颗粒粒度均匀性分布规律的试验研

挟沙水流中的泥沙颗粒运动是随机的，所以在水流中的某一位置的泥沙组成有粗有细，同时不同位置粗细颗粒的均匀程度是不一样的。通过水槽试验研究了不同泥沙浓度及水流条件对泥沙颗粒均匀性沿垂向分布规律的影响，试验表明：在泥沙浓度或者水流条件较小的情况下，非均匀系数沿垂向分布是逐渐增大的，即越接近床面，颗粒越均匀，非均匀系数越接近1.0，然而在浓度较高和水流条件同时作用的情况下，在床面附近出现了非均匀系数最小值.     

引黄灌区不同粒径泥沙的运动规律

泥沙淤积与利用问题已成为引黄灌区持续发展与发挥长期效益的关键。阐述了当前引黄灌区泥沙灾害的表现形式,通过分析不同粒径泥沙在渠道中的运动、输移、和淤积规律,认为粗颗粒泥沙是渠道淤积和造成灾害的主要原因。由于粗、细泥沙在物理性质和利用方式上存在明显差异,应采用不同方法实现其资源化：对粗颗粒泥沙由集中处理改为分散处理,减少渠首部位的淤积;细沙进行长距离输送,引浑水淤灌,提高入田比例。     

镫口扬水灌区输水干渠来沙特性解析

内蒙古镫口扬水灌区是内蒙古自治区的大型灌区,近年来渠道泥沙淤积严重,严重影响灌区灌溉运行。【目的】探明水沙条件与渠道淤积之间的关系,保障灌区的正常运行,提高灌区灌溉水利用效率。【方法】在取水口,通过对灌水期前后测定水位来确定淤积厚度以及对泵站进水口泥沙野外监测及采样分析,并测定了流速及流量,室内分析了泥沙颗粒级配及特性等,综合分析确定了取水口来沙特性。【结果】由于停泵时间长、水流含沙量高,第1和第4灌水期前,泵站进水口前泥沙淤积厚度最厚;同时,由于泵站运行的抽吸作用,进入总干渠的泥沙量也最多,近80%以上为粒径小于50μm的细砂,只有约20%为泥沙粒径大于50μm的粗砂。泵站运行流量越大,停水时取水口淤积厚度越小,进入渠道的泥沙越多。在来水来沙条件不变的情况下,取水口淤积厚度受停泵时间影响,与停泵时长成正比;随着泵站的运行,在一定的含沙量下,存在一定的渠道不冲不淤临界流量。【结论】因此在缓减干渠淤积方面需要有特定的工程和管理措施。     

镫口扬水灌区总干渠悬移质泥沙特性研究

对总干渠各断面不同灌水周期和流量下悬移质泥沙进行采样,分析了总干渠悬移质泥沙量沿程变化及颗粒级配,计算了不同粒径泥沙的沉速和起动流速。结果表明,总干渠的悬移质泥沙80%以上为粒径小于0.062mm的冲泻质,除第一灌水周期初始开泵外,悬移质泥沙量沿程基本保持不变,且在大流量下略有增加,含沙量大小与流量相关,悬移质泥沙计算起动流速小于实测流速。因此,悬移质泥沙在正常灌水情况下会被水流输移到下游,在总干渠不发生沉积;而防治大颗粒的推移质泥沙在渠道淤积才是解决总干渠泥沙问题的关键所在。     

引黄灌区首部枢纽泥沙输移特性与流速试验研究

为了探究引黄灌溉枢纽挟沙水流沿程含沙量变化规律和悬移质泥沙的垂向分布规律,推求首部枢纽有害泥沙悬浮的临界不淤流速,阐明减少有害泥沙引入的措施与方法,以提高输配水利用效率.以山西尊村灌区为主要研究对象,通过对一级站首部枢纽2019年5—7月取黄河水样及工况、断面流速、水深、水面宽度数据监测,分析了泥沙含量、沉起流速,采用马尔文Mastersizer 3000仪器处理分析了粒径级配,修正了适用于尊村灌区首部枢纽的挟沙力、扬动流速公式.结果表明：干渠黄河水泥沙含量与来水工况呈正相关;尊村灌区所引黄河泥沙粒径以0.006～0.200 mm为主;尊村灌区淤积与黄河口流速及粒径大小密切相关.建议增长泵前黄河口输水距离,流速控制在0.30 m/s左右,同时对引水口清淤;干渠以大于2.06 m/s流速定时冲刷.实际运行中单机组工况应控制在7.50 m³/s左右以减少有害泥沙引入,干渠流速控制在0.42 m/s左右,输配水效率最高.     

引黄人民胜利渠灌区水沙分配和淤积分布的现状及其泥沙处理措施

本文系统地整理分析了引黄人民胜利渠灌区1982—1984年三年泥沙测验资料,定量描述了在目前引水引沙条件、工程现状和运行管理水平下,灌区内的水沙分配现状、泥沙淤积分布现状、灌区退水退沙现状及其泥沙颗粒组成分布现状,探讨了形成现状的主要因素和主要特点,指出了灌区现存的突出问题,并提出了可供灌区借鉴的泥沙处理和利用的六项措施。     

高含沙水滴灌灌水器堵塞机制及防堵技术研究进展

为解决黄河水中粒径小于0.10 mm细小泥沙颗粒引发的滴灌灌水器堵塞问题。通过文献调研,回顾了高含沙水滴灌条件下灌水器物理堵塞机制相关研究进展,并提出了进一步研究方向。细小泥沙颗粒含量较高的浑水滴灌时,滴头堵塞主要是含沙量、泥沙粒径与颗粒级配耦合作用的结果。滴灌系统工作条件如工作压力的动态变化有助于移除流道内黏、粉等细颗粒堵塞物质,促进较大泥沙颗粒排出流道;灌溉水温越高,滴头抗物理堵塞性能越强;对浑水加气和磁化处理可改变毛管内水流水力特性及悬浮泥沙运动规律,增强水流拖拽力,减小管道内泥沙淤积量。此外,施肥增强了水体中泥沙颗粒间的絮凝作用,对浑水水肥一体化滴灌滴头堵塞具有明显加速作用。浑水含沙量、粒径和颗粒级配是引发滴头物理堵塞的重要因素,确定易引发滴头堵塞的敏感含沙量、颗粒粒径段,选用适宜肥料种类和施肥浓度阈值,优化滴灌系统工作条件参数是改变毛管内泥沙颗粒运移和沉积规律、延缓滴头堵塞进程、提高水肥一体化滴灌水肥利用效率的有力措施;采用统一的灌水试验方法,充分利用现代测试手段,结合生产实际有针对性地改进工程技术处理措施是解决滴头堵塞问题的必要途径。     

不同加气和粒径条件下浑水滴灌滴头堵塞特性研究

为探明浑水滴灌过程中水中加气对滴头堵塞的影响,以齿形迷宫流道滴头为研究对象,采用周期性间歇灌水测试方法,用最大粒径小于0.1mm的泥沙配置了5种不同的浑水,运用激光粒度分析仪和场发射扫描电镜等方法研究了滴头堵塞状况。结果表明：加气和泥沙颗粒级配对滴头堵塞具有极显著影响（P<0.01);加气提升了毛管内泥沙输移能力、促进大泥沙颗粒排出,减小淤积泥沙中值粒径,且泥沙最大粒径越小,加气对泥沙运移的影响越小,毛管淤积物质量、淤积泥沙中值粒径较未加气处理减少8.75%～31.92%、8.59%～35.64%;泥沙粒径为0.075～0.100mm时,滴头流量下降最快,泥沙为粒径0～0100mm时,滴头流量下降最慢;加气增大了水流紊动程度,促进浑水中大颗粒泥沙在流道内的输移;加气加剧了浑水中小颗粒泥沙在流道入口处黏附,加速了流道入口堵塞,滴头Dra和Cu比未加气处理低9.0～18.7个百分点和16.2～36.4个百分点,这是造成加气加速滴头堵塞的主要原因。建议进行毛管冲洗,降低流道入口堵塞风险,以提高加气滴灌滴头的抗堵塞性。     

滴灌毛管泥沙分布与灌水器堵塞试验研究

为探明滴灌毛管泥沙分布及灌水器堵塞规律,通过对8种粒径的泥沙进行短周期浑水试验和堵塞试验,研究了泥沙在不同毛管分布和灌水器堵塞规律。结果表明:泥沙在不同毛管中淤积量的不均匀程度可以通过毛管淤积分布系数来衡量;泥沙在支管中的运动状态对进入毛管中的泥沙量影响很大,通过计算支管泥沙悬浮指数,可确定泥沙在不同毛管中的淤积状况,悬浮指数越大,泥沙在各毛管淤积量越不均匀,突变发生在悬浮指数等于0.325处;大颗粒泥沙在毛管底部以推移质形式运动,是造成灌水器突然堵塞的直接原因,且主要出现在第1、2条毛管中,而细小颗粒的絮凝作用是造成灌水器逐渐堵塞的主要原因。     

考虑颗粒暴露角的宽级配泥沙起动流速公式研究

堰塞坝坝料不均匀性强、级配范围宽，为了准确计算该工况条件下的泥沙起动问题，对泥沙颗粒暴露角进行了分析，引入底床坡度、泥沙颗粒的纵、横向暴露角，以泥沙滚动模型为基础建立了宽级配泥沙起动流速计算公式，并对计算式进行了合理性验证和敏感性分析。结果表明：底床坡度与泥沙颗粒的起动流速整体呈现负相关关系，但影响程度受颗粒暴露程度的影响明显，随着颗粒暴露度不断增加，底床坡度对其起动流速影响逐渐增强，泥沙颗粒纵、横向暴露角与其起动流速整体成负相关关系，但影响规律有所不同，床面粗颗粒处于暴露状态时，决定该颗粒起动的主控因素为颗粒粒径，处于隐蔽状态的细颗粒起动流速较大，床面坡度对其起动流速的影响较小。     

泥沙级配对浑水灌溉下土壤水分增长过程的影响分析

通过在测坑中开展灌溉条件下2种含沙量4种泥沙级配组合下的浑水灌溉入渗试验,发现泥沙级配对土壤水分增长过程的影响显著:泥沙级配越细,相同灌溉入渗历时的累积入渗量和土壤含水量的增加量越小,与清水灌溉试验结果的差异性越大。同一含沙量浑水灌溉,泥沙级配越细,不同深度土壤含水量始变历时和增长拐点历时更长;同一泥沙级配浑水灌溉,含沙量越大,不同深度土壤含水量始变历时和增长拐点历时更长。相同入渗历时,浑水灌溉下的累积入渗量和土壤含水量变化量均较清水灌溉的小,土壤水分增长较清水缓慢;由于浑水中泥沙的阻渗和减渗作用,同一含沙量条件下,泥沙级配越细,灌水后相同入渗历时的土壤含水量变化量和累积入渗量越小;同一泥沙级配浑水,含沙量越大,灌水后相同入渗历时的土壤含水量变化量和累积入渗量越小。     

细小泥沙对半透膜微润管堵塞的影响

为探明半透膜微润管对细小泥沙抗堵塞性能的影响,采用有压连续灌水方式对微润管3种粒径组成小于0.100 mm的泥沙颗粒进行了不同质量分数浑水灌溉堵塞试验.分析了泥沙粒径、含沙量以及压力水头对灌水器堵塞的影响,同时探讨了灌水器发生堵塞时的敏感粒径范围和含沙量质量分数值.试验结果表明:随着浑水含沙量的增大堵塞越严重,呈正相关关系;粒径在0.061 0 mm~0.100 0 mm对微润管的堵塞影响最大;相同水质条件下,随着压力水头的增大微润管堵塞程度会降低.研究结果为进一步利用半透膜微润灌溉技术提供了相关的理论基础.     

关于浑水管道输水系统临界不淤流速的试验研究

我国北方渠灌区多以多泥沙河流为水源,管道淤堵问题是影响管道输水灌溉技术在渠灌区推广应用的制约因素之一。而解决浑水管道泥沙淤堵问题的关键在于其临界不淤流速的确定。根据我国浑水渠灌区泥沙特点和运行实际,以泥沙运动力学为理论基础,利用管道输水试验系统,对不同含沙量下的临界不淤流速进行了系统试验研究,得出临界不淤流速经验公式,为浑水渠灌区管道输水系统防淤堵提供了理论依据。     

温度对施肥滴灌系统滴头堵塞的影响

为探究不同灌水温度下水肥一体化滴灌滴头堵塞成因与过程,采用固定周期间歇滴灌的多因素完全随机试验设计方法,分别在冬、夏两个季节研究了3种不同泥沙级配浑水与3个不同施肥质量浓度组合对滴头堵塞的影响和堵塞变化过程。结果表明,灌水温度是影响滴头堵塞的重要因素,与水质交互耦合效应显著,夏季施肥和未施肥2种情况下灌溉滴头的抗堵塞性能均高于冬季,夏季有效灌水次数是冬季的1.26~1.43倍;施肥加速滴头堵塞的作用受泥沙级配和灌水温度的影响,冬季灌溉水中0.034~0.1 mm粒径粗颗粒含量越多,施肥质量浓度对堵塞的影响越敏感,夏季灌溉水中0~0.034 mm细颗粒越多,施肥质量浓度对堵塞的影响越敏感。建议灌水温度较低时,水肥一体化滴灌应控制在较低的施肥质量浓度下灌溉,适当增大次灌水时间,减少灌溉次数。     

引黄节水灌溉泥沙处理方法的探讨

节水灌溉对水源水质要求很高,尤其是喷灌、滴灌要求水流不含沙或含水量很小,本文根据灌区特点,提出了从灌区地形、地理位置出发,探讨了引黄节水灌溉泥沙处理的方法和措施。     

浑水泥沙粒径与含沙量对迷宫流道堵塞的影响

为客观评价浑水中泥沙特性对滴头流道堵塞的影响以及合理选择滴灌水质处理方法,采用L9（34）的正交试验设计方法,进行了浑水间歇灌水测试,并提出了以滴头平均相对流量和灌水均匀度系数作为基本参数的滴头堵塞程度综合评价方法,比较分析了压力、含沙量以及泥沙粒径等变化对滴头堵塞比例和堵塞程度的影响规律.研究结果表明：对于粒径小于0.1 mm的泥沙颗粒,工作压力对流道堵塞的影响非常显著,其次为泥沙粒径;滴头堵塞程度的大小是由粒径、含沙量、工作压力三者相互耦合作用引起的,且相互之间不存在单调相关关系.在实际灌水过程中,当灌溉水中含有较多小于0.1 mm的泥沙颗粒时,应尽量滤除粒径小于0.048 mm的颗粒,并可加入分散剂,阻止细小黏粒的团聚絮凝作用,以提高滴头抗堵塞能力.     

Deposition of fine sediments in irrigation canals

Sediment control structures constructed at the heads of run-of-river irrigation schemes have little effect on the very fine sands and silts that settle in the smaller distribution canals. One means of minimising the effects of fine sediment deposition in small canals is to design canals so that deposition occurs at selected locations, rather than throughout the canal network. Standard sediment transport predictors cannot be used to predict the effects of changing canal slopes and cross sections when sediment sizes are very small, and thus cannot be used to determine dimensions and slopes of small canal settling basins.The paper presents a simple method for estimating the transport and deposition rates of fine sediment suspensions, for sediments in the cohesive size range. The method, which has been tested against a large data set, enables the effects of changing canal cross sections and slopes on fine sediment transport to be quantified.     

高含沙黄河水滴灌系统关键技术的研究

针对高含沙黄河水滴灌系统滴头堵塞的问题,根据滴头堵塞的内因和外因,采取内外结合、双管齐下的技术思路对首部和尾部系统进行改装。对首部的泥沙分离器进行结构优化和改进,提高其对水源中固体颗粒的分离效率,将造成滴头堵塞的外因降低;对尾部的滴头内部流道进行重新设计,在保证消能效果的前提之下,缩短流道长度和放大流道尺寸,增强滴头本身的抗堵塞能力和抗老化问题,从而解决了滴灌技术推广中的关键技术。     

组合滴灌管抗堵塞性能研究

【目的】研究Φ16滴灌管在含沙量与系统工作压力下滴头堵塞规律并探究组合滴灌管解决滴头堵塞的方法。【方法】采用试验因素完全组合的方法,分选出粒径小于0.10 mm的泥沙,配制成含沙量为1.00、1.25、1.50 g/L的浑水,分别在0.025 MPa和0.075 MPa压力下,针对Φ16滴灌管,采用周期性间歇灌水试验观测滴头流量,结合克里斯琴森均匀系数和滴头相对流量分析Φ16滴灌管的堵塞规律。重新铺设Φ16滴灌管,将原滴头堵塞部位及前后各750 mm滴灌管用Φ20滴灌管替换,组成组合滴灌管,在相同含沙量与系统工作压力下探究组合滴灌管的抗堵塞性能。【结果】0.025 MPa压力下,组合滴灌管能使堵塞部位分布更集中,含沙量为1.25 g/L时,组合滴灌管的抗堵塞性能较明显;0.075 MPa,组合滴灌管抗堵塞性能随泥沙浓度增大而更明显。【结论】组合滴灌管在一定条件下能够改变滴头的堵塞规律,同时能改变滴头堵塞类型。