保温型刚性护面渠道设计

在刚性面层下设置一道性能良好的保温层来防止基土冻结，可以从根本上解决冻胀破坏的问题。这种带保温层的刚性护面渠道称为保温型刚性护面渠道，根据热工原理，提出了保温型刚性护面渠道横断面设计在构造方面的要求，进一步推导出计算保温层厚度的有关公式，并给出算例，还指出了需要进一步研究和探讨的问题。     

刚性衬砌渠道受冻胀时衬砌层受力的试验研究

为了研究刚性衬砌道受冻胀时衬砌层的受力状况，通过模型模拟试验研究，找出了刚性砌渠道受冻胀时边坡衬砌层（板）的受力情况与其下渠床上含水量渠道横断面高度分布之间的内在规律，为寒区刚性衬砌渠道如何采取防洪胀措施提供了科学依据。     

渠道防渗防冻胀复合型保温塑料板的试验研究

提出了一种填充玉米秆碎粉的复合型聚氨酯泡沫保温塑料板,初步确定了其配方和制备工艺,通过试验研究了不同玉米秆碎粉粒径（0〈D≤0．45mm,0．45mm〈D≤1.50mm,1．50mm〈D≤4．00mm等3种规格）和填充量对聚氨酯泡沫塑料的密度、压缩强度和导热性能的影响,以及不同的填充量及粒径对聚氨酯泡沫塑料的发泡时间、发泡成型效果的影响．结果表明,当玉米秸秆碎粉粒径一定时,随着填充量的增加,填充玉米秸秆碎粉的聚氨酯泡沫保温材料的密度增大,但压缩强度下降;当玉米秆碎粉粒径为0．45mm〈D≤1．50mm．填充量为30％时,制备的复合型聚氨酯泡沫塑料板的压缩强度（10％压缩变形）为85kPa,导热系数为0．038W／（m·K）,尺寸变化率（-40～＋70℃）为±1％,能够满足渠道衬砌防渗工程中防冻胀破坏的性能要求．经测算,与不填充玉米秆碎粉的聚氨酯泡沫塑料板相比,复合型泡沫塑料保温板的成本可降低约25％,而且能够充分利用农业生产的废弃物,减少丢弃或焚烧这些废弃物对环境造成的污染．     

渠道保温防冻胀中冻土层等效导热系数的计算

针对渠道保温防冻胀设计中计算保温板厚度时关键参数冻土层等效导热系数采用经验法确定、计算误差大等问题,建立了北方寒冷地区粉质黏土的基于分形理论的冻土层等效导热系数λ*的计算公式,利用蛤蟆通灌区试验资料拟合得到系数C的计算公式,并通过内蒙古河套灌区、新疆冲乎尔灌区和黑龙江蛤蟆通灌区渠道保温防冻胀试验资料对建立的冻土层等效导热系数公式进行了验证。结果表明,计算得到的聚苯板厚度与试验观测的最佳厚度基本一致,最大相对误差仅为7.0%,说明其计算精度较高。利用该公式计算得出了粉土及粉质黏土常用冻土层等效导热系数,对于地下水埋深较浅、渠基土冻结期间存在水分迁移、冻胀较为严重的地区,在实际工程应用中可根据设计渠道情况进行选用。     

槽型水泥板在渠道衬砌中的应用

传统上对梯形渠道的衬砌多采用预制平面实心水泥板,而预制槽型水泥板与之相比,具有重量轻、用料省、输水能力强、防渗效果好等特点,因此,推荐使用格型水泥板衬砌渠道。以北京市双桥农场污水灌区渠道衬砌为实例,介绍了槽型水泥板的设计、铁模板的制作、槽型水泥板的浇筑方法及渠道衬砌的施工方法。     

U型混凝土预制渠道弥散型裂缝数值模拟

为了探明预制U型混凝土渠道衬砌冻胀裂缝规律,以衬砌板为研究对象,通过渠道衬砌冻胀裂缝特征测量试验及弥散型裂缝渠道衬砌模型有限元分析,分析了宁夏地区预制U型混凝土渠道衬砌冻胀裂缝特征及衬砌几何参数对开裂位置及裂缝扩展的影响。结果表明,宁夏地区U型混凝土渠道衬砌冻胀裂缝主要出现在阴坡,开裂特征为横向贯通裂缝;增加预制U型混凝土衬砌倾角与厚度,可提高衬砌板抵抗冻胀裂缝出现及扩展的能力,参数变化与抗冻裂能力提高基本呈线性关系;增加衬砌厚度对于衬砌抵抗冻胀开裂的影响大于衬砌倾角增加的影响。衬砌参数变化可提高U型混凝土衬砌抗冻裂性能,提升衬砌渠道的节水效率。     

翼柱型量水槽应用于梯形渠道性能试验研究

为探究翼柱型量水槽在梯形渠道量水的性能,在梯形渠道上通过4种不同量水槽收缩比进行水力性能试验。通过对上游水位、流量和收缩比等进行分析,拟合了流量公式;并对测流精度、上游佛汝德数、临界淹没度以及水头损失进行了分析。试验结果表明:翼柱型量水槽在梯形渠道量水性能良好,水位～流量相关度极高,相关系数的平方R~2达0.997 1,推求的流量公式简易,测流平均误差为2.41%,上游佛汝德数小于0.4,临界淹没度达0.85以上,满足《灌溉渠道系统量水规范》(GB/T 21303-2017)相应要求。     

冻融循环对U型黄土渠道的稳定性分析

为了研究冻融循环对黄土冻结温度的影响规律及U型黄土渠道在冻融循环作用下的稳定性,以陕西省宝鸡市黄土为研究对象,进行了不同冻融次数下的冻结温度试验,研究了冻结温度随冻融次数的变化规律,分析了冻结温度的变化机理,并对冻结温度影响范围内黄土渠道的冻结深度及渠道稳定性进行了分析。仿真结果表明：随着冻融循环次数的增加,黄土试样冻结温度先降低后趋于平稳;冻融循环改变了土的宏细观结构,宏细观参数的变化导致孔隙分布指数随冻融次数增加先负向增大后趋于稳定,而冻结温度降低值只与孔隙分布指数有关;一定温度范围内,冻结温度越低,土层冻结深度越大;冻融循环降低了U型黄土渠道的稳定性。     

梯形渠道翼柱型量水槽试验研究与数值模拟

【目的】探究翼柱型量水槽在梯形渠道量水的适用性。【方法】对4种不同收缩比的翼柱型量水槽进行水力性能模型试验,并运用Fluent 17.1软件对其中2种收缩比的量水槽进行了数值模拟。通过对上游水位、流量和收缩比等进行分析,拟合得到了量水槽流量公式,并从测流精度、佛汝德数、临界淹没度以及水头损失等方面对其量水性能进行了分析。【结果】翼柱型量水槽在梯形渠道量水性能优良,水位-流量相关度极好,R2可达0.997 1以上,拟合的流量公式简明易用,测流平均误差为2.41%,上游佛汝德数均小于0.4,临界淹没度达0.85以上,通过数值模拟对量水槽水面线和流量进行误差分析,将实测值与模拟值进行比较,二者平均误差分别为3.80%和3.72%,与试验结果高度吻合,模拟结果准确可靠。【结论】翼柱型量水槽可用于梯形渠道量水,且量水精度满足明渠测流规范相关要求。Fluent软件可用于翼柱型量水槽数值模拟。     

土壤固化剂新材料在衬砌渠道中的应用研究

在内蒙古河套灌区首次采用固化土衬砌渠道作为渠道防渗抗冻的新技术。简要说明土壤固化剂原理,通过室内试验得出固化土性能,通过施工实践总结出固化土施工工艺。应用已有和自行开发的土壤固化剂制作固化板,进行防渗、抗冻观测试验,对冻深、冻胀量、防渗效果和工程造价作出定量结论,已在大型灌区田间渠道衬砌中推广应用。     

衬砌渠道经济断面的优化设计

针对明渠衬砌渠道经济断面设计中存在的问题，应用系统分析的方法，以总费用（或投资）最小为目标，建立了经济断面优化设计模型，并通过区域网格法及计算机模拟运行，得出衬砌渠道在工程费用最省时的全部系统设计参数。     

现浇固化土衬砌渠道试验及应用效果

利用L9(33)正交试验方法,以固化剂掺和率、水泥掺和率和土壤含水率为试验因素,无侧限抗压强度为响应指标,研究了以重壤土为土料的现浇固化土优化配合比。当固化剂掺和量为10%、水泥掺和量为8%、土壤含水率为25%时,可获得满意的无侧限抗压强度4.17 MPa,另外还系统总结了现浇固化土衬砌渠道的施工工艺。在宝应县临城灌区进行的试点应用表明,现浇固化土应用于灌溉渠道衬砌是可行的,现浇固化土衬砌与混凝土衬砌相比的节省材料费用31.7%。     

U形衬砌渠道结构及水力最佳断面的分析

通过对U形断面渠道的衬砌冻胀破坏特征、机理的分析,指出最优U形断面应是从结构和水力两方面考虑的,通过合理的假设,建立简单的力学模型,以衬砌体结构抗冻胀性能最优及水力最佳为原则,最终推出最优的U形渠道断面参数孤底圆心角和圆弧上部直线段的长度.同时,指出了U形衬砌渠道的冻胀力分析可以表达成最大冻结力的函数,而最大冻结力是反映土质、负温及水分状况的综合指标,只要根据经验或实验确定了最大冻结力,再结合渠道几何要素及衬砌材料的力学指标和衬砌结构的有关参数,就能计算出最优U形断面的参数,使问题简单化、定量化.该计算方法的结果表明符合工程实践的要求,而且安全合理,使用简单.     

梯形渠道砼衬砌冻胀破坏力学分析

通过对砼衬砌梯形渠道的冻胀破坏特征和机理的探讨,对渠道衬砌结构及其所受荷载进行简化,并分析其受力情况.认为梯形渠道边坡板与底板间由伸缩缝隔开,二者互为约束,但不能互相提供弯矩,将二者间的连结简化为铰结是合理的.指出渠道所受冻胀力和冻结力并不是独立的起作用,二者之间相互影响、相互依赖.针对小尺寸、整体性较好的梯形渠道提出...     

利用小麦根密集层土壤水分估测土体含水量

以2001、2002两年的试验资料为基础，分析了冬麦田不同层次的土壤水分含量与0～50cm土体水分含量的相关关系，结果表明，10∽20cm根系分布密集层与0～50cm土体水分含量之间关系最为密切，两者间的数量关系为：y=7．62478 0．71324x10-20据此方程可以用根密集层的土壤含水量估测0～50cm土体的水分含量，用于指导小麦的节水灌溉。     

通用旋转设计优化旱地驱动叶轮参数的研究

利用通用旋转组合试验设计方法,探讨旱地叶轮的使用参数优化问题.采用田间试验,定量地分析了叶片入土角度和入土深度对叶轮滑转率的影响,得到滑转率回归模型.通过对模型的分析表明:在一定牵引负荷下,入土角度和入土深度对驱动叶轮的滑转率有明显的影响,而且叶片入土深度比入土角度对滑转率影响稍大些.通过对模型的统计择优分析,并结合实际使用,得到叶轮在驱动力为1435N时入土角度和入土深度的优先选用的组合,即入土深度为53mm,入土角度为90°,此时的滑转率为18.98%.