计算各轮滑转率,以理想滑转率为控制目标进行实时动力分配;变量施药系统根据实时采集的实际车速和预设的目标单位面积施药量换算目标流量,以目标流量为控制目标进行实时喷雾流量调节。在韭菜田进行不同车速下的性能考核试验,结果表明：滑转率最大的车轮为左前轮,滑转率均值为6.14%,能稳定在理想滑转率范围内;滑转率最小的左后轮是轮上载荷最大的车轮,滑转率均值为0.76%,显著小于其他车轮;喷雾作业雾滴沉积率均值为93.4%,变异系数为21.6%,变量施药系统随速调节功能良好,但作业质量随着车速增加而略有下降。该喷雾机可为大田蔬菜种植智能化植保机械的研制提供参考。