不同形状地块滴灌田间管网的优化研究

在前人研究规则地形的基础上,对不同形状地块滴灌田间管网的优化建立了数学模型,布局方面采用正交原则加经验方法,管径方面采用遗传算法。在不规则地形优化时先对其进行简化,然后提出了补全法和分割法对其进行优化,有效地解决了不同地块形状滴灌田间管网的优化。     

农林业地下滴灌土壤水分运动数值模拟研究进展

对地下滴灌土壤水分运动数学模型的建立、数学模型的求解、土壤水力特性参数的测定和土壤水分运动数值模拟软件的开发等进行了详细论述.此外,结合林地土壤条件、植被类型的特点和以往土壤水分运动研究中存在的问题,指出了今后林业地下滴灌土壤水分运动数值模拟研究的发展方向.建议在掌握土壤水分运动规律的基础上,结合树木的生长节律、生理生态特性和耗水规律,建立科学合理的灌溉制度,从而实现林地生产力的大幅度提高和林业水资源的可持续利用.     

Excel在农村饮水工程设计管网水力计算中的应用

利用Excel软件进行函数分析、计算、统计和处理,进行饮水工程管网的水力计算,可使管网水力设计表格化,提高了设计的速度、设计质量。     

城市燃气管网水力计算软件的开发

在城市燃气管网的设计过程中,水力计算是最关键的环节。以往采用传统的手算平差法,存在计算周期长、误差大、计算结果保守的缺点。采用Visual Basic5.0开发了城市燃气管网水力计算软件,采用的节点线性逼近法比平差法的方程阶数增多,收敛速度令人满意,计算结果具有较高的经济性。     

渗灌系统田间输水管网的水力计算及应用

针对渗灌系统按照经验进行工程施工会造成沿程出流不均匀、管径确定不合理以及浪费水资源等问题,依据恒定流基本方程,采用分流态分管段的方法,推导出适合宁夏河东沙地渗灌系统的水力计算公式.通过田间试验,结果表明:实测值和计算结果接近,证实该水力计算公式是可行的.     

圆柱式滴头内镶及外包对滴灌毛管水力特性影响的模拟研究

目的 研究圆柱式滴头镶嵌方式对滴灌毛管水力特性的影响。方法 对2种内镶式滴灌毛管和1种外包式滴灌毛管进行灌水试验,同时采用计算流体动力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法对3种滴灌毛管进行数值模拟并验证。在此基础上,对不同滴头流量下内镶式及外包式滴灌毛管水头损失及铺设长度进行模拟计算。结果 滴头内镶式及外包式滴灌毛管总水头损失模拟值略低于实测值,滴头外包式滴灌毛管模拟值与实测值相对偏差较小;滴头镶嵌方式对滴灌毛管水力特性影响显著,滴头外包式滴灌毛管相较滴头内镶式滴灌毛管总水头损失较小,总水头损失减小比例超过49.2%,且随滴头流量增加总水头损失减小比例逐渐增大;滴头外包式滴灌毛管最大铺设长度较滴头内镶式滴灌毛管更长,长度增加了21.6%~56.9%;滴头内镶式滴灌毛管总水头损失相对更大的主要原因是断面流速再分布引起压力梯度急变消耗了大量水流能量。结论 滴头外包式滴灌毛管水力性能优于滴头内镶式滴灌毛管,对于长距离经济作物滴灌系统设计,可优先考虑滴头外包式滴灌毛管。     

注水管网水力仿真软件的开发

基于图论法相关理论,通过研究注水管网水力仿真算法,将图形建模和管网模型节点矩阵紧密结合在一起,实现自动化构建数学表达式功能,减轻处理数据的工作量,提高仿真效率。通过实例分析,与现场数据进行对比,验证了软件的可靠性,同时证明软件操作的实用性,大幅提高了注水管网水力计算的自动化水平。     

基于牛顿迭代法的复杂机坪管网水力计算

机坪管网具有结构复杂、作业切换频繁、流动情况波动剧烈等特点,对机坪管网的水力仿真研究难度较大。为了更好地将机坪管网结构的特殊性与管网水力计算理论结合,将管网简化后细分为3个部分进行编程计算,其中核心的环状管段采用基于压力的牛顿迭代法计算。为验证模型准确性,选取特定工况,将计算结果与PipePhase模拟结果进行对比并校核,发现计算结果在合理的误差范围内。详细阐述了管内流体流动方向自适应性、加油单信息与途泄流量建立合理联系,以及加油栓压力分布情况等问题的解决方法。结果表明:结合机坪管网特殊性的基于压力的牛顿迭代法具有较好的迭代收敛性与准确性,适用于机坪供油管网的水力计算。(图8,表3,参22)     

滴灌灌水器流道内流体流动的数值模拟

利用Fluent软件对滴灌灌水器流道内流体流动进行了数值模拟,得到了流道流速分布图,对滴头流道结构进行了优化设计,采用了圆弧形流道结构.通过优化前、后的速度分布图可知:优化后的滴头流道涡旋区和速度滞止区基本消除,虽然在拐弯处的小部分区域内流体流动速度仍然有所偏高,但是从流道整体来看,优化后的流道内主流速度分布较均匀,且...     

油田地面集输管网优化计算研究

根据混输的模型方程并结合网络图论理论,对油气集输管网系统优化设计计算结果进行了分析,推导出了适用于管网系统的多相水力学计算的基本方程,该方程由节点连续性方程、环能量方程和两相流模型方程组成.建立了管网优化的数学模型,并给出了具体的算例.     

地下滴灌技术的研究进展

地下滴灌技术是一项高效节水的新型滴灌技术,其优点是系统操作简单易行,可实现全自动水肥轮灌模式,节水省肥,并能充分利用水肥,提高作物产量和品质,有效防治病虫害,延长多年生作物的宿根性,适用于机械化,显著提高劳动生产率,对环境友好等;但也存在一些问题,如毛管容易堵塞;一些地毛管问距偏大。滴水不均;运行管理要求高。因此,需要通过对地下滴灌工程的技术参数如埋管深度、进口压力、滴孔孔径、孔距等来调控水分、养分在土壤中的分布与运移,调节作物根系的分布与生长,使水肥的利用率得以提高。     

基于HYDRUS-2D软件的土壤水力特征参数反演及间接地下滴灌的土壤水分运动模拟

间接地下滴灌是一种能有效减少地表蒸发、提高水分运输效率的新型滴灌方式。虽然土壤水分运动模拟已成为优化滴灌的重要工具,但由于土壤水力特征参数难以确定,模拟结果往往不够精确。为此,基于室内间接地下滴灌实验数据,利用HYDRUS-2D软件对土壤水力特征参数进行反演尝试,并探究边界均匀出水时,不同规格(直径、高度)的间接地下滴灌导水装置下形成的土壤水分分布差异。结果表明,HYDRUS-2D软件能有效地反演土壤水力特征参数,用反演参数模拟的土壤含水量和湿润距离与实测值吻合良好,基于3个反演参数和4个反演参数的模拟效果差异不大,计算模型的纳什效率系数分别为0.716和0.714。灌溉时不同直径、相同透水边界高度的装置对侧边和底部的含水量分布影响不大,而相同直径、不同透水边界高度的装置对侧边和底部的含水量分布影响较大。研究结果可为间接地下灌溉时导水装置规格的选取与农业水分精准管理提供科学依据。     

异型岔管水力特性的数值模拟

【目的】探求异型岔管的水力特性,研究岔管处局部水头损失及流速和压强的分布情况,并检验数值模拟方法的可靠性。【方法】采用物理模型试验和数值模拟相互验证的方法,依据实际情况对积石峡电站灌溉引水系统重力输水管网岔管在6种不同的供水工况(正常水位和死水位1#支管单独供水、2#支管单独供水及1#、2#支管联合供水)下的流速、压强分布及局部水头损失进行了研究。【结果】在6种不同工况下,局部水头损失系数的数值模拟值均小于试验值,相对误差最大为14.452 5%,且各工况下得到的岔管处局部水头损失、局部水头损失系数值并不相同;数值模拟结果直观地反映了岔管处流态分布和压强的变化情况。【结论】岔管处的水力特性复杂、影响因素较多,即使同一工程的同一岔管在不同的运行工况下各参数的选取也具有灵活性,因此对于具体问题要进行具体分析。     

地下滴灌条件下甘蔗根系和蔗地土壤速效养分分布规律的研究

为探讨甘蔗地下滴灌条件下甘蔗根系和土壤碱解氮、速效磷和速效钾的空间分布规律,从垂直和水平方向上进行分层取样测定.结果表明:垂直方向上,根重和土壤碱解氮、速效磷和速效钾的含量都呈现出随土层深度的增加而下降的趋势;0～15cm土层其含量显著高于30～60 cm土层,0～30 cm土层含量也都始终保持在较高水平;水平方向上,甘蔗根系主要分布在15～30cm处,距离滴灌带0～15 cm处土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量都较高,各速效养分含量明显降低,随后较缓增加.     

间接地下滴灌水盐运移影响因素研究

为研究不同灌溉要素对间接地下滴灌土壤水盐运移的影响规律,通过小区试验,分析流量、灌水量及导水装置直径对间接地下滴灌条件下枣树根区水盐分布的影响。结果表明：增大流量或减小导水装置直径会使土壤表层的含水率提高;大灌水量、小流量会加大水分向下运移的深度;灌水量的增加显著增大主要根区含水率;流量、导水装置直径对水分的横向运移影响比灌水量更显著。     

地下滴灌灌水下限与灌水器流量对冬小麦生长发育的影响

为探明地下滴灌条件下灌水下限与灌水器流量对冬小麦生长的影响,采用3种灌水器流量(0.1、0.9和1.5 L/h)与2种灌水下限(试验地土壤田间持水量的80%和60%)的全因素试验,分析不同试验处理对土壤水分分布及冬小麦生长的影响。结果表明:试验处理下较高流量的地下滴灌灌溉水分下渗量较大,使得40～80 cm土层土壤含水率提高,较小流量的地下滴灌水分主要保存在上层土壤;灌水下限为80%田间持水量较60%田间持水量能够促进冬小麦株高、叶面积指数、干物质积累量和产量的增加,同时能够减缓灌浆期旗叶叶绿素含量的降低;不同灌水器流量处理以0.9 L/h处理冬小麦叶面积指数最高,提高灌水器流量能够减缓灌水下限为60%田间持水量处理下灌浆期旗叶叶绿素含量的降低。综合作物生长、产量及水分利用效率,本试验条件下最优灌溉制度为,灌水下限80%田间持水量,灌水器流量0.9 L/h。     

Carbon storage in fast-growing and high-yield poplar plantations under subsurface drip irrigation

研究了北京潮白河沿河沙地6年生I-214杨树速生丰产林地下滴灌（SDI）和常规灌溉（NI）条件下的林地碳储量,同时对10年生中林46杨树地下滴灌速生丰产示范林碳汇能力进行了评价。结果表明：1）与常规灌溉相比,地下滴灌能大大增加林地碳储量。2002年（栽植第6年）,SDI区乔木层、枯落物层和土壤碳储量分别为25.81、3.53和42.00t/hm2,是NI区的1.27、2.02和1.32倍;SDI区的林地总碳储量76.50t/hm2,比NI区49.61t/hm2增加了54.2%;年净碳增量9.49t/（hm2·a）,是NI区5.01t/（hm2·a）的近2倍。2）2010年（栽植第10年）,地下滴灌示范林达到了较高固碳水平,乔木层、草本层、枯落物层和土壤碳储量分别为34.71、8.60、8.45和56.20t/hm2,林地总碳储量为107.19t/hm2,年净碳增量达到了8.84t/（hm2·a）,比对照区6.25t/（hm2·a）增加了41.4%。建议在干旱半干旱及存在季节性干旱的地区结合当地经济条件推广基于地下滴灌的优化水肥管理技术,大幅度提高杨树速生丰产林林地生产力和碳汇能力,为减缓全球增暖趋势发挥一定的作用。     

干旱区葡萄园漫灌和滴灌压盐效果比较

针对干旱区葡萄园春季压盐问题,通过对漫灌和滴灌两种不同的压盐方式下土壤剖面不同深度电导率测定,研究比较了两种方式的压盐效果.结果表明,大水漫灌压盐效果显著,在灌水量1 500 m3/hm2时垂直压盐深度达100～120 cm.而滴灌方式压盐时,灌水量为600 m3/hm2即可以在以滴头为中心的水平半径200 cm、深度60 cm的半椭球状土体内形成盐分淡化区,从而满足葡萄生长需要.但要注意如果是长期的滴灌洗盐必然在田间形成条带状的盐分淡化区和集盐区.     

地下滴灌对杨树速生丰产林碳储量的影响

研究了北京潮白河沿河沙地6年生I 214杨树速生丰产林地下滴灌（SDI）和常规灌溉(NI)条件下的林地碳储量,同时对10年生中林46杨树地下滴灌速生丰产示范林碳汇能力进行了评价。结果表明:1）与常规灌溉相比,地下滴灌能大大增加林地碳储量。2002年(栽植第6年),SDI区乔木层、枯落物层和土壤碳储量分别为25.81、3.53和42.00 t/hm2,是NI区的1.27、2.02和1.32 倍;SDI区的林地总碳储量76.50 t/hm2,比NI区49.61 t/hm2增加了54.2%;年净碳增量9.49 t/(hm2•a),是NI区5.01 t/(hm2•a)的近2倍。2）2010年（栽植第10年）,地下滴灌示范林达到了较高固碳水平,乔木层、草本层、枯落物层和土壤碳储量分别为34.71、8.60、8.45和56.20 t/hm2,林地总碳储量为107.19 t/hm2,年净碳增量达到了8.84 t/(hm2•a),比对照区625 t/(hm2•a)增加了41.4%。建议在干旱半干旱及存在季节性干旱的地区结合当地经济条件推广基于地下滴灌的优化水肥管理技术,大幅度提高杨树速生丰产林林地生产力和碳汇能力,为减缓全球增暖趋势发挥一定的作用。      

地下滴灌条件下杨树速生丰产林林木根系生长特性

在北京潮白河沙地意大利214杨人工林中,对地下滴灌和常规灌溉下林木根系生长特点进行了研究.结果表明:地下滴灌能使林木10 mm根量（尤其是2 mm细根量）大幅度增加,如地表以下20～50 cm土层地下滴灌区10 mm根量大于常规灌溉的3倍,这是林地生产力提高的重要原因之一. 从垂直分布来看,地下滴灌林木10 mm根集中分布在20～50 cm,常规灌溉林木基本呈均匀分布状态;从水平分布来看,地下滴灌林木10 mm根主要分布在靠近地下滴灌管的地方,行间3 m处10 mm总根量甚至比常规灌溉还减少了50%. 因此建议在树体增大后,在行间、株间中线上布设“井”字形地下滴管,以扩大地下滴灌(SDI)区根系分布和吸收范围,进一步提高林地生产力.