河套灌区下游排水暗管外包料筛选试验研究

【目的】筛选适合河套灌区下游的排水暗管外包料。【方法】利用自制水力渗透仪,选取68 g/m²和90 g/m²土工布与5种不同粒径(0.3、0.7、1.0、1.5、3.0 mm)的砂滤料组合,开展室内渗透试验,研究单一土工布和土工布与不同粒径砂滤料组合外包料的渗透性、保土性及防淤堵性。【结果】68 g/m²土工布的系统渗透系数高于90 g/m²土工布,外包料稳定后的渗透系数平均高出系统整体渗透系数稳定值4.5倍,不同水力梯度下,各处理的系统渗透系数稳定值变化范围较小,具有良好的透水和稳定性;68g/m²土工布加设0.8～1.0mm粒径砂滤料的处理对外包料的渗透系数提升效果显著,各处理的土壤流失量平均仅为0.5 g,均满足保土要求;90 g/m²土工布的淤堵量与淤堵率显著高于68 g/m²土工布,68 g/m²土工布更能有效防治外包料的淤堵;淤堵率随砂滤料粒径的增大呈高-低-高的变化规律,其中68 g/m^2...     

基于回归水再利用的农田排水暗管外包滤料选型试验北大核心

农田暗管排水循环利用是缓解灌溉水短缺的有效途径之一,而具备净化水质作用的暗管外包滤料是保障回归水质量的关键。选取宁夏银北灌区暗管排水工程现场基土,配以3种吸附性材料和当地通用的1种无纺土工布,设计了仅敷裹土工布和铺设土工布+单一吸附性材料的初设方案,利用课题组研发的土柱渗透试验装置进行筛选试验并根据初试结果,进一步设计出土工布+混合吸附性滤料的改进方案。试验中分别测试了外包滤料不同铺设型式下的流量衰减过程、渗透系数变化规律、盐分去除率及吸附量达到饱和的持续时间。结果表明,在排水性能方面,铺设土工布+10 cm厚吸附性滤料的方式优于仅敷裹土工布方式;铺设土工布+混合吸附性材料的方式优于土工布+单一吸附性材料的敷设方式。在净化水质方面,经水洗处理的秸秆与炉渣混掺铺设,去除水中盐分效果明显,吸附量达到饱和历时长,能够同时满足滤土排水和净化水质的要求。     

宁夏引黄灌区暗管排水工程外包料应用效果分析

在对宁夏引黄灌区暗管排水工程建设中外包料应用效果实地调查基础上,系统分析了灌区不同形式外包料透水、淤堵情况,结合室内透水试验,对暗管排水外包料透水性与防淤堵的效果进行综合评价,提出适合灌区特定自然条件的暗管排水适宜的透水、保土、防淤堵的外包料形式。为灌区暗管排水工程建设提供技术依据。     

外包滤料对暗管排水与土壤脱盐效果的影响

为了探究不同外包滤料条件下的暗管排水性能和土壤脱盐效果,基于室内试验研究成果,在田间设置4种暗管排水系统(各系统中暗管埋深均为80 cm,间距均为20 m),所用外包滤料分别为68 g/m²土工布(L)、砂滤料(S)、68 g/m²土工布+砂滤料(LS)和无外包滤料(W),以当地常规明沟排水(CK)作为对照,通过田间试验分析了春灌过程中各暗管系统的排水性能指标及土壤脱盐效率.结果表明:相比处理W,处理L,S和LS平均排水速率提升了7.44%,12.55%和15.75%,平均流量衰减度降低4.07%;处理S和LS累积排水量提高了5.11%和8.31%(P<0.05).各暗管处理春灌后平均土壤脱盐率均达47%以上,较CK提升显著,其中处理LS效果最优,为50.94%.综上,应优先选择处理LS作为河套灌区暗管排水系统外包滤料布设方案.该研究结果可为河套灌区暗管排盐技术的推广应用提供理论支撑和科学指导.     

改进暗管排水技术淤堵防护措施试验研究

基于室内土柱试验,依据太沙基准则,考虑2种反滤体铺设方式、2种土工布类型以及3种土工布铺设位置,模拟改进暗管排水条件下反滤体或土工布的单一防护措施以及反滤体与土工布结合的组合防护措施下排水流量的衰减过程,得到不同方案的土工布淤堵量及土壤流失量,提出改进暗管排水条件下反滤体及土工布的合理布局。研究结果表明,依据太沙基准则选择改进暗管排水的砂砾石规格是合理可行的;仅在暗管周围铺设土工布的分层和混合反滤体方案对防护土工布淤堵和土壤流失均有较好效果;综合考虑流量衰减过程、土工布淤堵量和土壤流失量,确保改进暗管排水的长期稳定运行,应优先考虑分层反滤体结合暗管周围铺设合理土工布的方案。     

宁夏银北排水项目暗管排水外包滤料试验研究

采用一维和二维渗透模型对土工织物作为农田暗管排水外包滤料进行了试验研究。试验用的 2种土壤取自宁夏银北暗管排水区 ,对 1 2种不同土工织物的透水效果进行了测定和对比分析 ,其初选结果将用于野外现场作进一步观测评价 ,并最终为宁夏银北暗管排水滤料选择提供依据     

宁夏银北排水项目暗管排水外包滤料试验研究

采用一维和二维渗透模型对土工织物作为农田暗管排水外包灌料进行了试验研究,试验用的２种土壤取自宁夏银北暗管排水区,对１２种不同土工织物的透水效果进行了测定和对比分析,其初选结果将用于野外现场作进一步观测评价,并最终为宁夏银北暗管排水滤料选择提供依据。     

平原漏斗区明沟-暗管-竖井含水层补给效果的模拟研究

目前含水层补给管理技术虽取得了一些成就,但仍存在入渗效率低和堵塞问题。结合当地实际明沟-地下滤水管-竖井补源工程形式,采用室内模拟试验,对比分析了不同定水位供水条件、暗管材质及暗管外包材料和前置过滤装置对该补源形式的下渗量和浊度的影响程度,从而选出最佳补源系统布置形式。结果表明,下渗量与进水口供水水位和暗管管材及其外包材料密切相关,且盲管包裹土工布的渗漏效果最好;后方出水槽和下方出水口的浊度分别受前置过滤装置设计方案和暗管外包材料的影响,且当前置过滤装置采用土工布外埋粗砂形式及暗管采用2层60目过滤网包裹时对源水泥沙的去除效果最好。此外,当进水槽和出水槽存在水位差时,可将沉积在暗管中的泥沙冲刷到后方出水槽中,起到有效减缓堵塞的作用。     

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%。     

网式过滤器滤网堵塞成因分析与压降计算

为分析网式过滤器滤网堵塞的过程和成因,并获得滤网堵塞后压降计算的相关参数,对网式过滤器进行堵塞试验。试验结果表明:滤网堵塞经历了介质堵塞和滤饼堵塞2个过程,形成的滤饼内层泥沙颗粒粒径较大,外层颗粒粒径分布较均匀;滤网孔径和含沙量是影响堵塞的重要因素,滤网孔径越小,滤网堵塞所用时间越短;相同孔径下,含沙量越大,堵塞所用时间越短,滤网越容易堵塞。根据试验结果建立了滤网内外压降与滤网孔径、滤网厚度、孔隙率、形成滤饼层厚度、滤饼孔隙率等的定量关系式,并分别计算了孔径为430、280、200μm滤网的内外压降,并与实测压降进行了对比分析。结果表明,计算得到的滤网内外压降与实测值基本一致,可以反映滤网堵塞的规律;滤网内外压降随水流流量、滤网厚度、形成滤饼层厚度增大而增大,滤网孔径越小,滤饼孔隙率越小,滤网两侧压降越大。     

天然与人工滤层对渗管出水的影响

为了探究天然河床砂厚度对渗管取水工程出水量的影响,以及天然河床砂和人工反滤层的交互作用,通过物理模型试验,设置3种天然河床砂厚度、3种来流流量和不同水深,观测不同工况下渗管出水量的情况.根据试验结果进行回归分析.回归方程计算的出水量与试验值误差基本都在±5%以内,平均误差的绝对值仅为0.19%,较以往参考值算法更加精确;出水量的改变与天然河床砂渗透系数和人工反滤层渗透系数的大小有关,当天然河床砂的渗透系数小于人工反滤层最小渗透系数时,渗管出水量随着天然河床砂厚度的增加而减小;反之,则随着天然河床砂厚度的增加而增加.反滤层渗透系数对渗管出水量的影响要大于水头高度对出水量的影响.回归方程的方法提高了渗管出水量计算的精度,可用于实际工程的指导,在渗管取水工程的设计中需考虑天然河床砂与人工反滤层之间的交互作用,根据天然河床砂的渗透系数与厚度合理选择人工反滤层.     

采用土工织物过滤的河床取水井

为了扩大土工织物的应用领域，介绍了利用河床凸岸的砂卵石冲积层作为滤料，采用土工织物起隔离保砂作用，使原河水通过滤层得到净化的河床取水井，并阐明了供水工艺流程，取水井的特点与构造，土工织物的设计，引水管和取水井渗流量的分析计算及技术经济比较。     

土工织物反滤层对多孔管汇流量影响的试验研究

为了探究土工织物反滤层对多孔管汇流量的影响,以室内试验为主结合理论分析进行探究.设置5种面密度的短纤针刺非织造土工布、4种层数,共20组试验.观测记录不同工况下多孔管汇流量的情况.通过量纲分析土工织物反滤层对多孔管汇流量的关系函数式,对其进行回归分析,得到土工织物反滤层参数与多孔管汇流量之间的关系表达式,计算所得的汇流量与试验值误差较小,具有较高的准确度,可用于指导实际工程;在多孔管参数一定时,土工织物反滤层下多孔管的汇流量与土工织物的面密度和层数有关.通过试验数据分析可知：土工织物反滤层面密度一定时,多孔管汇流量随着土工织物层数的增加而减小,且速率减小;在土工织物层数一定时,多孔管汇流量随着面密度的增加而减小,因此在实际工程中合理地选择土工织物的面密度和层数可达到更好的技术效果和经济效果.     

农田不同排水措施地下排水效果模拟试验研究

在地下水位较高、地表易于形成积水的中国南方地区,通过农田排水措施可以及时排除多余地表积水,快速降低地下水位,以达到排涝降渍、协同调控的目的.文中基于室内砂槽试验,揭示暗管排水、明沟排水、不同反滤体高度的反滤体排水及改进暗管排水等措施的地下排水规律及效果.结果表明:将暗管周围土体置换为高渗透性土体介质的改进暗管排水可明显提高排水流量,当土体置换高度达2 cm时(对应于田间条件40 cm),其排水流量均高于相同埋深条件下的其他排水措施,达暗管排水的1.59~1.66倍;改进暗排在地表积水消失时仍保持较大的排水流量,可达相同埋深暗管流量的2倍以上,在积水层消失后,能迅速降低农田土壤水的渍害胁迫,将地下水位降低至暗管埋设高度;各种排水措施,在地表积水即将消失时,出现了流量与水头变化幅度较大的现象.相对于各种地下排水措施,改进暗管排水在除涝降渍中存在明显优势.研究结果可为涝渍灾害易发地区高效除涝降渍减灾工程设计和建设提供参考.     

引黄灌区浑水管道输水临界不淤流速分析与计算

为了解决引黄灌区浑水管道输水灌溉工程中泥沙淤堵问题,合理确定临界不淤流速,用试验沙样和清水配制了6组不同含沙量的浑水水样,在4种规格管径的管道中进行了浑水管道输水临界不淤流速试验．分析了浑水含沙量、输水管径、泥沙密度和颗粒粒径对临界不淤流速的影响．结果表明:当管径和泥沙密度不变时,临界不淤流速随含沙量的增大而增大;当含沙量和泥沙密度不变时,临界不淤流速随管径的增大而增大;泥沙密度和粒径对临界不淤流速影响也很明显,特别是泥沙颗粒的上限粒径(d90或d95),一般最先沉降到管底的是粒径比较大的泥沙颗粒．同时,基于泥沙悬浮效率系数和悬浮泥沙能量耗损的角度,建立了临界不淤流速计算公式;利用试验数据,确定了泥沙悬浮效率系数计算方法;经试验并比较了临界不淤流速的实测值与计算值,两者之间的最大误差为2958％．     

不同工况下砂石过滤器对黄河水和再生水过滤性能影响

为了了解不同水源条件下砂石过滤器的过滤性能,选取黄河水及再生水2种典型滴灌水源,测试了3种粒径石英砂滤料,5种滤速条件下砂石过滤器颗粒物去除率和水头损失,重点对比了2种水源下砂石过滤器过滤性能的差异.研究发现:砂石过滤器对再生水的浊度去除效果优于黄河水,浊度去除率提高5.95%~65.30%.在黄河水条件下,砂石过滤器水头损失大于再生水,水头损失增加了34.90%~68.40%;随着运行时间的增加,砂石过滤器对再生水的浊度去除率缓慢上升,而对黄河水的浊度去除率呈先升后降趋势;随过滤流速增加,砂石过滤器对再生水的浊度去除率呈先增后减趋势,而对黄河水的浊度去除率随流速增加并未有明显变化;黄河水条件下砂石过滤器的过滤参数建议选择粒径1.00~1.70 mm,过滤流速0.012 m/s,再生水建议选择粒径1.70~2.35 mm,过滤流速0.015 m/s.结果为不同水质条件下过滤器的选择提供一定参考.     

Time-dependent drainage from root zone and drainage coefficient under different irrigation management levels for subsurface drainage design in Egypt

Drainage water from the lower boundary of the root zone is an important factor in the irrigated agricultural lands for prediction of the water table behavior and understanding and modeling of water and chemical movement in the soil profile. The drainage coefficient is an important parameter for the design of subsurface drainage. On a 33,138 ha of the Nile Delta in Egypt, this study is conducted using 90 irrigation periods over a 3-year crop rotation to estimate the time-dependent drainage from the root zone and the design subsurface drainage coefficient with different cropping seasons and irrigation management levels.The results showed that the cropping seasons and the irrigation management levels as indicated by different irrigation efficiency are significantly affected the drainage rate from the root zone and the design value of subsurface drainage coefficient. Drainage rates from the root zone of 1.72 mm/d and 0.82 mm/d were estimated for summer and winter seasons, respectively. These rates significantly decreased in a range of 46% to 92% during summer season and 60% to 98% during winter season when the irrigation efficiency is increased in a range of 5% to 15%. The subsurface drainage coefficient was estimated to be 1.09 mm/d whereas the design drain pipe capacity was estimated to be 2.2 mm/d, based on the peak discharge of the most critical crop (maize), rather than 4.0 mm/d which is currently used. A significant decrease of the drainage coefficient and the drain pipe capacity ranges from 18% to 45% was found with the increase of irrigation efficiency in a range of 5% to 15%. The leaching requirement for each crop was also estimated.