毛管稳流三通的研制及探讨

微灌管网系统的摩阻损失和地形的变化造成毛管进口工作压力的偏差，从而降低了灌水均匀度，毛管稳流三通正是针对上述问题而研制的。本文介绍了毛管稳流三通的工作原理和结构，通过对其水力性能的测试和分析，认为毛管稳流三通在正常工作范围内具有稳流效果好、工作流量大的特点，应用前景广阔；同时，也对出现的若干问题进行了探讨。     

植被缓冲带对地表径流阻控效果调查及模拟

为了定量分析和评价植被缓冲带对地表径流的阻控效果,对大沽河流域两岸典型植被进行了现场调查及取样,并利用VFSMOD模型初步探讨了植被缓冲带的作用。根据实地调查,获得了大沽河8个典型位置的缓冲带参数。结果表明:大沽河流域植被缓冲带主要由杨树、松树等高大乔木,罗布麻、碱蓬等灌木植物和结缕草、野艾蒿等草本植物组成; 这些植被对地表覆盖度较高,可有效地拦截泥沙、增加地表粗糙度,对地表径流具有良好的阻控效果。利用VFSMOD模型对北岔河村、仁兆镇拦河闸、程家小里村和后路家村4个缓冲带的地表径流阻控效果进行了模拟,结果表明:4处植被缓冲带分别可以拦截0.8,0.7,0.7,0.4 mm/min以下降雨强度产生的地表径流; 在植被缓冲带宽度和源区宽度同时变化的情况下,4处植被缓冲带宽度分别达到8,20,1,5 m时,对泥沙拦截率达到0.95以上。因此,大沽河两岸现存植被缓冲带可以对泥沙起到较好的阻控作用。     

灌区高含沙输水渠道淤积成因分析

渠道淤积是影响灌区高含沙输水渠道正常运行的一个关键问题,以新疆巴音沟河安集海一库引水副渠的淤积计算为例,根据泥沙起动速度与水流速度,推移质输沙率与水流挟沙力等理论计算结果,从不同角度分析了灌区高含沙输水渠道的淤积成因。理论计算结果表明：为了防止高含沙输水渠道的淤积,在渠道设计中不能只考虑水流速度大于起动速度;对于底坡沿程分段变化的高含沙输水渠道,设计应按最小坡度渠段校核其输沙能力,以保证渠道全程不发生淤积。为验证上述理论计算的准确性,开展了原型观测试验,结果表明：理论计算结果和实测结果符合较好,渠道淤积理论计算过程是合理和可靠的,可以为工程设计和管理单位提供重要参考。     

低压灌溉管道输浑水阻力损失试验与建模

通过低压管道输水阻力损失试验,分别研究了清水和浑水条件下的阻力损失变化规律.清水条件下,得到了清水阻力系数与清水雷诺数的定量关系式,可以用于后续清水阻力损失的计算;浑水条件下,重点分析了浑水阻力损失随流速和含沙量体积比的变化规律,其中浑水阻力损失随流速的增大而增大,在含沙量较小时,随含沙量体积比增大而增大,在含沙量较大时却随含沙量体积比增大而减小,并从泥沙的制紊和减阻角度分析了产生这种变化规律的原因.研究了浑水阻力损失系数变化规律,得到了阻力损失系数与无量纲综合因子之间定量关系式,试验结果与标准Durand和陈广文计算模型验证比较表明:两种模型计算结果与试验结果存在较大差异,不能用于计算管道浑水阻力损失.根据试验结果得到了浑水阻力损失与水流弗劳德数和含沙量体积比乘积以及泥沙沉降弗劳德数之间定量关系式,该关系式相关系数R =0.90,拟合度较高,可以用于实际工程浑水阻力损失计算.     

大田滴灌自清洗网式过滤器水头损失试验

自清洗网式过滤器是目前国内外大田滴灌应用最广泛过滤器之一,其水头损失是评价过滤器性能的关键参数。该文通过对自清洗网式过滤器清水和浑水水头损失的试验研究,重点分析了80和120目滤网对应的清水和浑水水头损失变化规律。在清水试验中,得出了2种滤网目数对应过滤流量与水头损失变化关系式;在浑水试验中,分别研究了流量一定(220m3/h)和含沙量一定(0.190g/L)条件下水头损失随过滤时间变化规律,重点研究了这2种条件下浑水水头损失的计算方法,并对2种情况下水头损失进行了计算,对各种组合条件下浑水水头损失计算公式进行了拟合,分别得到流量一定条件下10种不同含沙量和含沙量一定条件下5种不同流量的水头损失计算公式。结果表明:各公式拟合精度较高,决定系数均大于0.95,可以用于浑水水头损失计算,研究结果可为实际工程中自清洗网式过滤器水头损失的计算提供参考。     

微灌用沉沙池泥沙沉降计算方法试验研究

对沉沙池设计中最常用的准静水沉降法和一维流超饱和输沙法进行了比较研究,得到了该两种方法用于微灌沉沙池设计中的参数变化范围,并对其中的紊动修正系数K和恢复饱和系数a进行了专门试验研究,得出了K和a的计算公式和适用条件.试验结果表明:准静水沉降法的计算误差较大,但在一定范围内,可以满足精度要求,用来估算沉沙池池长;一维流超饱和输沙法计算简单并且具有较好的计算精度,可以用于微灌用沉沙池的工程设计计算.     

新型自清洗网式过滤器结构优化研究

自清洗网式过滤器是微灌系统首部处理高含沙水源的关键过滤设备,相比传统过滤器,它具有自动化程度高、水头损失小和过滤效果好等优点。本文在介绍水力旋喷自动吸附网式过滤器的工作原理及结构特点基础之上,重点对其结构进行了优化处理:增加过滤器内部过滤级数、改变并组合自清洗动力装置。通过对结构优化:实现各级过滤室的自清洗状态、改变自清洗动力装置的单一性,这对提高过滤器对灌溉水源的过滤效率,研制和开发新型自清洗过滤器样机提供多样性选择。     

大田滴灌用网式过滤器滤网堵塞成因分析

过滤器是滴灌系统中最核心的设备,其中网式过滤器以其良好的过滤性能保障了滴灌系统的正常运行,在我国新疆等西北地区农业滴灌系统中应用最广泛。但其应用过程中也存在滤网清洗不彻底以及堵塞的问题,为此,在对网式过滤器滤网堵塞成因及机理进行全面论述基础上,分别从水源水质、不同滤网类型、反清洗设计问题以及水肥一体化对滤网的化学影响等方面对滤网堵塞成因进行了详细的分析,并提出相应对策;这为今后深入研究滤网堵塞机理、解决滤网堵塞问题提供一种思路,为进一步研制更适用西北地区的农业滴灌过滤设备提供理论依据。     

滴灌自清洗网式过滤器全流场数值模拟与分析

为了全面了解现有自清洗网式过滤器内部水流结构和特性,为进一步结构优化提供依据,该文采用Fluent(6.3)软件对其进行了全流场数值模拟。在分析过滤器结构及自清洗原理基础上,建立了过滤器内部流场的数学模型和自清洗系统的动网格模型,给出了过滤过程和自清洗过程计算区域和网格、以及进出口边界条件,对比分析了自清洗流量与进出口压力降关系模拟结果和试验结果。分析表明：模拟压降与实测压降符合较好,可以保证后续模拟结果的可靠性;在此基础上,对过滤过程内部流场进行了模拟,得到了水流流速、紊动能和压力的分布规律,分析了过滤器结构设计不足。运用动网格技术,对过滤器自清洗过程进行了数值模拟,通过流速、紊动能和压力分布等流场分析,指出了自清洗系统的不足,研究结果可为过滤器结构优化设计提供参考。     

高寒区多口融冰井引水渠道水温变化三维模拟及井群优化布置

为探讨抽水融冰技术解决严寒地区渠道冰害的效果,以新疆玛纳斯河流域红山嘴二级电站引水渠道为研究对象,对多口融冰井同时运行条件下引水渠道水温变化过程进行三维模拟,其模拟结果和原型观测结果平均相对误差为4.61%,验证了数值模拟的可靠性。在此基础上,通过改变井水流量、井前渠水流量和水温、外界大气温度等条件,对混合水温沿程变化过程进行了模拟。结果表明:1)仅将井水流量变为原来的50%和1.5倍时,井水注入量与混合水温成正比,且对混合水温的影响较大;2)仅将井前渠道水温分别降低和升高0.2和0.4℃时,井前渠道水温与混合水温成正比,且对混合水温的影响也较大,因此增大井水流量或者合理布置井群是抽水融冰最有效的方法;3)根据井前渠道水温为0.1℃,井前渠水流量分别为10、15、20和25 m~3/s,大气温度分别为–5、–10、–20和–30℃的模拟结果,得到了各井的不冻长度值,且随着井前渠道流量增大和外界大气温度降低,融冰井的不冻长度均随之减小,最后给出了在不同井前渠道流量和不同气温条件下融冰井的不冻长度和井的布置桩号等合理优化布置方案,此研究为解决寒区水电站引水渠道冰灾防治问题提供科学依据。