上方汇水对紫色土坡耕地侵蚀及养分流失的影响

通过模拟坡面上方汇水与人工降雨相结合的装置,研究了不同上方汇水量(400、600、800和1 000mL/min)下紫色土坡地产流、产沙和养分流失的特性。结果表明,上方汇水量增大,径流量显著增加,而壤中流产流变化与坡面水流均匀度有关;上方汇水量较小时,坡面均匀度较高,产流量增加显著,而上方汇水量较大时易形成股沟流,壤中流产流反而减少;随着上方汇水量的增加,坡面土壤侵蚀方式演变加快,土壤侵蚀加剧;上方汇水对坡面养分流失有促进和抑制双重作用,汇水量较小时,减弱了雨滴滴溅效应,抑制了养分的流失,在降雨前中期表现明显,但汇水量增大后,养分流失因坡面冲刷加剧而显著增加。此外,坡面氮、磷养分流失因其迁移特性不同有所差别,径流中氮素流失量占流失总量的23.7%~92.1%,壤中流占7.3%~43.3%。而磷主要通过径流流失(占流失总量的91.7%~98.7%)。     

江江河流域降雨径流关系变化及其影响因素分析

以海河流域黑龙港运东地区内的江江河为典型研究区域,通过计算产流面积上的降雨径流关系得出相同降雨量情况下,20世纪80年代后的产流量明显小于80年代前的产流量。并对降雨因素、包气带厚度和灌溉面积等对径流的影响进行了分析。结果表明,区内年降雨量和汛期降雨量均呈不显著的减小趋势,可能是该区域径流量减小的原因之一;地下水埋深增大,包气带厚度增加,致使地下土层的有效储水空间增大,是导致该区域径流量减小的一个主要因素;有效灌溉面积的增加,土地平整化及方格化,也是导致80年代后径流量减小的因素。     

薄层水流水力特性试验研究

对粘砂床面的薄层水流进行定床试验,研究了不同流量、坡度下薄层水流的水力学参数(流态、水深、流速及阻力系数)随坡度和流量的变化规律。结果表明:水流雷诺数Re随着坡度和流量的增大而增大,但Re主要是由流量决定的,坡度对Re的影响不大,水流流态基本上在过渡流区和紊流区;平均水深-单宽流量,流速-单宽流量,水流阻力系数-单宽流量均成很好的幂函数形式,平均水深和流速均随单宽流量的增大而增大,阻力系数随着单宽流量的增大而减小。     

蓄水灌溉管网水力性能试验研究

为蓄水灌溉田间应用提供理论依据,试验对不同管网的水力性能进行了试验研究.结果表明:随着供水管径的减小,各出水口的流量偏差率在逐渐增大,但对于同一管径的供水毛管,流量偏差率均随着供水压力的增大而逐渐减小.在相同供水时间内,蓄水袋的容量随着供水管口径、供水压力的增大而增大,并基本呈线性变化关系.蓄水袋的最大实际蓄水量与系统...     

城市沥青道路路面产流规律分析研究

在降雨时进行的现场实测中,采用虹吸式自记雨量计记录次降雨的降雨开始时间及停止时间、次降雨各时段的降雨量并由此计算出累计降雨量,由试验者目测产流开始时间及停止时间,用体积法实测降雨过程中各时段产流量并结合降雨量观测数据推算出产流过程损失量,结合上述数据进行分析计算城市沥青道路路面降雨量与产流量的关系、产流时间与产流前平均雨强的关系,初步得出了沥青道路路面的产流规律.针对在降雨过程中降雨损失强度变化的这一特点采用了极值法来计算径流系数ψ,对影响道路产流的因素进行了初步分析总结.     

入沟流量对灌水质量和水流特性的研究

通过垄作沟灌的田间灌水试验,用极差分析研究入沟流量、沟宽、沟深、沟底纵坡4个技术参数对灌水质量的影响和研究入沟流量对地面水流特性的影响。研究表明:入沟流量对灌水质量影响最大,其次为沟底纵坡、沟深和沟宽;水流推进时间随着入沟流量的增大逐渐减少,推进速度逐渐加快,水流推进距离与水流推进时间呈幂函数关系,相关程度都大于0.99;水流消退时间随入沟流量的增大逐渐增大,消退速度逐渐减小,尽管水流消退时间与距离也呈幂函数关系,但二者的相关性没有推进过程的好。研究成果对我国入沟流量的相关研究具有一定的参考价值。     

掩埋多孔毛管水流特性的试验研究

以渗灌毛管的灌水试验为研究对象,通过试验分析得到了掩埋毛管流量和压力的变化特性。对于任一出水孔,随着供水时间的延长,压力水头和总水头都在不断增大。但是,这个增加值并不大,仅仅只有最大压力值的10%。随着四周土壤含水量的增加,孔口内外水势梯度不断减小,出水速率也逐渐减小,流量和压力随管长方向不断减小。由于流量随时间不断减小,使得水头损失也不断减小,压力随时间增大。同时在试验中还发现,水流运动的界面并不是管道的出水孔界面,而是在出水孔四周形成的不规则多边形界面。     

黄河班多水电站荒草地坡面侵蚀过程试验研究

荒草地是黄河班多水电站工程区最主要的原生地面类型,阐明其侵蚀过程可为该工程区水土流失定量评价提供重要依据。采用野外人工放水冲刷试验方法,分析研究了黄河班多水电站工程区原生地面荒草地在不同供水流量和坡度下的坡面侵蚀规律。结果表明：坡面侵蚀率在不同供水流量下和不同坡度下都表现为整体呈减小的趋势,以后趋于相对稳定。可分别用对数方程和幂函数方程描述,两者区别主要为不同坡度下,坡面侵蚀率在产流后5min内下降很快,随后减小率下降,而不同供水流量15min内递减的速率很快;坡面侵蚀模数随供水流量及坡度的增大皆增大,同时都可用指数方程很好地描述;供水流量及坡度对坡面侵蚀模数的综合影响可用二元幂函数方描述。     

不同条件下橡胶坝下泄水流水噪声研究

通过在不同的消力池尾坎高度、不同的消力池长度、不同的流量下对橡胶坝下泄水流水噪声进行测量,研究橡胶坝下泄水流与上游来水流量及下游消力池状况的关系。结果表明:在流量、消力池长度均相同的条件下,尾坎高度的改变会影响橡胶坝下泄水流噪声值大小,随尾坎高度提高,水噪声值降低;在相同的上游来水流量、消力池尾坎高度相同时,橡胶坝下泄水流噪声值是随着消力池长度的增长而下降;在相同的消力池长度和尾坎高度情况下,橡胶坝下泄水流噪声值是随着流量的增大而总体上升。     

新型插入式灌水器水力特性研究

为了探究插入式灌水器的水力特性,为其结构优化提供理论指导,通过室内出流试验,研究了灌水器间距S、供水压力H对插入式灌水器灌水均匀度和出流量的影响。结果表明,在间距20～60 cm、压力6～16 m条件下,插入式灌水器的灌水均匀度均大于80%,灌溉效果满足滴灌工程技术规范的要求;灌水均匀度随供水压力的增大略有提高,但提高幅度较小,因此通过增大供水压力来提高灌水均匀度的做法是不经济的;随着灌水器间距的增大,支管敷设长度增加,管路水流沿程水头损失增大,灌水均匀度逐渐下降;在供水压力6～16 m范围内,插入式灌水器的出流量和供水压力关系符合q=k H~x,当灌水器间隔S=20～60 cm时,流量系数k=0.394～0.429,流态指数x=0.671～0.711,流态指数均大于0.5,灌水器属非压力补偿器。     

基于原型观测与DEM的强风化花岗岩小流域水文过程模拟

为了解华南花岗岩小流域特殊的产流机制,以土壤为砂壤土、基岩为强风化花岗岩的中山大学珠海校区滨海小流域作为研究对象,观测了2个分别代表森林、灌丛覆盖的5 m×10 m的径流试验场的产流过程和土壤含水率变化过程。观测结果表明超渗产流、优先流是试验场的重要产流方式,壤中流（尤其是在土壤-基岩界面上产生的壤中流）对试验场的总产流量也有较大贡献。在径流试验场原型观测基础上,建立了一个基于数字高程模型（DEM）的、包括地表径流、壤中流和基岩裂隙出流的三水源小流域水文模型。利用9次降雨径流过程对模型参数进行率定,利用4次降雨径流过程进行验证,模型的率定、验证均取得了良好的拟合效果。根据模型的模拟结果,在径流的起涨阶段地表产流贡献最大,而基岩裂隙出流对退水过程贡献明显。综合试验场原型观测结果与模型模拟结果得出结论：明显的壤中流和基岩裂隙出流是华南花岗岩小流域显著的产流特点。     

涌流畦灌条件下的间歇入渗试验研究

本文在分析影响涌流畦灌条件下的间歇入渗的主要因素基础上,通过对大量的田间入渗试验资料的分析整理,成果表明:对同一质地的土壤,土壤容重、土壤温度及表土的致密板结层对土壤入渗特性影响很大,而土壤的前期含水率对土壤的入渗特性影响不大,涌灌的循环率和周期放水时间及周期数对间歇入渗规律影响较大,最后对间歇入渗减少土壤入渗特性的机理进行了初步的分析和讨论。     

优先流影响下环式入渗仪内入渗过程可视化试验

提出了一种室内土壤入渗试验装置,可以直接观测入渗过程中水分在环内土壤中的运动过程。详细描述了该装置的构成、工作原理和试验方法与过程。该装置由可以拆分的土槽和入渗环及可以透视的有机玻璃板组成。将入渗环打击进入土槽内土壤后,用钢板将环内的土壤沿径向切分成两半,移去其中一个半环及其中的土壤。用有机玻璃板封闭和固定另一半环内的土壤,用于进行土壤水分入渗过程的可视化试验,观察环式入渗仪内的水分运动过程。用采自北京的粉壤土进行入渗过程试验,同时根据水量平衡原理计算得到土壤入渗性能曲线。剖切面的湿润过程直观地显示了入渗环内水分的入渗过程存在优先流,不仅影响初始入渗过程,而且对整个入渗过程均产生影响。根据土壤湿润体所指示的土壤入渗特征将整个入渗过程划分为3个阶段:初始入渗阶段、过渡阶段和稳渗阶段。     

耕作方式和土层厚度深度对紫色土胶体迁移的影响

【目的】研究不同的田间管理措施对不同粒径土壤胶体迁移的影响。【方法】通过微区试验,设置不同耕作措施(平作、垄作、平作+完整秸秆覆盖、垄作+完整秸秆覆盖、平作+粉碎秸秆覆盖、垄作+粉碎秸秆覆盖),并在平作条件下设置不同紫色土土层厚度(20、40、60、80、100、120 cm)处理,研究不同措施对地表径流和壤中流中产流量、不同粒径范围(0.45~2、0.22~0.45μm、<0.22μm)胶体出流浓度和流出量的影响。【结果】①秸秆还田覆盖处理能够显著减少地表径流的产流量,但是会增加壤中流的产流量,特别是完整秸秆还田覆盖;平作条件下,壤中流产流量会随着土壤深度的增加而减少。②垄作或垄作+秸秆覆盖处理与平作处理相比能够显著降低地表径流和壤中流中大粒径范围胶体的出流质量浓度和流出量,而且对壤中流中<0.22μm粒径的胶体出流质量浓度和流出量降低程度也比较显著。③小粒径的胶体容易随地表径流迁移,而壤中流中粒径较大的胶体更加容易迁移,小粒径胶体颗粒随着紫色土土层厚度的增加出流质量浓度和流出量都会减少。【结论】对于不同耕作措施而言,垄作+粉碎秸秆覆盖处理对于减少地表径流和壤中流产流量,以及减少地表径流和壤中流中胶体的流出质量浓度和流出量都比较显著。对于不同紫色土土层厚度处理而言,土层深度越深胶体流出量越少,而且小粒径胶体比大粒径胶体更难从壤中流中流出。     

基于自动监测径流场的秸秆覆盖坡耕地产流产沙过程

设计了一个可用于坡面侵蚀过程研究的自动监测径流场,该径流场主要由6个径流小区和1套模拟降雨装置组成。采用德国UGT径流测量装置,实现地表径流的自动采样和记录。用设计的径流场对秸秆覆盖坡耕地的产流产沙过程进行了研究,结果表明相对于裸露地表,秸秆覆盖能明显降低各径流小区的产流率和产沙率,延缓产流增加趋势,减少产沙总量达54.5%~63.8%。因此,增加坡耕地土壤表面的秸秆覆盖量可有效避免产流在短时间内急剧增加,并能减少对土表的冲刷作用。     

黄土堆积体植物篱减沙效益与泥沙颗粒分形特征研究

为探究植物篱措施对工程堆积体边坡的减流减沙效益及其对侵蚀泥沙颗粒分形维数的影响,以堆积体未防护边坡为对照,以不同放水流量对不同坡度堆积体植物篱防护边坡进行了放水冲刷试验。结果表明:与对照相比,植物篱边坡初始产流时间滞后100~500 s,其产流率、产沙率整体均较小,产流率在时间尺度上表现为间歇性波动上升;植物篱减流效率在4%~60%之间,减沙效率范围在15%~50%之间,减流减沙效率均随坡度和放水流量的增加呈幂函数形式减小;各处理侵蚀泥沙颗粒中粉粒均占主导地位,黏粒次之,砂粒含量最少。与对照小区相比,植物篱防护边坡侵蚀泥沙砂粒体积分数降低,黏粒和粉粒体积分数升高;黏粒富集率增加,砂粒富集率减小,泥沙颗粒分形维数增大。分形维数与黏粒和砂粒体积分数之间均呈极显著线性相关,侵蚀泥沙颗粒分形维数主要由黏粒体积分数决定。     

考虑初始含水率沿程不均匀分布的畦灌技术要素调控

畦田土壤初始含水率是影响灌水质量的重要因素之一,由降雨产流导致的畦田土壤含水率沿程不均匀分布是华北平原农田常见的现象。为探究土壤初始含水率空间变异性对畦灌水流运动以及灌水质量的影响,本文开展一维土柱入渗试验与二维土槽灌溉试验,结合WinSRFR地面灌溉模拟模型,优化求解初始含水率沿程不均匀条件下的畦灌技术要素。结果表明：畦田土壤初始含水率沿程增幅越大,畦灌田面水流推进速度越快,田面水流消退速度越慢;相较于初始含水率均匀分布,畦田土壤初始含水率沿程不均匀分布条件下,灌水效率和灌水均匀度有所下降,储水效率无明显变化;当畦田土壤初始含水率沿程增加时,灌水效率和储水效率受畦田长度、入畦单宽流量及改水成数的影响,而灌后土壤水分均匀度仅受畦田长度和单宽流量的影响;当畦田土壤初始含水率沿程由0.189 0 m³/m³均匀增大至0.464 3 m³/m³时,畦田长度L为85 m、改水成数G为6、单宽流量q为7.0 L/(m·s)时可取得最优灌水质量。本研究结果可为降雨产流带来的畦田土壤初始含水率不均匀条件下的灌水技...     

Runoff estimation in southern Brazil based on Smith's modified model and the Curve Number method

The objective of this work was to measure and model the runoff for different soils classes at different rainfall intensities (30, 60 and 120 mm h⁻¹) in Southern Brazil. A portable rainfall simulator with multiple nozzles was used to simulate these rainfall intensities. For each soil, the initial time and runoff rate, rainfall characteristics (total, duration and intensities), surface slope, crop residue amount and cover percentage, soil densities (bulk and particle), soil porosity (bulk, macro and micro), textural fractions (clay, silt and sand), and the initial and saturated soil water content were measured. The runoff measured was compared to Smith's modified and Curve Number (USDA-SCS) models. The cumulative runoff losses were 67, 45 and 27% of the total rainfall, for a Rhodic Paleudalf, Typic Quartzipsamment and Rhodic Hapludox, respectively. An inverse relationship was observed between initial runoff and the runoff rate, independently of the soil surface and rainfall conditions. Increasing rainfall intensity decreased the time to runoff and increased runoff rate. The Smith's modified model overestimated the cumulative runoff by about 4%. The Smith's modified model presented a better estimate for both higher and lower rainfall intensities (120 and 30 mm h⁻¹). The SCS Curve Number model overestimated the cumulative runoff by about 34%. This large overestimate is probably due to that the model did not take into account the soil tillage system used in the field by farmers, particularly for irrigated conditions. The combination of high porosity, low bulk density and presence of crop residue on soil surface decreased runoff losses, independently of the soil texture class. Smith's modified model better estimated the surface runoff for soil with a high soil water content, and it was considered satisfactory for Southern Brazil runoff estimations. The SCS Curve Number model overestimated the cumulative runoff and its use needs adjustments particularly for no-tillage management system.     

微咸水波涌畦灌对土壤水盐分布的影响

根据2005年在中国科学院南皮生态农业试验站的田间试验结果,对灌溉后土壤剖面和沿畦长方向的水盐分布进行了研究.结果表明,当灌水量相同时,灌水结束后波涌灌和连续灌0～100 cm土层含水率在整个畦田上存在较大差别.比较灌水均匀度的结果可知,供水时间为90 min时,N=3,r=1/2,T_(on)=30 min的处理含水率离散程度最小,灌水均匀度最满意.从主根区含盐量的变差系数来看,连续灌明显高于波涌灌,说明微咸水的波涌灌在畦首到畦尾的盐分分布离散程度低于连续灌.因此灌水方式的改变在不增加灌水量的条件下改善了土壤水盐分布状况.     

盐析液固两相流对化工泵性能的影响

为解决卤水输送过程中普遍存在的盐析现象,减少由于盐析物质堵塞泵的内部流道而给相关工业生产带来的不良后果,采用卤水中常见的硫酸钠作为溶质,利用动态盐析实验台测量了不同流速、不同温度下的延迟时间,研究了延迟时间随着流速和温度的变化规律.结果显示：初始温度降低,延迟时间缩短;流速小于1 m/s时,延迟时间随速度增加而增加;流速大于1 m/s时,延迟时间变化不明显.研究了化工泵的性能随着盐析过程发生的变化,分析了扬程、功率以及效率随系统运行时间的变化规律,并运用晶体动力学和两相流体力学理论对相关结果进行了检验.