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。     

活性Al2O3饮用水除氟中试研究

采用最大设计流量为1m3/h的中试装置对活性Al2O3除氟性能进行研究。结果表明,该装置具有良好的除氟性能,出水水质安全阶段,氟的平均去除率达92.84%;经活性Al2O3处理后出水pH略有上升;活性Al2O3的再生周期长,再生过程采用自动控制阀门,减少操作繁杂性,适用于小规模偏远地区居民饮用水安全需求。     

凸台类型对离散型流道叠片过滤器水头损失的影响

离散型流道叠片过滤器是一种水头损失相对较小的新型叠片过滤器,其叠片表面均匀分布的凸台结构是影响叠片过滤器水头损失的主要因素之一。为探明凸台类型对内部流场的影响并进一步降低离散型流道叠片过滤器的水头损失,通过物理试验与数值仿真,对比分析了初始的右三角形和优化新增的菱形、椭圆形、上三角形、下三角形等共5种凸台类型的离散型流道叠片过滤器的水头损失及流场分布特征。结果表明：将离散型流道叠片过滤器凸台类型设置为下三角形有利于减小水流主流区与凸台边壁的接触长度和凸台间湍动能强度,降低离散型流道叠片过滤器的水头损失;与初始右三角形凸台相比,4种优化的凸台与主流区接触长度的降幅为9.61%~36.73%,最大湍动能的降幅为25.87%~49.96%,其中下三角形凸台降幅分别为29.99%和49.96%;根据模拟计算可得右三角形凸台流道间水头损失系数最大,下三角形凸台流道间水头损失系数最小,其能量转换效率最高;清水条件下,下三角形凸台离散型流道叠片过滤器水头损失相比初始离散型流道叠片过滤器降低了14.89%~21.93%。研究结果可为离散型流道叠片过滤器的结构优化提供参考。     

节水条件下玛纳斯河流域绿洲变化及适宜规模分析

干旱区节水灌溉技术的大面积推广,有效的推动了绿洲化进程,使绿洲规模不断扩大。针对节水条件下流域尺度绿洲适度规模问题,以膜下滴灌技术的发源地玛纳斯河流域为例,利用1976-2015年五期卫星遥感影像,分析了节水条件下流域绿洲面积变化过程,基于水热平衡理论构建了绿洲适宜规模计算模型,确定了节水条件下流域绿洲适宜发展规模。结果表明:1976-2015年玛纳斯河流域绿洲总面积扩张388.3km~2,人工绿洲面积扩张3 873.3km~2,天然绿洲面积缩减3 485.0km~2;计算得出玛纳斯河流域绿洲适宜规模为4 025.9～4 499.8km~2,目前绿洲实际规模超出绿洲适宜规模的3.4倍,且绿洲稳定指数H0为0.46,表明绿洲处于亚稳定状态;为了进一步保证绿洲稳定性,玛纳斯河流域适宜耕地面积应为1 801.6～2 013.7km~2。研究结果说明,不合理的绿洲开发,威胁到整个绿洲的稳定,确定绿洲适宜规模,可以为绿洲的稳定和可持续发展提供基础科学依据。     

变化环境下玛纳斯河流域绿洲区地下水位变化特征及影响因素分析

地下水作为水循环的重要环节,变化环境下其补给、径流和排泄条件发生改变,影响着干旱区水安全和生态环境维系。以西北典型内陆河玛纳斯河流域为研究区,采用衬度系数方差分析法分析了绿洲区地下水位空间分布及变幅特征,阐明了变化环境下玛纳斯河流域地下水位变化主要影响因素。研究结果表明：(1)2012—2019年地下水水位呈先下降后上升而后再趋于逐年波动、小幅下降的趋势,下降趋势逐渐变缓;(2)地下水位年内变化为3、4月到8、9月波动下降,8、9月到来年3、4月水位有所回升,年内变幅0.29～19.05 m;(3)人为因素对地下水水位具有显著的影响,主要表现在流域土地利用变化和用水量变化。研究结果可以为玛纳斯河流域地下水资源合理开发与管理提供科学依据。     

灌排一体化工程对地下水埋深及作物生长影响的研究综述

灌排一体化工程是提高农业水肥利用效率、减小旱涝灾害影响、提高作物产量的重要方式之一,近年来人们逐渐认识到灌溉与排水是紧密相连的两部分,对于农田灌溉排水工程的研究与相关建设也在不断增加。灌排系统从早期提高排水效率,到注重环境影响,逐渐发展为节水灌溉与新型排水技术相结合的灌排一体化工程。灌排一体化工程通过控制灌溉与排水过程,会对土壤含水率和地下水位、地下水矿化度产生一定的影响,改变作物根系土壤水分条件,从而影响作物的水分吸收和生理生长过程,合理的灌排工程可以促进作物的生长,提高产量。我国南北方灌排系统功能存在一定差异,南方以除涝防渗为主,北方则以提高抗旱能力、治理土壤盐渍化为主。同时,我国灌排系统还存在前期投入成本高、运行维护管理不完善、系统操作技术难度高等问题急需解决。未来,灌排一体化工程应朝着管网化、信息化和自动化方向发展,进一步提高田间水肥利用效率,实现灌排现代化。     

离散型流道结构叠片过滤器性能试验研究

在叠片过滤器中,叠片流道的结构决定着其工作性能。为提高叠片过滤器的水力性能和过滤性能,设计了一种离散型流道新型叠片过滤器,并与直线型流道传统叠片过滤器进行对比。通过室内模型试验,研究了两种叠片过滤器的水头损失、除沙率、拦沙量、拦截泥沙粒径分布等指标。结果表明：清水条件下离散型流道新型叠片过滤器最大水头损失为2.34 m,传统叠片过滤器为3.46 m,前者比后者小32.3%～50.0%;含沙水条件下,两种叠片过滤器拦沙量与流量呈负相关关系,随着流量的增加,过滤器拦截泥沙量逐渐减少,前者平均除沙率为18.94%,后者为15.15%;离散型流道新型叠片过滤器的有效过滤周期长、水头损失峰值低,且对细粒径泥沙的拦截效果较好。综上所述,离散型流道新型叠片过滤器与直线型流道传统叠片过滤器相比,具有较好的水力性能和过滤性能。     

基于二元水循环的河流生态需水综合评价

人类活动对水资源的集约高效利用使流域内水文循环产生了二元分化,天然、人工水循环的此消彼长,改变了水资源在人工绿洲、天然绿洲及过渡带之间的时空分布和转化条件.以玛纳斯河流域为例,通过考虑水的天然循环与人工水循环(二元水循环),后者包括水资源开发利用率、耗水率、污水排放浓度影响,探讨了二元水循环下河流生态需水"质"与"量"的综合评价,以区别以往仅从天然水循环(一元)出发评价河流生态需水的缺陷.建立了二元水循环下的河流生态需水的水量与水质计算方法,实现了对玛纳斯河流域河流生态需水水量与水质的综合评价.