硫酸钾对浑水滴灌滴头堵塞的影响

【目的】分析引黄灌溉过程中肥料硫酸钾对滴头堵塞的影响,为水肥一体化滴灌的实施提供参考。【方法】分别配制3种含沙量(1.0,1.5和2.0g/L)和3种硫酸钾质量浓度(10,20和30g/L)的浑水进行间歇灌水堵塞试验,计算滴头的平均相对流量和灌水均匀度,利用场发射扫描电镜分析流道堵塞物结构,收集并分析滴头输出泥沙和毛管淤积泥沙的机械组成。【结果】施加硫酸钾后浑水滴灌滴头堵塞出现加速现象,硫酸钾质量浓度越大,加速堵塞作用越明显。当硫酸钾质量浓度为30g/L时,含沙量1.0,1.5和2.0g/L处理的有效灌水次数分别较未施肥处理减少4,9和8次,滴头堵塞率较未施肥处理增加30%~35%;施加硫酸钾显著增大了水的电导率,未施加硫酸钾的浑水电导率为0.16ms/cm,硫酸钾质量浓度为30g/L时,含钾浑水的电导率为25.19ms/cm。硫酸钾质量浓度对滴头堵塞的位置有一定影响,对进水口堵塞影响较小,对滴头流道堵塞影响较大,当硫酸钾质量浓度为10,20和30g/L时,流道堵塞滴头数较未施肥处理分别增加了7,18和17个。硫酸钾改变了灌溉水的电导率,易产生硫酸盐沉淀而造成滴头堵塞。施加硫酸钾肥后,浑水中泥沙颗粒易吸附K+,增加了泥沙颗粒之间的团聚,导致堵塞物表面结构复杂程度提高,堵塞物致密性和稳定性增强;浑水中施加硫酸钾肥后,输出泥沙中粉砂和黏粒比例较毛管淤积泥沙大,砂粒比例则较毛管淤积泥沙小,淤积泥沙的分形维数与平均相对流量呈显著负相关。【结论】选用硫酸钾进行施钾一体化滴灌时,硫酸钾质量浓度宜小于10g/L,以减缓其对滴头堵塞的影响。     

迷宫灌水器中泥沙淤积特性研究

【目的】研究泥沙颗粒引起的灌水器堵塞问题,为高抗堵性灌水器的研制提供参考依据。【方法】在灌水器90°和45°2种放置方式下,测试并分析了不同含沙量(0.5,1.0,1.5和2.0 kg/m3)、不同灌水器进口压力(0.09,0.06和0.03 MPa)下,浑水中的泥沙在迷宫灌水器中的淤积现象、淤积部位、淤积过程、淤积量及浑水流量的变化。【结果】①试验中泥沙在灌水器中间段与进、出口段发生淤积的概率分别约为18%和37%~45%。②两种灌水器放置方式对泥沙在其中淤积的部位与过程没有明显影响。③迷宫灌水器中泥沙的淤积与普通管道中泥沙的沉积现象有很大差异,其特殊的边界可能使其中水流在较小流速时仍具有一定的紊动能,从而不出现泥沙在流道纵断面方向的沿程沉积现象。【结论】①泥沙在迷宫灌水器中的淤积表现为起始淤积单元的随机性与淤积部位的规律性。②泥沙在迷宫流道中的淤积是一个既突然又逐步发展的过程,且总是充满流道的整个横断面。③泥沙淤积发生以后,通过灌水器的浑水流量会很快大幅度下降,并且随着淤积向上游的持续发展,流量逐渐减小。④浑水含沙量的提高会加快泥沙在灌水器中的淤积过程。     

压力补偿滴头抗堵塞性的数值模拟研究

【目的】用数值模拟方法研究压力补偿滴头的抗堵塞性,为灌溉滴头的结构改进提供参考。【方法】以孔口式压力补偿滴头为对象,综合运用流固耦合与液固两相流的数值模拟方法,分析压力补偿滴头在不同入流颗粒粒径（0.01,0.02,0.04和0.06 mm）及体积分数（0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%和1.2%）下,压力补偿滴头的内流场及颗粒体积分数分布规律。【结果】在供试颗粒粒径及体积分数范围内,压力补偿滴头流道内局部颗粒体积分数升高,容易发生沙粒沉淀;同一位置处水的速度较固体颗粒大;随着入流颗粒粒径及体积分数的增大,滴头出流量略有减少,但仍达清水流量的94.7%以上;入流颗粒体积分数相同时,颗粒粒径越大,流道内最大颗粒体积分数越大。【结论】改进压力补偿滴头环形流道的入口结构能提高其抗堵塞性;提高灌溉系统抗堵塞性需同时提高滴头抗堵塞性并改进过滤设施。     

提高膨胀土自由膨胀率试验精度的研究

【目的】分析膨胀土自由膨胀率试验的误差来源,为提高自由膨胀率试验的精确度提供依据。【方法】取陕西安康、陕西洋县和河北邯郸3种膨胀土,将安康素膨胀土筛分为3个粒组(粒径≤0.1 mm、0.1 mm粒径≤0.25mm和0.25mm粒径≤0.5mm),分别测试3个粒组膨胀土的自由膨胀率;将占烘干安康膨胀土质量0.5%,1.0%,2.5%和5.0%的硅酸钠和0.1%,0.5%,1.0%和2.5%的阳离子型聚丙烯酰胺溶于纯水加入安康膨胀土中制成16种改性土样,研究粒度组成对改性土样自由膨胀率的影响;测试不同环境温度(10,15和25℃)下安康、洋县和邯郸膨胀土的自由膨胀率,并测试烘干土样是否在干燥器中冷却至室温对量土杯中土样质量的影响。【结果】粒径≤0.1mm的安康膨胀土自由膨胀率为20%,0.25mm粒径≤0.5mm安康膨胀土的自由膨胀率为53%,结果相差33%。改性安康土样中,当硅酸钠质量为干素土的1.0%、阳离子型聚丙烯酰胺质量为干素土0.1%时,未控制粒组改性土样Ⅰ的自由膨胀率为23%,控制粒组改性土样Ⅱ(0.1mm粒径≤0.25mm和0.25mm粒径≤0.5mm的土样等质量混合而成)的自由膨胀率为40%。低温环境会造成自由膨胀率严重偏低,当温度从25℃降至10℃时,自由膨胀率降低约43%;干燥土样是否在干燥器中冷却至室温对量土杯中的土样质量影响较小。【结论】为提高自由膨胀率试验精确度,建议将土样过筛后制作试样,其中粒径≤0.1mm的占0~20%,0.1mm粒径≤0.25mm的占土样20%~50%,0.25mm粒径≤0.5mm的占土样20%~50%,并最好将膨胀土样在干燥器中冷却至室温(25℃)且在室温条件下进行试验。     

东雷抽黄引水灌区退水对干渠减淤的影响

【目的】分析东雷抽黄引水灌区渠系泥沙淤积问题,探讨通过加大干渠输水流量以减少渠道淤积的可行性。【方法】利用东雷抽黄灌区总干渠的泥沙淤积实测资料,对水沙输移数学模型进行验证,再依据典型年份不同灌季不同时段引水含沙量高低情况,拟定了加大渠道输水流量的多种方案,对不同方案情况下渠道的冲淤过程及减淤量等进行数值模拟计算。【结果】减淤量和抽水费用等的计算结果表明,减淤效果最佳的方案是春灌期间含沙量较低时段加大渠道输水流量,该方案的减淤率为59.63%,减淤耗水费用为9元/m~3,较人工清淤费用(50元/m~3)节省成本82%。【结论】在春灌或夏灌含沙量较低时段,利用退水渠加大干渠输水流量减少渠道淤积在技术上是可行的,经济上也是合理的。     

尊村引黄灌区渠道泥沙含量与粒径级配研究

尊村引黄灌区是山西省一座大型多级提水灌溉工程。由于所引黄河水的泥沙含量较高,导致灌渠泥沙淤积问题十分严重,影响到了渠道的正常运行。为了掌握灌区渠道水沙分布规律,缓解渠道淤积问题,在尊村二干渠设立7个观测面开展泥沙含量与粒径级配观测和分析。研究结果可为灌区管理和节水减沙工作提供参考依据。     

进口结构对迷宫流道滴头性能影响的模拟研究

【目的】分析进口栅格结构对滴头性能的影响,为迷宫流道滴头的设计提供参考。【方法】应用计算流体力学CFD方法,对不同进口结构的滴头流道流场进行数值模拟,分析进口数目、进口宽度、进口高度和缓水区深度对滴头性能的影响。【结果】进口流量在不同进口栅格之间分配,距离迷宫流道越远的进口栅格流量越小,流量主要集中在靠近迷宫流道的几个进口栅格;在总进口栅格断面面积大于迷宫流道最小断面面积的情况下,不同进口栅格结构几乎对滴头流量没有影响,而对各进口栅格之间的流量分配影响较大;随着进口高度和缓水区深度的增加,不同进口之间流量和流速的分布更加均匀,低速区面积减小,可降低进口处泥沙沉积,提高滴头的抗堵塞性能;单纯增加进口数目并不能从根本上改善进口处的堵塞状况,片式滴头进口数目以3~5个为宜。【结论】进口栅格结构对滴头性能影响很大,应深入研究以优化滴头性能。     

基于Flow-3D的多阶明渠工程数学模型研究

【目的】研究灌区多级阶梯明渠水流的水动力特性及泥沙淤积问题,并评价其对多阶明渠工程的影响。【方法】基于VOF方法,在Flow-3D平台上建立了山东省德州市牛角店输水工程的三维数学模型,通过模拟不同工况下的三维多阶明渠水流,对比分析水流流速分布、水面线变化及渠底泥沙淤积情况。【结果】水流流态平稳后,最大流速出现在第二级阶梯上,挟沙水流流速较清水流速大0.50～0.86 m/s;在挑坎及第二级阶梯上,水面线变化幅度较大;随着时间推移,泥沙主要淤积于挑坎前及第三级阶梯底部,200 s时淤积厚度最高达0.143 mm。【结论】在牛角店输水工程施工及后期运行中,适当加固第二级阶梯渠底,提升第二级侧墙高度,并通过调控下游水位以保证灌渠的安全运行。     

基于浑浊度监测山区河流悬浮泥沙含量的试验研究

针对山区河流悬浮泥沙含量监测缺乏实时性的问题,对浑浊度及悬浮泥沙含量进行监测,分析光照强度、流速、颗粒粒径和水体含沙量对浑浊度的影响,建立浑浊度与悬浮泥沙含量的关系模型式。结果表明： 1）光照强度对浑浊度的影响最大,根据二者之间的关系,将光照强度（E）划分为3个区间：E≤6 800 lx、6 800 lx <E≤22 000 lx、E>22 000 lx,对应于3个区间,确定了浑浊度与悬浮泥沙含量的关系模型; 2）水流流速主要影响上层泥沙颗粒的分布,流速为0.16 m/s时测量区域的浑浊度大于流速为0.018 m/s时的浑浊度; 3）泥沙颗粒的粒径大于扬动流速能带动的临界粒径时,其会沉积在渠底,因此,泥沙级配中大于临界粒径的颗粒占比越大,悬浮泥沙含量越小,浑浊度越小; 4）水体含沙量越大,水沙输移过程中携带悬浮泥沙的量也越多,测量区域上层水样的浑浊度越大; 5）采用本研究确定的浑浊度与悬浮泥沙含量的3个关系模型,预测得到的悬浮泥沙含量与实际悬浮泥沙含量的平均相对误差分别为7.22%、10.00%、8.58%。根据在自然条件下不同光照强度区间测得的浑浊度,可以得出该测量区域的悬浮泥沙含量。由于浑浊度可以现场连续、快速测得,所以将此方法引入山区河流悬浮含沙量实时监测是可行的。     

不同产区酿酒葡萄赤霞珠果实最佳粒径范围研究

【目的】评估我国4个产区酿酒葡萄赤霞珠果实品质最佳的粒径范围。【方法】于2014年在山东烟台、陕西泾阳、宁夏玉泉营、云南香格里拉4个产区采集酿酒葡萄品种赤霞珠(Vitis vinifera L.cv.Cabernet Sauvignon)果实,将各产地的果实按粒径大小分为14mm、≥12~≤14mm、12mm 3个等级,分别测定各粒径范围果实的分布规律,果皮、果肉和种子质量占果粒质量的比例及果实糖、酸、酚类物质含量等主要品质指标,运用主成分分析法对4个产区各粒径范围的果实品质进行综合评价。【结果】陕西泾阳、山东烟台地区粒径14mm、≥12~≤14mm赤霞珠果实偏多,宁夏玉泉营地区粒径14mm果实偏多,云南香格里拉地区粒径≥12~≤14mm果实明显多于其他2个等级;4个地区葡萄果皮占果实质量的比例均随粒径的减小而增大,表现为云南香格里拉宁夏玉泉营山东烟台陕西泾阳;种子占果实质量比例随粒径的减小而减小,表现为陕西泾阳山东烟台云南香格里拉宁夏玉泉营;每颗果实平均种子数和平均单粒种子质量均随粒径的减小而减小;4个产区还原糖质量浓度最高时的果实粒径分别为:陕西泾阳、宁夏玉泉营≥12~≤14mm,山东烟台12mm,云南香格里拉14mm;4个产区总酸质量浓度最高时的果实粒径分别为:陕西泾阳、山东烟台12mm,云南香格里拉地区14mm,宁夏玉泉营地区果实的总酸质量浓度不受粒径影响;4个产区酚类物质含量最高时的果实粒径分别为:陕西泾阳≥12~≤14mm,山东烟台、宁夏玉泉营12mm,云南香格里拉14mm。【结论】粒径对果实品质的影响因地而异,4个产区果实综合品质最佳的粒径分布为:云南香格里拉14mm,陕西泾阳≥12~≤14mm、宁夏玉泉营与山东烟台12mm。     

日本山地森林小流域悬移质泥沙研究

以日本山地源头森林小流域为研究对象,利用泥沙自动取样器和自计水位计,研究了悬移质泥沙的输出过程及其与洪水过程间的关系.研究结果表明,该森林流域的泥沙来源主要是林道、沟道、沟道两边裸露地;河川径流中悬移质泥沙浓度与总泥沙浓度间有很好的相关性;降雨时悬移质泥沙浓度随流量过程的变化呈现出顺时针变化的套索;悬移质泥沙的输出过程属于波浪式变化;悬移质泥沙浓度最大值与洪峰流量几乎同时出现,属同步型;悬移质输沙量主要取决于10 min最大雨量;场降雨量对悬移质输沙量的贡献较大;单场大暴雨造成的悬移质输沙量占全年输沙量的5％左右;悬移质年输沙量的30％是由为数不多的几场降雨造成的.      

漏斗式全沙排沙技术在陕西东雷抽黄灌区泥沙治理的成功实践

介绍了黄河第一座排沙漏斗工程的成功运行经验，并对其其原型观测结果进行了分析：对粒径大于0．1，0．05，0．025mm泥沙的平均截沙率分别达到96．58％，81．37％和78．71％，而平均排沙耗水量为7．23％。这一结果充分说明排沙漏斗的截沙率和排沙耗水量等重要指标都远优于过去黄河上普遍采用的条渠或者复合型厢形沉沙池等排沙设施。同时也说明排沙漏斗能有效地排除推移质泥沙，对悬移质泥沙的排除亦非常有效，尤其是为黄河泥沙的治理开辟了一条新途径。     

不同底泥处理对软叶丁香蓼去除水体中氮素的影响

选用沉水植物软叶丁香蓼(Ludwigia hyssopifoliaExell)为材料,结合不同的底泥处理,在人工模拟条件下研究了水体中几种氮形态变化的影响.结果表明,开始阶段因裸露底泥处理会向水体中释放出不同形态的氮素,使水体总氮含量有所增加.但试验的后期因软叶丁香蓼对铵态氮,尤其是对硝态氮的吸收作用,以及底泥中大量硝化和反硝化菌参与的硝化反硝化作用,会使软叶丁香蓼配合裸土的处理加快水体中氮的去除.在处理50 d后,软叶丁香蓼 裸露底泥(植物裸土)的处理和软叶丁香蓼 包裹底泥(植物包土)的处理对氮素的去除已经没有显著差异,说明在一定条件下底泥对水质的影响并非总是负作用,尤其在与一些高等水生植物组成的生态系统中能起到营养物质"库"的作用.     

沙质底质与无沙底质水族箱水质因子变化的比较

[目的]为水族箱的水质控制及增加水族箱的观赏性提供一些理论参考。[方法]比较了沙质底质与无沙底质水族箱的pH值、氨氮等主要水质因子的变化趋势。[结果]沙质底质和无沙底质水族箱pH值均先上升后下降,最后稳定在7．7左右,但无沙水族箱的变化幅度较大。无沙底质和沙质底质水族箱的氨氮含量都在9d后下降0．11mg／L左右,之后回升并稳定在0．15mg／L左右。无沙底质和沙质底质水族箱亚硝酸盐氮含量均先上升后下降,最后分别稳定在0．015和0．008mg／L左右。同期无沙底质水族箱的亚硝酸盐氮含量高于沙质底质水族箱,无沙底质水族箱的CODMn值大于沙质底质水族箱。3个水族箱的微藻总量都呈增长趋势,多样性指数无显著差异。[结论]沙质底质水族箱环境因子的变化更平缓,其系统稳定性更强。     

植物坝前上游段推移质泥沙的输移特性

通过室内水槽模型试验,研究了植物坝对水流流态及坝前上游段推移质泥沙输移的影响,试验是在1/150,1/100和1/50三种底坡下均对应5.09,9.08,13.08L·s-1三种流量时进行观测的。由试验得出,植物坝可以引起上游水位壅高,水流流速减小。加沙后,上游段推移质泥沙的运动速度明显减小,大量粗颗粒泥沙在坝前淤积下来,说明植物坝具有较好的阻水拦沙作用。输移过程中,泥沙群前端最初呈三角形分布,越靠近坝体,三角形分布越不明显,说明坝前壅水及速度梯度的存在使泥沙的输移形态发生了变化。还证明底坡对泥沙的输移分布形态及运动速度影响很大,从理论上分析了植物坝前上游段进口断面输沙率与推移质泥沙运动速度之间的关系。     

小沙湾水源工程沉沙斗槽模型试验

本项试验的主要目的是研究和寻找为保证准格尔煤田生产用水而修建的沉沙斗槽的合理结构和运行方式。本文论述了模型设计和各项比尺的确定方法。通过对试验结果的分析找出了最合理的结构形式和运行方式     

水体沉积物的污染控制技术研究进展

介绍了水体沉积物中所储存的过量有机质、N、P等营养物及其他污染物释放后,对水体质量及水生生态系统可能造成的威胁;评述了目前较多采用的强化的自然消减技术、原位覆盖技术、原位治理技术以及生态疏浚技术等几种水体沉积物的污染控制技术。     

底泥营养物质释放对围隔水生生态系统的影响

采用围隔研究了底泥对湖泊生态系统的影响.试验用的8个围隔设置于武汉东湖,其中E1～E4围隔采用富营养的东湖Ⅰ站底泥,E5～E8围隔采用相对贫营养东湖Ⅲ站底泥;E1、E2及E5、E6围隔中注入湖水,其余围隔注入自来水.试验持续2个半月.研究结果表明,加入I站底泥的围隔中pH、总氮(TN)、总磷(TP)平均值显著高于加入Ⅲ站底泥的围隔.E1～E4围隔中自8月初形成持续的微囊藻水华,其生物量显著高于没有微囊藻水华的E7、E8围隔,E5、E6围隔则形成短期微囊藻水华.E1～E4围隔浮游植物多样性指数远低于没有微囊藻水华的E7、E8围隔.上述结果表明,在浅水水体中,底泥对水质的影响要远远大于湖水,围隔中蓝藻水华发生的磷域值介于E5、E6和E7、E8围隔中磷含量之间,为0.06～0.10 mg/L.     

上海无居民海岛潮间带沉积物粒径特性研究

利用激光粒度仪对上海无居民岛30个表层沉积物样品进行粒度特征分析,研究区域的6个无居民岛的沉积物类型共有5类,其分布为粉砂在九段沙、东风西沙、黄瓜沙和青草沙;砂在青草沙和顾园沙;粉砂质砂在扁担沙和青草沙;砂质粉砂在青草沙;粘土质粉砂在黄瓜沙。其中粉砂类沉积物分布最广。沉积物呈现分选系数差,偏态均为正偏,窄峰型的特征。由于研究区域处于长江口,丰富的流域来沙,特别是大量的细颗粒泥沙为潮滩的建造提供了充裕的物质来源;而复杂的径流、潮流和风浪的作用,则成为了塑造潮滩的重要动力条件。通过绘制Pejurp三角图式显示,无居民岛样品均处于在Ⅲ、Ⅳ动力区,水动力条件总体上较强,粒径较粗。除顾园沙外由海向岸(由低潮滩到高潮滩),水动力逐渐减弱,沉积物颗粒逐渐变细,砂的含量逐渐减少,粘土和粉砂的含量逐渐增多。研究亮点:对上海无居民岛潮间带沉积物进行了粒径特性的分析,结果显示沉积物分布以粉砂为主,分选性差,正偏,呈窄峰型,通过绘制Pejurp三角图式,表明研究区域总体水动力较强,并根据各无居民岛的环境特征分析其不同的沉积动力环境。     

水体沉积物对有机污染物的吸附作用概述

沉积物是水环境的重要组成部分,对于水体中污染物的迁移、转化和富集有着非常重要的作用,已经引起了科研人员的重视。笔者主要概述了沉积物对有机污染物的吸附作用机理和部分影响因素。