圆形断面临界水深新近似计算式

针对目前圆形断面临界水深普遍采用的试算法、图表法存在计算误差大、适用范围小的缺点,提出一种新的近似计算公式。通过对圆形断面临界流公式的数学变换,得到其临界水深的数学模型,并采用最小二乘法进行编程计算,得到了一种求解圆形断面临界水深的新近似直接计算公式。实例计算及误差分析表明,在工程实用范围内该公式最大相对误差小于1%。与现有圆形断面临界水深的计算公式比较,该计算公式计算便捷且适用范围广,可供工程实际参考应用。     

蛋形断面的正常水深和临界水深的直接计算公式

蛋形断面的正常水深和临界水深的计算公式为分段超越方程,无法直接求解。通过数学变换对正常水深和临界水深公式化简,最终得到充满度x和无量纲正常水深参数H、无量纲临界水深参数P之间的关系,利用1stopt软件基于遗传算法编程对给定非线性函数模型进行参数优化拟合建立蛋形断面正常水深和临界水深的显示计算公式。经过误差分析及实例计算,表明在较大工程常用范围内,蛋形断面正常水深、临界水深的最大相对误差分别仅为0.3691%、-0.0726%。与现有公式比较直接计算公式适用范围扩大,精度更高,形式较为简捷。研究成果可为渠道工程设计和运行管理提供可靠的理论依据和有益参考。     

风沙区参考作物需水量计算模式的研究

根据包头气象站30a逐旬气象资料和2001年作物生长期逐日资料,用Penman-Monteith公式、Blaney-Criddle公式、Hargreaves公式、Priestley-Taylor公式、Markkink公式估算逐旬和逐日的参考作物需水量(ET0),以Penman-Monteith方法计算结果作为标准来评价其它4种计算方法。经比较分析,用其它4种方法和Penman-Monteith方法计算出的逐旬ET0值均具有较好的相关性,其中以Blaney-Criddle法估算结果最好。4种方法估算的逐日ET0误差较大,相比而言,Markkink法优于其它3种方法。同时,分析了ET0与气温的关系,并建立了适合该地区ET0计算的经验公式,用经验公式估算ET0方法简单,且具有较高的精度。     

杀菌剂田间试验防病效果的4种常用计算公式比较分析

田间药效试验是农药登记试验管理中重要的组成部分,其中病害防治效果计算公式的适用性、有效性和精确性,对科学合理评价杀菌剂对病害的田间防治效果至关重要。目前常用的几种计算公式在适用性和计算误差上存在差异,而对于常用公式之间的比较至今尚未见系统的研究报道。本研究通过理论推导、数值模拟等方式比较验证了多个变量不同组合条件下4种常用计算公式的防治效果变化趋势,准确评价了常用计算公式的应用范围和计算结果的稳定性,并对处理区药后观测的病情指数进行了修正。结果表明:在固定处理区和对照区药后病情指数条件下,4种常用公式计算结果对处理区、对照区初始病情指数差异的敏感程度表现不同;当处理区施药前后病情指数变化极小时,采用公式(1)、(3)和杨信东公式(4)计算防治效果会出现计算结果不依赖对照区病情指数的情况,且当处理区药后病情指数低于药前病情指数时,计算结果会大于100%,出现防效值溢出现象,而Henderson-Tilton公式[公式(2)]是以施药前后病情指数变化率来计算防治效果,可以有效规避结果偏差或防效值溢出;而当对照区初始病情指数较大,且病情发生速率快时,建议采用杨信东公式(4)计算防治效果,可以减少处理区和对照区因药后病情指数差异而带来的误差。综合考虑田间施药前后的各种影响因素,在确保病害发生初期施药条件下公式(2)更具适用性和准确性。     

对常用潜水蒸发经验模型中E0值的探讨

为提高潜水蒸发计算精度，利用潜水蒸发强度、埋深为零时的土面蒸发强度和水面蒸发强度的实测资料对阿维里扬诺夫公式、叶水庭公式和雷志栋公式中E₀值的选取进行了探讨，同时对比分析了E₀分别为水面蒸发强度和埋深为零时土面蒸发强度两种情况下的潜水蒸发强度。结果表明，针对新疆地区粘壤土类型，对于上述三种公式，若用埋深为零的土面蒸发强度代替水面蒸发强度，计算结果会产生误差，精度偏低，应选用E₀为水面蒸发强度进行计算，获得了η与地下水埋深的指数函数关系。该研究为潜水蒸发经验模型中E₀值的选取提供参考，同时为求解雷志栋公式中参数η提供一种新方法。     

干旱半干旱地区蒸发力的计算方法研究

本文用山西、内蒙、陕西、甘肃四省(区)辐射台的资料对目前普遍采用的彭曼公式中的某些系数进行了修正;并以水汽扩散理论为基础,提出了适用于干旱半干旱地区计算与预报蒸发力的经验公式,该公式仅包含气温、日照比率和风速这三个常规气象要素;本文还试图用热力学观点阐述蒸发这一物理过程,通过推导得到了一个用热力学方法计算蒸发力的半理论半经验公式,从而找到了另一条计算蒸发力的理论途径。     

黄土区土质道路径流水动力学参数的灰色关联度分析

黄土区土质道路路面侵蚀是该地区土壤侵蚀中的重要形式之一,为了探讨其土壤剥蚀率与径流水动力学参数的相关关系,以便为该地区道路土壤侵蚀预报模型的建立提供帮助,采用室内人工降雨及放水冲刷实验、灰色关联度分析方法研究了裸露土质路和植草土质路的径流水动力学参数与土壤剥蚀率间的关系,结果表明:1)在15°坡度、不同雨强条件下,可根据径流量或水流功率计算土壤剥蚀率;2)在2mm.min-1雨强、不同坡度条件下,可根据水流功率或坡度计算土壤剥蚀率;3)在降雨加放水冲刷试验条件下,裸露土质路的土壤剥蚀率可通过径流水深或径流流速计算得出,而植草土质路的土壤剥蚀率可通过过水断面单位能量或径流量计算得出。因此,在无汇水条件时,根据径流水流功率计算土壤剥蚀率较为合理;在有汇水条件时,采用径流量计算土壤剥蚀率较为合理。     

矩形农渠机翼形量水槽水力特性数值模拟

采用VOF方法与标准k-ε紊流模型相耦合,对矩形农渠中三种不同收缩比的机翼形量水槽进行三维数值模拟,并将渠道下游断面水深、过流流量等数值计算结果与物理模型试验结果进行对比,结果表明,二者吻合得较好,从而证明采用三维CFD数值模型对实体模型内部流场的模拟是可靠的,为今后机翼形量水槽的深入研究和优化设计提供了新的方法和依据。     

京津冀地区近50年气温、降水与潜在蒸散量变化分析

利用京津冀地区22个气象站1960年到2010年逐日的气象要素观测资料,采用彭曼公式计算该地区近50年逐日的潜在蒸散量.在此基础上,利用气候倾向率检测、时间序列MK突变检验以及年代际分析等方法分析了该地区近50年气温、降水和潜在蒸散量的时空变化特征.结果表明:京津冀地区近50年来气温升高显著;大部分地区降水减少;整个地区潜在蒸散量都在减少,东南部减少的更快.气温升高和降水减少导致整个区域变得干旱化,但潜在蒸散量的减少,缓解了一部分干旱化的趋势.     

Hargreaves公式计算宁夏地区参考作物腾发量的研究

Penman-Monteith公式计算ET0需要大量的气象数据,而这些数据在一些地区尤其是不发达地区缺测情况较多。Hargreaves公式是FAO推荐的在只有气温数据情况下,估算ET0的方法,但在应用时需要对其进行修正。文中利用国家气象数据共享服务网提供的宁夏24个气象站长系列逐旬气象资料(1951-1999年),分别用Penman-Monteith公式,Hargreaves公式计算参考作物腾发量,然后通过回归分析确定出宁夏每一个气象站所代表区域应用Hargreaves公式时的经验系数,提出修正后的Hargreaves计算公式;并用2000-2012年的气象数据对修正后的Hargreaves公式进行验证。结果表明:1)未修正的Hargreaves公式,在宁夏地区的适用性较差,与Penman-Monteith公式计算值对比差异显著。2)修正后的Hargreaves公式计算精度显著提高,与Penman-Monteith公式计算结果有很好的拟合,可见,利用修正后的Hargreaves公式替代PM公式计算宁夏地区参考作物腾发量是可行的。     

沟灌土壤入渗参数和糙率估算及灌水技术要素组合研究

以SIPAR_ID模型为基础,利用水流推进资料估算了大田沟灌土壤入渗参数和糙率值,克服了以往采用水量平衡模型估算土壤入渗参数和糙率值时一些不合理的假设条件,且工作量大的缺点。用估算结果模拟了沟灌水流推进过程以及沟首水深数据,结果表明各试验点水流推进过程误差绝对值的均值分别为4.06%、4.57%和4.47%,沟首水深误差绝对值的均值分别为8.07%、10.26%和8.49%,说明采用SIPAR ID模型估算土壤入渗参数和糙率值是可行的,具有高的估算精度。根据估算的土壤入渗参数和糙率值,采用WinSRFR模型模拟了研究区域各试验点的沟灌灌水质量,提出了各试验点理论需水量分别为60 mm、80 mm和100 mm条件下合理的沟灌灌水技术要素组合,其灌水效率和灌水均匀度均在85%以上,表明可获得高的灌水质量,达到常规沟灌节水的目的。     

基于辐射的潜在蒸散发量估算方法在黑河流域的适用性分析

准确估算流域潜在蒸散发量(PET)具有重要意义。文中基于黑河流域16个国家基本气象站1990～2000年的历史气象数据,利用FAO56-PM法和其它6种基于辐射的PET估算方法,对各站点PET进行估算。以PM法的计算结果作为标准,对6种方法进行参数校正,并对其估算精度进行评价。结果表明:采用初始参数时,Hargreaves法在黑河流域的PET估算精度最高。经过参数校正,Makkink法估算PET的精度最高。因此,在计算黑河流域PET时,推荐使用经过参数校正后的Makkink法。     

Is tile drainage water representative of root zone leaching of pesticides?

Given the methods presently available, determination of flux-averaged concentrations of pesticides in structured soils is always a compromise. Most of the available methods entail major uncertainties and limitations. Tile drainage monitoring has several advantages, but the extent to which it is representative of overall leaching has been questioned because it comprises a mixture of water of different origins. This literature review evaluates whether drainage water pesticide concentrations are representative of root zone leaching of pesticides. As there are no reports quantifying the extent to which the flux-averaged concentration of pesticides in drainage water differs from that found between the drains, evidence-based conclusions cannot be drawn. Nevertheless, the existing literature does suggest that the concentration in drainage water does not always correspond to the concentration at drain depth between the drains; depending on the conditions pertaining, the concentrations may be higher or lower. As to whether the flux-averaged concentration of pesticides in drainage water is representative of the interdrain concentration at drain depth it is concluded that (1) the representativeness of drainage water concentrations can be questioned on very well-drained soils and on poorly drained soils with little capacity for lateral transport beneath the plough layer, (2) the conditions provided by relatively porous soils and moderate climatic conditions are conducive to the drainage water concentration being representative and (3) drainage water will be more representative in the case of weakly sorbed pesticides than for strongly sorbed pesticides. Used critically, it is thus believed that drainage water concentrations can serve to characterize the flux-averaged concentration of pesticides at drain depth. However, the use of drainage water for determining average concentrations necessitates thorough investigation and interpretation of precipitation, percolation, drain outflow and concentration dynamics.     

对比求解抽、灌水过程水文地质参数的流量-时间配线法

利用基于割离井法的流量时间配线法反求抽水过程和井回灌过程的水文地质参数,并与泰斯法、裘依公式法、割离井公式法的求解结果进行了对比。结果表明,潜水含水层水文地质参数的求解选用流量-时间配线法求解精度高,可以减少繁琐的计算,结果是可靠的;对等水文地质条件下,井抽水过程求得的水文地质参数稍大干井回灌过程求得的水文地质参数,但可以用抽水过程求参方法近似求解井回灌过程的水文地质参数;运用泰斯法近似计算潜水含水层水文地质参数结果显著偏大,建议一般不予采用。     

基于气温的潜在蒸散发量估算方法在我国西北干旱地区的应用比较

根据石羊河流域两个气象站的历史数据,选取7种基于气温的潜在蒸散发量估算方法,以FAO56-PM法计算的ET作为参考值,对其进行比较分析,最后再用实测蒸发皿蒸发量对这些方法在西北干旱地区的适用性进行评价。结果表明:在两个站使用7种方法的初始参数时,多数产生较大误差。校正参数后两个站所有方法在估算逐月ET和月平均ET时都得到明显改进。改进的Romanenko法在两个站所有月份以及全年误差都最小,其次是Hargreaves和Linacre法。用实测小型蒸发皿蒸发量进行验证时,改进的Romanenko法与其相关系数最高,为0.97,其次是Linacre和Hargreaves法。就气温法而言,校正参数后的Romanenko,Hargreav-es和Linacre法可在此研究区域用于估算ET,并建议优先选择Romanenko法,与小型蒸发皿的折算系数适宜选取0.60。     

渭干河灌区潜水蒸发规律实验分析

依据渭干河灌区潜水蒸发实验场观测资料 ,分析了潜水蒸发随埋深、土质及气象条件下的变化规律 ,对潜水蒸发量进行了公式拟合。结果表明 ,对于壤土类 ,幂函数型和清华公式拟合较好。对于砾石和细砂 ,阿氏公式和清华公式拟合较好。研究结果在生产应用中有一定的实用价值。     

Sensitivity analyses for four pesticide leaching models

Sensitivity analyses using a one-at-a-time approach were carried out for leaching models which have been widely used for pesticide registration in Europe (PELMO, PRZM, PESTLA and MACRO). Four scenarios were considered for simulation of the leaching of two theoretical pesticides in a sandy loam and a clay loam soil, each with a broad distribution across Europe. Input parameters were varied within bounds reflecting their uncertainty and the influence of these variations on model predictions was investigated for accumulated percolation at 1-m depth and pesticide loading in leachate. Predictions for the base-case scenarios differed between chromatographic models and the preferential flow model MACRO for which large but transient pesticide losses were predicted in the clay loam. Volumes of percolated water predicted by the four models were affected by a small number of input parameters and to a small extent only, suggesting that meteorological variables will be the main drivers of water balance predictions. In contrast to percolation, predictions for pesticide loss were found to be sensitive to a large number of input parameters and to a much greater extent. Parameters which had the largest influence on the prediction of pesticide loss were generally those related to chemical sorption (Freundlich exponent nf and distribution coefficient Kf) and degradation (either degradation rates or DT50, QTEN value). Nevertheless, a significant influence of soil properties (field capacity, bulk density or parameters defining the boundary between flow domains in MACRO) was also noted in at least one scenario for all models. Large sensitivities were reported for all models, especially PELMO and PRZM, and sensitivity was greater where only limited leaching was simulated. Uncertainty should be addressed in risk assessment procedures for crop-protection products.