调流墙对微灌用沉沙池水流流态的影响分析研究

微灌沉沙池是为了直接利用地表水资源作为微灌系统灌溉水源而提出的一种新型泥沙处理技术。泥沙在沉沙池中沉降效果的好坏,与池内水流流场分布直接有关。为使沉沙池内水流流场分布更利于泥沙的沉降,对传统沉沙池进行了改进,在沉沙池工作段首部加设调流墙来对入池水流进行调节,对其调节机理进行了分析研究,并通过室内模型试验验证其调节效果。对试验结果进行分析,表明经过调流墙调节后的水流流场分布更利于泥沙在沉沙池内的沉降,可为工程设计提供参考。     

新型沉沙池沉沙效果的应用研究

微灌用新型沉沙池是一种新型泥沙处理设备,地表水资源经过它处理后可直接作为灌溉水源进入农田微灌系统。通过原型观测实验分析,对微灌用新型沉沙池的泥沙沿程分布情况和水流含沙量变化进行了研究。结果表明:相比传统沉沙池,新型沉沙池对泥沙的沉淀效果更明显,泥沙颗粒自池首至池尾的沿程分布表现出由大到小变化规律,且渠尾出池水流的悬移质含沙量明显减小,具有广阔的应用前景。     

改进直线型沉沙池在农业微灌中的运行效果

针对传统直线型沉沙池存在的泥沙去除率低、适应性弱和占地面积大等缺点,基于泥沙沉淀特性、水流特性和泥沙在池内的分布特征,对引流段和溢流堰进行改进;结合涡流排沙原理,在溢流堰后部设置涡流管,实现双重沉沙.通过搭建物理模型,测试沉沙池不同点位水流流速、泥沙粒径及质量分数,研究双重沉沙池泥沙沿程变化规律及沉沙率.结果表明:一重沉沙主要为推移质泥沙,沉淀量达到95%以上;二重沉沙主要为悬移质泥沙,相对于无溢流槽和涡管分别提高了12.70%和18.80%;系统总的沉沙率可达到96.88%以上,极大提高了池内泥沙的沉沙率,充分说明改进后的沉沙池对提高泥沙沉降效果的作用显著.研究结果可为微灌工程的大规模推广应用提供一定的技术支撑.     

引黄滴灌斜管式重力沉沙池流场特性数值模拟

针对引黄灌区一种新型重力式沉沙池开展研究,这种沉沙池通过在沉沙池中布置斜管缩短泥沙沉降距离,进而提高沉沙池沉沙效率.基于数值模拟技术,利用Star-ccm+软件中的Realizable k-ε模型模拟了河套灌区斜管式重力沉沙池的水流运动过程.数值模拟计算结果与实测数据吻合良好,表明数值模拟计算的结果可以较好地反映斜管式重力沉沙池流场特性.模拟结果表明沉沙池斜管区域流态比较稳定,有利于泥沙稳定沉降;沉沙池首部与斜管区前部底端与后部顶端存在的旋涡区不利于泥沙的稳定沉降;池尾溢流堰的吸水作用影响了斜管区域的流态稳定,降低了泥沙沉降效率.研究表明,该型沉沙池下一步需要对调流板孔洞布置形式、斜管布置高度、溢流堰位置进行优化.     

水电站沉沙池沉沙工况水力特性研究

结合国外某水电站工程,通过物理模型对水电站引水沉沙池的水力学特性进行试验研究,通过试验资料深入分析了沉沙池内水流的流态特征,流速分布等水力特性,并通过在沉沙池工作段首部加设整流栅,对入池水流进行调节,使沉沙池内水流流场分布均匀,使调节后的流场分布更利于泥沙的沉降,研究成果为工程设计提供了重要的技术支撑。     

新疆农田节水灌溉系统首部过滤设备选型探讨

新疆农田灌溉系统首部由灌溉水源、沉沙池、过滤器与滴灌带等四个部分组成,其中过滤设备沉沙池和过滤器对整个灌溉系统尤为重要。本文首先论述微灌用传统沉沙池和过滤器的使用现状,再分别对沉沙池和过滤器在实际使用中的选型过程提供依据,最后提出了新型沉沙池和新型自清洗网式过滤器是微灌系统过滤装置今后主要发展趋势。     

微灌用沉沙池泥沙沉降计算方法试验研究

对沉沙池设计中最常用的准静水沉降法和一维流超饱和输沙法进行了比较研究,得到了该两种方法用于微灌沉沙池设计中的参数变化范围,并对其中的紊动修正系数K和恢复饱和系数a进行了专门试验研究,得出了K和a的计算公式和适用条件.试验结果表明:准静水沉降法的计算误差较大,但在一定范围内,可以满足精度要求,用来估算沉沙池池长;一维流超饱和输沙法计算简单并且具有较好的计算精度,可以用于微灌用沉沙池的工程设计计算.     

斜管沉沙池在乌市石墩子山水厂取水枢纽工程中的应用

在乌鲁木齐市石墩子山水厂取水枢纽工程中,由于洪水期或乌拉泊水库冲沙时,水中含沙量较大,且泥沙粒径较小,若采用自然沉沙,要求工程中沉沙池的长度较长,由于受场址地形条件限制,沉沙池达不到设计长度,且水厂要求取水枢纽处出池水中的泥沙含量小于2 000 mg/L,经过方案技术、经济、工程运行管理等方面的比较,采用斜管沉沙池方案进行工程设计。主要就斜管沉沙池的工作原理、优缺点、适用条件、工程设计及注意事项和建成后的沉沙效率进行了叙述和论证。自2001年8月建成至今,斜管沉沙池运行状况良好,功能发挥正常,管理方便,达到了预期的设计效果,在各种规模的水厂以及老沉淀池的改扩建和挖潜设计中都可以采用。     

斜管沉沙池在乌市石墩子山水厂取

乌鲁木齐市石墩子山水厂取水枢纽工程中,由于洪水期或乌拉泊水库冲沙时,水中含沙量较大,且泥沙粒径较小,若采用自然沉沙,要求工程中沉沙池的长度较长,由于受场址地形条件限制,沉沙池达不到设计长度,且水厂要求取水枢纽处出池水中的泥沙含量小于2000mg/L,经过方案技术、经济、工程运行管理等方面的比较,采用斜管沉沙池方案进行工程设计。就斜管沉沙池的工作原理、优缺点、适用条件、工程设计及注意事项和建成后的沉沙效率进行了叙述和论证。自2001年8月建成至今,结果表明：斜管沉沙池运行状况良好,功能发挥正常,管理方便,达到了预期的设计效果,在各种规模的水厂以及老沉淀池的改扩建和挖潜设计中都可以采用。     

河水滴灌重力沉沙过滤池中浑水流场分布规律

为研究河水滴灌重力沉沙过滤池中的水力特性及流场分布规律,采用Fluent软件中的标准k-ε模型和混合物模型计算了其关键建筑物沉沙池内的水沙两相流流场,并将数值计算结果与物理试验实测数据进行了对比,发现数值计算结果与物理试验结果吻合较好,采用的数学模型可以模拟沉沙池中的水沙两相流运动过程,具有一定的准确性和可靠度.根据数值计算结果可知:沉沙池中浑水流速沿水深方向上的变化规律包含流速迅速增大、流速快速减小及流速恒定3个阶段;含沙量沿水深方向上的分布规律可分为清水层、等浓度层、沉降层和压缩层.基于数值计算结果,提出沉沙池尾部和侧向溢流堰处应采取一定措施,防止水流产生局部回流和旋涡,减少泥沙被带出沉沙池外,从而提高水沙分离效率.     

再生水应用于城市绿地的微灌技术

基于目前城市绿地采用饮用水地面喷灌技术,造成绿地喷灌用水量不均匀且极大地浪费饮用水资源等问题,探讨了应用于城市绿地微灌的再生水处理工艺、处理后再生利用的水质标准及其微灌系统设计技术。通过对再生水绿地微灌系统的设计参数、首部枢纽、管网布置、灌水器的喷洒方式及控制系统等的设计介绍,归纳了城市绿地再生水微灌系统的一般规划设计方法,并对再生水微灌技术应用于城市绿地的经济与社会效益进行了初步分析。经探讨分析认为,再生水微灌技术在城市污水再生利用、降低水环境负荷和推广先进的绿地灌溉节水技术等方面找到了新的结合点,并且对污(废)水再生利用、保护水环境、节约水资源、城市生态景观绿化等技术结合方面的研究与应用起到了较大的推动作用。     

微灌砂过滤器石英砂滤料颗粒粗糙度参数测算与分析

微灌砂过滤器砂滤料颗粒的表面粗糙度直接影响到砂滤层水头损失和对水中杂质的滞纳能力,从而影响到滤层过滤效果。为了对砂滤料颗粒表面粗糙度进行定量分析,以粒径范围为1.0~1.18、1.18~1.4和1.4~1.7 mm的3种滤料的砂滤料颗粒为研究对象,每种滤料选取15粒石英砂作为样本,以砂滤料颗粒表面形貌的均方根偏差、表面高度分布的偏斜度和表面高度分布的峭度表征颗粒表面粗糙度,采用三维表面形貌仪对粗糙度参数进行测量,采用统计分析方法对粗糙度参数进行分析。结果表明,3种滤料砂滤料颗粒表面波峰波谷的波动幅度分别占滤料当量粒径的15.6%、14.6%和13.1%,说明微灌砂过滤器砂滤料颗粒表面粗糙度比较大;石英砂滤料颗粒表面高度分布的峭度比较大,说明砂滤料颗粒表面形貌高度分布比较集中;石英砂滤料颗粒表面高度分布的偏斜度都为负,说明砂滤料颗粒表面凹陷部分所占比例偏大,影响过滤效果。通过研究认为,要使过滤器石英砂滤料获得更好的过滤效果,应选取相对较大颗粒的石英砂滤料,并对砂滤料的生产工艺进行改进,使砂滤料粗糙度适当增大。     

基于CAN总线和Linux的微灌监控系统

为了节约农田灌溉用水,提高水资源利用效率,实现自动微灌控制,根据精细农业的实际需求,本文提出了基于CAN总线和Linux的微灌监控系统,该系统由数据信息采集模块、嵌入式中央处理模块、灌溉控制模块、CAN总线网络四部分组成,可按设定的时间间隔自动采集空气温湿度、光照辐射强度等信息,并结合作物生长信息,经理论计算,决策所需灌溉水量,利用电磁阀来自动调节控制水量补给,实现作物微灌的自动化,优化植物的生长环境,提高水利用率。系统运行稳定,效果良好,能够实现准确的信息采集和可靠的分布式控制。     

微灌灌水均匀度测试系统的设计

微灌是一种先进的节水灌溉技术，微灌均匀度系数是衡量微灌系统灌水均匀度的重要指标。为此，提出了一种基于AT89S51单片机的微灌灌水均匀度智能测试方式，此法可对微灌系统的均匀度进行快速测定，具有实际应用价值。     

基于HYDRUS-2D的负压微润灌土壤水分运动模拟

为研究负压微润灌不同技术参数组合下的土壤水分运动过程,以土箱试验实测含水率为依据,构建并验证了基于HYDRUS-2D的负压微润灌土壤水分运动反演模型,并结合反演模型对负压微润灌多种组合情景的土壤湿润体模拟结果和典型设施作物根系分布特征及需水规律,探究适宜于不同设施作物的负压微润灌技术参数组合。结果表明：采用HYDRUS-2D反演模型能够较好地模拟负压微润灌不同供水水头条件下的土壤湿润体特征,土壤湿润距离（水平距离、垂直向上距离和垂直向下距离）、含水率及累积入渗量模拟值与实测结果之间的决定系数和NSE分别达到0.98和0.77以上。试验及模拟结果均表明,负压微润灌条件下供水水头与土壤含水率、累积入渗量及不同方向的湿润距离均呈负相关关系。此外,基于反演模型对负压微润灌不同湿润体的情景模拟结果和典型设施作物根系分布特征及需水规律,拟定了不同设施作物适宜的负压微润灌技术参数范围。本研究对农业生产中负压微润灌技术参数的选择及新型节水微润灌技术的推广具有指导意义。     

水利工程溢洪道底流消能水力特性分析

合理地选择溢洪道建筑物消能型式,是关系到整个水利工程安全与经济的重要问题.通过溢洪道设计规范进行消能方式水力学计算,结合物理模型试验对传统底流消能与跌坎型底流消能水力特性进行了对比分析,结果表明:传统底流消能在校核洪水下泄流量时,底流消能方水流进入消力池后产生一定程度的远驱式水跃,消力池消能主要位于消力池后部,消力池后部及出口水面壅高较大,且波动剧烈,没有形成相对稳定的消能水体,消力池消能效果不太好,需要增加消力池长度;跌坎型底流消能消力池底板高程降低1 m,但是临底流速较底流消能得到大幅度降低,池内水流扩散充分,剪切明显,消力池后段形成了稳定的水体,消能效果良好,出水渠内水流流态得到改善,不容易对消力池冲刷破坏.跌坎型底流消能空化数增大相对不容易发空蚀,可能避免消力池空蚀破坏,最大水跃位置向前移动7 m,水流不会冲击底板和尾坎,水流垂直溅起,因此消力池内流态稳定,雾化影响较小,具有适应性强,消能效率高、流态稳定等优点.     

微灌用自吸式自动过滤器滤网内外工作压差的设置研究

过滤器是微灌工程中处理含沙水源的重要设备,在预设细过滤网内外压差的条件下对微灌用自吸式自动过滤器的过滤和反冲洗性能进行了试验研究。在过滤过程中,细过滤网内表面的泥沙含量和内外压差值随过滤时间增长不断增多,当压差值大于预设压差值时,需对过滤器进行反冲洗。若预设压差值过大,排污时间间隔变长,细过滤网将承受较大压力差而严重影响使用寿命;相反,过滤器的过滤时间较短,频繁排污,影响泥沙的过滤效果,因此如何设置细过滤网内外压差值显的尤为重要。通过理论计算得出细过滤网内外预设压差值的变化范围为0.021~0.086 MPa,并对80目的自吸式自动过滤器进行了试验,结合过滤时间、过滤流量、水头损失等因素,预设压差值设为0.08 MPa时过滤效果较好。     

Prospects of micro-irrigation in India

The demand for land and water in India is continuously escalating due to increased population. The land can be used intensively on even up to 3 crops in a year for which water is needed. Therefore water management and increased production are very essential and crucial for the development.Research studies conducted in India by various institutions have indicated that water saving is about 40–80% and the yield increase is up to 100% for different crops by using micro-irrigation. The incremental benefit-drip cost ratio (B_I/C_D) worked out for various crops ranges from 1.35 to 13.35 excluding water saving and 2.78 to 32.32 including water saving. It has also been proved that drip irrigation, which is a type of micro-irrigation, is technically feasible and socially acceptable not only for large farms but also in small and marginal farms.Drip irrigation can be adopted to large areas irrigated from wells especially for wide spaced high value crops. This method is also suitable for hilly and undulated tracts, coastal sand terrains, and to a great extent in the water scarce areas of South and Western India. About 18 million ha are under fruit, vegetables and plantation crops and the present area under drip is only about 55,000 ha. Therefore the potential and prospects of drip irrigation is very high in the coming years.