U型渠道衬砌施工机械的研制及应用

1概述 湖北省农垦50个国营农场,拥有耕地面积14.67万hm2,经过40多年的艰苦努力,围绕"挡排灌降"进行水利建设,修建防洪堤防1157km,排灌泵站820多处,装机14.2万kW及上万处小型配套建筑物,基本形成了防洪、排涝、灌溉体系,为农业的丰收打下了基础.进入90年代,为了进一步提高抗灾能力,建设"水旱轮作,旱涝保收的高标准农田",各农场以建设高标准防渗渠道为重点,结合国家农业综合开发项目,开展高标准农田水利建设,已建成高标准农田3.67万hm2,其中,建成衬砌渠道240km,在渠道防渗施工中,特别是渠道衬砌机械化施工技术中取得了具有广泛推广价值的经验.     

论U形衬砌渠道的推广应用

<正> U形渠是一种新的渠道形式,自1975年由我所研究推广应用以来,因它比传统的梯形渠道优点甚多,发展的较快。初步统计,U形渠在陕西、山西、河南等近20个省(区)、市支渠以下的渠道,得到推广应用,效果良好,深受欢迎。就陕西省来说,U形渠的长度已达1000多公里。有的灌区在干渠上也作了不少成功的试验。有的配套和新灌区在支渠以下的渠道,已基本实现了U形化。在施工制作上,有人工或机械预制安装的,有人工或机械现浇的等。就形式和尺寸来说,各地不尽相同。但不论那种施工方法和形式尺寸,从多年应用情况看,除     

U型渠道土方掘进衬砌一体机的工程施工及应用

混凝土U型渠被广泛应用到小型渠道输水和灌溉节水中,但U型渠的混凝土衬砌施工质量饱受诟病,其原因是混凝土U型渠施工技术要点没被重视或掌握,没有合适可行的施工机械。从U型渠的施工准备着手,分析土方渠道碾压、U断面开挖、混凝土现浇衬砌等施工环节对工程质量的影响;详细介绍了混凝土U型渠施工机械——U型渠土方掘进衬砌一体机的工作原理和施工技术要点,并用实测资料对比和分析了传统施工方法影响U型渠道混凝土工程质量的原因。     

U型混凝土衬砌渠道断面的一种优化设计方法

明渠衬砌Ｕ形断面渠道的设计中仍存在一定的缺陷，以总费用（或投资）最小为目标，建立了Ｕ形渠道断面优化设计模型，采用比例系数法，将优化设计数学模型简化，用ＰＣ－１５００计算机求了衬砌Ｕ形断面渠道上在工程费用较小时的断面设计参数。     

考虑土与板间摩擦力的两拼式U形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型

针对宁夏引黄灌区混凝土衬砌渠道冻胀破坏严重的现状,以小U形渠道为研究对象,建立了考虑摩擦力的两拼式U形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型,探讨土工膜混凝土复合衬砌体与渠基土之间的摩擦力对渠道衬砌板内力分布以及渠道抗冻胀的影响,并通过算例进行了对比验证。与刚性混凝土衬砌渠道相比,加入土工膜后,复合衬砌体产生了允许范围内的冻胀位移量,削弱了冻土对衬砌板的切向约束力,改善了衬砌体的受力状态,使冻胀量分布更加均匀,渠道冻胀力、冻结力减小,抗拉强度提高,抗冻胀能力有所增强。     

U形渠道便携式板柱结合型量水槽水力性能研究

针对灌区小型渠道数目多、需测控的断面多、而宜采用的移动式量水设备仍不够完善的问题,借鉴移动式薄板量水槽和圆柱量水槽的优点,设计了一种便携式板柱结合型量水槽,在分析量水槽测流机理的基础上,开展原型试验和数值模拟研究,并应用量纲分析法建立测流公式。结果表明,量水槽具有较好的水位-流量关系,上游壅水高度在1. 85～13. 69 cm之间,临界淹没度在0. 70～0. 91之间,槽前弗汝徳数均小于0. 5;板柱结合型量水槽比现有的圆柱量水槽和带尾翼的圆头量水槽体型小,便携度高,流线分布稍差,上游壅水高度稍大,临界淹没度稍低,但能满足灌区测流要求;量水槽测流精度高,平均测流相对误差为2. 07%。     

渠道衬砌混凝土板预制加工工艺研究与实践

渠道衬砌是目前我国实施节水灌溉的一种重要工程措施,预制混凝土板是渠道衬砌的主要材料之一,其质量的好坏对衬砌工程质量具有重要影响.结合多年来的工作实践,介绍了渠道衬砌混凝土板预制加工制作工艺,针对衬砌混凝土板预制过程中常见的质量问题进行了分析,提出了提高质量的具体措施.     

考虑太阳热辐射的混凝土衬砌渠道冻胀数值模拟

针对渠道冻胀数值模拟分析依赖于实测温度而无法直接预测渠道冻胀及设计的缺陷,考虑日照对衬砌渠道冻胀量及冻胀力的影响,根据冻土力学及冻土物理学和热辐射原理,利用有限元软件ANSYS按瞬态温变模式加载温度,对衬砌渠道冻胀过程进行动态数值模拟,得到了考虑与不考虑太阳热辐射两种情况下渠道温度、应力和变形场的分布规律.对比可知：考虑热辐射的衬砌渠道冻胀规律与实测正弦型温度变化引起的冻胀规律一致,考虑热辐射的渠基温度大于正弦温度变化法计算而得的渠基温度值,特别是渠道阴坡,考虑热辐射计算的冻胀力、冻胀量均小于正弦型温度变化法计算所得.     

渠道衬砌抗渗型稻壳混凝土力学性能试验研究

从提高稻壳混凝土抗渗性能的要求出发,对运用新配合比的渠道衬砌抗渗型稻壳混凝土的力学性能进行研究,得到粉煤灰掺量、稻壳掺量和水灰比对稻壳混凝土抗压强度的影响规律.通过对混凝土抗压强度主效应分析得到混凝土抗压强度的影响因素由大到小依次为:水灰比、稻壳掺量、粉煤灰掺量;通过对混凝土二因素间的交互效应分析得到,当3个因素中有一...     

U形渠道量水槽的比较与选型

U形渠道具有其他形式输水渠道无法比拟的防渗效果好、整体性强、输水率高、抗冻胀、渠道占地面积小等优点,在渠灌区已经作为标准渠道推广应用,但U形渠道的量水槽选型是困扰U形渠道推广应用的瓶颈.目前作为标准推广应用的U形渠道的量水设施有3种,在通过实验室和灌区实际测试的基础上,从不同的角度对3种量水设施进行对比分析,为灌区U形渠道量水设施的选型提供依据.     

U形混凝土衬砌渠道设计和施工中应注意的问题

对灌区渠道进行衬砌是节水灌溉的一项重要措施。而Ｕ形混凝土防渗渠，具有接近“最佳断面”、过水能力大、占地少、受力条件好、工程造价低等优点，被广泛推广应用。蚌埠市郊区水利局于１９９３年从山东省高密县购置ＬＺＹ－Ａ型龙门式Ｕ形混凝土构件成型机，６年来在郊区...     

人民胜利渠灌区多水源循环转化模型研究

从取水、输水、配水、排水系统的角度,构建了人民胜利渠灌区多水源循环转化模型,定量模拟分析了人民胜利渠灌区系统多年平均下的多水源循环转化关系。结果表明,从农田灌排系统角度,构建灌区多水源循环转化模型是可行的,能够较好地模拟灌区系统多水源循环转化过程;人民胜利渠灌区水资源的转化主要集中在输水和配水系统中,水资源转化量分别约为1.76亿和9.66亿m~3,取水系统和排水系统水资源转化量较小,分别为0.01亿和0.13亿m~3。输水系统中水资源转化以渗漏为主,渠系渗漏量约占总引黄水量的44%,这增加了引黄输水渠道沿线农田遭受渍害和土壤次生盐碱化的风险;配水系统中农田渗漏量约占水资源转化量的28%,这可能与部分地区仍采用落后的灌溉方式有关。     

考虑温度系数的盘式制动器热力耦合分析

以合作企业提供的某款盘式制动器为研究对象,将制动盘材料的温度系数考虑在内,并加入了连续制动工况,在有限元分析软件ABAQUS中进行热力耦合分析,得到制动盘的温度场及应力场结果。在合作企业的LINK3900制动惯量试验台上进行试验,对比结果后验证了该应用的准确性。     

槽口深度对U型节流阀空化流场的影响

采用数值计算的方法对U型节流阀内部流场进行了研究,分析了不同节流槽深度对节流阀内部油液压力场、速度场及空化区域的影响.研究结果表明:流道内压力较大区域位于上游流道,压力较小区域位于下游流道;U型节流槽是压力及速度突变区,在节流槽出口处出现压力骤降并在节流阀口处形成高速射流;在相同工况下,随着节流槽深度的增加,槽内流量增多,迫使油液急速流过节流口,从而造成射流方向发生改变,且高速射流的角度呈现不断减小的趋势,但是油液最大流速逐渐增大.节流槽出口靠近阀腔壁面处产生空化,且随着槽口深度加深时,节流槽内部压力恢复变慢,空化区域的面积逐渐增大,且径向截面空化较强的区域逐渐向节流槽中心扩展.因此,合理地控制U形节流槽的深度或增加节流槽内部阻力,可以有效地抑制空化发生.     

考虑沸腾换热的柴油机缸盖流固耦合传热分析

以CFD软件Fluent和FEA软件ABAQUS为仿真计算平台,建立了柴油机气缸盖与冷却水腔所组成的流固耦合传热模型,进行了流体与固体之间的传热仿真模拟。为反映沸腾换热的影响,基于单相流沸腾换热模型编写相关子程序,并嵌入到Fluent软件中。结果表明:与不考虑沸腾传热的单相流对流传热计算结果相比,沸腾换热可有效强化缸盖冷却水套内的传热,降低缸盖的高热负荷。     

聚丙烯纤维对渠道矿渣混凝土力学性能影响的研究

为降低渠道衬砌混凝土的脆性,将聚丙烯纤维、粒化高炉磨细矿渣、聚羧酸系超塑化剂加入普通混凝土中。共采用体积含量占混凝土的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%和0.8%八个掺量的聚丙烯纤维,以及矿渣替代水泥量的35%、45%、55%、65%、75%五个掺量的矿渣组成的21个混凝土配合比。试验结果表明,掺加矿渣和聚丙烯纤维使硬化混凝土密度减小;对于大多数配合比的矿渣混凝土,聚丙烯纤维降低了抗压强度,提高了抗折强度和劈拉强度;其中0.2%~0.4%的聚丙烯纤维和45%~55%的矿渣是最优掺量。进一步以电镜扫描图(SEM)显示的混凝土基体微观结构解释了其宏观力学性能。     

考虑热力学效应的空化模型修正及其适用性研究

为了研究热力学效应对不同温度水和低温流体空化影响,针对Zwart、Merkle和Singhal 3种典型空化模型,基于Antoine方程,考虑汽化潜热引起的饱和蒸汽压变化以及湍动能对当地汽化压强的影响,通过CFX前处理编辑分别对3种空化模型进行了修正,提出了全新的考虑热力学效应的空化模型。针对不同温度水为介质的NACA0015翼型,分别采用3种不同空化模型及修正后的空化模型进行了数值模拟。结果表明,修正后的Merkle模型更加接近实验值。基于修正后的Merkle模型,模拟了不同温度液氮为介质的HORD翼型,并与实验结果进行了对比。研究发现,考虑热力学效应时,空化区域产生温度下降、对应饱和压力下降,致使空化强度减弱,空穴长度缩短,当地空化数均大于远场空化数。相比温度为77. 64 K的工况,83. 06 K工况下的热力学敏感性更高,压降更多,空化受抑制更加明显。     

水肥耦合对马铃薯淀粉含量的影响

通过马铃薯膜下滴灌水肥耦合盆栽试验,以补灌定额(X1)、氮肥施量(X2)、磷肥施量(X3)、钾肥施量(X4)为试验因素,选用4因素5水平的均匀设计,研究不同水、氮、磷、钾配施对马铃薯淀粉含量的影响,建立起马铃薯淀粉含量与灌水量、氮、磷、钾施用量的关系方程。结果表明:各因素对马铃薯淀粉含量的影响顺序为:X3X2X1X4,各因子交互作用对马铃薯淀粉含量影响顺序为:X1X3X1 X2X1 X4,二次项X1、X2、X3系数为负,说明灌水量、氮肥施量、磷肥施量过多和不足均会对淀粉含量产生副作用。以马铃薯淀粉含量为目标函数,最大值为17.60%时,各补水时期灌水量最佳分配为:补灌定额为930m3/hm2,施氮量、施磷量、施钾量分别为180、240、276.15kg/hm2。     

基于农户灌溉用水模型的渠井结合灌区渠井用水比例研究

为应对变化环境下农业用水供需矛盾日益突出的挑战,确定渠井结合灌区适宜的渠井用水比例,实现渠井结合灌区地下水多年动态平衡和生态系统的可持续发展.采用半结构化访谈的方式在典型渠井结合灌区——陕西省宝鸡峡灌区进行了大量田间调查,获取了作物种植类型、产量和种植成本,灌溉水源选择、灌溉用水量等基础数据,并将观察到的农户灌溉行为概念化和程序化,将农户灌溉用水行为与作物根区水文过程进行耦合,开发了一个具有物理机制的农户灌溉用水模型,模拟了不同渠井灌溉用水比例对地下水位动态、作物产量和农户生计的影响.模型在典型区域应用的纳什效率系数为0.58,表明模型可以用来模拟渠井结合灌区的地下水位.结果表明:若要维持灌区地下水位稳定和地下水采补平衡,塬上灌区丰、平、枯水年的渠井用水比例应分别为2:98、28:72、30:70,塬下丰、平、枯水年的渠井用水比例应为全井灌(0)、28:72、29:71.考虑丰蓄枯补原则,丰水年塬上灌区和塬下灌区的渠井用水比例分别为10:90和17:83时,地下水位可上升2 m;枯水年塬上灌区和塬下灌区的渠井用水比例分别为21:79和13:87时,地下水位可下降2 m.仅改变渠井用水比例时作物产量不变,且井灌比例增加时亩均净收入略有下降.开发的农户灌溉用水模型可以用来模拟渠井结合灌区的农户灌溉用水对地下水的影响,并可以量化渠井用水比例对地下水位、作物产量和农户生计的影响,可以确定不同水平年塬上、塬下灌区适宜的渠井用水比例,为灌区地表水地下水联合高效安全利用提供强有力的技术支撑.