Improved Design of Energy Dissipators for Pipe Outlets

This paper presents an experimental study on thedevelopment of an efficient energy dissipator ascompared to Garde's energy dissipator (Garde et al.1986) for pipe outlets. The recommended designs werelaboratory tested on scale models with pipe outletdiameter of 10 cm and 7.5 cm for Froude number rangingfrom 1.70 to 5.50. The performance of the newdissipator improved tremendously by using new shapes,sizes and locations of the appurtenances for the samelength of stilling basin. This was possible due tobetter spreading of efflux jet by using a propersplitter block. The formation of a strong vortexinfront of the solid impact wall, in place of a grid,and an additional horizontal shear at the bottomproduced more fine grained eddies and turbulence,which finally reduced the energy of the outgoing flow. The low bottom velocities at the end of the basinresulted in reduction of the scour. The performanceof various models has been compared by estimating thescour index based on maximum depth of scour and itslocation at the end of run time.     

Alternate designs of stilling basins for pipe outlets

An experimental work leading to the development of economical and improved stilling basin designs for circular pipe outlet in comparison to Garde's stilling basin [Garde, R.J. & Saraf, P.D., Journal of Irrigation and Power 1986, 145–154], is reported in this paper. In the present study, attempts are made to develop efficient and shorter stilling basin models keeping the basin floor at the invert level of the pipe outlet for inflow Froude number Fr = 5.50. The new designs are arrived at by conducting a systematic experiments on the stilling basin models having appurtenances like a wedge-shaped splitter block, a modified grid, an intermediate sill and a rounded step. Scour index, a non-dimensional number has been defined to compare the performance of the stilling basin models using the same erodible material and time of experimental run. The performance of the newly developed stilling basin models has been compared with that of Garde's stilling basin model G-D^∗. The proposed model M is also compared with the earlier stilling basin model M-12, as suggested by Goel & Verma [Journal of Irrigation and Drainage Systems 15(1), 2001, 81–91].     

地表多水门管道畦灌试验研究

多水门管道灌溉是采用多水口管道替代水沟的一种地表灌溉方式。１９９３至１９９５年试验结果表明，多水门管道灌溉和传统水沟灌溉相比，具有节水、节能、改善灌水分布均匀度，提高灌溉质量，缩短灌溉时间和扩大作物种植面积等优点     

滴灌支管轮灌模式中管网布置形式的改进研究

为了提高现行规模化滴灌工程系统的经济性、操作性和机械化水平,本文以支管长短管布置形式代替等距布置对现有滴灌支管轮灌模式下管网的布置进行改进研究。结果表明:支管长短管布置形式减少了大口径管材管件用量和地埋管路的长度,平均每公顷可减少管网成本和土方工程费用分别为202.5元和37.5元;管网布置形式改进后,田间出水管相对集中,分布密度减少一半,同时可节地约0.3%。此外,改进管网布置形式有利于减少管网工程施工的工作量和管材的损耗量,且管网结构更便于施工。因此,长短管布置形式是更适合于滴灌支管轮灌模式的管网布置形式,可应用于规模化滴灌工程。     

斜管布置形式对沉沙池沉积黄河泥沙的影响北大核心CSCD

【Objective】 This paper aims to study the optimal layout of inclined pipes in sedimentation basins in attempts to improve sediment removal efficiency in the Yellow River. 【Method】Three different layouts of inclined pipes were compared: a single layer (Fs), and two double-layer layouts (Fv1, Fv2), in a gravity-operated sedimentation basin. Sediment distribution of three typical particle sizes in the upstream (Su), middle stream (Sm), and downstream (Sd) was measured. Sediment tests were conducted under a low (Qq) and a high (Qs) flow rate to compare the impact of pipe inclination on sedimentation in the three layouts. 【Result】The large granular sediment settled prior to entering the inclined pipes, while the fine particle sediment (<75 µm) was effectively captured by the inclined pipe. These resulted in an outlet sediment content of 0.342~1.354 kg/m3 and a sand content of 0~0.018 kg/m3. Among the different inclined pipe layouts, Fv2 exhibited the lowest sediment and related sand, silt, and clay content at the outlet, followed by Fv1 and Fs. The Fv2 effectively controlled the outlet sediment content at 0.342~0.991 kg/m3, showing a reduction of 10.01%~20.95% and 26.82%-38.83%, compared to Fv1 and Fs, respectively. Furthermore, different Yellow River sections showed variations in sediment content, with the Su section exhibiting the lowest sediment and related sand, silt, and clay content. 【Conclusion】The sediment treatment capacity varied significantly among the three inclined pipe layouts for different Yellow River sediments (P<0.05). The V-shaped inclined pipe layout was superior to the conventional layout, with the Fv2 (inclination angles of 60° and 45°) being most effective. © 2023 Office of Journal of Irrigation and Drainage, Farmland Irrigation Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences. All rights reserved.     

基于VRP模型环状管网优化设计的研究

给水工程中环状管网的优化设计对于降低整个工程造价起到重要作用。提出了基于VRP模型环状管网优化模型的构建,并利用MMAS算法对优化模型进行求解。以青海某科技示范园为例,详细介绍了环状管网优化模型的设计步骤,讨论了模型构建的方法、目标函数的组成、约束条件的形式。结果表明:利用MMAS算法求解,模型运行稳定,求解效率高,环状管网布置得到了优化,对实际工程具有应用价值。     

供水管网压力异常工况下的趋势面分析模型及应用

分析了管网压力异常工况下的节点水压变化,建立了管网趋势面分析模型,通过比对管网正常工况和异常工况下的趋势图和残差图,判断管网发生漏损现象程度及大体范围,并对某市管网进行了实例分析。     

关于调压管水力计算公式的探讨

调压管的配置是否合理.影响着滴灌系统的灌水均匀度和工程造价。本文根据室内测试的大量数据,分析归纳成适用于两种不同情况下的调压管水力学计算公式,做为对现行公式的完善与补充,供广大滴灌设计者参考使用。     

包装机粘稠物料断流管径数学模型的推导与验证

活塞式计量泵出口管道直径的大小直接影响着包装质量和包装效率,通常采用试验的方法找出合适直径的管道,不但浪费大量不锈钢管材,而且费时费力。经过理论推导和在试验基础上合理简化,得出了包装机粘稠物料断流管径理论数学模型。通过试验验证,该模型具有比较高的精度。     

热管式生物质气化炉中水蒸气汽化试验研究

以木屑为原料在热管式生物质气化炉中进行了水蒸气汽化试验研究,分析了热管对床层温度分布的影响,研究了温度对产气成分、热值及产物分布的影响.试验结果表明,热管式生物质气化炉的床层温度分布基本均匀;随着床层温度从650℃升高到900℃,H2的体积分数逐渐增加,平均含量在60%以上,CH4含量减少,CO含量基本不变,CO2含量略有减少;汽化产物中气体产率逐渐增加,固体和液体产率减少.     

分离式热管换热器传热特性研究

传统分离式热排管换热管的研究大多数都针对竖直并联型，而对水平排管串联型热管的研究，目前还未见报道。为此，对高强化传热分离式热管换热器的传热性能进行了实验研究，得到了换热器冷凝侧及蒸发侧传热系数的经验公式，以及外部通道对流换热表面传热系数的准则方程式。其研究成果可作为干燥系统中此种换热装置设计的参考依据。     

地下滴灌管网优化技术研究

地下滴灌系统灌溉精准,能最大限度地满足植物对水分和养分的需求,是目前较为合理的灌溉形式之一。对国内外地下滴灌技术的研究现状进行调研与分析,探讨国内外对田间滴灌管网进行设计与优化的历程和方法,为我国推广应用地下滴灌管网技术提供有益的参考。     

排水暗管外包材料渗透性与除氮效果试验研究

测定了5种排水暗管外包材料(麦秸秆、锯末、陶粒、沸石、纤维球)的透水特性,并分析了不同外包材料及其厚度的去氮效果。结果表明,各外包材料对氨态氮和硝态氮的去除能力存在差异,无机材料对氨态氮的吸附能力较强,有机材料对硝态氮的去除能力更好;10cm厚度时锯末除氮效果最好,去除率为55.1%,而在30cm厚度时沸石相对更好,去除率为76.2%;外包料的厚度对总氮的去除能力呈正相关关系,每增加10cm厚度,麦秸秆和锯末总氮去除率增加6%～8%,陶粒和沸石总氮去除率增加6%～28%,纤维球总氮去除率增加10%～20%。     

暗管排水对油葵地土壤脱盐及水分生产效率的影响

为了建立宁夏惠农区庙台乡给予太阳能水泵抽水的暗管排水工程的灌溉排水制度,以油葵为研究对象,设暗管排水和非暗管排水2个处理,观测分析了暗管排水对田间土壤含盐量、地下水位和产量等的影响。结果表明,在油葵生育期内,与进行暗管排水前相比,暗管排水使暗管排水区的地下水水位降低0.09 m,降幅6.21%;地下水矿化度降低9.79%;土壤含盐量降低13.64%;与非暗管排水区相比,暗管排水区的油葵增产8.10%,灌溉水生产效率增加8.40%,群体水分生产效率增加9.86%。     

太阳能暗管排水对银北灌区油葵土壤环境及产量影响

针对土壤盐渍化严重影响了宁夏银北灌区土壤环境和作物产量的问题,通过太阳能暗管排水区和非暗管排水区对比试验方法,着重研究了2017和2018两年太阳能暗管长时间持续排水对土壤环境和油葵产量的影响。结果表明:太阳能暗管排水可以有效改善土壤环境,使两年的地下水平均埋深分别增加4.5%和6.4%,地下水平均矿化度分别降低7.9%和9.0%,两年土壤平均脱盐率分别为4.7%和8.2%,对表层土壤的脱盐效果最为明显。同时提高了油葵产量和水分生产效率,两年油葵产量分别提高13.8%和21.6%,灌溉水分生产效率分别增加13.3%和21.8%,作物水分生产效率分别增加16.4%和22.9%。综合试验结果和经济成本考虑,油葵生育期灌水2次、播前灌水1次、冬灌1次,生育期5-9月持续排水,这是适宜惠农当地太阳能暗管排水条件下油葵的灌排制度。     

井灌区低压环状管网优化设计方法的研究

本文对低压管道输水灌溉环状管网的经济性进行了分析研究,得出对集中轮灌的井灌区,在一定条件下环状管网优于树状管网的结论,推导出单环和双环管网流量分配系数公式和经济管径的通用计算公式。     

多孔渗灌管的防堵措施研究

对渗灌管堵塞的原因和机理进行了分析 ,从水质处理、PE管上冲孔及孔口防护等方面采取了综合防堵措施 ,在大田试验的基础上结合模拟试验 ,推算渗灌工程正常运行的年限达 6～ 7年以上 ,基本上解决了多孔渗灌管的易堵塞问题     

渗灌管埋深对土壤硝态氮含量的影响

以番茄为供试作物,通过观测渗灌灌水前和灌水后土壤水分剖面以及硝态氮含量的变化．研究了保护地渗灌及其渗灌管埋深对土壤硝态氮运移及积累过程的影响。试验结果表明,在渗灌管埋深为20～40cm范围内,保护地渗灌灌水后土壤硝态氮均表现出明显的表聚特性;土壤含水量与土层深度乘积与土壤硝态氮含量之间存在着极显著相关关系。在不同渗灌管埋深处理中以30cm埋深且渗灌管下有防渗槽的处理,其硝态氮在表层积累最少。     

基于Excel规划求解的泵站加压灌溉管网优化设计研究

以管网系统年费用最小为目标函数,水泵扬程H和连续管径D为设计变量,建立了确定性的泵站加压灌溉管网优化设计模型,并应用Excel规划求解法对所建立的模型进行了求解。实例表明,在管网布置形式已知的情况下,与传统的经济流速法相比,Excel规划求解法是一种实用价值较高的模型求解方法,该方法不仅能够节省一定的工程投资,还提高了设计人员的设计水平和效率。     

基于标量有限体积法的灌溉末级渠系非恒定水流模型

通过区分明渠非恒定流中对流波与重力波属于不同的物理过程,把渠道非恒定流控制方程进行了变形处理,基于标量有限体积法构建了具备高精度和分辨率的灌溉末级渠系非恒定流数值模型。基于文献数据及野外实测数据,对模型的模拟性能进行了验证。结果表明,构建的模型模拟的斗渠和农渠水位值与实测值之间的平均相对误差为2.8%～4.1%,水量平衡误差不大于0.07%,具备良好的模拟性能,为开展末级渠系布置模式及管理研究提供了可靠的数值工具。