蛋形断面的正常水深和临界水深的直接计算公式

蛋形断面的正常水深和临界水深的计算公式为分段超越方程,无法直接求解。通过数学变换对正常水深和临界水深公式化简,最终得到充满度x和无量纲正常水深参数H、无量纲临界水深参数P之间的关系,利用1stopt软件基于遗传算法编程对给定非线性函数模型进行参数优化拟合建立蛋形断面正常水深和临界水深的显示计算公式。经过误差分析及实例计算,表明在较大工程常用范围内,蛋形断面正常水深、临界水深的最大相对误差分别仅为0.3691%、-0.0726%。与现有公式比较直接计算公式适用范围扩大,精度更高,形式较为简捷。研究成果可为渠道工程设计和运行管理提供可靠的理论依据和有益参考。     

抛物线形渠道收缩水深简捷计算公式

根据抛物线形渠道收缩水深的基本方程,经数学变换得到计算收缩水深的迭代公式,并结合收缩水深水力特点证明了该迭代式的收敛性;应用四种方法求得五个初值,运用迭代公式分别进行迭代计算,在误差分析基础上得出最简公式.在工程实用范围内,其最大误差小于0.48%,满足精度要求;该公式简捷、准确、适用范围广,而且克服了以往查图查表及试算迭代法的缺点.     

渠道渐变体土方计算的精确公式

渐变体作为衔接不同断面形式的过渡段,被广泛地用于输水建筑物工程中,但其土方计算目前没有统一科学的计算方法.为此,本文列出了工程中常见的几种渐变段形式,并通过对断面函数数学特性进行分析,得妹到了常见渐变体任一断面面积函教为二次抛物线.因此,可通过起始断面面积,终止断面面积和中断面面积唯一确定任一断面面积函数,并将该函数沿渐变体长度方向积分,推导出渐变段土方计算的精确、通用计算公式.计算实例表明计算过程简单、误差小,概念清晰,可供设计人员参考.     

细沟侵蚀临界坡度研究

根据细沟泥沙运动特点,考虑细颗粒泥沙的粘着力作用和非均匀沙的暴露度,建立了细沟泥沙起动公式。结合细沟泥沙起动公式和细沟稳定条件得到坡面侵蚀临界坡度的计算方法。通过计算得到如下的结论:(1)坡面细沟侵蚀临界坡度是土壤性质的函数,在反映土壤性质的容重等参数一定的情况下,仅是粒径的函数。(2)黄土坡面细沟侵蚀临界坡度在21.3°~50.4°之间。对于中值粒径为0.0185mm的黄土坡面,临界坡度为39.9°。(3)对应细沟侵蚀临界坡度存在一临界粒径,当粒径大于该粒径时,不存在细沟侵蚀临界坡度。当临界粒径为0.0198mm,对应的最大临界坡度为50.4°。     

杀菌剂田间试验防病效果的4种常用计算公式比较分析

田间药效试验是农药登记试验管理中重要的组成部分,其中病害防治效果计算公式的适用性、有效性和精确性,对科学合理评价杀菌剂对病害的田间防治效果至关重要.目前常用的几种计算公式在适用性和计算误差上存在差异,而对于常用公式之间的比较至今尚未见系统的研究报道.本研究通过理论推导、数值模拟等方式比较验证了多个变量不同组合条件下4种...     

风沙区参考作物需水量计算模式的研究

根据包头气象站30a逐旬气象资料和2001年作物生长期逐日资料,用Penman-Monteith公式、Blaney-Criddle公式、Hargreaves公式、Priestley-Taylor公式、Markkink公式估算逐旬和逐日的参考作物需水量(ET0),以Penman-Monteith方法计算结果作为标准来评价其它4种计算方法。经比较分析,用其它4种方法和Penman-Monteith方法计算出的逐旬ET0值均具有较好的相关性,其中以Blaney-Criddle法估算结果最好。4种方法估算的逐日ET0误差较大,相比而言,Markkink法优于其它3种方法。同时,分析了ET0与气温的关系,并建立了适合该地区ET0计算的经验公式,用经验公式估算ET0方法简单,且具有较高的精度。     

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%。     

矩形农渠机翼形量水槽水力特性数值模拟

采用VOF方法与标准k-ε紊流模型相耦合,对矩形农渠中三种不同收缩比的机翼形量水槽进行三维数值模拟,并将渠道下游断面水深、过流流量等数值计算结果与物理模型试验结果进行对比,结果表明,二者吻合得较好,从而证明采用三维CFD数值模型对实体模型内部流场的模拟是可靠的,为今后机翼形量水槽的深入研究和优化设计提供了新的方法和依据。     

干旱半干旱地区蒸发力的计算方法研究

本文用山西、内蒙、陕西、甘肃四省(区)辐射台的资料对目前普遍采用的彭曼公式中的某些系数进行了修正;并以水汽扩散理论为基础,提出了适用于干旱半干旱地区计算与预报蒸发力的经验公式,该公式仅包含气温、日照比率和风速这三个常规气象要素;本文还试图用热力学观点阐述蒸发这一物理过程,通过推导得到了一个用热力学方法计算蒸发力的半理论半经验公式,从而找到了另一条计算蒸发力的理论途径。     

水分胁迫及复水对马铃薯生长发育及产量的影响

为研究断面形变对内镶贴片式滴灌带局部水头损失的影响,选取6种不同壁厚滴灌带,通过试验查明滴灌带断面形状与壁厚及压力的关系,据此采用数值模拟和量纲分析构建滴灌带局部水头损失计算数学模型。结果表明:滴灌带断面形状随压力变化差异明显,低压条件下滴灌带扁平断面可用椭圆近似计算;提出了变断面内镶贴片式滴灌带局部水头损失计算数学模型,滴灌带局部水头损失与滴灌带断面扁平系数的0.867次方成反比;实际工程中在计算滴灌带水头损失时,应区分低压和非低压2种工况,当低压条件下滴灌带出现非圆断面时,应考虑滴灌带断面形变对滴头水头损失的影响,可参考本文算例分析中局部水头损失占沿程水头损失比值15%估算,或在圆断面计算的基础上乘以值约为1.5的修正系数。     

旱地土壤水渗透深度预测模型研究

为深入了解旱地土壤水渗透规律,以2000~2001年田间试验资料为基础,分析研究长治县过程降水量与不同类型土壤水渗透深度的关系,并根据满溢渗透理论建立了旱地土壤水渗透深度预测模型。该模型简便适用,准确率高,为各类旱地土壤水渗透深度预测提供了新的方法,在山西各县农业气象科技服务中收到较好的效果。     

Estimation of leaf wetness duration requirements of foliar fungal pathogens with uncertain data-an application to Mycosphaerella nawae

Wetness of the host surface is a critical environmental factor for the development of foliar fungal diseases, but it is difficult to estimate the wetness durations required by pathogens for infection when only few experimental data are available. In this paper, we propose a method to estimate wetness duration requirements of foliar fungal pathogens when precise experimental data are not available. The proposed method is based on approximate Bayesian computation. It only requires lower and upper bounds of wetness duration requirements for one or fewer temperatures. We describe the method, show how to apply it to an infection model, and then present a case study on Mycosphaerella nawae, the causal agent of circular leaf spot of persimmon. In this example, the parameters of a simple infection model were estimated using experimental data found in the literature for the pathogen, and the model was applied to assess the risk in a Spanish area recently affected by the disease. The results showed that the probability of successful infection was higher than 0.5 for 32% of the on-site wetness durations recorded in the affected area. Results obtained with simulated data showed that our method was able to improve the estimation of wetness duration requirement. Given the flexibility of the proposed method, we expect it to become adopted for assessing the risk of introduction of exotic fungal plant pathogens.     

Modeling and analyzing supply-demand relationships of water resources in Xinjiang from a perspective of ecosystem services

Water shortage is one bottleneck that limits economic and social developments in arid and semi-arid areas.As the impacts of climate change and human disturbance intensify across time,uncertainties in both water resource supplies and demands increase in arid and semi-arid areas.Taking a typical arid region in China,Xinjiang Uygur Autonomous Region,as an example,water yield depth(WYD)and water utilization depth(WUD)from 2002 to 2018 were simulated using the Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs(InVEST)model and socioeconomic data.The supply-demand relationships of water resources were analyzed using the ecosystem service indices including water supply-demand difference(WSDD)and water supply rate(WSR).The internal factors in changes of WYD and WUD were explored using the controlled variable method.The results show that the supplydemand relationships of water resources in Xinjiang were in a slight deficit,but the deficit was alleviated due to increased precipitation and decreased WUD of irrigation.WYD generally experienced an increasing trend,and significant increase mainly occurred in the oasis areas surrounding both the Junggar Basin and Tarim Basin.WUD had a downward trend with a decline of 20.70%,especially in oasis areas.Water resources in most areas of Xinjiang were fully utilized and the utilization efficiency of water resources increased.The water yield module in the InVEST model was calibrated and validated using gauging station data in Xinjiang,and the result shows that the use of satellite-based water storage data helped to decrease the bias error of the InVEST model by 0.69×10⁸m³.This study analyzed water resource supplies and demands from a perspective of ecosystem services,which expanded the scope of the application of ecosystem services and increased the research perspective of water resource evaluation.The results could provide guidance for water resource management such as spatial allocation and structural optimization of water resources in arid and semi-arid areas.     

沟灌土壤入渗参数和糙率估算及灌水技术要素组合研究

以SIPAR_ID模型为基础,利用水流推进资料估算了大田沟灌土壤入渗参数和糙率值,克服了以往采用水量平衡模型估算土壤入渗参数和糙率值时一些不合理的假设条件,且工作量大的缺点。用估算结果模拟了沟灌水流推进过程以及沟首水深数据,结果表明各试验点水流推进过程误差绝对值的均值分别为4.06%、4.57%和4.47%,沟首水深误差绝对值的均值分别为8.07%、10.26%和8.49%,说明采用SIPAR ID模型估算土壤入渗参数和糙率值是可行的,具有高的估算精度。根据估算的土壤入渗参数和糙率值,采用WinSRFR模型模拟了研究区域各试验点的沟灌灌水质量,提出了各试验点理论需水量分别为60 mm、80 mm和100 mm条件下合理的沟灌灌水技术要素组合,其灌水效率和灌水均匀度均在85%以上,表明可获得高的灌水质量,达到常规沟灌节水的目的。     

微咸水不同入渗水量土壤水盐运移特征研究

通过室内微咸水积水入渗土壤水盐运移模拟试验,分析了不同灌水量下湿润锋、土壤含水量、土壤含盐量、盐分浓度及Na 、Cl-浓度等的变化特征。研究结果表明,入渗水量与湿润锋呈线性关系,脱盐深度与湿润深度的比值近似为0.342。此外研究结果也显示上层土壤盐分浓度与入渗水矿化度密切相关,因此灌水量大小不仅影响湿润范围,而且直接决定上层土壤盐分含量。     

负水头供水条件下土壤水分一维入渗规律的研究

将土壤供水头压力控制为负值,测定了垂直入渗、毛管上升和水平入渗3种情况下的土壤吸水过程.发现随供水吸力的增加,垂直入渗、毛管上升和水平入渗过程中湿润峰前进速度和入渗速度的相对差异变小.将入渗速率等于潜在蒸发速率时的湿润厚度定义为临界湿润厚度,计算了潜在蒸散宰为5 mm/d时不同负水头下壤土的临界湿润厚度;确认了垂直、毛管和水平入渗下湿润峰位置与入渗量的关系,将湿润蜂位置-累计入渗量曲线的斜率,印巴湿润土体内入渗水分所占的容积百分数定义为湿润系数,提供了所测壤土的湿润系数-负水头曲线;建立了负水头供水过程中土壤含水量空间分布模型;观察到湿润锋含水量与供水吸力闸的依赖关系.     

极端干旱区成龄葡萄滴灌田间毛管布置方式优化研究

通过建立数学模型,利用Hydrus-2D软件模拟双管不对称布置和三管布置下的水分入渗特征,分析与葡萄根系分布的耦合程度。采用大田试验进行了验证,与模拟结果进行了对照,结果表明:双管不对称和三管布置条件下湿润剖面比较接近,双管不对称布置模式水分分布比较均匀,垂直湿润深度在60 cm左右,水平湿润宽度约100 cm;三管布置模式的垂直湿润深度为60 cm,水平湿润宽度约120 cm。双管流量不对称布置在产量及葡萄生长等方面均能达到三管布置方式的效果。确定采用双管流量不对称布置方式可以替代三管布置方式,同时,也说明在田间毛管布置方式筛选及优化分析时,采用数学模型分析的方法,可大大减少进行野外试验的工作量,在简化研究过程的同时能够得到科学的研究成果。