非稳定渗流作用下土石坝边坡稳定

在对库水位回落条件下土石坝非稳定饱和—非饱和渗流场进行有限元分析的基础上,考虑非饱和土强度、土体密度都随含水量变化的关系及渗透力作用,利用强度折减有限元技术研究了水位降落过程中边坡稳定性的变化规律及渗透系数对边坡稳定的影响。研究成果为土石坝的设计运行、除险加固提供了参考。     

黄河大堤非饱和土边坡渗透分析

利用改进的非饱和土三轴仪,对取自黄河大堤开封段的土样进行了土水特性和渗透性试验,根据试验结果对非饱和土的渗透性进行分析,推导出了适合黄河大堤的渗透函数方程,并应用二维饱和-非饱和有限元渗流分析程序得出洪水时期黄河大堤中的含水量、浸润线的变化、水头分布,为拟定必要的渗流控制和堤坝的补强、加固措施提供理论依据。     

三维饱和-非饱和瞬态渗流的ANSYS模拟

利用ANSYS热分析模块进行三维饱和-非饱和瞬态渗流分析.提出了适用于ANSYS非饱和瞬态渗流的迭代算法和动边界处理技术,在初始迭代步中,将逸出面作未知边界处理,而在后续迭代步中通过计算边界流通量修改边界条件.给出了容水度计算的修正公式,根据每次迭代的渗流场结果不断修正介质相对透水率和容水度,并自动调整时间步长.采用ANSYS二次开发平台APDL语言编制三维饱和非饱和非稳定渗流程序,公开了程序的部分代码.最后通过算例分析验证了程序的正确性.     

基于非稳定过程的岩土体非饱和参数反演分析

岩土体非饱和参数的确定是进行岩土体非饱和渗流分析的关键。考虑岩土体非饱和非稳定渗流过程中地下水位的动态变化,根据监测点水位变化数据,通过正交设计、非饱和渗流正分析、BP神经网络和遗传优化算法相结合的分析方法,确定了基于van Genuehten模型的岩土体持水特征曲线参数,较好地解决了岩土体非饱参数确定的困难。并以一次降雨过程中岩质边坡非饱和渗流场的动态变化为例,验证了该方法的可行性和可靠性。反演分析结果可为进一步分析降雨过程中岩土边坡强度及其稳定提供了依据。     

文登抽水蓄能电站工程区地下水三维非稳定渗流场的数值模拟

抽水蓄能电站建设中的尾水隧洞开挖可能引起的周围地下环境的变化,在水文地质条件和工程地质特征的分析的基础上,研究了文登抽水蓄能电站工程区地下水分布特征和平硐、尾水隧洞开挖引起的强排水特征,概化出工程区水文地质概念模型,建立了工程区地下水三维非稳定渗流模型。采用求解有自由面渗流场的改进的截止负压法、改进的排水子结构法、管道子结构法和预处理共轭梯度法等理论对文登抽水蓄能电站平洞开挖和尾水隧洞开挖（衬砌后）不同施工阶段的非稳定渗流场进行了数值模拟分析。研究了尾水隧洞开挖（不衬砌）后、尾水隧洞开挖衬砌后这两种方案下地下水渗流场动态变化过程及对周围地下水环境的影响。计算结果表明：①平硐和水道系统开挖对研究区地下水位下降有着直接的影响,且影响较大。②尾水隧洞衬砌300d后,地下水流场基本恢复至稳定状态。     

流道结构对非旋转折射式喷头水力性能影响的试验研究

以非旋转折射式喷头为研究对象,设计散水盘的流道长度、流道个数和流道出口形状,通过正交试验测试了单喷头水量分布,采用线性插值法计算射程,通过直接叠加法得到组合水量分布,计算了2.5m喷头间距下的组合均匀性系数,并运用极差分析法研究了流道结构参数对喷头水力性能的影响。结果表明:不同流道长度、流道个数和流道出口形状非旋转折射式喷头的单喷头水量分布呈波浪形上下浮动,但波动的幅度有差异。流道结构参数对射程影响的主次顺序为流道长度、流道个数、流道出口形状,对喷灌强度峰值影响的主次顺序为流道个数、流道长度、流道出口形状,对组合喷洒均匀性系数影响的主次顺序为流道个数、流道长度、流道出口形状。     

非均匀进流下喷水推进泵进流速度场的数值分析

为具体描述喷水推进泵非均匀进流的结构特点,并深入探究非均匀流对喷水推进泵性能的影响,运用CFD-Post软件提取进水流道的出流速度场,将其Profile Data文件定义为喷水推进泵的附加进流条件,数值计算非均匀进流下泵的水动力性能,并与均匀进流下的仿真结果进行比较,获得了喷水推进泵扬程和效率的降幅曲线,其下降幅值随进流场不均匀度的增大而上升.围绕喷水推进泵叶轮进口边的周向平均速度分量,具体分析泵在非均匀进流场中性能下降的原因.结果表明,喷水推进泵的传统设计方法无法满足实际工作要求,相关假设在非均匀进流中也不再适用.其中,非均匀进流场中进口预旋不可忽略;叶轮进口轴面速度和环量不再遵循线性分布规律;圆柱面无关假设也不再成立.非均匀进流对叶轮的干扰集中于叶片进口轮缘处,二次回流的出现堵塞了流道,降低了泵的过流能力,同时诱发叶片轮缘处的载荷突变,降低了泵的做功能力.     

液力涡轮制动停机瞬态过程的数值模拟

为研究液力刹车制动系统液力涡轮在停机过程中的制动性能,建立液力涡轮三维CFD计算模型,合理设置边界条件,利用SST k-ω湍流模型模拟其制动过程.分别采用准稳态计算方法和瞬态计算方法对液力涡轮的制动过程进行模拟计算,根据计算结果对液力涡轮制动过程中有代表性意义的不同工况点进行研究,并对比准稳态计算方法与瞬态计算方法模拟出的液力涡轮性能的异同.模拟计算结果表明,在液力涡轮制动初始阶段,准稳态计算与瞬态计算结果基本相似,流动无明显的回流涡结构,但制动力矩差别较大;瞬态计算方法结果表明,当转速降低至2 000 r/min后,叶轮出现了失速现象,随着转速的降低失速越来越明显,低转速下流线呈不规则状;失速发生前,瞬态计算的转轮内部压力明显高于准稳态结果,说明转轮中的能量损失大于准稳态计算结果.     

利用盘式负压仪测定土壤导水率的计算方法对比

土壤导水率作为重要的水力特征参数之一,准确测量和计算不仅有助于促进土壤非饱和带的水分运动过程理论研究,同时可为合理确定农田灌排技术参数提供科学依据.为了比较分析在盘式入渗仪下不同导水率计算方法的适用性,针对2种土地类型(菜地、茶园)进行了4个负压水头(-9,-6,-3,0 cm)、2个盘径(10,20 cm)的入渗试验,并通过不同计算方法计算导水率.结果表明:盘径对导水率影响不具有统计学意义,且不同计算方法结果趋于一致,因此在野外缺水条件下,可考虑选用小圆盘进行试验;对于不同的土地类型,建议选择不同的方法测量,作为耕作地的菜地,计算导水率时建议使用稳态流方法,而茶园导水率的测定则推荐使用瞬态流方法;在相同负压下,不同土地利用方式对导水率的影响具有统计学意义,且对于不同的计算方法,2种土地类型在4个负压下表现的导水率变化规律一致.     

植被群落演替对土壤饱和导水率的影响

土壤饱和导水率是表征土壤入渗能力的重要参数,对不同土地利用类型反应敏感。为了揭示植被演替对土壤剖面上饱和导水率的影响规律,采用恒定水头法测定了天童林区155 a植物群落演替序列60 cm深土壤剖面上的饱和导水率。结果表明,不同演替阶段饱和导水率均随土壤深度增加迅速降低,在0～20 cm土层内,各演替阶段饱和导水率均存在极显著差异,0～60 cm土层内饱和导水率的平均值从裸地、石栎+檵木灌丛、马尾松林、木荷+马尾松林、木荷林到栲树林升高极为显著,植物群落演替到灌丛阶段,平均饱和导水率已与裸地存在显著差异,演     

水利工程设计中水土保持理念辨析

我国地质地貌多种多样,水土流失时有发生,对我国经济发展和人民的生活都带来了较大影响.在水利工程建设中,对环境的影响一般就是水土流失,这种现象并不少见,需要我们引起重视.施工方案要科学,要对水土资源起到保护的作用,以此来减少水土流失的发生.基于水利工程设计中水土保持理念,为了防止出现这样的问题,提出了相应的改进水土保持方案的具体措施,希望能够减少水利工程建设中水土流失现象的发生.     

Effect of temporal variability in soil hydraulic properties on simulated water transfer under high-frequency drip irrigation

The effect of changes in the hydraulic properties of a loamy topsoil on water transfer under daily drip irrigation was studied over a cropping cycle. Soil water contents were measured continuously with neutron probes and capacitance sensors placed in access tubes (EnviroSMART) and were compared to predications made by the Hydrus-2D model. Three different sets of hydraulic parameters measured before and after irrigation started, were used.Our results demonstrated that, based on the assumptions used in this study, the accuracy of the Hydrus predictions is good. Graphical and statistical comparisons of simulated and measured soil water contents and consequently the total water storage revealed a similar trend throughout the monitoring period for the all three different sets of parameters. The soil hydraulic properties determined after irrigation started were found to be much more representative of the majority of the irrigation season, as confirmed by the accuracy of the simulation results with high values of the index of agreement and with values of RMSE similar in magnitude to the error associated with field measurements (0.020 cm³ cm⁻³). The highest RMSE values (about 0.04 cm³ cm⁻³) were found when the model used input soil parameters measured before irrigation started.Generally, changes in topsoil hydraulic properties over time had no significant effect on soil moisture distribution in our agro-pedo-climatic context. One possible explanation is that daily water application was conducted at the same time as maximal root water uptake. This meant the soil did not need to store total daily crop water requirements and consequently that the water redistribution phase represented a very short stage in the irrigation cycle. It is probable that irrigating in the daytime when crop evapotranspiration is highest could prevent the effects of a temporal change and other problems connected with the soil. Moreover, water will be always available for the crop. Further experiments are needed to justify the results and to study the effects of low frequency drip irrigation on soil hydraulic characterization and consequently on soil water transfer in order to improve irrigation scheduling practices.     

新疆砾石地葡萄滴灌带合理设计及布设参数的数值分析

为了摸清新疆含砾石复杂土壤条件下土壤水分运动规律,优化葡萄滴灌系统设计中的各项设计参数及合理布设,该文通过田间交汇试验确定合适的滴头间距为30 cm,并借助Hydrus-2D数值模型确定了土壤水力参数,同时运用该数值模型模拟了不同滴头流量和滴灌带水平间距布设形式下地表滴灌土壤水分分布特征。根据土壤湿润体特征结合葡萄根系分布规律,确定新疆砾石地葡萄滴灌系统合理的滴头流量为2.5～3.0 L/h,滴灌带水平间距为60 cm。该结果可为新疆砾石地复杂土壤葡萄滴灌系统的科学设计和田间合理布设提供参考。     

轴流泵马鞍区水力性能与压力脉动测试与分析

为了分析轴流泵在马鞍区工况的运行特性,对一轴流泵不同工况下的外特性和压力脉动进行了测试,重点分析了轴流泵马鞍区水力特性和压力脉动特性.试验结果表明:模型泵H-Q曲线在0.50Q_d~0.60Q_d内表现出明显的马鞍形,且扬程在马鞍区内0.55Q_d工况时达到最小值,较0.60Q_d工况扬程降低0.33 m,为设计工况下扬程的5.5%;叶轮进口和泵出口处压力脉动具有较为明显的周期性,单个周期内压力脉动表现出明显的4波峰4波谷特征;0.55Q_d工况时,叶轮进口处压力脉动峰峰值为设计工况的2.3倍;各工况下导叶中间和出口处压力脉动规律较为复杂;叶轮进口压力脉动主频为叶片通过频率,0.55Q_d工况叶频处的幅值最大,高于设计工况27.6%.小流量工况下,导叶中间、导叶出口处压力脉动在频域内出现较多低频信号,压力脉动频率成分较复杂.泵出口压力脉动主频在1.00Q_d工况下明显表现为叶频.研究成果可为轴流泵不稳定运行特性的优化提供参考.     

基于AMESim的电动车辆线控液压转向控制策略研究与试验分析

为研究并优化电动车辆线控液压转向系统的控制策略,文章基于AMESim软件进行仿真分析并开展台架验证试验.提出电动车辆线控液压转向控制系统整体设计方案,分别就工作原理、整体结构、液压系统设计、路感加载系统进行分析.基于AMESim建立电动车辆线控液压转向控制系统仿真数学模型,就路感数学模型、液压系统数学模型、执行机构动力...     

基于HYDRUS对稻田不同阶段土壤水分的模拟与分析

为探寻稻田不同阶段土壤水分状况下的差异性,基于重庆丘陵区紫色土常规轮作水稻土壤水分的连续监测数据,利用HYDRUS-1D模型对稻田淹水、排水落干和收获后3个不同干湿阶段(阶段Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)的土壤水力参数和土壤含水量开展验证模拟分析.研究表明：(1)根据R²与RMSE的误差分析结果,HYDRUS可以实现对不同阶段稻田土壤水分变化的有效模拟.(2)根据土壤水量平衡分析,阶段Ⅰ的稻田土壤水分以水分补充的形式为主;阶段Ⅱ和Ⅲ的土壤水分以水分损失为主,底层渗漏量分别占总水分损失量的52%和95%.(3)根据HYDRUS的模拟结果,降雨直接影响土壤上下边界流的变化;阶段Ⅱ的实际作物蒸腾量和实际地表蒸发量低于阶段Ⅰ的,阶段Ⅲ稻田土壤的地表实际蒸发量与日照时数的关系更密切.     

基于土壤水分下限的宁夏枸杞滴灌灌溉制度试验研究

以宁杞7号枸杞为研究对象,在宁夏同心县开展2 a田间试验.设置4个关键控水期、3个控水水平共8个处理,研究枸杞不同生育期不同水分下限条件下根区土壤含水率、叶片光合生理指标、产量与品质变化;分析其耗水规律与水分利用效率,提出基于土壤水分下限的宁夏枸杞滴灌灌溉制度.结果表明:不同水分处理枸杞根区20~60 cm土层土壤含水率最大;叶片气孔导度随土壤下限升高而增大,高水分下限处理的蒸腾速率相对较大,叶片水分利用效率则相反;生育期耗水量随土壤水分下限升高而增大,2 a增幅分别为10.8%和12.8%,平均耗水量为386.6~463.2 mm,夏果期耗水量最大且差异具有统计学意义,是关键需水期.2 a均为处理S5的产量最大分别为2 208.15和2 571.30 kg/hm²,水分利用效率最高为0.39 kg/m³;水分处理对蛋白质含量影响差异不具有统计学意义,低土壤水分下限的枸杞多糖含量相对较高;全生育期分为6个灌水期,其中萌芽期灌水(春水)为375 m³/hm²;春梢生长期、花期、夏果期、秋果期的土壤质量含水率下限分别为50%θ_f(θ_f为田间持水率),65%θ_f,65%θ_f,55%θ_f,而上限为95%θ_f;休眠期冬灌量为450 m³/hm².