浑水波涌灌溉的节水机理与效果

通过大田试验研究，表明在浑水波涌灌溉条件下，表土致密层的形成与发展是含沙水流中泥沙逐渐“挂淤”、“落淤”与“入渗滞留”等作用的结果。随着灌水周期的进展，表土致密层的糙率与入渗能力也随之减小，这就为以后各周期的灌溉水流创造了一个加速水流推进与提高减渗效果的新界面，从而达到节水与提高灌水质量的目的。从4个与浑水有关的节水率分析可见，浑水波涌灌溉的节水效果是泥沙与间歇共同作用的结果，其中泥沙作用是主要的。     

不同泥沙级配浑水灌溉入渗量及减渗作用分析

浑水灌溉是黄河流域普遍存在的现象,浑水中泥沙级配和浓度的大小对土壤入渗过程有很大的影响,不同泥沙级配和浓度的浑水入渗结果有显著差异。通过分析不同泥沙级配浑水灌溉入渗试验数据,并与清水灌溉入渗试验对照得出:不同泥沙级配浑水灌溉累计入渗量与时间的关系和清水相同,均为指数为正的幂函数曲线。相同含沙量、同一入渗历时,泥沙较粗的浑水始终比泥沙较细的浑水累计入渗量大。泥沙颗粒越细的浑水,其相应的累计入渗量越小,减渗量和减渗率越大;而相同累计入渗量条件下,泥沙颗粒越细,相应入渗历时越长。不同泥沙级配浑水相对于清水的时段减渗量和减渗率随时间均先增大后减小,最大值均发生在前50 min,泥沙组成颗粒越细,最大值出现的时间越早,同时刻浑水的减渗作用越强。     

浑水波涌畦灌条件下的间歇入渗试验研究

本文依据大田浑水连续及浑水间歇入渗试验资料，探讨了浑水连续入渗和间歇入渗特性及其规律，研究了浑水泥沙颗粒级配组成对浑水间歇入渗的影响，建立了浑水泥沙物理性粘粒含量与减渗率大小的关系，此研究成果为进一步研究浑水波涌灌理论与技术奠定了基础。     

浑水灌溉下土壤水分入渗规律研究综述

目前,国外土壤水分连续入渗研究主要集中在Green-Ampt模型的修正以及Philip、Parlange入渗方程的求解两方面。国内学者对浑水连续入渗的研究认为:浑水与清水入渗的差异主要是浑水中物理性黏粒的存在引起的,浑水入渗模型以通过浑水灌溉试验进行拟合而得到的经验公式为主;对浑水波涌灌间歇入渗研究认为,不同泥沙粒度组成的浑水间歇入渗能力均小于同条件下的浑水连续入渗能力,且减渗率随入渗周期数的增加而增大。今后应开展不同灌水方式、多种影响因素下的浑水灌溉研究。     

黄河下游引黄灌区管道输水临界不淤流速试验

为了研究黄河下游引黄灌区管道输水临界不淤流速的计算方法,在室内用U-PVC管道,以黄河泥沙为沙样,进行了90、110、125 mm三种管径、两种泥沙颗粒级配条件下,不同含沙量浑水管道输水临界不淤流速试验。结果表明:试验条件下,在含沙量、管径相同时,浑水中泥沙粒径越大,临界不淤流速越大;在管径、泥沙粒径相同时,含沙量越大,临界不淤流速越大;在泥沙粒径、含沙量相同时,管径越大,临界不淤流速越小。依据试验成果,利用回归分析方法建立了黄河下游引黄灌区管道输水临界不淤流速计算公式。     

新疆某引水工程渗管反滤料渗透特性试验研究

采用自行设计的渗管反滤料渗透试验装置对新疆某引水工程反滤料进行渗透试验,研究在清水与浑水两种工况下四层滤料及河床料综合作用下的渗透特性。结果表明:清水试验反滤料渗水效果良好;浑水试验中反滤料渗透系数随着落淤厚度的增加而减小,渗管出水效果不明显,分析了影响反滤料"滤土"和"排水"作用的原因,为设计者提出合理的建议。     

波涌灌技术要素对浑水间歇入渗减渗性影响研究

利用大田浑水间歇入渗实测资料，研究了波涌灌技术要素对浑水歇入渗效果的影响，提出了优化的技术要素量值，在此基础上，分析了浑水间歇入渗减渗机理。这些研究成果为进一步研究波涌灌技术奠定了基础。     

波涌灌技术要素对浑水间歇入渗减渗性影响研究

利用大田浑水间歇入渗实测资料，研究了波涌灌技术要素对浑水间歇入渗效果的影响，提出了优化的技术要素量值，在此基础上，分析了浑水间歇入渗减渗机理。这些研究成果为进一步研究波涌灌技术奠定了基础。     

海绵城市入渗设施淤堵研究进展及长期性能改进方案探讨

针对海绵城市渗井、渗透管和渗透塘等典型入渗设施,阐述了淤堵机理和性能改进研究的意义。将淤堵影响因素分为淤堵物源性质、水动力条件和滤层特性3个方面,分别围绕这3个方面概述了淤堵研究进展。将我国海绵城市入渗设施淤堵问题研究的不足和需要加强研究的方面归纳为:淤堵物源特征仍然不够明确,水流条件研究不够全面,间歇运行的影响研究不够,实际组合滤层结构缺乏研究,时间效应研究不够,主要作用机制认识存在分歧,结构形式和运行维护方案研究不够,缺乏原型试验和实际工程研究。针对我国海绵城市建设,提出急需针对典型城市区域监测实际雨洪,尤其是久未下雨后暴雨中的第1波雨洪,研究入渗设施的淤堵物源性质。基于类似问题的研究工作,分析了入渗设施滤层性能改进的途径,认为可更换滤层方案可以突破入渗设施淤堵问题,促进入渗设施的更广泛运用,从而保障海绵城市建设的长期效果。     

波涌灌溉在灌水方向上的入渗时间分布特征

本文根据大田波涌灌与连续灌的试验实测资料．分析论述了二者在灌水方向上的积水入渗时间分布特征，并进一步讨论了清水与浑水条件下，波涌灌溉是如何将积水入渗时间的分布特征，调整到有利于达到灌水均匀的状态。此外本文还对积水入渗时间Ｔｉ的计算问题进行了讨论。     

黑松林水库泥沙处理技术的研究及应用

本文依据３０余年实测资料，较全面地分析和论述黑松林水库泥沙处理技术的原理，特性，设计计算方法，以及应用效益等，并对该技术的应用前景进行了分析。     

破碎波作用下淤泥含沙量分布试验研究

淤泥质海岸是我国海岸重要组成部分,其泥沙运动主要是"波浪掀沙,潮流输沙",在大风天破碎波作用下,水体含沙量剧增,对港口航道泥沙回淤会产生严重影响。以往研究沙和粉砂在破碎波作用下含沙量分布特征的较多。本次试验采用自来水和徐圩航道试挖槽内原状泥调配得到的试验淤泥,通过室内1∶200缓坡长水槽试验,分析研究崩破波作用下淤泥密度分别为1.35,1.40和1.45 kg/L的水体含沙量分布特征及掀沙机理。分析研究结果表明:破碎波掀沙能力与床面淤泥密度有较强的非线性关系。淤泥密度小于1.45 kg/L时,在破波点之前,底部就开始形成高含沙区,在破波点附近达到最大,在破波点后一定距离,水体明显出现泥沙分层现象。底部含沙量较大时,破碎波作用下淤泥与粉砂含沙量垂线分布特征相似都不均匀。     

人民胜利渠泥沙处理与资源利用途径

针对人民胜利渠运用以来灌区泥沙大量淤积,严重影响灌区生产效益与生态环境、制约灌区经济发展的现状,基于现有泥沙资源利用技术以及泥沙远距离输送技术,提出了人民胜利渠的泥沙处理措施与资源利用途径:首先,开展原沉沙池内泥沙资源利用,恢复渠首沉沙池生机,使其泥沙资源利用良性运转;其次,对于经沉沙池处理后的细泥沙,实施浑水灌溉入田改土;最后,建立泥沙处理与利用有机结合的运行机制,实现人民胜利渠粗细沙的合理沉积和利用,实现灌区可持续发展。     

Experiments on sediment trap efficiency in reservoirs

Sediment trap efficiency plays a key role in the effective operational life of reservoirs. This paper presents the results of five laboratory experiments on trap efficiency. An over‐spilling condition and four gaps located at the downstream end of a reservoir were analysed in this study. The experimental design assumed a river carrying two phases of sediment flowing into a one‐dimensional reservoir. The coarse sediment (sand) was deposited and formed a defined prograding delta. The fine sediment (mud) formed a dilute suspension of wash load in the river. As the river entered the reservoir, the muddy water plunged on the foreset, forming a turbidity current. The turbidity current deposits, in turn, formed a bottomset. Black coal slag and white glass beads were used to simulate sand and mud. Their specific densities were 2.6 and 2.5 for black coal and beads, respectively. The water surface elevation in the reservoir was approximately similar in all experiments. Neither the water nor sediment discharge conditions were changed during the experimental runs. Suspended sediment was sampled through seven siphons; six of these being components of a rake in which they were vertically stacked. The last siphon was positioned on the rake outlet. Sediment samples were taken three times, at approximately evenly spaced intervals in the experiments. Suspended sediment concentration and grain size distribution were calculated for each siphon. The bed sediment deposit was sampled after each experiment. Sediment trap efficiency in the reservoir was calculated. Experimental results show the maximum venting capacity (minimum trap efficiency) occurs under over‐spilling conditions.     

黄河中下游水沙的时空调度理论与实践

利用小浪底水库不同泄水建筑物的组合，塑造一定历时、流量、含沙量及泥沙颗粒级配的下泄水流与下游伊洛河、沁河的“清水”对接，在花园口站形成协调的水沙关系，实现既排出小浪底水库的库区泥沙，又不淤积下游河道的目标。2003年9月6～18日，黄河水利委员会就该理论开展了原型试验，试验结果表明：①利用异重流排沙和浑水水库排沙的特点，达到了小浪底水库拦沙初期“拦粗排细”、减缓库区淤积的目的；②利用小浪底-花园口区间的洪水资源，将小浪底水库排出的细泥沙输送入海，并且不增加下游河道淤积，提高了水流的输沙效率；③实现了下游河道减淤与减灾的统一。     

极平缓岸坡上的底部波能损耗

本文分别分析与计算了波浪在粉沙质海床、沙纹海床和淤泥质海床上传播时波高的衰减。研究表明，波浪在粉沙质海床上传播的渗透损耗可以忽略不计；波浪在沙纹海床上传播的底摩阻损耗比平滑粉沙底床上传播的损耗大，前者的摩擦系数约比后者值大一个数量级。波浪在淤泥质海床上传播的能量损耗最大，其损耗机遇也很复杂。为了便于比较，将波浪在淤泥质海床上的衰减换算成等价摩擦系数。并运用宾汉模型和波浪作用通量守恒原理计算了波浪在极平缓淤泥质海滩上传播时的衰减及沿程等价摩阻系数。与连云港波浪观测资料对比，符合较好。此外。理论计算发现沿程等价摩阻系数与水深关系较大，由深水至浅水逐渐增大，且水深越浅，增速越快。     

浑水脉动压力试验研究

在对量测技术进行研究和改进的基础上，对不同流态区清水和浑水脉动压力进行了系统的对比观测。试验结果表明：高含沙浑水不再属牛顿体而变为宾汉体，浑水的紊流结构发生变化。浑水脉动太力均方根和经度系数随含沙量增加呈直线关系增大，以常水水柱表示的脉动压力均方根和强度系数，浑水和清水没有区别。水流含沙后，浑水紊流结构的变化，并没有改变紊流结构中旋涡含能分布规律，紊动能仍然集中在大，中尺度旋涡中，所以，浑水和清水     

含沙水流挑流消能对卵石河床冲刷的试验研究

本文通过室内浑水模型试验,探讨了卵石床质河流上泄水建筑物挑流消能对河床的局部冲刷问题。试验结果表明:浑水水流的单宽流量大小、含沙量的多少以及含沙粒径的变化都对冲刷坑深度有一定的影响。本文就浑水冲刷特性问题,与清水挑流消能作了对比,提出了一些初步认识。     

Effects of muddy water irrigation with different sediment gradations on nitrogen transformation in agricultural soil of Yellow River Basin

Muddy water irrigation has been widely practiced in the Yellow River Basin for agricultural production and is an important method of economical and intensive utilization of water resources. In this study, the effects of sediment gradation, sand content, and soil moisture content on nitrogen (N) transformation were studied through a series of experimental tests. The results indicated that muddy water irrigation significantly affected agricultural soil physical and biological properties as well as N transformation. Soil bulk density, total porosity, pH, and microbial enzyme activities significantly correlated with N transformation as affected by the interaction between sediment and soil moisture. Sediment addition generally increased the soil bulk density and reduced the soil porosity and pH significantly, and the optimum moisture for promotion of the N transformation rate was 80% of the water-filled pore space. Therefore, muddy water irrigation has a potentially long-term influence on agricultural N cycles in semi-arid regions of northwestern China. This could provide a theoretical basis for scientific and rational use of muddy water for irrigation.     

不同浓度悬浮物颗粒在多孔介质中迁移特性研究

多孔介质中悬浮物迁移特性的研究,有利于减缓实际回灌工程中的堵塞问题,对地下水人工回灌技术的推广具有重要理论意义。采用室内砂柱试验,研究不同悬浮物浓度条件下多孔介质渗透性的变化、悬浮物颗粒在饱和多孔介质中的运移-沉积规律,并分析堵塞发生的机理。本次试验以中位粒径224.2μm的石英砂作为入渗介质并在砂柱中分别连续注入由中位粒径3.24μm的悬浮物颗粒配制而成的三组不同浓度溶液(100 mg·L~(-1)、300 mg·L~(-1)、500 mg·L~(-1))。研究结果表明,在不同的回灌浓度条件下,砂柱内均发生了表面-内部双重堵塞;且随着悬浮物溶液浓度的增加,悬浮颗粒在多孔介质内的迁移量减少,而滞留量却明显增多,但悬浮物浓度对沉积量的影响随着入渗深度的增加而减小;堵塞速率也会随着回灌液浓度的增加而加快;在回灌的初始阶段,多孔介质的渗透性随时间下降幅度很大,随着试验的进行,最终会趋于稳定状态,且越靠近砂柱表层,悬浮物堵塞的程度越为严重。在实际的人工回灌工程中,要尽可能降低回灌液中悬浮物颗粒的浓度,以降低堵塞的风险,保证回灌工程更为长久地运行。