基于熵权-TOPSIS的滴灌春玉米灌水定额研究

为准确得到适宜于北疆地区滴灌春玉米的灌水定额,设置了W₁(225 m³/hm²)、W₂ (300 m³/hm²)、W₃ (375 m³/hm²)、W₄ (450 m³/hm²)、W₅ (525 m³/hm²)、W₆ (600 m³/hm²) 6个水平的灌水定额,研究灌水定额对春玉米生长发育和产量的影响。选取部分生长指标、产量指标、节水指标作为评价指标,结合耗水规律和指标显著性进行分析,并采用熵权-TOPSIS综合评价法,优选适宜于北疆地区滴灌春玉米的灌水定额。结果表明：滴灌春玉米的关键生育期为抽雄散粉期,该生育期最优灌水定额为525 m³/hm²;耗水量和耗水强度的增长速率在灌水定额大于525 m³/hm²后明显下降;通过各指标显著性分析得出,灌水定额为450~525 m³/hm²时,较适宜北疆春玉米的生长;熵权-TOPSIS综合评价结果显示,灌水定额为525 m³/hm²时,贴近度最高,评价结果最好,此时玉米产量为16 178.71 kg/hm²。综上所述,北疆滴灌春玉米的最优灌水定额为525 m³/hm²。     

铺设长度及入口压力交互作用对小流量滴灌带灌水均匀度的影响

为探究滴灌带铺设长度与入口压力交互作用对灌水均匀度的影响。以3种J型（进口型号）滴灌带和1种G型（国产型号）滴灌带为研究对象,分别对不同铺设长度和入口压力组合下的滴头流量进行测定,并运用变差系数（v）、Christiansen均匀系数（C_u）及Keller均匀系数（E_u）进行了评价。结果表明：C_v、C_u、E_u均随着滴灌带铺设长度和入口压力的变化而变化,C_u与E_u呈正相关,与C_v呈负相关;以滴水孔流量变差系数C_v为判别指标,滴灌带铺设长度为200 m时,J₁型入口压力为5~11 m、J₂型入口压力为3~11 m的滴灌带质量等级均为A（优）;入口压力在1~11 m范围时,J₃型滴灌带在各压力下的质量等级均为B(良)、G型滴灌带质量等级均为D（不合格）。滴灌带铺设长度为100 m时,J型滴灌带入口压力在1~11 m范围的质量等级均为A（优）;G型入口压力在1~3 m时滴灌带质量等级为C（一般）。以均匀系数E_u和C_u为判别指标,J型滴灌带铺设长度为300 m时灌水均匀度均最低,入口压力为9~11 m时灌水均匀度均最高。基于上述判别指标,本试验所选各类型滴灌带铺设长度和入口压力的最佳搭配为：J₁型滴灌带铺设长度200 m、入口压力9 m;J₂型滴灌带铺设长度200 m、入口压力11 m;J₃型滴灌带铺设长度200 m、入口压力11 m;G型滴灌带铺设长度100 m,入口压力7 m。     

基于CBR试验的隧道弃渣级配碎石细观力学参数研究

级配碎石广泛应用于高速公路路面基层填料,作为测定路基土及路面材料强度的重要手段——加州承载比(CBR)试验可反映路基或路面结构层的承载能力。基于颗粒流软件PFC^3D对CBR试验展开细观参数影响研究,并借助PFC^3D中力链模型对试样内力演化进行观测,探讨颗粒刚度比k_n/k_s、摩擦系数μ、法向黏结强度T_σ、切向黏结强度S_σ等颗粒细观参数对试验结果的影响。研究结果表明：颗粒刚度比k_n/k_s对CBR值无显著影响,摩擦系数μ和颗粒黏结强度T_σ均与CBR值呈线性正相关。另借助黏结强度比T_σ/S_σ,对比切向与法向黏结强度对CBR试验结果的影响,得出切向黏结强度S_σ对CBR值影响较大;切向黏结强度S_σ主确定接触键切向塑性,法向黏结强度T_σ主控制其表面法向黏附性。     

三角环流滴灌灌水器抗堵塞特性研究

堵塞已成为滴灌技术的行业难题,是影响滴灌技术发展的关键问题之一。针对这一问题,构建了一种三角环流滴灌灌水器,并开展了基于CFD的水力及抗堵塞特性模拟分析。CFD分析表明,灌溉水中的颗粒粒径与浓度对灌水器流量影响不明显,对灌水器流道内的颗粒浓度分布影响显著,灌溉水中的颗粒粒径越大、浓度越高,灌水器流道内累积的颗粒浓度越大。当灌溉水中颗粒粒径为0.05 mm时,灌水器流道内的最大浓度只有1.582%,而且流道内泥沙颗粒的累积效应不显著,说明三角环流滴灌灌水器具有较好的抗堵塞能力。     

湘潭地区红层软岩在淋雨条件下崩解的分形维数研究

采用室内模拟自然降雨的崩解试验,对湖南湘潭地区的红层软岩制成4种不同质量的试样进行了干湿循环淋雨崩解试验,推导了体积与粒径关联的分形维数D_V求解方法,并采用D_V对试验后试样的崩解特性进行了研究。结果表明：不同质量红层软岩试样崩解后的累计百分含量与粒径关系曲线的形状非常相似,曲线的形状整体呈上凸型。随着干湿循环次数N的增加,红层软岩试样的大颗粒逐渐减少,小颗粒逐渐增多,崩解物级配曲线渐渐趋于重合,反映出试样的崩解速率逐渐放缓。随着各组试样质量的不断增大,曲线上凸的部分越发突出。随着N的增加,不同质量试样的D_V先迅速增大,然后增速逐渐放缓,最终基本达到稳定。随着试样质量的逐渐增加,试样的D_V逐渐增大,表明岩样的质量越大,则其崩解的速率越快。     

迷宫灌水器堵塞与输沙能力实验研究

针对含有0.25-0.224 mm与0.224-0.18 mm两种不同粒径泥沙的浑水,在三种灌水器进口压力、四种舍沙量以及不同毛管中水流流速等情况下,当其通过迷宫灌水器时所引起的灌水器物理堵塞情况以及灌水器的输沙能力进行了实验研究,结果表明:1)浑水中泥沙粒径大小是引起迷宫灌水器堵塞的主要因素,其次是灌水器进口压力.浑水中泥沙粒径越大.灌水器进口压力越高,灌水器发生堵塞的可能性越大;2)泥沙时迷宫灌水器的堵塞是一个既突然又逐步发展的过程,且泥沙总是充满灌水器流道的整个横断面;3)对粒径小于灌水器流道尺寸近1/5的泥沙颗粒而言,在一定的运行时段内,当迷宫灌水器流量不变时,其输沙能力会随着浑水舍沙量的提高而提高,可以将进入其中的泥沙全部输出灌水器,对某一含沙量的浑水,灌水器输沙能力随着其流量的增大而增大.     

灌水定额对和田滴灌日光温室辣椒生长、产量及品质的影响

为了探寻和田地区滴灌日光温室辣椒（Capsicum annuum L.）适宜的灌水定额,为当地制定设施蔬菜节水高效的滴灌灌溉制度提供参考,采用定周期变定额的灌溉试验,研究灌水定额对辣椒生长、产量及品质的影响。试验设置5个灌水定额水平,分别为14.1 (I1)、18.7 (I2)、23.4 (I3)、28.1 (I4)和32.8 mm(I5),并以当地农户的灌水定额(CK)作为对照。结果表明：随着灌水定额的增加,辣椒株高和叶绿素含量增大,茎粗先增大后减小,除I5处理的株高和叶绿素含量外,I1~I5处理的辣椒各生长指标较CK处理均差异显著（P<0.05）。I1~I5处理的两茬辣椒产量、品质和灌溉水利用效率（IWUE）较CK均有显著提升（P<0.05）;试验各处理中随灌水定额的增加,辣椒产量和各品质指标均呈现先增大后减小的趋势,IWUE呈逐渐减小的趋势;I3处理的两茬辣椒产量均最高,分别为38 226、54 269 kg/hm²,品质也最优;两茬中I1处理的IWUE最高,分别为8.52、6.14 kg/m³;灌水定额小于I3时,增加灌水定额会显著提高辣椒产量和品质,但对辣椒的IWUE影响不显著,灌水定额大于I3后,辣椒产量与品质随灌水定额的增加而降低,同时辣椒的IWUE也显著减小。综合考虑辣椒的产量与品质,和田地区与试验点种植条件相近的滴灌日光温室辣椒适宜的灌水定额为23.4 mm。     

土壤水分上下限对北疆滴灌春玉米产量和品质的影响

为确定滴灌春玉米（Zea mays L.）各生育期适宜的土壤水分上、下限,从而为新疆玉米灌溉管理升级提供理论依据,以“太玉339”为试材,采用正交试验设计方法,在玉米拔节期、扬花-灌浆期、灌浆-完熟期分别设置3种水分上、下限（50%~80%FC、60%~90%FC、70%~100%FC,FC为田间持水量）,共设9个处理(T₁~T₉),分析其对春玉米不同生育阶段的生长指标、产量、品质、水分利用效率（WUE）的影响。结果表明：当玉米各生育期土壤水分保持在50%~80%FC时,其株高、地上干物质量、叶面积指数（LAI）和产量均显著减小,但会提高水分利用效率（WUE）。总体而言,T₃处理的产量最高,为17 114.51 kg/hm²;T₄处理的WUE最高,为3.11 kg/m³;在灌浆-完熟期提高水分上、下限有利于增加玉米粗蛋白、粗脂肪及淀粉的含量,其中T₃处理该3个指标均为最高,分别为11.02、4.11、69.96 g/100g。以产量、干物质积累量、品质、WUE为指标,基于熵权法的综合评价表明T₃处理最优。综上所述,新疆北疆地区滴灌春玉米在拔节期、扬花-灌浆期、灌浆-完熟期适宜的土壤水分分别为50%~70%FC、70%~100%FC、70%~100%FC。     

引黄滴灌滴灌器堵塞室内模拟试验研究

针对内蒙古乌海市农林灌溉工程中滴灌带堵塞的问题,取用该地区引黄滴灌原水进行室内模拟试验,在不同水质及环境状况下研究滴灌器堵塞情况,分析滴灌器堵塞的主要影响因素。经6组对比试验研究确定,影响滴灌器堵塞的主要水质指标是浊度和微生物总数,且二者有很高的相关性;主要环境因子是水温。含沙量越大,灌水均匀度越小,滴灌器堵塞速度越快。温度越高,灌水均匀度变化幅度越大,进而对滴灌器流量的影响越明显。微生物(主要测定细菌总数)附着在泥沙颗粒上,与泥沙协同作用造成对滴灌器的堵塞;而浊度的增大和水温的升高促使微生物的数量增加。     

地下滴灌灌水器堵塞特性田间评估

以运行2年的日光温室番茄地下滴灌系统为对象,通过对灌水器流量进行测试,分析了滴灌带埋深、施肥次数、施肥量和土壤层状结构等对灌水器堵塞程度及灌水均匀性的影响.滴灌系统包括滴灌带埋深为0、15和30cm的33个小区,2年累计施肥次数的变化范围为0～19,累计施尿素量变化范围为0～1 023kg/hm2.结果表明,运行2年后地表和地下滴灌灌水器发生了轻微堵塞,其中流量降低超过25%的灌水器占2.7%,完全堵塞的灌水器占2.1%;施肥次数、施肥量和土壤层状结构对堵塞的发生没有明显影响,地表滴灌比地下滴灌堵塞略为严重;未发现根系入侵造成的灌水器堵塞.对发生堵塞灌水器在系统中的位置进行调查后发现,大部分堵塞灌水器位于毛管的最末端.为了定量评价灌水器堵塞程度对灌水均匀性的影响,建立了灌水器流量变差系数与流量降低百分数之间的回归关系,结果表明灌水器流量均匀系数随堵塞引起的流量降低百分数的增大而线性增大.     

滴灌系统灌水器堵塞机理与控制方法研究进展

滴灌系统灌水器堵塞问题直接影响灌水均匀度、系统运行效益和使用寿命,是滴灌领域的国际难题之一,而地下滴灌系统中负压吸泥作用与根系入侵效应使得灌水器堵塞机理更为复杂。尤其是水资源短缺与水污染并重的现状迫使滴灌水源多元化、滴灌系统由单一灌溉功能逐步向灌溉施肥等多功能转变以及滴灌技术在高附加值的多年生作物上的应用等因素,对灌水器抗堵塞能力提出了更高的要求。本文通过回顾滴灌系统灌水器堵塞问题研究历程,系统总结了灌水器堵塞类型、测试与评价方法以及发生特征与预报方法,通过建立堵塞物质提取与精细测试方法,分别从堵塞物质形成与生长过程、水源中多物质运移过程两个角度,揭示了灌水器堵塞耦合诱发机制与持续增长机理,通过综合控制堵塞物质来源(前控)、提升自身抗堵塞能力(中排)和有效清除堵塞物质(后清)等多角度建立了灌水器堵塞控制方法,最终提出该领域急需进一步研究的问题和方向。本文旨在为解决滴灌系统灌水器堵塞问题及推动滴灌技术规模化应用与推广提供理论支撑。     

黄河乌兰布和沙漠段不同区域入黄沙物质粒度特征及其来源分析

土壤是具有自相似结构及一定分形特征的不规则复杂多孔介质,为更好地对黄河乌兰布和沙漠段不同区域入黄沙物质粒度特征进行定量表征并解析其来源,利用传统统计学和多重分形理论,研究了黄河乌兰布和沙漠不同地段土壤的粒度特征及粒径分布。结果表明:研究区土壤颗粒组成具有明显的多重分形特征,沙头对岸D_0值为0.821、D_1值为4.386,即粒径分布范围最宽且最不均匀,荒漠草原D_1值为2.970、D_1/D_0值为4.595,即粒径分布最均匀且离散程度最大;不同地段土壤粒径分布范围间存在差异,但相近地段颗粒组成类似;河道左岸由于受乌兰布和沙漠的影响,使得河道左侧的沉积物粒度变粗,其来源于沙漠的沙物质,而右侧河道几乎不受乌兰布和沙漠的影响。     

拦减粗泥沙对下游河道的减淤效果

以实测资料为依据，结合数学模型，重点探讨了粗细泥沙在三门峡汇流区及黄河下游河道的调整机理。计算分析表明，拦减粗泥沙对汇流区与黄河下游的减淤量比值约为０．５，其减淤效果主要在下游，对下游而言，１９７４￣１９９９年若将进入下游的粗泥沙含量控制在１５％￣２０％，则减淤比变化范围为０．６５￣０．８０，且减少的主要为粗颗粒泥沙。     

Characteristics of phosphorus adsorption by sediment mineral matrices with different particle sizes

The particle size of sediment is one of the main factors that influence the phosphorus physical adsorption on sediment. In order to eliminate the effect of other components of sediment on the phosphorus physical adsorption the sediment mineral matrices were obtained by removing inorganic matter metal oxides, and organic matter from natural sediments, which were collected from the Nantong reach of the Yangtze River. The results show that an exponential relationship exists between the median particle size (D₅₀) and specific surface area (S_g) of the sediment mineral matrices, and the fine sediment mineral matrix sample has a larger specific surface area and pore volume than the coarse sediment particles. The kinetic equations were used to describe the phosphorus adsorption process of the sediment mineral matrices, including the Elovich equation, quasi-first-order adsorption kinetic equation, and quasi-second-order adsorption kinetic equation. The results show that the quasi-second-order adsorption kinetic equation has the best fitting effect. Using the mass conservation and Langmuir adsorption kinetic equations, a formula was deduced to calculate the equilibrium adsorption capacity of the sediment mineral matrices. The results of this study show that the phosphorus adsorption capacity decreases with the increase of D₅₀, indicating that the specific surface area and pore volume are the main factors in determining the phosphorus adsorption capacity of the sediment mineral matrices. This study will help understand the important role of sediment in the transformation of phosphorus in aquatic environments.     

黄河下游河道11月至次年5月时期输沙和冲淤规律研究

利用1960—2010年黄河下游11月至次年5月时期实测水沙资料,系统地研究了黄河下游河道水沙运动和河床冲淤规律。分析了花园口、高村、艾山和利津等4站输沙率与各自上站的流量、含沙量和输沙率的关系,黄河下游河道冲淤量与小浪底站来水量、来沙量、含沙量和来沙系数之间的关系。结果表明:黄河下游河道的下站输沙率与上站输沙率有很好相关关系,该时期进入黄河下游河道的输沙量小于1.82亿t、或平均含沙量小于12.6kg/m3、或来沙系数小于0.014 kg·s/m6时,下游河道以冲刷为主,反之则以淤积为主;采用本文建立的下站输沙率与上站输沙率关系式计算的黄河下游各河段冲淤量具有较高的精度。利用本文建立的关系式可以方便地预测未来黄河下游河道该时期不同河段冲淤量,对快速判断黄河上中游水利工程建设对下游河道冲淤影响具有重要意义。     

"自排沙廊道"专利技术在东雷抽黄灌区的应用

陕西省东雷抽黄灌溉工程的渠首进水闸处在黄河小北干流中段,多年来为泥沙问题困扰。陕西省渭南市东雷抽黄管理局在充分研究东雷抽黄灌区泥沙问题的基础上,发明了“自排沙廊道”专利技术,通过3年的运用测试表明,与国内外已有排沙工程相比,这一专利技术具有明显的优点,在多沙河流兴建的水利工程中值得推广。     

三义寨引黄闸闸前泥沙淤积及综合治理措施

对三义寨引黄渠首闸引水渠道淤积造成的农业经济损失、地下水资源过度开发、水体污染严重等负面影响进行了分析,提出了渠首闸泥沙治理措施:①建设黄河滩区引黄沉沙供清工程;②引渠口设立鱼嘴或拦沙堰阻沙分沙;③渠系输沙减淤;④浑水灌溉、输沙入田。同时,对泥沙综合利用的前景、作用和发展方向进行了分析。     

黄河中游多沙粗沙区重点支流粗泥沙粒径组成分析

利用坝地钻探取样资料分析了泥沙空间分布规律,通过输沙模数指标计算了黄河中游多沙粗沙区重点支流中各级泥沙的产沙量。结果表明:受水流分选作用的影响,表现出坝后淤积物粒径比坝前淤积物粒径粗的特点;受地表组成物质的影响,泥沙粒径空间上整体呈现出由南向北逐渐变粗的趋势;根据多沙粗沙区重点支流泥沙粒径、产沙量分析结果和淤地坝分布情况,可有针对性的开展沟道拦沙工程来达到有效控制泥沙的目的。     

连云港海域悬沙和表层沉积物交换研究

采用粒度谱计算方法分析连云港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换特征,为徐圩防波堤口门布置和连云港港航道回淤研究提供理论支撑。连云港港主航道和徐圩航道5 m等深线以外的区域悬沙和表层沉积物交换率为0.1~0.2,表明航道回淤强度将处于较低水平,对今后航道维护有利;5 m等深线以内区域的交换率为0.3~0.4,悬沙落淤对航道回淤有一定贡献,表明该航道段回淤量相对较大,计算结果与实测航道回淤强度分布特征基本一致。灌河口沙嘴正常天气条件下交换率小于0.2,说明悬沙落淤对沙嘴的影响较小;5 m等深线以内破波带水域交换率大于0.5,表明悬沙和表层沉积物交换频繁。连云港港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换主要为粒径小于62 μm的细颗粒组分。分析结果表明,为减少泥沙回淤对徐圩港区港池正常运行的影响,兴建防浪挡沙堤并将堤头布置在破波带之外十分必要。     

长江河口涨潮槽泥沙运动规律

30年来，在对涨潮槽性质和水沙条件有所了解的基础上，于2001年洪季和2003年枯季又一次对长江口新桥水道和南小泓两条典型涨潮槽及与其相邻的南支和南港主槽(落潮槽)的水流、泥沙和河床沉积物进行观测，并进行了专题研究。结果表明：潮流历时涨潮比落潮短；潮流和单宽潮量涨潮比落潮大，优势流小于50％，净水流向槽顶方向：涨潮含沙量、单宽输沙量大于落潮，优势沙小于50％，净输沙向槽顶方向；悬沙粒径组成较细，河床泥沙粒径组成较粗，河床存在推移质泥沙运动，并形成微地貌沙波。