塔里木河流域河岸植被根系护坡的力学机制

荒漠植被根系发达,能够有效稳定边坡、遏制水土流失。以塔里木河典型岸坡植被根系为研究对象,对塔里木河干流上、中游的6个典型河段进行现场勘查并取样,共取土样28组,17组为根–土复合体,包括红柳、甘草、骆驼刺、芦苇、胡杨、白刺6种植被根系。分别对6种不同植被的根–土复合体及相应的素土进行室内直接剪切试验,对比分析黏聚力和内摩擦角的变化规律,定量评价不同植被根系对河岸土体抗剪强度的增强效果;对6种植被根系进行单根抗拉试验,分析不同植被根系的抗拉强度及抗剪强度与根系直径的关系。试验结果表明:(1)根系能提高土体抗剪强度且主要是通过提高黏聚强度来实现的,对内摩擦角影响较小;(2)根–土复合体黏聚力普遍比素土高,6种植被根系下由3.14~16.51 kPa提高到9.43~28.30 kPa;(3)根系抗拉强度随直径的增大而减小,而抗拉力随直径增大而增大。通过分析根–土之间相互作用的力学特点,将根系假设为刚性状态和柔性状态,建立植物护坡中根–土相互作用的力学模型,分别推导出刚性状态下根系提高土体抗剪强度最大值以及柔性状态下根系提高土体抗剪强度最小值的计算公式,根据公式计算得出不同植被根系提高土体抗剪强度最大值和最小值范围,并与试验结果进行对比分析,结果表明:实测土体抗剪强度增加值全部在理论计算范围以内,说明模型计算方法的合理性,为实际工程植被护坡效应的评价提供理论依据。     

一种新型冲洗式沉沙池的设计探讨

对各种类型沉沙池及适用条件进行分析的基础上,通过在沉沙池的首部加调流板、在溢流堰上沿水流方向设溢流槽、对冲沙廊道进行改进并设置辅助冲沙设施这3个方面对传统沉沙池进行了改进。提出了一种新型冲洗式沉沙池,并进行了模型试验。试验结果证明,这种新型冲洗式沉沙池可以大大提高沉沙池对悬移质泥沙 的沉淀效率,并有利于泥沙的排除。     

沉沙池泥沙沉降率的计算与试验研究

介绍了一维超饱和输沙法的基本公式,并用大禹渡沉沙池的实测资料进行了验证计算。结果表明:①沉降率计算结果与实测沉降率吻合较好;②加设调流板和溢流槽后,沉沙池的池段分组沉降率、工作段分组沉降率和大于某粒径级泥沙的沉降率均有所提高,并且泥沙粒径越细,提高幅度越大。     

沉沙池长度计算方法综述

对沉沙池泥沙危害粒径标准的选定问题进行分析研究,指出泥沙危害粒径标准的选定应该综合考虑微灌产品的性能指标和水轮机磨损等因素.介绍了准静水沉降法、沉降概率法和超饱和输沙法的计算方法,并分析了准静水沉降法与一维流超饱和输沙法之间的相互转化,指出一维流超饱和输沙法在实际中应用最广,但其计算结果精度直接受恢复饱和系数α的限制,为此需要对α进行更深入的理论研究,使其应用范围更加广泛.     

典型荒漠植被根系对塔里木河岸坡冲刷过程影响试验研究

为探讨植被根系对河岸冲刷过程的影响作用,取新疆塔里木河岸坡原状土,选取当地优势灌木红柳、乔木胡杨根系,通过室内水槽试验,分析不同植被根系对河岸冲刷起防护作用的贡献率。结果表明:①无根系河岸水下淘刷形式主要为圆弧状,下部抗冲能力差;有根系河岸的淘刷形式主要为三角形,下部抗冲能力强,上部悬空层的稳定性好。②根系的网络固土作用使河岸的抗冲能力提高12%~42%;相同植被根系河岸,根系的布置方式对河岸的固土能力有显著差异,V型根系的固土作用优于竖直型;不同植被根系河岸,红柳根系的固土能力大于胡杨根系,平均提高27%。③根土胶结崩塌体堆积形式主要为三角形,且堆积体的占比大于无根系崩塌体;红柳根系胶结崩塌体的分解速率最慢;根系牵拉系数可作为反应根系对河床防护作用贡献的参数,实际计算中可按1.15~2.52进行估算。研究结果可为塔里木河河道岸坡防护提供理论参考。     

塔里木河河槽形态调整特点及影响因素Symbol`@@

为确定塔里木河干流河槽形态调整过程及特点,根据2005—2013年实测水沙数据及断面资料等,分析了塔里木河河槽形态演变特点及影响因素。结果表明:2005—2009年中上游河段河槽逐渐萎缩,平滩面积总体呈下降趋势;2010—2013年汛期水流冲刷强度增大,游荡型河段平滩河槽形态主要体现为横向调整,断面趋于宽浅,过渡段相对稳定,弯曲型河段汛期水流冲刷强度变化趋势与游荡型河段一致,期间平滩河宽变化较小,断面朝窄深方向发展;2009—2011年游荡型河段和过渡段纵比降减幅分别为1.7%和3.0%,河床比降趋于调平,弯曲型河段纵比降增幅为1.6%,河床略微冲刷;水流冲刷强度能够较好地响应河槽形态变化,可用于预测塔里木河平滩河槽形态冲淤情况。中上游河岸土体在近岸水流作用下容易分解,稳定性差,在一定程度上加快了河床调整过程。     

基于VFSMOD模型的植被缓冲带泥沙拦截效果模拟分析

以山东省大沽河流域北岔河村段、仁兆镇拦河闸段、程家小里村段、后路家村段4处典型植被缓冲带为例,利用VFSMOD模型进行拦截泥沙效果模拟。通过VFSMOD模型,观察植被缓冲带宽度、长度、坡度、植被间距、植被糙率等参数对泥沙拦截效果的敏感性,并比较4处典型位置泥沙拦截率对5个参数的敏感程度。结果表明:泥沙拦截率与缓冲带宽度呈正相关,且带宽达到5 m之前拦截率受带宽的影响较明显;泥沙拦截率与缓冲带长度呈正相关,北岔河村、仁兆镇拦河闸、程家小里村3处缓冲带长度达到20 m后对拦沙率影响降低,后路家村处缓冲带长度对拦沙率的影响较为稳定;泥沙拦截率与植被间距呈负相关,且植被间距达到10 cm之前拦沙率受植被间距的影响较明显;泥沙拦沙率与坡度呈负相关,且坡度达到0.05之后,拦沙率基本不再受其影响;泥沙拦截率与植被糙率呈负相关,且其对拦沙率的影响较低。研究为大沽河水土流失提供了一定的方法及理论数据,并为国内相似河流提供借鉴。     

微灌用自清洗过滤器自动清洗装置结构的优化

自清洗过滤器是灌溉节水系统的关键设备,随着微灌系统自动化程度的提高,该设备对自动化程度要求也越来越高。为此,在介绍了过滤器特点及原理的基础上,提出了优化方案,即改变排污管、吸管、吸嘴的直径,调整吸管的位置和数量,具体就是按照水流方向逐渐增大排污管直径,减小吸管和吸嘴的直径,增多吸管的数量或者将吸管的位置整体向下移动。通过结构优化,提高了过滤效率,延长了过滤器整体结构的使用寿命,为今后研制和开发更加新型自清洗过滤器提供了多样性选择。     

沉沙池水流流场分布均匀化改进研究

为了使沉沙池水流流场分布更加均匀,可在沉沙池的首端位置加设调流板。分析了调流板调节水流的机理,并通过模型试验进行了验证,结果表明,加设调流板是使沉沙池流场分布均匀化的一种既简单又有效的工程措施。提出了调流板孔洞的布置原则:沿垂向底部孔径应该大一些,表面孔径应该小一些;沿横向中间孔径应该小一些,两侧孔径应该大一些。