灌区管理信息系统的研制开发

在计算机技术日益向农业生产管理领域渗透的大背景下,针对灌区管理的普遍需求和项目区实际特点建立了功能简捷适用、结构科学合理的灌区管理信息系统。系统的主要功能有:基本信息服务、实时监测与自动控制、需水预测、用水调度、图形报表、办公自动化管理、数据库管理、系统维护。结合系统在项目区的应用,证明了系统的开发建设是成功的,具有应用推广价值,也可以为同类系统的建设提供参考。     

滴灌系统叠片过滤器离散型流道结构水力性能试验及内部流场模拟

为获得叠片流道内部水流流动特性,解决叠片过滤器水头损失较大的弊端,通过室内试验对比了传统叠片过滤器和具有离散型流道结构的叠片过滤器在不同流量下的水头损失,并采用Fluent19.0对清水条件下2种不同流道结构叠片过滤器内部流场分布规律进行数值模拟。结果表明:流道内部流量模拟值与试验设定值最大相对误差为4.8%;随着流量的增大,传统叠片过滤器产生的水头损失更为明显,与传统叠片过滤器相比,离散型流道叠片过滤器产生的水头损失在最大流量下降幅为20.8%;对不同流道进行内部流场分析,得出同一流量下离散型流道的平均过流断面面积大于直线型流道,过流断面面积越大,则流速越小,水头损失也越小,离散型流道内部局部水头损失占主导地位,凸台的离散排列降低了沿程水头损失。研究结果可为叠片流道的设计和结构优化提供参考。     

EPS板-玄武岩纤维中空织物保温板导热性能模拟

通过数值模拟与试验方法,研究了EPS板-玄武岩纤维中空织物保温板的导热性能。采用一维稳态热流计法进行试验,测试了不同厚度EPS板与玄武岩纤维中空织物组合而成的新型保温板的导热系数;并利用软件ANSYS Workbench对新型保温板的传热机理进行模拟,同时结合相关理论公式,对新型保温板的导热系数进行理论计算。数值模拟和实验结果表明,玄武岩纤维中空织物可以大幅降低EPS板的厚度,能够有效阻止温度降低,提高保温板整体的保温隔热性能;有限元模拟得到的导热系数预测值与实验测试结果相比,最大误差为8. 8%,两者基本一致。     

季节冻土区渠道水分迁移规律及冻胀特性试验研究

为了量化渠基土体中的水分在冻融过程中的迁移及其分布规律,揭示渠基土体的微观冻胀特性,选取渠基土体不同部位的原状土样,进行冻融试验,采用CT扫描技术,监测研究渠基土样冻融过程中的水分迁移及其孔隙水分布规律,进一步探究渠基土体的微观冻胀特性。结果表明:冻融过程中土样深度16～18 cm处的含水率较高,产生了水分积聚。冻结过程中,土体的微观孔隙结构发生了明显变化,同时发生了裂缝的张开和闭合。在融化阶段,由于冻结水快速融化,土体发生融沉,最大融沉量为6.78 mm。研究成果揭示了渠基土体单向冻融过程中的水分迁移规律、孔隙水的分布状态及其冻胀微观特性,为季节冻土区输水渠道的抗冻胀设计提供了理论基础。     

寒区引水明渠抽水融冰试验

寒区冬季明渠引水长期遭受冰害困扰,严重制约工农业及居民生活用水,经济损失巨大.结合新疆红山嘴水电站2级引水明渠,采用原型观测方法,开展了2次抽水融冰试验.根据试验结果,分析了不同水井运行方式下,井后明渠沿程水温、井前后5m明渠水温及整个引水明渠沿程水温的变化情况,得到了上述情况下明渠水温的变化规律及水井运行制度对水温变化的影响.处于运行状态的水井井后明渠水温得到了显著提高,在井后50m范围内,水温急剧下降,并产生较大波动,超出该范围后,水温下降不明显,波动也相对平缓;井水和渠水的混掺及渠水与外界的热交换过程并不能在短时间、短距离内完成.2次试验气温基本相同,试验过程中明渠末端水温相差不大,都在1.5℃左右.     

流固耦合的多元结构深厚覆盖层透水地基的力学特性

深厚覆盖层多元结构坝基在渗流过程中各土层力学差异明显,分析时关注的具体问题也不尽相同,需要深入研究。基于比奥固结理论,考虑土体的非线性流变以及土体固结变形过程中孔隙度、渗透系数、弹性模量及泊松比的变化;借助ADINA流固耦合模块来模拟西藏达嘎水电站坝基渗流场与应力场耦合过程,分析各层力学特性及相互作用。研究表明,透水性较强的表层土体是渗流主要通道,也是渗流进出区和沉降变形体现区,应在上游采取措施提高其压缩模量,下游区域增设反滤层和排水设施;坝基中的粉细砂层是坝基沉降的主要原因,对坝基沉降起主导作用,同时应注意其液化特性对坝基的不利影响;坝基中的承压含水土层对下游上部结构产生向上顶托力,若位置较深,则破坏性较小;坝基深部土层对整个坝基的渗流破坏影响较小,但对沉降和渗流量的影响不可忽视;表层砂卵砾石层和粉细砂层的渗透系数相差较小时,土层间不会发生接触冲刷。此外,还发现坝基孔隙水压力在快速衰减阶段被消散,期间土体固结较快。垂直防渗墙能有效降低渗透坡降和渗流量,将坝基沉降变形控制在防渗墙上游区域,但上游坝基变形对防渗墙产生较大的水平推力,应加大防渗墙尺寸或者采用辅助渗控措施。     

降水及人类活动对阜平流域径流的影响

为了研究近年来气候变化和人类活动影响条件下的阜平流域径流的演变规律,采用5 a滑动平均法和线性回归法,对阜平流域径流量、变化趋势及影响因素进行了分析,并利用降水径流经验统计模型估算了降水变化和人类活动对流域年径流量的影响程度。结果表明:降水量与径流量有一致性的变化趋势,降水量下降的趋势不明显,而径流量呈显著减少的趋势;1969—1979年、1980—1989年、1990—1999年、2000—2005年,受人类活动影响所减少的年均径流量分别占径流总减少量的21.04%、46.05%、58.30%、54.93%,受降水变化影响所减少的年均径流量分别占径流总减少量的78.96%、53.95%、41.70%、45.07%;随着年代的推移,人类活动对径流的影响逐渐增大,而降水变化的影响逐渐减小,20世纪80年代以后,人类活动导致径流量减少的贡献率要大于降水因素。     

沙漠砂混凝土框架节点抗震性能试验研究

为研究古尔班通古特沙漠砂混凝土框架节点的抗震性能,对 9 个缩尺比为 1/2 的框架节点进行了拟静力试验研究,研究了沙漠砂替代率、轴压比和配箍率对节点破坏模式、耗能能力、延性、刚度和恢复力模型的影响。研究结果表明：沙漠砂替代率由 0% 逐渐增加到 80% 时,试件的破坏现象、骨架曲线、耗能、刚度退化主要受沙漠砂混凝土的强度和应力?应变关系影响,延性逐渐降低,且沙漠砂替代率为 80% 的构件其延性较首个试件降低了 11.48%;轴压比由 0.2 逐渐增加到 0.6 时,峰值荷载提高约 3%,延性降低约 5%,等效黏滞阻尼系数增加约 18%,刚度退化程度增加;配箍率由 0.50% 逐渐增加到 2.52% 时,峰值荷载提高近 10%,延性提高约 6%,等效黏滞阻尼系数增加约25%,刚度退化减缓。整体而言,沙漠砂混凝土框架节点的抗震性能与普通混凝土试件相似。建立了沙漠砂混凝土框架节点的三折线恢复力模型,且计算模型与试验结果吻合良好。     

溢洪道底板空蚀发生位置及抗空蚀措施分析

以肯斯瓦特水利枢纽工程为例,通过水工模型试验,测试其设计水位工况下和泄洪消能标准水位工况下溢洪道泄洪时底板的流速及压力分布,并根据空化理论模型对其底板沿程空化数进行了计算。结果表明:可以通过溢洪道流速特性和底板压力分布来分析过流面的空化空蚀特点;在实际工程中,可采用优化过流面的体形、设置掺气减蚀设施、控制溢流面的不平整度以及使用抗空蚀材料等方法来防止空化和空蚀的发生。     

渠道工程中保温板防冻胀设计

我国北方大部分地区都属于季节性冻土地区,输水渠道经常会由于地基的冻胀而遭到不同程度的破坏。目前虽有不少地区的输水渠道采用了聚苯乙烯保温板防冻胀措施,而且取得了一定的效果,但聚苯乙烯保温板防冻胀设计还处在初级阶段。提出渠道工程中保温板防冻胀的设计方法,首先介绍了聚苯乙烯保温板的物理、力学以及冻融循环特性;然后论述了干燥和湿润状态下如何选取保温板厚度;最后结合工程实例说明了设计过程。对同类工程的设计有参考借鉴意义。