土壤水分入渗和再分布过程的信息熵演变特征

土壤水分运动是水文过程中的重要组成部分.熵概念将土壤水分运动的物理意义和统计学意义统一起来,并逐渐被应用于研究土壤水分的运动.但初始条件和边界条件对土壤水分运动熵演变的影响没有被充分考虑,简单地将熵演变看做单调增加过程.研究探讨了土壤水分的入渗过程和再分布过程在不同初始条件、边界条件影响下的信息熵演变特征.结果表明:1)不同土壤水分运动方式下,信息熵演变过程所呈现的特征曲线类型差异显著,初始含水率均匀、下边界无界的入渗过程和再分布过程,其熵演变分别以线性和对数形式单调增加.2)受初始条件和边界条件的影响,信息熵演变特征曲线的一致性和特征曲线类型都将发生改变,熵减小过程也会发生,进而导致系统的熵演变过程呈现多样化和复杂化.因此,运用熵理论研究土壤水分运动需要充分考虑水分运动方式、初始条件和边界条件对系统熵演变的综合影响.这样既能体现熵理论从统计学机理角度阐述土壤水分的动态变化,克服物理模型因测定水力学参数而大量耗时的不足,又能保证结果具有较高精度.     

季节性冻融土壤水分运动规律

从定性和定量两个层面分析了潜水浅埋深条件下季节性冻融土壤水分运动的一般规律,结果表明：1）冻结期内土壤水分向上运动,潜水补给土壤水;消融期则以20～40cm深度为界,土壤水分向上下两端运动,土壤水补给潜水,整个过程导致潜水位先降后升,但一部分损失于潜水蒸发.2）在冻融过程中各个阶段,20～40cm以上土层和以下土层水分...     

膨胀性土壤饱和水分运动参数计算模型

膨胀性土壤吸水膨胀变形,具有复杂的水文特性及力学性质,其分布范围广泛,对国民经济有着重大影响,开展膨胀性土壤水分运动研究具有重要的实际意义和理论意义。目前的土壤水分运动研究多针对非膨胀性土壤,相关研究成果不适用于描述膨胀性土壤水分运动过程。土壤膨胀变形主要是土壤膨胀力和自重应力综合作用的结果,土壤受力变形特征随土壤深度的变化而变化。为量化土壤膨胀变形对土壤水分运动参数的影响,采用土壤膨胀特征曲线和土壤应力——应变关系曲线,建立了包括饱和含水量、饱和导水系数、饱和比容积等在内的膨胀性土壤饱和水分运动参数计算模型。随后,以黄绵土和娄土为典型膨胀性土壤,基于室内试验开展了不同厚度土壤饱和水分运动参数的测定,验证所提出的参数计算模型的适用性和可靠性。结果表明：土壤饱和水分运动参数的计算值与实测值间的相对误差均小于10%,Nash效率系数均大于0.85,均方根误差均小于0.07,说明该模型可以较好地模拟计算膨胀性土壤饱和水分运动参数。研究成果既丰富了土壤水分运动理论研究,也为膨胀性土壤水分的利用和管理提供了参考。未来研究将深入探讨不同初始含水量、不同初始容重下,土壤自重应力和膨胀力对饱和水分运动的影响,以期进一步提高模型性能。     

充填复垦土壤水分竖直运动模拟研究

应用直立柱状模型模拟研究了煤矸石和粉煤灰两种充填模式下覆土层土壤水分运动特点,把充填复垦土壤水分运动过程分为3个阶段和4个层次,并通过与全部充填土壤情况下水分动态对比找出其差异性.把监测数据与应用竖直一维动力学模型计算得到的水分分布规律比较,找出了充填层对覆土层土壤水分动态产生影响的本质原因,并对充填煤矸石和粉煤灰复垦的土壤水分动力学参数进行修正.结果表明：充填煤矸石和粉煤灰复垦的土壤水分动态与正常土壤不同源于煤矸石和粉煤灰的颗粒级配与土壤的差异;覆土层土壤与充填料孔隙的差别大,其保持水分的能力反而较强,煤矸石充填不会导致覆土层水分大量渗漏.     

东北黑土区非饱和土壤水分运动数值模拟研究

根据非饱和土壤水分运动基本理论,建立一维运动数学模型,采用有限差分法计算,对东北黑土区非饱和土壤水分一维运动进行数值模拟研究。经Warrick试验验证,模拟结果和实际测量值的相对误差小于0.001,该模型可以模拟东北黑土区非饱和土壤水分在垂直剖面上的分布情况。     

高速公路中央分隔带绿化渗灌技术研究

结合国家3号高速公路枣庄段中央分隔带绿化灌溉工程,试验研究了渗灌技术在高速公路中央分隔带绿化灌溉中的应用问题。进行了室内微孔渗管渗水性能试验和渗灌条件下土壤水分运动实体模型试验,研究了渗管出流规律和土壤水分运动规律,并给出了渗灌设计主要参数。研究结果表明,对于平均流量为2.5L／h的渗管,适宜的最低水头为6m,渗管长度为50m;对于平均流量为6.0L／h的渗管,适宜的最低水头为5m,渗管长度为35m;渗管的埋深为45cm,双排布设间距为1m。     

土壤中水、汽、热运动的耦合模型和蒸发模拟

本文给出了在饱和一非饱和土壤中,水,汽、热运动的耦合型数值模型及大气边界层模拟。计算所需输入的量为气象因素,土壤温度和水力特性。由于对耦合模型缺乏合适的解析解,故对两个模型分别用试验结果和解析解进行了验证,结果吻合较好。用此数值模型模拟了蒸发条件下的土壤水分运动问题。     

土壤中水、汽、热运动的耦合模型和蒸发模拟

本文给出了在饱和一非饱和土壤中，水、汽、热运动的耦合型数值模型及大气边界层模拟。计算所需输入的量为气象因素，土壤温度和水力特性。由于对耦合模型缺乏合适的解析解，故对两个模型分别用试验结果和解析解进行了验证，结果吻合较好。用此数值模型模拟了蒸发条件下的土壤水分运动问题。     

灌木对黄土边坡的加固效应

植物对边坡稳定性的贡献源于根系对土体的加劲作用、根系吸水消耗孔隙水压力及其引起的抗剪强度增加.通过对非饱和含根土开展剪切试验建立了根-土复合体的抗剪强度模型,其抗剪强度是根系密度和土壤含水率的函数.通过建立二维根系吸水模型,开展根系吸水条件下的渠道边坡土壤水分运动数值模拟.根据土壤水分动态分布和根-土复合体抗剪强度模型计算了不同气象阶段植被渠道边坡的稳定性.对比相同时刻植被边坡和裸土边坡的稳定性计算结果发现,植物根系通过加劲土壤和吸取土壤水分能够显著增强黄土渠道边坡的稳定性.     

寒区闭流区土壤水分垂向渗流系统物理模拟试验装置分析与设计

土壤入渗是大气降水、地表水、地下水和土壤水相互转化的一个重要环节,入渗试验是研究土壤入渗的重要手段。以乌裕尔河、双阳河闭流区为研究对象,以入渗试验为基础,基于不同的气候条件和试验原理,分别对积水条件下的土壤水分垂向变化试验装置、蒸发条件下的土壤水分垂向变化试验装置和冻融条件下的土壤水分垂向变化试验装置进行了分析与设计,以便找到研究寒区闭流区土壤水分运移的最佳试验方法。     

桩西潜山成藏条件及油气富集规律

针对潜山表层风化壳油藏研究较多,潜山内幕油气成藏规律研究较少状况.从油源条件、构造活动对储层发育、输导方式和封堵盖层的配置等角度研究了桩西潜山成藏条件和富集规律,孤北洼陷和桩东凹陷为其提供了丰富的油源,储层、盖层、圈闭的发育主要受控于褶皱和断裂构造,由此形成以裂缝为主的复杂圈闭组合.油气沿油源断层和褶皱-断裂-裂缝进入潜山内幕溶蚀带成藏.油气分布主要受控于裂缝发育程度,正断层尤其是油源断层对下古生界储层改造是油气运移指向区,逆断层下盘地层挠曲形成缝洞发育带可形成富集高产油藏.     

漳滏河灌区节水灌溉制度优化

漳滏河灌区地下水超采严重.进行水资源合理配置刻不容缓.根据供水水源的现状对该灌区进行分区,采用水分生产函数的Jensen相对值模型,建立单一作物灌溉制度二维动态优化模型,对灌区灌溉制度进行优化.通过灌溉制度的优化达到节约水资源的目的,为缓和该区水资源短缺和作物生产之间的矛盾提供了方法.     

沉积模式约束的蚀源区砂砾岩分布预测研究

古潜山油气藏表面普遍发育一套准原地沉积成因的砂砾岩储层,物性好、产能高但展布规律复杂,亟需开展储层分布预测,支持潜山油气藏开发。该文以渤海A油田太古界潜山为例,采用"将今论古"思路,建立蚀源区砂砾岩沉积原型模式。基于微古地貌恢复,充分利用三维地震资料的低频响应特征,实现了古潜山蚀源区砂砾岩储层分布预测,取得以下认识:(1)蚀源区砂砾岩沉积受局部地形地貌控制,在山地区、山间洼地、山间沟谷形成不同沉积组合模式;(2)在印模法基础上,采用层面斜率属性差异放大技术实现了微古地貌精细刻画,基于低频地震数据开展地震属性分析,利用属性分布与微地貌单元的对应关系,进一步判断储层分布预测结果的合理性。A油田研究结果显示,其蚀源区砂砾岩分布符合山地区发育的"山间侵蚀河道-山前冲积扇"组合模式,山间沟谷内砂砾岩呈连续条带状,山峰山脊区砂砾岩发育程度低、呈不连续斑块状分布,山前斜坡地貌单元砂砾岩呈连片分布。     

某地源热泵工程案例的技术经济性分析研究

通过南京地区某项目地源热泵空调系统工程,对地埋管地源热泵系统的技术合理性和经济可行性进行评估,并与水冷机组+锅炉系统进行比较,从经济学的角度研究地埋管地源热泵的技术,分别在初投资费用、经济性评价指标和能耗分析3个方面研究其经济效益,最后提出相关结论和建议,得出地埋管地源热泵技术系统的能源综合利用率较高,在经济性和运行费用上优于水冷机组+锅炉系统的结论.     

地源热泵垂直埋管换热器性能的数值模拟研究

以地源热泵垂直埋管换热器为研究对象,建立地源热泵垂直埋管换热器的三维数值模型,通过实验对数值模型进行验证。利用已建的数值模型分析了埋管内水流流速,水温以及钻孔内不同埋管和回填材料对地埋管换热器性能的影响。研究结果表明:地埋管换热器的单位延米换热量随着回填材料导热系数,管内流速,进口水温,埋管的导热系数的增加而增大;埋管管壁的平均温度随着管内流速,进口水温,埋管的导热系数的增加而增大,但随着回填材料导热系数的增加而减小。     

滴灌用水力旋流器的颗粒分离粒度

阐述了用于滴灌系统水力旋流器的设计依据,在此基础上得到旋流器的主要结构参数.应用单颗粒流体动力学模型,在正确理解平衡轨道理论意义的基础上推导出旋流器的颗粒分离粒度公式,计算出水力旋流器的颗粒分离粒度和分级粒度.计算结果表明,水力旋流器能够对水源中泥沙颗粒进行有效的过滤,保证滴灌系统滴头不因物理颗粒而堵塞.     

Application of HEMS cooling technology in deep mine heat hazard control

This paper mainly deals with the present situation, characteristics, and countermeasures of cooling in deep mines. Given existing problems in coal mines, a HEMS cooling technology is proposed and has been successfully applied in some mines. Be-cause of long-term exploitation, shallow buried coal seams have become exhausted and most coal mines have had to exploit deep buried coal seams. With the increase in mining depth, the temperature of the surrounding rock also increases, resulting in ever increasing risks of heat hazard during mining operations. At present, coal mines in China can be divided into three groups, i.e., normal temperature mines, middle-to-high temperature mines and high temperature mines, based on our investigation into high temperature coal mines in four provinces and on in-situ studies of several typical mines. The principle of HEMS is to extract cold energy from mine water inrush. Based on the characteristics of strata temperature field and on differences in the amounts of mine water inrush in the Xuzhou mining area, we proposed three models for controlling heat hazard in deep mines: 1) the Jiahe model with a moderate source of cold energy; 2) the Sanhejian model with a shortage of source of cold energy and a geothermal anomaly and 3) the Zhangshuanglou model with plenty of source of cold energy. The cooling process of HEMS applied in deep coal mine are as follows: 1) extract cold energy from mine water inrush to cool working faces; 2) use the heat extracted by HEMS to supply heat to buildings and bath water to replace the use of a boiler, a useful energy saving and environmental protection measure. HEMS has been applied in the Jiahe and Sanhejian coal mines in Xuzhou, which enabled the temperature and humidity at the working faces to be well controlled.     

河北省农开办外资项目区节水灌溉方式的技术适宜性分析及选择

节水灌溉是节约用水的重点,在一个区域内如何选择最佳的节水灌溉方式,是推广节水灌溉技术的关键问题。通过技术适宜性分析及选择,优选出最佳适宜节水灌溉方式,为在一个区域内推广节水灌溉技术提供科学的依据。     

灌溉水库系统最优规划与运行的条件机遇约束模型

本文应用随机方法,针对单一灌溉水库系统最优规划与运行问题,建立了一个既考虑系统入流自相关,又考虑系统入流与灌区需水量之间互相关的多目际、条件机迂约束的非线性规划模型;并针对这类模型提出了一种可行的求解方法—两级迭代法;最后以同一实例,用不同性质的模型在TQ—16型电子计算机上求解,获得了满意的结果。     

再论"排降蓄灌"水利

详细阐述了三江平原“排降蓄港”水利的真正内涵;指出最有前途的是以井灌为主并与其它措施或模式局部治理结合的“排降蓄灌”水利。当前出现盲目把井灌区改为提引江河水灌区的倾向,应引起注意。