U形衬砌渠道冻胀机理与防渗技术研究

用薄壳结构理论分析U形衬砌渠道抗冻胀机理,认为在冻胀力作用下,U形砌体发生整体上抬时,不象梯形渠道在渠底中部沿渠道轴线方向和在两渠坡距渠坡底1/3处沿渠线方向各形成一条冻胀裂缝,U形衬砌渠道破坏的主要原因是受渠基土壤水分以及不良气象条件影响,同时与渠道走向及受力状态有关,所有这些将使衬砌体发生不均匀冻胀而破坏。依据水力最佳断面条件求解U形渠最佳断面参数,分析我国南北灌区的三种断面形式不同衬砌材料、不同结构形式及不同嵌缝材料的大中型U形衬砌渠道的设计及施工技术,认为在无冻害地区U形衬砌渠道具有良好的防渗性能,在冻胀量不超过5 cm的Ⅱ级基土冻胀性工程地区,在采取适当的防冻措施后,U形衬砌渠道仍然是一种完全适用的、良好的防渗方案。针对U形衬砌渠道目前存在的问题提出了今后应研究的方向。     

模袋混凝土复合断面衬砌渠道糙率系数原型观测试验研究

为了确定模袋混凝土护坡、砂砾石护底的复合断面衬砌渠道的糙率系数，本文在内蒙河套灌区什巴分干渠（0+200~2+216）和建设二分干渠（1+910~3+040）开展了模袋混凝土复合断面衬砌渠道的原型观测试验研究，得出了不同水深和流量条件下的渠道糙率系数，并建立了渠道观测断面水力测量误差与糙率系数计算误差之间的函数关系，计算分析了什巴分干渠和建设二分干渠糙率系数观测试验的测定误差。试验得出：什巴分干渠原型观测的糙率系数最小值为0.025 1，最大值为0.026 7，平均值为0.025 9；建设二分干渠原型观测的糙率系数最小值为0.0264，最大值为0.0279，平均值为0.0272；什巴分干渠原型观测的糙率系数测定最大误差为5.037%，建设二分干渠原型观测的糙率系数测定最大误差为4.305%。模袋混凝土复合断面衬砌渠道糙率系数范围为0.0251～0.0279，平均值为0.0265，原型观测糙率系数测定的最大误差为5.037%。     

基于方法集和DEA模型的黑龙江省灌溉用水效率评价

为了讨论方法集模型对于灌区用水效率综合评价的可行性,以DEA模型作为对比参照,选取了渠系和田间两方面指标,对黑龙江省20个灌区用水效率进行排序和计算,得出的主要结论:利用方法集模型评价的20个灌区的排序结果均通过Spearman检验,解决了不同评价方法结果不一致的问题,且与DEA模型得出的排序结果一致;通过方法集模型和DEA模型结果可以看出:富裕、永发、安邦河、龙头桥和石龙灌区效率值较低,分别是0.58、0.55、0.54、0.51、0.45,且20个灌区灌溉用水效率与渠系效率平均关联度为1.779,与田间效率平均关联度为1.229,受渠系水利用效率影响较大,受田间水效率影响较小,可采取渠道衬砌,合理规划渠系布局等方式减少渠道输配水环节的灌溉水损失,采取控制灌溉技术,喷、滴灌溉等节水措施,提高灌溉用水效率。     

基于ADINA的河套灌区预制混凝土渠道保温防冻胀效果数值模拟

近年来,内蒙古河套灌区在渠道防冻胀方面取得了大量试验研究成果,但采用有限元模型模拟渠道保温防冻胀效果目前还没有相关研究,特别是对于河套灌区预制混凝土渠道适宜的保温模式目前还没有相关报道。文中在原位渠道试验的基础上依托ADINA软件建立了有限元渠道模型,对铺设不同厚度聚苯板渠道温度场和冻胀量进行了模拟,提出了预制混凝土渠道适宜保温模式。研究得出,预制混凝土渠道各处理渠段均阴坡温度梯度>渠底温度梯度>阳坡温度梯度,并且随着保温板铺设厚度的增加,阴坡和阳坡渠基地温的温度梯度逐渐减小,渠基最大冻胀部位位于渠道下坡1/5～1/3处;铺设6～12cm以上聚苯板对渠基冻量减小幅度最为明显,将最大冻胀量控制在3cm以内;河套灌区6cm预制混凝土板衬砌渠道适宜铺设的聚苯板厚度为6～8cm。     

季节冻土区衬砌渠道换填措施防冻胀数值模拟

为了防治季节冻土区衬砌渠道的冻胀破坏,对渠基易冻胀土体进行换填的防冻胀措施效果进行研究,考虑实际边界条件,建立浅层冻土相变温度场数学模型,应用有限元软件对沈阳市浑北灌区渠道进行不同换填深度的热力耦合分析,结果表明：渠道阴坡、渠底、阳坡表面下1.670 m、1.128 m、1.547 m处为冻融活动区;换填厚度与冻深近似呈正比关系;随着换填深度的增加,砼衬砌渠道的法向冻胀量减少;渠道阴坡、阳坡及渠底的换填率分别为53.9%、58.2%、79.8%时,砼衬砌板的法向位移分别减少96.9%、95.54%、96.83%;法向位移0.6～0.7 cm,在规范允许值(0.5～1.0 cm)内,有效地消减了渠道的冻胀破坏,可为工程换填优化设计提供理论参考。     

基于改进粒子群算法的两级渠道水资源优化配置

现有的渠系优化配水模型在减少配水损失方面效果显著，但配水过程中仍存在输水不稳定、弃水量大等不足。在配水过程中将“组间续灌、组内轮灌”的渠道配水方式变更为“组间轮灌、组内续灌”，以配水过程中渗漏损失最小为目标建立渠系配水模型，应用改进的粒子群算法求解，在寻找最优配水方案的同时均一化处理各配水方案中轮灌组内渠道的配水时间。选取张掖市西浚灌区为研究对象，研究结果表明：在保证渠道过水能力和需水要求的前提下，优化结果与该时段灌区的实际配水计划相比，配水时间减少了13.4 d，渠系水利用系数由0.65提高到了0.828，配水周期内上级渠道配水稳定，各轮灌组内渠道同时开启和关闭，减少了渠道弃水。该模型能够实现集中、高效配水，可为灌区管理部门制定配水计划提供决策。     

混凝土渠道衬砌底板裂缝的计算与探讨

通过对输水渠道衬砌底板在温降及干缩作用下受力分析,详细地阐述了砼底板裂缝产生的过程和原因,推导衬砌底板在温降及干缩作用下受基础约束产生的拉应力计算公式及最大最小裂缝间距的计算公式,并以石头河北干渠渠道底板的裂缝计算为实例来说明公式具体的应用。     

枚举法与动态规划法结合优化田间管网

根据新疆农八师垦区滴灌大田作物机械化作业的特点，在一个灌区内选用相同管径的毛管，以一条干管所辖面积为一单元，建立了田间管网的优化模型，并给出了解法及优化算例。     

基于双层粒子群算法的下级渠道流量不等时渠系优化配水

以黑河中游张掖市甘州区盈科灌区盈四支一分支为研究对象,在现有渠道优化配水模型基础上,针对下级渠道配水流量不相等的情况,对渠系优化配水工作进行研究。选择以渠道输水损失最小与轮灌组间引水持续时间差异值最小建立多目标优化配水模型,以下级渠道出水口的开关状态与实际流量为决策变量,采用双层粒子群算法求解最优轮灌组合。成功构建了下级渠道不等时的渠系优化配水模型,采用双层粒子群算法求得的结果表明,轮灌组划分合理,下级渠系流量变化范围在其设计流量的[74.3%~77.6%],上级渠系流量变化平稳,最大配水时间113.4 h,其结果低于人工制定的168 h原配水计划。各渠道流量在其允许的范围内变化,渠系优化配水过程与配水时间组合合理,上级渠道配水流量均匀,避免了上级渠系流量突然变化与减少对下级渠系的影响,不仅减少了渠道弃水,同时使各个轮灌组同一时间关闭,有效减少了闸门调节次数,为灌区管理部门制定配水计划提供决策。     

宝鸡峡灌区多水库优化调度研究

针对宝鸡峡灌区缺水现状,从充分利用水资源的角度出发,对宝鸡峡林家村枢纽工程和4个灌区水库、魏家堡渠首进行优化调度研究,通过优化配水,充分发挥蓄水工程的调蓄功能,使水资源的利用量最大。基于大系统分解协调技术中的目标规划法,用模拟技术生成子系统非劣解集,提出目标规划模拟方法,建立以供水量最大为目标的多水库供水系统目标规划模型,进行了灌区多水库优化调度计算,对结果进行了分析。     

聚氨酯保温板在内蒙古临河南边渠试验场中的应用研究

在我国北方的季节性冻土地区,冻害是防渗衬砌渠道面临的难题之一,其中冻胀破坏最为严重,分布比较广泛且对输水工程的危害程度较大,因此研究渠道冻胀的破坏机理和防治措施是亟待解决的重要工程技术问题。本试验通过在内蒙古临河地区南边分干渠做聚氨酯保温板的防冻胀试验,分析各种保温板厚度下各层基土的地温、冻深、含水率和冻胀量等影响冻胀变化因素的规律及其特征,总结出了该地区素混凝土衬砌渠道中聚氨酯保温材料的防冻胀破坏方案。结果显示:采用聚氨酯保温板防冻胀技术可以有效地减少冻胀作用对渠道刚性衬砌材料的破坏,确保衬砌的稳定,渠道安全地运行,同时也为后续刚性衬砌渠道中聚氨酯保温材料厚度施工设计提供了技术支持。     

基于模拟优化技术的关中西部灌区水资源调配研究

基于模拟优化技术 ,应用大系统分解协调理论 ,对关中西部灌区主要水源工程实行联网调水 ,建立了三层递阶优化调配模型 ,得到 2 0 0 5年、2 0 1 5年来水频率P =75 %、95 %时的单灌区调度和联网调水的结果。计算结果表明 ,对关中西部灌区实行联网调水可以实现对水资源的合理调配。     

大型灌区运行状况综合评价软件开发研究

结合陕西省大型抽水灌区——交口抽渭的实际,在对交口抽渭灌区全面调查基础上,建立了6个一级指标,27个二级指标的评价指标体系,运用G1法和变异系数法分别确定出主、客观权重,再运用博弈论法将主、客观权重进行融合、集化,最终确定出一组合理的综合权重。采用灰色关联理论的理想解法对交口抽渭灌区运行状况进行综合评价,并开发出大型灌区运行状况综合评价的计算软件,以交口抽渭为实例进行验证,评价软件结果显示:交口抽渭灌区在2007,2008,2009,2010,2011,2012年的相对贴近度分别为0,0.1166,0.2468,0.4275,0.6102,0.7783,运行状况级别分别为差、中等、中等、良好、良好、良好。其评价结果与实际计算结果基本一致,即随着时间的推移,交口抽渭灌区评价级别从差逐渐变为良好,运行状况越来越好,这也符合交口抽渭灌区的客观实际和发展规律。大型灌区运行状况综合评价软件评价结果可靠,可大幅度提高灌区综合评价的效率。     

农田混凝土衬砌渠道质量模糊综合评价

为有效反映农田混凝土渠道衬砌工程质量评价指标体系中主、客观评价信息,引入基于德尔菲法与层次分析法相结合的融合权重;运用模糊综合评价法建立了农田混凝土衬砌渠道质量模糊综合评价模型。通过工程实例验证,结果表明：该工程项目质量良好、合格和不合格的隶属度分别为39.9%、60.1%、0%;整个工程项目的质量最终评价为83.48,评定该项目的质量等级为合格。结合工程项目后期运行状况,并与传统评价结果对比,证明农田混凝土衬砌渠道质量模糊综合评价方法可行、有效。     

限额配水条件下水资源优化调配耦合模型研究——以阿瓦提县为例

该文建立了-种基于水盐平衡模型(子模型)和作物优化配水模型(子模型)的干旱灌区水资源优化调配耦合模型,通过地下水开采量实现了子模型的耦合,利用VBA编制了耦合模型的计算程序.将该模型应用干阿瓦提灌区,得出水资源联合调配方案,并得到相应的盐平衡结果.     

基于主成分分析和Copula函数的灌溉水利用系数影响因素研究

以新疆生产建设兵团第十二师中型灌区为研究对象,采用首尾法测算2018年和2019年4个样点灌区的灌溉水利用系数,在采用主成分分析法对指标体系降维处理的基础上,用Copula函数构建PCA-Copula评价分析方法,对灌溉水利用系数各影响因素的影响程度和影响规律进行计算分析。结果表明：两年测算数据表明,4个样点灌区灌溉水利用系数都在0.63以上,且最大值达到0.668,分别高于同期全疆、全国平均水平5.05%、10.15%;主成分分析得出,渠道衬砌率（0.944）、滴灌灌溉面积比（0.746）、作物需水量（0.635）、实际灌溉面积（0.734）等都具有超过60%的正贡献率,而葡萄种植比（-0.586）和灌区毛灌溉用水量（-0.645）等具有超过58%的负贡献率。利用PCA-Copula分析评估方法得出,作物种植比例和节水灌溉工程状况对十二师中型灌区灌溉水有效利用系数影响显著（P<0.05）,其中葡萄净灌溉定额和灌区毛灌溉用水量对灌溉水有效利用系数的影响极其显著（P<0.01）,相关系数分别为0.875、0.742,同时利用Spearman等级相关系数检验法和线型回归来检验PCA-Copula评价法与熵值法的密切程度,检验结果其相关系数分别为 0.87（P＜0.05）和0. 52（P＜0.001）,表明PCA-Copula评价方法适用于研究灌溉水利用系数影响因素。     

灌区水文及其灌区的水文监测

新疆农业是灌溉农业 ,灌溉农业的基础是灌区水文。随着灌溉农业的发展使灌区水文学得以重视。灌区水文既是一个生产任务 ,又是一项新的研究课题。灌区水文与农田水利、灌溉管理有着密切的联系与区别。科学、合理的灌区水文监测网络和监测方法 ,是灌区内取得水文基本要素的基本保障。从灌区水文的研究内容及与相关专业的联系 ,灌区水文监测的项目、方法等方面进行讨论 ,以提高对灌区水文及其监测研究工作的认识     

考虑古德曼接触的梯形渠道冻胀有限元模拟

为了探究渠道衬砌冻胀破坏的机理,利用有限元软件ABAQUS对梯形渠道的冻胀过程进行了先热后力的数值模拟。在模拟过程中分为考虑古德曼接触的模型和不考虑接触的模型,将得出的结果分别与原型渠道的数据相对比,结果表明,考虑古德曼接触的模型更符合实际情况,能够很好地解释渠道冻胀破坏的位置常在渠道底板中间以及距离坡脚1/3坡板处的现象,其所得结果可以应用于渠道的抗冻胀设计。     

灌区节水改造综合评估指标权重确定方法研究

为了科学合理地确定指标权重,从而对灌区节水改造项目综合后评估作出理想的评价结果,在阐述基于离差平方和的综合赋权法和基于博弈论的综合赋权法原理的基础上,将这两种综合集成赋权法分别应用于关中洛惠渠等4个灌区的节水改造项目综合评估,发现两种综合赋权法得出的权重向量大小排序结果并不相同,但根据两种权重值计算的多个灌区综合评价值大小排序结果相同.对这一现象进行的进一步分析表明,两种综合集成赋权法的指导思想虽然不同,但其原理都是科学合理的.在确定灌区评价指标权重时,若为了对各灌区评价对象充分拉开档次,可选用基于离差平方和的综合赋权法,当希望尽可能保留各主客观权重值的信息时,可选用基于博弈论的综合赋权法.     

宝鸡峡灌区农业供水效益C-D函数岭回归分析

为了计算农业灌溉供水效益,将水作为生产要素之一列入C-D生产函数,并在传统投入要素基础上增加化肥、耕地要素,用机械总动力代替固定资本投入建立模型,采用岭回归分析计算农业水资源弹性系数,进而计算了灌区的农业供水效益,为区域生态基流保障补偿研究提供依据。计算结果显示,宝鸡峡灌区所在宝鸡、咸阳两市的农业水资源弹性系数分别为0.098和0.075; 2015年灌区农业供水效益平均为2.89元·m-3,其中宝鸡市2.29元·m-3,咸阳市3.34元·m-3,灌区农业供水总效益达14.6亿元,供水效益逐年递增。灌区农业供水效益的空间差异主要来自于两市的农业经济总量差异,而农耕灌溉技术水平与作物种植结构不同正是造成这一空间差异的主要原因。