基于CFD-DEM耦合的网式过滤器水沙运动数值模拟

过滤器内部的水沙运动复杂且多变,初始状态下沙粒分布的不均导致滤芯产生局部堵塞,改变了水流流态并进一步影响后续沙粒运动和分布。本文以CFD-DEM(Computational fluid dynamics,CFD;Discrete element method,DEM)耦合模拟Y型网式过滤器内部流场变化与沙粒运动及分布,直观地反映了滤芯对水流的流动阻力特性与对沙粒运动分布影响。结果表明,过滤器内部存在明显的回流区、旋涡区及滞流区,导致各过滤面流速不均,出口一侧流速大,进口一侧流速小,两者相差39%;随着时间的变化,过滤器内流场变化明显,沙粒堆积依次出现在出口侧下端面、出口侧上端面、进口侧下端面、进口侧上端面上,最终布满整个滤芯;在滤芯的4个过滤面中,出口侧上端面流速大而沙粒堆积最少,进口侧上端面流速小而沙粒堆积最多,由此可见出口侧上端面具有更好的过滤性能,可适当提高该处过水面积,以提高过滤器过滤效率。     

坡耕地黄墡土结皮的理化性质分析

在实验和对比分析的基础上 ,讨论了黄土善土结皮的一些主要物理化学性质特征。结果认为 ,结皮的形成是以细砂和粗粉砂为骨架 ,以小于 0 .0 1mm的细小颗粒填塞土壤空隙的一个物理过程 ,其腐殖质含量几乎与土壤相同 ,而碳酸钙含量则略低。结皮的坚实度与前期含水率呈负相关 ,与容重和厚度呈正相关 ,而容重与厚度间的关系较为复杂     

盐碱地人工种植芨芨草效益分析

试验研究表明,在盐碱地里人工种植芨芨草,可以明显降低土壤盐碱度和pH值,对盐碱化土壤具有很好的改良作用;芨芨草可作为良好的造纸原料,不仅可以节约造纸辅料还有利于环保。芨芨草作为解决家畜冬春饲草不足和灾年家畜的“保命牧草”,对于牧区抗灾害能力有极大的提升作用。因此,人工种植芨芨草对干旱地区盐碱地改良、促进生态建设、发展地方经济具有重要的意义。     

不同立地条件下沙棘土壤水分分布特征及动态生长研究

为探究不同立地条件下沙棘土壤水分分布特征和生长情况,采用样地试验,设置2种坡向（阴坡、阳坡）和3种坡位（坡顶、坡中、坡底）进行研究。研究表明：（1）各样地内的土壤水分季节变化可划分为消耗期（5—6月）、快速补充期（6—7月）和消退期（7—9月）,天然降水对土壤含水率影响较大;（2）各样地内的土壤水分垂直分布为土壤水分显著变化层（Cv>0.2）、土壤水分次变化层（0.2>Cv>0.1）和土壤水分相对稳定层（Cv<0.1）;（3）不同立地条件对土壤水分及植株的生长具有显著影响。阴坡土壤水分明显高于阳坡,土壤水分由坡顶向坡底呈递减趋势;沙棘的生长指标及存活率表现为阴坡>阳坡,不同坡位表现为坡底>坡中>坡顶。研究结果可为玛纳斯县前山地带沙棘造林提供参考和理论依据。     

坡耕地暴雨结皮对作物生长发育影响的实验研究

采用盆栽和小区试验的方法,经3年试验发现,坡耕地土壤结皮对作物的出苗、生长、产量和生物量等均有不同程度的影响。小麦出苗率、苗高、最大苗高、产量和生物量分别降低了22.06％、4.60％、6.86％、1.16-9.84％和0.74-6.98％;结皮虽对玉米出苗影响不大,但延长了出苗期,使产量和生物量降低了5.66—9.17％和7.17—11.25％,而且随结皮厚度、强度和地表坡度的增加,其影响更为明显。因此,通过增加地面覆盖和雨后人工耕锄以消除结皮,增加产量和保持水土。     

地膜小麦与套种的增产和减沙效益研究

通过三年试验,渭北地区种植地膜小麦一般增产１６．２％￣２２．６％,若套种秋作（马铃薯）,增产幅度达５８．７％,地膜小麦的增收效益显著,分别达６２８１元／ｈｍ＾２和１０４５６．７元／ｈｍ＾２,地膜小麦起茬耕作,或套种秋作起垄管理,水土保持效益明显,仅起垄种植可减沙２８．３％,起垄留残茬减沙５４．６％,对实施“山川秀美”工程和农民脱贫致富均有重要意义。     

弃耕地苜蓿耗水规律的研究

通过对弃耕地苜蓿生长过程中水分变化的研究，发现在苜蓿生长的苗期、分枝期和花期，日平均耗水强度依次表现出递增的趋势，结实期则有所下降；水分变化与生长过程具有相似的变化规律。     

坡耕地黄墡土结皮的理化性质分析

在实验和对比分析的基础上，讨论了黄Shan土结皮的一些主要物理化学性质特征。结果认为，结皮的形成是以细砂和粗粉砂为骨架，以小于0．01mm的细小颗粒填塞土壤空隙的一个物理过程，其腐殖质含量几乎与土壤相同，而碳酸钙含量则略低。结皮的坚实度与前期含水率呈负相关，与容重和厚度呈正相关，而容重与厚度间的关系较为复杂。     

盐分对棉花光合特性及根际土壤CO2浓度的影响

为了探寻不同盐分含量土壤棉花生长根际CO2浓度与光合指标之间的关系,通过桶栽试验,对4种盐分(CK:0%,F1:0.2%,F2:0.4%,F3:0.6%)处理下2种质地(砂土和壤土)土壤CO2浓度和棉花光合特征的变化规律进行了研究。结果表明:随着棉花生育期的推进,壤土和砂土的土壤CO2浓度均呈先升高后降低的"单峰"曲线变化趋势,峰值出现在花铃期,分别高达17 061.95,17 572.00μmol/mol。在盐分处理下不同质地土壤CO2浓度随土层深度的增加而增加,50cm处土壤CO2浓度均值为13 540.32μmol/mol,是表层10cm处的近2倍。随着盐分含量的增加,2种质地土壤CO2浓度差异显著,均呈下降趋势,且壤土CO2浓度明显高于砂土;盐分和土壤质地类型的相互作用对棉花净光合速率(Pn)达到极显著水平(P0.01)。同一土壤质地类型条件下,各生育期棉花Pn随着盐分含量的增加而减小,均在F3处理下达到最小值,盐分含量较低时对棉花光合指标的影响不显著(P0.05);同一盐分处理下,不同土壤质地棉花Pn差异显著,表现为壤土砂土。不同盐分处理下2种质地土壤CO2浓度与棉花净光合速率之间密切相关,棉花Pn能够解释根际土壤CO2浓度变化的81.2%,说明盐分和土壤质地类型通过棉花净光合速率影响土壤CO2浓度的大小。研究结果可为作物生长环境提供理论参考。     

犁底层深度对膜下滴灌土壤水盐运移影响的模拟研究

为了探寻膜下滴灌条件下犁底层深度对土壤水盐运移的影响规律,采用室内土柱模拟试验与数值模拟相结合的方法,对不同犁底层深度（无犁底层,CK;25 cm深度,PB25;30 cm深度,PB30;35 cm深度,PB35;40 cm深度,PB40;45 cm深度,PB45）下土壤水盐运移规律进行了研究,结果表明:犁底层可以阻碍水分运移,降低水分入渗速率且有一定的阻水性,蒸发结束后PB处理表层10 ~ 20 cm土壤含水率比CK处理大;犁底层有一定的抑盐作用,CK处理上部10 ~ 20 cm土层的“洗盐”效果比PB处理好,蒸发结束后上部10 ~ 20 cm土层盐分最大的是PB30处理,最小的是PB45处理;利用HYDRUS-1D模型对膜下滴灌条件下犁底层对土壤水盐运移的变化规律进行模拟,经过实测数据验证,模拟效果较好。在现行以旋耕为主的传统耕作模式下,可根据不同作物根系吸水和耐盐的特点适度深耕打破犁底层,为作物生长创造适宜的水盐环境。研究结果可为新疆地区盐碱地改良、农业生产可持续发展提供参考。