黄河宁夏某河段减沙渠首设计及其数值模拟

为解决沉积物在引水渠中积聚，对供水系统产生不利影响，渠首设计分流排沙系统，可提升用水效率。根据黄河宁夏某河段实测资料，采用二维数值模拟，基于MIKE 21软件构建黄河宁夏某河段二维水动力模型和泥沙模型，模拟两种不同工况下渠内含沙量。研究结果表明，引水渠改变了河流水动力学要素平衡状态，直接引水渠(工况1)水流动力轴线向凹岸摆动了46.6 m，渠道平均含沙量为0.6 kg/m³，最大含沙量为0.89 kg/m³；减沙引水渠(工况2)水流动力轴线向凹岸摆动了62.6 m，渠首流速居于0.2～0.4 m/s，渠道平均含沙量为0.2 kg/m³，最大含沙量为0.6 kg/m³。工况2渠内含沙量各位置均低于工况1，工况2可有效降低渠内泥沙沉积。因此，工况2渠首设计方式可改善引水渠泥沙沉积问题，提升取水系统的耐久性。     

含沙量对坡面流水动力学特性的影响研究

基于系列室内水槽冲刷试验,定量研究了在9°坡度、不同流量条件下含沙量对坡面流水动力学参数的影响。结果表明:随含沙量增加,水流雷诺数Re减小,水流紊动强度减弱。弗劳德数、水流流速及流速修正系数α随含沙量增加先呈减小趋势,当含沙量S>300 kg/m3时,各值均突然增大,并随含沙量的进一步增加趋于稳定,表明此时水流型态发生变化,α均值为0.554。含沙水流和清水水流能量损失比较标准不同,得到的结论也不相同。当S<300 kg/m3时,以相同Re或相同单宽流量作为比较标准,含沙水流阻力系数均大于清水对应值;当S>300 kg/m3时,以相同的Re作为比较标准,则含沙水流阻力系数小于清水对应值,以相同的单宽流量作为比较标准,则含沙水流阻力系数大于清水对应值。     

杭州下沙金沙湖从钱塘江四格取水的保证率研究

从感潮河段取水时,其保证率受潮汐影响显著。根据钱塘江河口潮水位、含氯度和含沙量的变化特点,提出了综合保证率计算方法。以实测资料为基础,建立了钱塘江四格与固定水文站七堡的水位、含氯度的相关关系,插补延长了四格1997-2008年长系列水位、含氯度资料,分析得到从四格取水水位大于3.12m的保证率为93%,含氯度不大于0.25×10~(-3)的保证率为84%;通过建立四格大中小潮含沙量与历时的关系,分析得到四格含沙量不大于0.2kg/m~3的保证率为79%;最后得到金沙湖从四格取水的综合保证率为72%。     

引黄灌区侧向取水口泥沙淤积和入渠特性

以内蒙古磴口引黄扬水灌区为研究对象,根据4个灌水期泵站开、停泵时取水口前的泥沙淤积厚度以及运行期间取水流量和入渠含沙量的检测结果,研究了取水口泥沙淤积特性和入渠特性.结果表明,流速比和取水口分流宽度是影响泥沙入渠的主要因素.流速比越小,取水口分流宽度越大,横向环流作用越强,推移质入渠量越大.侧向取水的泵站,取水主流区偏向下游,当流速比增大时,取水主流区更偏向下游.在平面回流和横向环流的共同作用下,取水口推移质入渠量呈现下游大于上游的分布.取水口前设置拦沙坎可以有效地阻止推移质入渠,拦沙坎顶部设在距自由水面1.6 m以下,既可以极大地减少泥沙入渠,又可以获得较好的水流流态,防止水泵空化、气蚀.     

海河二道闸和防潮闸优化调度研究

汛期为腾空海河河道并保证二道闸下咸水不致上溯，二道闸闸下水位应控制在1.0m左右。利用一维非恒定流模型对海河自西河闸至入海口河段进行数值模拟，研究了西河闸分流量为80、100、120m3/s3种情况下，海河防潮闸和二道闸优化调度结果。     

簸箕李引黄灌区水沙运行规律分析

通过对簸箕李引黄灌区水沙运行的观测，引水沉沙的季节变化，水流含沙量在渠道中的运行情况及泥沙淤积的沿程分布方面进行了分析探讨，得出了水沙运行的基本规律。灌区引水、引沙量、条渠泥沙淤积量随季节的不同变化较大；条渠拦沙作用是随着清淤年初期到清淤年末期逐渐减弱的，其进口与出口含沙量存在一定的函数关系；条渠内泥沙淤积主要表现为溯源淤积。     

基于CFD的导流墩几何参数对闸站合建枢纽通航水流条件的影响研究

闸站合建枢纽通航时容易在导流墩附近出现复杂水流现象。【目的】改善导流墩墩头前的斜流、偏流以及面层横向速度和轴向速度大的问题。【方法】基于计算流体力学(CFD)对某闸站合建枢纽节制闸通航水流条件进行数值模拟,研究分析了导流墩长度、开孔与否、开孔宽度、相邻孔口中心间距及开孔高度等参数对闸站合建枢纽通航水流条件的影响。【结果】综合考虑导流墩前横向流速、轴向流速及斜流面积,采用单因素递进分析表明,随着导流墩长度增加,导流墩前流速和斜流面积先减小后增大;当开孔宽度增加到4.5 m时,墩头前流速进一步减小,大于4.5 m时,墩头前流态恶化;随着开孔中心间距的增加,导流墩前流速呈现先减小后增大的趋势,孔口中心间距为6.25 m时,流态较优;当开孔高度增加到3.8 m时,墩头前流速和斜流面积进一步减小,大于3.8 m时,墩头前流速和斜流面积随之增大。【结论】通航水流条件的优劣受导流墩结构影响显著,导流墩开孔能够减小墩头前水流面层横向和轴向速度及斜流面积,提高通航安全性。导流墩最优开孔方案为:导流墩长度25 m、开孔宽度4.5 m、相邻孔口中心间距6.25 m、开孔高度3.8 m,相应墩头前水流横向和轴向速度及斜流面积分别为0.25 m/s、0.75 m/s、12.56 m~2。     

MIKE21在水系综合整治工程中的应用

为指导阳明湖水系综合治理工程,校核防洪水位计和改善水系流场,基于MIKE 21 FM模型构建了阳明湖二维水动力模型,模拟30年一遇降水(风速22 m/s)、30年一遇降水(平均风速1.9 m/s)平水期、枯水期(引水量2.3 m~3/s)和枯水期(引水量4.6 m~3/s) 5种不同工况下水系的水位及流场分布情况。结果表明,在30年一遇降水(风速22 m/s)工况下,最高水位为31.29 m,略超过规划洪水位31.1 m,其余工况下未超过规划洪水位; 5种工况下,阳明湖北部湖区水动力均较差,枯水期随着引水量的增加稍有改善;建议优化设计方案,减少死水区及水流较差区域。     

宁夏黄河水浊度与含沙量关系分析

黄河因泥沙含量高而闻名于世,相对于传统的含沙量测量,目前浊度测量方法及设备自动化高、价格便宜、操作方便。虽然黄河沙含量与浊度的物理定义不同,但在工程实践中仍有较多的含沙量以浊度数据来替代表示。通过青铜峡站、宁东水库和引黄灌区干渠为样本,开展特定水沙条件下浊度与含沙量率定关系分析。研究结果表明,对于浊度范围在2~20 NTU、含沙量范围在0.000 06~0.009 kg/m3,两者没明显的相关关系;浊度范围在200~11 000 NTU、含沙量范围在0.06~16 kg/m3,存在高度相关性。     

泰州中干河闸站引排水对周山河通航的影响研究

以中干河闸站为例,采用平面二维水流数学模型的技术手段,对中干河闸站建成后引排水对周山河通航的影响进行系统研究。中干河闸站是泰州市城市水生态环境建设项目,位于中干河和周山河交叉处,闸站采用双向抽排型式。闸站引排水可能会对周干河通航产生影响,进而影响到闸站的运行。研究表明：泵站抽引排水对周山河的影响随着外河水位的降低而增大,当外河水位为3~5m,闸站引排水量为20～30m3/s时,对周山河航道基本无影响;当外河水位为1.5～2.0m,闸站引水量为30m3/s时,对周山河航道有一定的影响。     

高含沙水渠道测控一体化板闸测流试验及其数值模拟

为了了解测控一体化板闸在高含沙水渠道的测流精度是否满足规范要求,选取宁夏南山台扬水灌区18条测流条件较好且具有代表性的支渠,通过对比无喉道量水槽的测流结果,整理分析不同灌水时期测控一体化板闸的测流数据,采用ANSYS Fluent建立物理模型,模拟研究测控一体化板闸的水力性能随含沙量的变化规律,并结合Rubicon测控一体化板闸测流原理,分析含沙量影响测控一体化板闸测流精度的成因.结果表明:当渠道水含沙量较大时,测控一体化板闸与无喉道量水槽的测流结果偏差较大;板闸计量箱内的流速分布、湍动能、含沙量、沙粒粒径均可能影响超声波流量计的测流精度;随着含沙量的增加,测控一体化板闸计量箱内湍动能减小,但流速分布无明显变化.因此,含沙量对测控一体化板闸测流精度有一定影响,主要由超声波在含沙水中的衰减作用以及含沙水的制紊作用导致,而流速分布对其影响较小.     

Analysis of deficit irrigation strategies for corn using crop growth simulation

Summary Corn yields for full irrigation and 4 different levels of deficit irrigation were simulated using a model developed by Stockle and Campbell (1985). Different irrigation levels were obtained by holding the application depth constant and allowing the irrigation interval to vary from 1 to 5 days. Silt loam and loamy sand soils, two root depths, two water contents at planting time, total pumping heads ranging from 0 to 800 m, four ratios of energy cost to commodity price and climatic data for the 1974 growing season at Davis, California were examined. The different variable combinations resulted in a wide range of crop water deficit and yield. Results indicated that, for given combinations, slight deficit (ratios of actual to potential transpiration larger than 0.89) provided higher net benefit than full irrigation. Larger deficits were never advantageous across the diverse range of conditions examined, indicating that potential benefits are associated with only a narrow range of irrigation deficits. This result illustrates the risk involved when deficit irrigation is practiced. Large soil water holding capacity, high soil water contents at planting and deep root exploration were found important for successful implementation of deficit irrigation. Total pumping head and the ratio of energy cost to commodity price were important factors in determining the feasibility of deficit irrigation for the conditions examined. It was also found that the level of irrigation which maximized net benefits tended to be lower for situations where the quantity of water available for irrigation was fixed and the amount of land which could be irrigated was unlimited than when there was sufficient water to fully irrigate the entire farm. Situations where deficit irrigation is a more effective way of reducing energy cost than reducing system operating pressure were ob served.Scientific Paper No. 7571 Project 0634, College of Agriculture and Home Economics, Washington State University, Pullman, WA 99164-6120, USA     

滴灌水质与灌溉频率对高含盐土壤棉花苗期生长的影响

研究了滴灌水质与灌溉频率对棉花苗期生长的影响。试验土壤为砂壤土(砂粒68%、粉粒24%、粘粒8%),土壤初始含盐量为0.8%。灌溉水质有3个水平,分别为CK(自来水)、S10(SAR=10,EC=3)与S5(SAR=5,EC=3);灌溉频率有3个水平,分别为高频(每4 d)、中频(每8 d)与低频(每16 d)。一条滴灌管灌溉2行棉花,棉花的行距为40 cm,株距为10 cm。试验结果表明,在高含盐土壤中,高频灌溉时,水质对棉苗生长的影响更大;微咸水灌溉有利于棉花苗期生长。灌溉频率对地上、地下各生长指标与总干重均有显著影响。微咸水灌溉时,地上部分生长指标与总干重在中频灌溉时均为最大,而根干重与根总长却均随灌溉频率的降低而增加,这表明棉苗在中频灌溉时所受的水分与盐分综合胁迫最小。灌溉水质与频率对根冠比均有显著影响,降低灌溉频率有利于棉花苗期根系发育。     

小浪底水库运用后对河南省引黄灌溉引水影响分析

为全面研究小浪底水库调水调沙试验对河南省大中型引黄灌区引水的影响,河南省组织了多个部门联合对这一问题开展了调查,经过近3年的研究,证明小浪底水库运行后黄河主河槽下切,黄河水位下降速度比预期的要快,各引黄灌区引水困难局面已逐渐显露。提出了小浪底水库运用后对河南省引黄灌溉引水影响的对策。     

调亏灌溉下酿酒葡萄耗水特性及水分生产函数研究

为了确定酿酒葡萄的水分生产函数,以酿酒葡萄"梅鹿辄"为供试品种,采用滴灌的方式,以不同生育期土壤水分水平为试验因素,对酿酒葡萄不同生育期进行亏水处理,测定不同生育期土壤含水率、耗水量、产量及水分利用效率,研究了不同生育期、不同土壤水分状况对酿酒葡萄耗水量和产量的影响。结果表明,土壤水分对酿酒葡萄产量的影响规律为浆果膨大期最大,其次是开花期、着色成熟期、抽蔓期,萌芽期最小;通过对Jensen模型与Blank模型进行计算比较,发现在该试验中Jensen模型更为合理,且得出不同生育期水分生产函数的敏感指数为:浆果膨大期开花期着色成熟期抽蔓期萌芽期,与酿酒葡萄耗水规律一致;在萌芽期、抽蔓期及着色成熟期的土壤水分保持在田间持水率的60%~65%左右不会造成酿酒葡萄减产,而在浆果膨大期进行充分供水,既可获得高产,也使水分利用效率达到较高水平。     

韦店井灌区开发利用规划模型

以灌区灌溉年净效益最大为目标,以地下水和地表水的可供水量、作物需水量、机电井出水能力、机泵提水深度、除涝防渍埋深等为约束条件,优化计算不同水平年农业最优种植模式及各种水源的最优分配,并提出最佳的灌溉工程运行形式。     

面向灌区调水工程的远程自动计量闸门研究

设计了一种基于远程无线通信技术的灌区动态调水系统,由安装于各级渠道上的自动计量闸门集群和运行于调度中心的远程调水控制系统组成。利用明渠测流理论和传感测量技术,实现了闸门的计量功能;对称双轮双向卷拉驱动机构和中空蜂窝闸板结构设计,提高了闸门启闭运动的可靠性和闸门运行能效;开发了基于ARM的闸门终端控制器,实现了闸门终端的智能控制和无线远程通讯,多种闸门工作模式可满足不同的应用需求;设计了太阳能供电与电源管理系统,解决了闸门野外工作的供电问题;开发了远程动态调水控制的应用软件包,实现了对闸门的远程监控与联动调水。实验表明,闸门终端环境适应性强,性能稳定,动态水位误差小于5 mm,闸门定位误差小于1 mm,自由流的测流误差小于4.6%,淹没流测流误差小于8.3%,可满足各类自动调水工程应用。     

大型灌区渠道闸门一体化测控系统

基于自动化控制、网络通信和测量等技术,设计并研发了能够实现信息采集-处理-决策-信息反馈-监控-共享一体化的灌区闸门测控设备,并在甘肃省景电灌区进行了应用和验证.结果表明:渠道闸门一体化测控系统实现了灌区流量数据自动监测、收集和计算分析,提高了计量精度;能够对数据进行存储、查询与展示,实现了数据的共享,形成了灌区水资源管理数据库;实现了渠道流量远程自动控制与调节,提高了管理水平和管理效率;实现了智能手机远程操作,提高了办公效率.灌区闸门测控一体化测控系统的实施减少了灌区现场维护的次数,降低了设备运行成本,极大地提高了灌区水资源管理效率.研究成果可为中国大型灌区水资源科学管理提供有力的技术支撑,对闸门量水测流技术进步进行了有益的探索.     

滴灌条件下山区典型土壤水分运移规律分析

在广西山区选择沙土、壤土和黏土等3种典型土壤,并开展滴灌在这3种土壤条件下的土壤水分运移规律研究。试验结果表明:1在地埋黏土、壤土和沙土以及0.10 MPa工作压力条件下,滴灌管的单米流量为4.17、5.92和6.10 L/h,为地表自由出流的67.58%、95.05%和98.87%;2滴灌在黏土的水分运移形状基本为圆形,在沙土和壤土的湿润形状为上小下大的椭圆形;3同等条件下,水分在沙土的水平和垂直向下运移速率最大,壤土次之,黏土最小;4在土箱相同位置,黏土的土壤含水率最大,壤土次之,沙土最小;5根据滴灌的土壤水分运移规律,提出滴灌管在广西山区沙土、壤土和黏土的适宜埋深分别为10、15和20 cm;6滴灌应用在山区条播作物时,在黏土、壤土、沙土的适宜滴孔间距应为35、30和25 cm。