迷宫流道偏差量对灌水器水力性能及抗堵塞性能的影响

以齿尖偏差量分别为-0.25、0、0.25和0.50 mm的齿形流道结构形式的灌水器为研究对象,应用CFD单相流流场速度数值分析、CFD两相流沙粒浓度分布数值分析、试验样品清水和浑水测试相结合的方法,研究了偏差量对灌水器水力性能和抗堵塞能力的影响.结果表明:偏差量与流态指数呈正相关关系,与流量系数呈负相关关系,而随着偏差量的增加灌水器的抗堵塞能力也在下降,综合分析偏差量对水力性能和抗堵塞性能的影响,认为在满足流态指数的要求下应尽量减小偏差量以提高抗堵塞能力.     

齿形迷宫流道不同结构参数下灌水器抗堵塞性能研究

以齿形迷宫流道灌水器为研究对象,通过计算流体力学(CFD)数值模拟、PIV观测和样品测试相结合的方法,研究了齿形结构的不同齿底距、齿高下颗粒运动轨迹与流道内部速度场分布的关系,并初步探索了流道结构参数与灌水器抗堵塞性能的关系。结果表明:当流道内固体粒子运动速度小于0.5 m/s时,易在齿底处旋转,而大于此速度时,则易进入主流区被水流带出流道;齿形迷宫流道齿底距与抗堵塞性能呈正相关,齿高与抗堵塞性呈负相关;流道设计时,单纯增大齿底距或者减小齿高,可以有效降低粒子在流道中发生旋转的概率,有利于提高灌水器的抗堵塞性能。     

迷宫流道转角对灌水器抗堵塞性能的影

以转角分别为45.0°、60.0°、67.5°和75.0°的齿形流道灌水器为研究对象,应用CFD流场速度数值分析、PIV颗粒运动轨迹线和速度观测对比以及浑水抗堵塞测试相结合的方法,研究了转角对灌水器水力性能和抗堵塞能力的影响.结果表明转角与流量系数及流态指数均呈负相关关系,而灌水器的抗堵塞能力随着转角的增加呈下降趋势.综合分析转角对水力性能和抗堵塞性能的影响,提出迷宫流道结构灌水器的合理转角为60.0°.     

灌水下限与毛管埋深对温室番茄生长的影响

为探明番茄根系生长与水分分布之间的互反馈机制,通过日光温室地下滴灌试验,设置了4种毛管埋深(0 cm、10 cm、20 cm和30 cm)和3种灌水下限(保持土壤含水量为50%、60%和75%田间持水量),研究了不同灌水下限与毛管埋深对番茄根系生长及干物质分配的影响。研究结果表明,轻度、中轻度水分亏缺(灌水下限为75%和60%田间持水量)时,毛管埋深对番茄耗水量有显著影响,10~20 cm毛管埋深提高番茄耗水量。毛管埋深增加会减少0~20 cm土层根系分布,促进20~60 cm土层根系生长;毛管埋深对0~10 cm、20~30 cm、30~40 cm土层根系生长影响显著,对50~60 cm土层根系生长无显著影响。灌水下限对细根(d1 mm)、粗根(d1mm)的根长与根表面积影响显著,毛管埋深对细根的根长与根表面积有显著影响;轻度水分亏缺及20 cm毛管埋深有利于细根根长和根表面积生长,减少粗根比例。本研究结果表明,轻度水分亏缺及毛管埋深为20 cm更有利于全株干物质积累,灌水下限为75%田间持水量能够增加根系干物质分配比例,而20 cm毛管埋深则能促进干物质向茎叶转移且减少根系干物质的分配比例。     

加气灌溉水氮互作对温室芹菜地N2O排放的影响

为揭示加气条件下不同灌溉和施氮量对设施菜地N2O排放的影响,提出有效的N2O减排措施,该研究以温室芹菜为例,设置充分灌溉(1.0 Ep,I1;Ep为2次灌水间隔内φ20 cm标准蒸发皿的累计蒸发量)和亏缺灌溉(0.75 Ep,I2)2个灌溉水平和0 (N0)、150 (N150)、200 (N200)、250 kg/hm2 (N250)4个施氮水平,采用静态箱-气相色谱法对各处理土壤N2O的排放进行监测,并分析不同灌溉和氮肥水平下土壤温度、湿度、矿质氮(NH4+-N和NO3--N)、硝化细菌和反硝化细菌的变化,以及对土壤N2O排放的影响.结果表明:充分灌水温室芹菜地N2O排放显著(P＜0.05)高于亏缺灌溉;施氮显著(P＜0.05)增加了土壤N2O排放,N150、N200和N250处理的N2O累积排放量分别是N0处理的2.30、4.14和7.15倍.设施芹菜地N2O排放与土壤温度、湿度和硝态氮含量呈指数相关关系(P＜0.01),与硝化细菌和反硝化细菌数量呈线性相关关系(P＜0.01),而与土壤铵态氮没有显著相关关系.灌水和施氮提高芹菜产量的同时,显著增强了土壤N2O排放.综合考虑产量和温室效应,施氮量150 kg/hm2、亏缺灌溉为较佳的管理模式.该研究为设施菜地N2O减排及确定合理的水氮投入量提供参考.     

硫酸钾肥对静止黄河水泥沙絮凝沉降的影响

为探索硫酸钾肥对黄河水泥沙在静止状态下沉降的影响,以硫酸钾浓度和泥沙粒径为参数,用移液管法研究了5种硫酸钾浓度和4种粒径范围段(<100,50~100,34~50,<34μm)黄河泥沙的沉降过程,探讨不同硫酸钾浓度对细颗粒泥沙沉降絮凝的影响。结果表明:硫酸钾浓度越大,含沙量下降越快,泥沙沉降速度越大,初始粒径<100μm,当硫酸钾浓度分别为0,2.86,7,14mmol/L时,沉降30min后相对含沙量分别为35.35%,30.75%,27.02%,14.00%,中值沉速ω50分别为1.55,3.00,3.91,4.93cm/min;泥沙初始粒径越小,硫酸钾促进絮凝沉降的作用越明显,<34μm的泥沙受硫酸钾影响最大,当硫酸钾浓度从0增大到60mmol/L时,初始粒径为<34μm的泥沙絮凝后的中值沉降速度从1.38cm/min增加到8.53cm/min,增加518.12%,初始粒径为34~50μm的泥沙絮凝后的中值沉降速度从6.29cm/min增加到8.43cm/min,增加34.02%,初始粒径为50~100μm的泥沙中值沉降速度从7.12cm/min增加到7.59cm/min,增加6.60%;泥沙粒径越小,硫酸钾浓度越大,对絮凝后中值粒径的影响越大,当硫酸钾浓度从0增大到60mmol/L时,初始粒径为50~100μm的泥沙絮凝后中值粒径与硫酸钾浓度之间无明显规律,不同处理间无显著差异,硫酸钾基本对该粒径段泥沙絮凝沉降没有影响,初始粒径为34~50μm的泥沙絮凝后的中值粒径从38.8μm增加到41.0μm,增大5.76%,初始粒径<34μm的泥沙絮凝后中值粒径从15.7μm增加到21.6μm,增大37.82%;絮凝后沉降泥沙中小粒径颗粒相对含量减少,大粒径颗粒相对含量增加,最大粒径变大,泥沙初始粒径为<34μm、硫酸钾浓度为60mmol/L处理絮凝后最大粒径为200μm。研究成果为解决水肥一体化过程中的滴灌堵塞问题提供了参考。     

微润灌溉线源入渗湿润体特性试验研究

为探明微润灌溉线源入渗水分运移规律,通过室内土箱试验对微润灌溉土壤水分分布进行研究,分析土壤质地和土壤密度对湿润体特性的影响。结果表明:微润灌溉湿润体是以微润带为轴心的柱状体,黏壤土为近似圆柱体,砂土湿润体横剖面为"倒梨"形,黏壤土R:X:H(R为水平运移距离,X为垂直向上运移距离,H为垂直向下运移距离)平均为1.00:0.90:0.99,砂土为1.00:0.81:0.95。湿润锋水平和垂直(向上和向下)运移距离均与灌水时间呈显著的幂函数关系,土壤密度和质地是影响湿润体特性的主要因素;微润带流量小,单位长度流量不超过210 mL/(m.h),可适应土壤含水率变化自动调整,累计入渗量与灌水时间呈线性关系;湿润体内含水率以微润管带为轴心呈同心圆面分布,大部分土壤含水率介于田间持水量的80%～90%之间,微润灌溉均匀度高,达95.62%。因此,微润灌溉技术节水效果显著,适宜旱区作物用水需求。     

微灌系统综合流量偏差率的计算方法

在分析目前水力偏差率以及流量偏差率计算方法的基础上，提出并定义了地面偏差率，确定了地面偏差率的计算方法，并对原有灌水器制造偏差率进行了重新定义；综合考虑制造偏差、水力偏差和地面偏差，分别推导出了不同偏差影响下的流量偏差率计算公式，并推导出了综合流量偏差率和极限综合流量偏差率的计算方法。研究结果为更准确设计微灌系统工程提供技术指导，使微灌系统实际运行指标与系统设计指标保持一致。     

加气对灌溉水黏性泥沙絮凝沉降的影响

为研究黄河水水肥气一体化灌溉时加气对灌溉水中黏性泥沙沉降能力的影响,配置5种浓度的高岭土悬浊液（1、3、5、7和10 g/L）和4种肥料质量分数（0、0.2%、0.5%、1.0%）的硫酸钾肥、复合肥及尿素浑水,分析了加气前后的相对含沙量、泥沙中值沉速和沉降泥沙中值粒径。结果表明：加气显著促进浓度为3～10 g/L黏性泥沙的絮凝沉降（P<0.05）,且促进作用随泥沙浓度的增加而增强。与未加气处理相比,冬、夏季加气处理后泥沙中值沉速分别提高48.67%～70.98%和33.04%～57.52%,沉降泥沙中值粒径增大7.62%～13.95%和6.83%～13.24%。加气促进黏性泥沙絮凝沉降的作用与浑水中施加的肥料类型及浓度有关,促进作用随肥料浓度的增加而减小。对于肥料质量分数为0.2%～1.0%的硫酸钾肥、复合肥及尿素浑水,加气处理后泥沙中值沉速分别提高20.00%～32.12%、18.71%～130.40%和91.19%～170.21%。施加硫酸钾肥加气后泥沙中值沉速最大,为0.399～0.450 mm/s,施加复合肥加气后泥沙中值沉速最小,为0.288～0.330 mm/s。加气、肥料类型、肥料浓度分别单独或交互均极显著影响泥沙沉降（P<0.01）。研究结果对于明确水肥气一体化灌溉管网系统泥沙淤积规律具有重要意义。     

微润带埋深对温室番茄生长和土壤水分动态的影响

为探明微润灌溉对番茄生长和土壤水分的影响,设置了3种不同埋深和2种不同工作压力,研究了微润带埋设深度和压力对番茄生长、产量及水分利用效率的影响。结果表明:定植后94天,微润带压力水头为180cm、埋深为15 cm时的番茄株高分别比埋深10 cm和20 cm的处理增加9.17%和7.55%;此时番茄气孔导度最小,光合速率和水分利用效率最大,分别比埋深为10 cm和20 cm的处理增产3.24%和7.45%;不同埋深土壤含水率垂直分布随时间的变化存在差异,15 cm埋深时的土壤含水率最大。微润带埋深是影响土壤水分时空变化的主要因素;压力对土壤含水量时间变化影响不显著。