黄河河龙区间洪水泥沙关系分析

【目的】深入了解近年来黄河泥沙变化规律,保障引黄工程的安全运行。【方法】对2006—2015年黄河吴堡、龙门水文站洪水特征资料进行了分析研究,【结果】月最大含沙量大于10 kg/m~3时段集中在3月桃花汛和汛期(6—9月),汛期泥沙量远大于3月水平,同期龙门站最大含沙量水平高于吴堡站;洪水过程径流总量与含沙量相关性并不显著;河龙区间上下游泥沙输移过程存在一定相关性,但龙门站较吴堡站更多呈现自然河道属性。【结论】黄河突发增沙原因不只局限于洪水激增,黄河调水调沙等人类活动对水流携沙突增影响不容忽视。不同水文站局部性暴雨所形成的短历时增沙现象的水文系列过程呈现随机性。     

无机吸附剂处理黄河水滴灌抗堵塞试验研究

为了解决黄河水滴灌中泥沙处理的问题,利用黄河泥沙配置出高、中、低3种含沙量水质的试验组,采用“水梦”无机吸附剂泥沙分离装置过滤3种水质进行滴灌堵塞模拟试验,监测水质变化情况并进行滴灌的抗堵性试验;观测2种滴灌带沿程流量变化规律、滴灌系统均匀度以及系统相对平均流量变化规律.结果表明:经“水梦”无机吸附剂泥沙分离装置处理后,不同含沙量下水体中的浊度及各类污染物指标得到明显降低,其中总氮、总磷、COD,BOD、浊度平均降低了23.9%,40.3%,47.0%,38.3%,97.8%.模拟大田滴灌进行8次灌水试验,依据2种滴灌带试验过程中灌水均匀度及灌水相对平均流量的变化情况可知,在实际使用过程中应采用流量更大、滴头类型为内镶贴片式的滴灌带.     

低压浑水管道输沙规律研究及水流挟沙力计算

【目的】确定输水工程适宜运行的水力条件。【方法】以巴音沟河流域输水工程为研究对象,通过数值模拟的方法研究不同泥沙质量浓度、压力条件下浑水管道输沙规律及水流挟沙力特性。【结果】(1)管道断面垂向泥沙质量浓度分布受压力、体积含沙量及管径等因素的影响;当压力及管径较小时,泥沙淤积厚度为6.3～8.0 mm,压力及管径较大时,在Y=-0.07区域以下淤积较多,淤积厚度达到8.6～9.4 mm;(2)同一管径及流速下,随着体积含沙量的增大,该区域流速梯度增大,最大增幅为14%;(3)随着水流速度增大,水流挟沙力增大,悬移质质量浓度也越大,但是悬浮指标逐渐变小。【结论】在低压浑水管道中,管径越大、泥沙质量浓度越大、压力越小,水流挟沙力越小,泥沙越容易淤积。     

河水滴灌重力沉沙过滤池对河水泥沙处理效果的试验研究

河水滴灌重力沉沙过滤池工程是通过简单的工程措施将地表水中的泥沙、有机物等进行沉淀和过滤,使处理后的河水水质达到滴灌最末级管路及滴头允许的范围内。其工程构造包括沉沙池、过滤网、引水管道、冲沙廊道等。文中对联丰村重力沉沙过滤池进行现场试验,通过试验结果分析,在河道泥沙含量小于2kg/m3时,经过重力沉沙过滤池对泥沙的处理,出池河水能够达到滴灌水质要求,泥沙含量显著降低;河水经过过滤网处理后,清水池中泥沙粒径在0.1mm以下,同时滤网还有清除浮游生物及水中杂质的作用。通过试验说明,这种型式的沉沙池在处理含沙量较低的河水时效果明显,沉沙加过滤优于传统箱式沉沙池。今后将继续优化布置型式,结构尺寸,滤网角度,使其适应不同泥沙含量的河水处理。     

不同灌溉水源及方式对玉米生长特性及水肥利用效率的影响

【目的】探求河套灌区不同灌溉水源及方式对玉米生长特性及水肥利用效率的定量影响。【方法】试验设置地下水畦灌(J)、黄河水畦灌(H)和地下水滴灌(D)2种灌溉水源及3种灌溉方式,对比分析了不同灌溉水源及方式对玉米生长特性及水肥利用效率的影响。【结果】滴灌能显著促进玉米对氮肥的利用效率以及玉米生长,增加玉米籽粒产量。滴灌处理玉米产量较黄河水畦灌、地下水畦灌分别提高8%~15%和10%~15%(P0.05);滴灌处理作物水分利用效率较黄河水畦灌、地下水畦灌分别提高36.7%~57.6%和44.4%~66.7%,黄河水畦灌较地下水畦灌分别提高5.6%、17.3%(P0.05);滴灌处理氮肥偏生产力较黄河水畦灌和地下水畦灌提高117%~131%、120%~131%(P0.05)。【结论】膜下滴灌可以明显提高玉米水分利用效率,促进植株生长和产量增加,是目前适宜于河套灌区玉米灌溉的节水方式之一。     

引黄灌渠泥沙迁移特性与渠道挟沙力模型试验研究

【目的】探索灌渠泥沙迁移特性及泥沙级配的沿程变化规律,找出减少渠道泥沙淤积的方法,保障灌区正常运行。【方法】通过对尊村灌区典型干渠高含沙水流实时监测采样,分析了悬移质泥沙沿程含沙量变化及级配特征,并根据实测数据带入4个典型挟沙力公式,筛选出适合尊村灌区的挟沙力公式,进一步改进得到尊村灌区渠道挟沙力计算公式.同时,通过一干渠改造段实测数据,推求出一干渠冲淤平衡比降计算公式。【结果】不同粒径泥沙的输移特性不同,总干渠悬移质含沙量随来水含沙量的增加而增加,渠道淤积主要与粉粒和砂粒量有关,其中砂粒对来水含沙量的变化表现得最为敏感,而黏粒更多的被水流带走,渠道由非平衡输沙经冲刷、淤积达到冲淤平衡输沙的过程比较缓慢。同时沉沙池能有效地减小引水中砂粒量。二干渠末清淤修缮段依旧存在泥沙淤积问题,一干渠剩余未改造部分,在条件允许的情况下,建议增大比降。【结论】含沙量在2 kg/m3内时,一级站来水量在8 m3/s左右,渠道基本实现冲淤平衡。     

微灌用含沙水非全流过滤模拟实验研究

针对引黄灌区含沙水灌溉作物所造成的微灌设备堵塞问题,采用非全流过滤方法,在5 cm定水头(含沙量2 kg/m~3、进水流量0.69 m~3/h)情况下,设计了"PVC打孔滤水管+无纺布+石英砂+土壤"过滤装置,装置设有竖直滤水管(处理1)、短水平滤水管(处理2)、长水平滤水管(处理3)三套处理对引黄灌区含沙水进行非全流过滤实验,研究结果表明:①以单位时间、单位长度管道滤出水流量观测,处理2流量最大;②装置滤出水含沙量较低,可用于微灌;③装置滤出水中泥沙颗粒粒径较小,装置除沙效果较好。     

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。     

不同滴灌量对不同品种枸杞生长、产量和品质的影响

【目的】明确滴灌枸杞适宜的灌溉制度。【方法】以1 a生宁杞1号、5号、7号、0901、0909为试验材料,分别设置5个滴灌水平,依次为5 100 m~3/hm~2(W1)、4 350 m3/hm~2(W2)、3 600 m~3/hm~2(W3)、2 850 m~3/hm~2(W4)、2 100 m~3/hm~2(W5),以常规灌水量5 100 m~3/hm~2为对照(CK),研究了不同滴灌量对植株生长、产量和品质的影响。【结果】不同滴灌量对不同枸杞品种株高、茎粗、SPAD等指标及产量、品质的影响较大。对于宁杞1号,W5处理极显著地提高了枸杞产量(p0.01),平均增产60.71%,株高、茎粗、SPAD值增长迅速,总糖、总酸质量分数比CK提高3.82%、9.19%;对于宁杞5号,W5处理SPAD值及品质与CK相比显著增加,增产36.56%,果实品质最优;对于宁杞7号,W2处理甜菜碱及总糖质量分数量最高,产量与CK差异极显著(p0.01),三者比CK及其他处理平均增加36.10%、38.71%和6.27%;对于宁农0901,W3处理有效促进了株高、茎粗及叶绿素SPAD的增加,增产52.19%;对于宁农0909,W4处理各项指标与CK差异虽然不显著,但产量、品质整体优势较明显。【结论】不同品种枸杞应设置不同的灌溉制度,适宜的滴灌量可以有效改善枸杞生长状况,提高枸杞产量,达到节水调质的目的。     

微灌用泵前微压过滤器的最佳运行工况研究

【目的】探究微灌用泵前微压过滤器的最佳运行工况。【方法】以泵前微压过滤器为研究对象,以水头损失、截沙质量和总过滤效率作为考核指标,开展了进水流量、含沙量、分水器型式、滤网面积等因素的物理模型正交试验,采用极差和方差分析方法对试验结果进行处理。【结果】影响水头损失大小的因素依次排序为：进水流量、含沙量、滤网面积、分水器型式;对截沙质量影响大小依次排序为：含沙量、滤网面积、分水器型式、进水流量;对总过滤效率影响大小依次排序为：滤网面积、含沙量、分水器型式、进水流量。【结论】影响水头损失、截沙质量及总过滤效率的两个主要因素是含沙量和滤网面积;经综合分析可知最佳运行工况为：进水流量4m³/h,含沙量1.5 g/L,分水器型式3型,滤网面积2 060 cm²。     

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。     

引黄灌区高含沙水农田非全流过滤试验研究

针对引黄灌区引黄水含沙量大的特点不适用于传统的节水灌溉方式的问题,对唐徕渠引黄含沙水进行过滤研究。通过试验对比的方法,采用渗水井过滤式S、地埋水平过滤式L、地埋竖直过滤式V、地埋竖直+水平过滤式R 4个处理方案,进行滤水试验。试验结果表明:①无纺土工织布具有良好的拦沙效果,且其规格越高拦沙效果越明显。②单位时间、单位长度滤出水流量由高到低依次为:SRLV,分别为0.137 6、0.031 1、0.022 7、0.015 6 m~3/(h·m),由此可知渗水井过滤式(S)为最优方案。③当R、V、L三组试验进行到50 h,S组进行到70 h时,滤出水中的含沙量均低于0.4 kg/m~3,最大泥沙粒径为0.112mm,且粒径大于0.1mm的仅占0.077%,水质能够满足滴灌要求。④经过大田滤水试验,引黄灌区非全流过滤含沙水研究思路可行,具有一定的科学指导意义。     

不同滴灌制度对陕北山地梨枣产量及水分利用效率的影响

【目的】探寻适合陕北山地梨枣节水高产的滴管制度。【方法】采用田间试验,研究了2009—2012年5种滴灌制度对梨枣生长、产量及水分利用的影响。T1处理灌水定额为100 m~3/hm~2,灌水4次;T2处理灌水定额为135 m~3/hm~2,灌水4次;T3处理灌水定额为180 m~3/hm~2,灌水4次;T4处理灌水定额为135 m~3/hm~2,灌水3次;T5处理灌水定额为135 m~3/hm~2,灌水2次;以无灌溉为对照(CK)。【结果】不同滴灌制度下,梨枣的枣吊长度、坐果率及产量均与CK差异显著(P0.05)。4 a中,T3处理的枣吊长度、坐果率及产量均显著高于CK,且在2012年枣吊长度和产量达到22.0cm和16 772.8 kg/hm~2,分别较CK提高了47.7%和13.2%。同时,各灌溉处理的耗水量随灌水量的增大而增大。不同年份均以T3处理的耗水量最高,与其他处理差异显著(P0.05)。而梨枣水分利用效率表现为低灌水定额处理优于高灌水定额处理,以T5处理的水分利用效率最优,为1.92 kg/m~3。【结论】结合陕北水资源缺乏的状况,在丰水年适合采用经济高效型的灌溉制度,即灌水定额为135 m~3/hm~2,灌水时间为4月20日和5月17日,共灌水2次。     

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。     

旱区水肥耦合对枸杞果实糖类和类胡萝卜素的影响

【目的】摸清不同水肥用量对宁夏中部干旱区枸杞果实糖类和类胡萝卜素量的影响。【方法】通过大田试验,以补灌量(X1)、施氮量(X2)、施磷量(X3)和施钾量(X4)为试验因素,采用4因素6水平的均匀设计方法,研究了不同水肥条件对枸杞果实总糖、多糖和类胡萝卜素量的影响。【结果】(1)单因素对枸杞果实总糖量影响显著,各单因素对枸杞果实总糖量的影响顺序为:X1X4X3X2;(2)二因素交互作用对枸杞果实总糖影响规律为X3X4X2X4X1X2X1X3X1X4X2X3,各因素交互作用可提高枸杞果实总糖含量;(3)二因素交互作用对枸杞果实多糖影响规律为X2X4X1X3X1X2X3X4X1X4X2X3;各因素交互作用可提高枸杞果实多糖量;(4)二因素交互作用对枸杞果实类胡萝卜素影响规律为X3X4X1X3X1X2X2X3X1X4X2X4;各因素交互作用可提高枸杞果实类胡萝卜素量。【结论】试验条件下,枸杞滴灌最优的水肥管理方案为补灌量1 700~2 090 m3/hm2、施氮量240~342 kg/hm2、施磷量19~95 kg/hm2、施钾量130~171 kg/hm2。     

基于PPR和NSGA-Ⅱ的泵前微压过滤器水力与过滤性能研究

【目的】探究泵前微压过滤器的性能。【方法】开展5组流量(2～8m³/h)、5组含沙量(0.5～2.0g/L)、3组滤网过滤面积(1 105、1 582、2 060 cm²)和4组分水器型式(不加、1型、2型、3型)的物理模型试验,采用投影寻踪回归分析法(PPR)、多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ),建立水头损失、截沙质量和总过滤效率的预测模型,探究各指标的影响因素排序,确定泵前微压过滤器的最佳运行工况。【结果】影响泵前微压过滤器水头损失的因素排序为进水流量?含沙量?滤网过滤面积;影响截沙质量的因素排序为含沙量?滤网过滤面积?进水流量;影响总过滤效率的因素排序为滤网过滤面积?含沙量?进水流量;以相对误差≤10%作为判定标准,建立的截沙质量和总过滤效率PPR预测模型合格率为100%,模型精度较高,但水头损失PPR预测模型合格率仅为70%,模型不可靠。本试验范围下泵前微压过滤器的最佳运行工况为：含沙量2 g/L、进水流量7 m³/h、滤网过滤面积2 060 cm²。【结论】PPR预测模型对截沙质量和总过滤效率...     

不同灌溉定额对膜侧玉米生长及水分利用效率的影响

针对扬黄灌区大田玉米种植模式单一、节水灌溉投入成本高等实际问题,通过采用不同种植模式(膜侧种植、膜下种植、露地种植)和不同灌溉定额(2 400、3 000、3 600 m~3/hm~2)对双行靠滴灌玉米进行田间对比试验。结果表明,膜侧滴灌种植玉米的株高、叶片数、叶面积指数、干物质积累量、产量最佳。膜侧滴灌低水量的水分生产效率最高,达到2.75 kg/m~3(产量为10.34 t/hm~2),露地滴灌高水量的水分生产效率最低,为1.98 kg/m~3(产量为9.91 t/hm~2)。膜侧滴灌高水量产量最高,为11.00 t/hm~2,但水分生产效率仅为2.37 kg/m~3,说明产量高,水分生产效率不一定最高。膜侧滴灌种植玉米产量及水分生产效率高于其他灌溉技术,是宁夏扬黄灌区适宜的节水灌溉技术,灌溉定额为2 400 m3/hm~2的玉米水分生产效率最高,节水增效明显,可作为当地较适宜的灌溉制度。     

覆膜滴灌盐碱土改良效果研究

【目的】研究不同改良剂对覆膜滴灌盐碱土的改良效果。【方法】采用有机肥料、微生物菌剂、无机肥作为盐碱土壤改良剂,分析了不同改良剂对土壤pH值变化率、脱盐率、养分和玉米产量的影响。【结果】①不同改良剂均能降低盐碱土壤pH值和盐分,增加玉米产量,其中施用有机肥料300 kg/hm~2+微生物菌剂250 kg/hm~2的处理效果显著,在拔节期和成熟期,该处理的pH值变化率相比CK增加4.58%和2.65%,生育期内土壤脱盐率接近60%,玉米产量较CK增加39.04%;②施用不同改良剂后土壤有机质、速效钾在生育期内呈递增趋势,水解性氮、有效磷均呈先增加后减少趋势。【结论】在覆膜滴灌盐碱地的改良与利用中,以有机肥料和微生物菌剂为主要原料的微生物改良剂可作为优先选择。     

不同膜下滴灌定额对土壤水热效应及甜菜产质量的影响

【目的】探究内蒙古半干旱区膜下滴灌甜菜土壤水热高效利用与甜菜提质增效的协同效应,为内蒙古半干旱区甜菜高产高效栽培提供理论依据。【方法】设置8个不同滴灌定额和滴灌频次(A处理滴灌定额450 m~3/hm~2、滴灌1次;B处理滴灌定额900 m~3/hm~2、滴灌2次;C处理滴灌定额1 350 m~3/hm~2、滴灌3次;D处理滴灌定额1 800 m~3/hm~2、滴灌4次;E处理滴灌定额2 250 m~3/hm~2、滴灌5次;F处理滴灌定额2 700 m~3/hm~2、滴灌6次;G处理滴灌定额3 150 m~3/hm~2、滴灌7次;H处理滴灌定额3 600 m~3/hm~2、滴灌8次),动态监测甜菜全生育时期土壤水分和温度,分析行上、行间土壤水热变化,结合甜菜产质量研究膜下不同滴灌定额的水热效应。【结果】各处理出苗稳定后72 h内土壤温度从17:00—次日11:00表现为行上>行间;从12:00—18:00表现为行间>行上,行上和行间最大土壤温差点分别在06:00—07:00和14:00—15:00;3 a内土壤有效积温变化规律与日平均土壤含水率变化规律相反,即随土壤积温增加,含水率逐渐降低。以2016年甜菜块根及糖分增长期为例,B、C、D、E、F、G、H处理行上土壤有效积温分别较A处理提高了5.61、29.11、-23.10、42.68、-10.85、-4.46、-22.79℃,B、C、D、E、F、G、H处理行上日平均土壤含水率分别较A处理提高6.96%、11.73%、-1.01%、11.76%、5.19%、22.14%、13.62%;随滴灌定额的增加,甜菜产量增加,含糖率降低,产糖量呈先增后降的趋势,以2016年为例,B、C、D、E、F、G、H处理分别较A处理产量提高4.73%、13.82%、26.38%、29.33%、31.48%、27.43%、25.78%,产糖量提高5.90%、10.61%、18.07%、20.01%、15.73%、9.78%、4.14%。【结论】在甜菜生长关键期进行适宜的滴灌可有效地提高土壤水热效应,最佳滴灌定额为1 800～2 250 m~3/hm~2,滴灌次数为4～5次,促进滴灌条件下甜菜产质量水平提升。     

水氮施量对膜下滴灌棉花生长及水氮分布的影响

【目的】探究北疆地区膜下滴灌棉花最优水氮施量及土壤水氮分布特征。【方法】采用二因素完全随机试验,设置灌水量4个水平(W1:5 250 m~3/hm~2、W2:4 500 m~3/hm~2、W3:3 750 m~3/hm~2和W4:3 000 m~3/hm~2)和施氮量3个水平(N1:300 kg/hm~2、N2:262.5 kg/hm~2和N3:225 kg/hm~2),研究了不同水氮施量对植株形态、土壤含水率分布及土壤氮素分布的影响。【结果】施氮量对植株形态指标的影响程度低于灌水量,但植株形态指标不能反映产量;棉花盛蕾期,表层土壤含水率较低,直至盛花期,表层土壤含水率稳定在20%左右。且灌水量为3 750 m~3/hm~2时,更有利于土壤保持湿润,并且向深层流失的水分较少;0～20 cm土层内硝态氮和铵态氮量相对较高,随着灌水量和施氮量的增加,氮素向深层土壤的淋移程度不断增加,当施氮量为262.5 kg/hm~2时,根系层内的硝态氮含量相对较高,尿素转化的铵态氮也更多;当施氮量为262.5 kg/hm~2,灌水量为3 750 m~3/hm~2时,棉花产量达到最大,为6 460.5 kg/hm~2。【结论】施氮量为262.5 kg/hm~2,灌水量为3 750 m~3/hm~2,可作为该地区最优水氮施量组合。