由灌溉水流推进资料确定土壤入渗参数

本文以考斯加考夫入渗函数和灌溉水流的幂函数推进曲线,根据水量平衡原理,提出利用地面灌溉水流推进资料确定土壤入渗参数的方法,实例应用表明该法能简单而准确地求得田间土壤的平均入渗参数。     

由波涌畦灌灌水资料推求土壤入渗参数和减渗率系数

本文根据水量平衡原理，提出了利用大田畦灌灌水资料推求土壤入渗参数的方法，在此基础上，又提出了利用波涌灌水流推进和消退资料确定间歇入渗减渗率系数的方法。实例计算表明，这些方法能简单而有效地求得田间土壤平均入渗参数和减渗率系数。该研究成果为波涌畦灌技术要素设计和灌水质量评价奠定了基础。     

沟灌二维入渗参数的影响因素与计算模型研究

为简化沟灌二维入渗参数的获取,本文以室内入渗试验为基础,分析了土壤容重、初始含水量、入渗水头这三个因素对二维和一维入渗参数参数比值的影响,初步建立了由一维垂直入渗参数推求二维入渗参数的多因子计算模型,并对模型分析简化,增加了模型的稳健性,通过大田试验对所建计算模型进行检验。结果表明文中所建二维入渗参数计算模型所求结果为整个灌水田块的均值,其与整个田块全部灌水沟由水流运动数据推求的入渗参数平均值误差不大,且入渗参数k、a增减相反,对累积入渗量的计算结果影响较小,说明本文所建模型对精度要求不高的沟灌灌水方案设计具有一定的指导意义。     

用垂直入渗法推求Gardner-Russo模型参数

通过室内垂直入渗试验研究了3种不同质地土壤的垂直一维水分入渗特性,并基于Gardner模型表征的非饱和土壤导水率和Gardner-Russo模型表征的土壤水分特征曲线形式,结合非饱和土壤水动力学方程,推导了土壤水分垂直一维入渗时累积入渗量、入渗率和湿润锋之间的理论关系。在此基础上推求了Gardner-Russo模型中的参数,利用试验数据对模型中参数进行了敏感性分析。结果表明,该方法所求得的参数具有较高的精度,这为土壤水分运动参数求解提供了一种简单而准确的方法。     

用畦灌试验资料推求土壤入渗参数的非线性回归法

本文对利用畦灌试验资料推求土壤入渗参数的Maheshwari法和Esfandiari法进行改进,把利用模式搜索技术进行参数计算,改为利用非线性回归法进行多次逼近计算,使计算工作量大大减少。实测资料的验证表明,改进后的方法具有更高的计算精度。在此基础上,本文对Maheshwari法、Esfandiari法及经过改进的算法进行了评价,认为几种算法各有优缺点,使用时应根据试验资料及观测精度选择。     

基于SGA和SRFR的畦灌入渗参数与糙率系数优化反演模型Ⅱ——模型应用

利用作者开发的基于SGA和SRFR模型构建的畦灌土壤入渗参数和田面糙率系数优化反演模型，在不同田间灌溉实例条件下进行参数优化估值，分析评价依据地表水流推进(消退)数据估算得到的土壤入渗参数和田面糙率系数进行畦灌地表水流运动过程模拟的效果。结果表明，利用基于地表水流推进数据估算的参数可很好地模拟非稳定状态下的水流推进过程，但其模拟地表水流消退过程的效果却普遍较差，而采用基于地表水流消退数据估算的参数虽可较好地模拟稳定状态下的水流消退过程，但用其模拟水流推进过程的精度却有所下降，只有采用基于地表水流推进与消退组合数据估算的参数，才能获得较佳的综合模拟效果。与人工试算法和离散变量法估算的参数相比，基于SGA优化估值参数模拟的畦灌地表水流运动过程效果更好，SGA是改善参数估值精度的有效手段。     

土壤空气压力影响下的非饱和入渗格林-安姆特模型

利用自制的入渗仪测定了土壤入渗过程中被禁锢的土壤空气压力大小及变化以研究禁锢土壤空气压力对非饱和土壤入渗水流的阻碍作用。通过自由入渗与恒定土壤空气压力入渗试验结果对比得出，研究入渗问题必须考虑禁锢土壤空气压力的影响作用。本文利用自由入渗试验、恒定土壤空气压力入渗试验和土壤水力性能试验结果，给出了禁锢土壤空气压力影响下的格林-安姆特模型。     

非充分供水条件下滴灌人渗特征研究

为了推求点源入渗条件下垂直湿润锋的运移规律,根据非饱和土壤水分运动的达西定律及其相应的假定,研究了点源入渗情况下,垂直湿润锋运移距离与入渗率和累计入渗量的关系,以及湿润锋随入渗时间的变化规律.结果表明:入渗率与湿润锋倒数问存在明显的线性关系;累计入渗量与湿润锋呈线性关系;湿润锋与时间存在明显的多项式关系.     

SRFR模型对畦灌技术试验中参数模拟结果的评价

根据田间试验,对棉花畦灌设计不同的入畦流量、畦田规格、平整度等试验因素,并利用SRFR模型,对形状因子a为0.363,入渗系数K为4.974,稳定入渗率f0为0.926,田面糙率系数n为0.102条件下,水流推进距离与受水时间关系进行了模拟,对比发现水流推进速度随畦宽的增大而降低.将平均累积入渗量作为因变量,其与畦宽、畦长、平整度、入畦流量的线性关系为:Davg=56.642+0.0572W-0.3224L-0.1111S-0.8086Q,相关性达显著.     

浑水入渗的滞留物分布特征及影响因素分析

利用物理试验模拟浑水入渗问题。浑水入渗时有表面落淤、颗粒运移和入渗滞留现象存在,试验的重点在于研究土体内入渗滞留物的分布特征。首先利用流动的水流实现浑水入渗条件,以减少表面落淤对入渗的影响;此后进行入渗试验,测定滞留物沿沙柱的分布,并进行数学曲线拟合;最后讨论了入渗滞留过程中的水土交互作用。砂柱颗粒组成和浑水含沙量是影响浑水入渗和滞留的重要因素。     

波涌畦灌水流运动的零惯量数值模拟

本文建立了波涌畦灌田面水流的零惯量数学模型，在水流推进和消退阶段分别采用四边形差分网格公式，对内部计算单元采用普赖斯曼追赶法计算，在畦首差分单元采用牛顿－拉普氏迭代法求解，对水流推进前峰单元用水量平衡方程计算，经田间试验资料验证，其计算值与实测值吻合较好。     

复式河槽水位流量计算误差分析及方法对比

水位流量关系是推算水面线的重要依据。复式河槽的水流漫滩时,直接运用曼宁公式计算水位流量关系会产生很大的误差,并会出现流量随水深增加而减小的不合理现象,为此分析了复式河槽垂线平均流速的横向分布及曼宁公式中流量-水深函数的单调性,探讨了这种误差及现象出现的原因;然后以实测资料为依据,对比分析了以曼宁公式为基础的水平分割法、垂直分割法、对角线分割法、湿周修正法及权重分割法与传统理论方法(谢汉祥法、河槽协同度法)计算复式河槽水位流量关系的精度,进而讨论了改进后的曼宁公式在复式河槽中的适用性。结果表明,主槽与滩地的流速差使漫滩水流发生横向运动,并在滩槽交界处形成大量的动量交换,其作用机理完全不同于单一河槽,故曼宁公式不能直接应用于复式河槽;复式断面的水力半径增长率与湿周增长率满足一定的条件时,曼宁公式中流量-水深函数单调递减,漫滩初期流量随水深增加而减小;对比不同计算方法的结果发现,湿周修正法精度最低而不推荐使用;水平分割法、垂线分割法、对角线分割法及权重分割法的精度与传统理论方法接近甚至更高,因此这些改进后的曼宁公式能够较好地适用于复式河槽。由于对角线分割法在所有方法中精度最高且计算简便,故计算复式河槽水位流量关系时推荐采用对角线分割法。     

模拟微地形空间变异对畦灌系统影响的田间验证

对不同畦块类型和畦灌人流方式,进行了田问灌溉试验.根据田间试验数据,对微地形随机模拟和二维灌溉模型的数值模拟评价方法进行验证.通过随机生成和实测的畦面相对高程模拟所得的畦灌过程和畦灌性能与田间实测结果的对比,得出基于微地形随机模拟和二维灌溉模型对畦灌过程和畦灌性能进行数值模拟具有较好的可行性和实际效果,相比而言,对水流推进时间、平均灌水深度的模拟效果较好;地表水深变化过程、灌溉效率次之;水流消退时间、灌水均匀度稍差.利用基于最小样本容量随机生成的一组畦面相对高程开展微地形空间变异性对畦灌系统影响的数值模拟评价比基于单个典型田块的实测高程数据进行评价更为合理.     

基于畦首水深和田面水流推进过程的畦灌流量反演方法

针对畦灌稳健设计中单宽流量难以实现无干扰测量的问题,研究入畦流量的反演方法。利用在中科院南皮生态农业试验站进行的灌水试验数据,采用两点法估算入渗参数,引入地表储水形状系数和地下储水形状系数,根据畦首水深和水流推进的数据,估算了畦田的单宽流量。与实测单宽流量相比,N1、N2、N3号畦田的相对误差分别为13.27%、8.02%、11.24%。结果表明:该方法用于畦灌稳健设计中单宽流量控制误差调查是可行的。     

波涌灌溉的灌水质量评价及计算

本文通过清、浑水连续灌与波涌灌溉的大田试验，对波涌灌溉的灌水均匀度、灌水效率及储水效率进行了评价，同时在文中提出了一种无需灌后土壤水分资料即可计算灌水质量评价指标的新方法，从而为波涌灌溉技术要素优化设计的灌水质量评价，提供了数学模拟计算的可能。     

浮帘群水流阻力特性试验研究

为探明含浮帘群水流的阻力特性和各阻力参数计算方法,对不同间距、不同高度浮帘群在不同恒定均匀明渠流中的阻力特性开展了92组水槽试验。通过拟合水面线获得水力坡降,探讨浮帘拖曳力系数、曼宁糙率和达西韦斯巴赫阻力系数的变化规律。研究结果表明:浮帘群布置存在临界间距,此时浮帘间的相互干扰作用几乎消失;浮帘群消能增阻作用明显,其拖曳力系数在不同水流条件下变化较小,取值介于1.60~2.05之间;曼宁糙率主要与浮帘相对高度及浮帘分布密度有关,并获得了曼宁糙率的修正计算方法;达西韦斯巴赫阻力系数可由浮帘相对高度、浮帘分布密度及浮帘雷诺数组成的拟合公式获得。     

布袋莲对渠槽曼宁系数之影响

当河道布满布袋莲时，大雨来临会使得布袋莲阻塞桥墩间流水空隙，造成排水不良而危及桥梁安全及造成区域之淹水。本研究利用渠槽试验求得渠槽内覆盖布袋莲之曼宁系数，并利用HEC-RAS模式分析本试验渠槽内覆盖布袋莲对渠槽上游水位抬升之情况。本试验所求得覆盖布袋莲之渠槽曼宁系数随着流速改变，流速范围在0.76～11.65cm/s时其曼宁系数为0.026～0.416，而平均值为0.098。以渠槽试验为基准，当流量为1.91×104cm³/s及布袋莲根系长度13cm时，两者上游水位抬升约差6.46%。由研究得知布袋莲根系愈密集渠道试验与数值模拟所得结果愈接近，而且河道满布袋莲时会致使上游水位抬升。     

乌鲁木齐市排污管道污水流量测验方法探讨

为掌握乌鲁木齐市各排水系统的管道污水量,采用流速仪法对管道污水量进行了测验,分别采用流速仪法和重力流曼宁公式法进行了流速计算分析。根据两种方法的计算成果对比分析,曼宁公式法、流速仪法流速计算成果存在系统误差。依据曼宁公式法、流速仪法流速误差分析结果,管道实测流速按照流速回归方程式进行了订正,订正后的结果误差大为减小。     

含淹没植被明渠水位及糙率变化试验研究

采用概化水槽试验研究了在不同植物间距、水流条件下,含淹没植被明渠水位、曼宁糙率系数的变化特征,给出了含淹没植被明渠的糙率经验公式.试验结果表明:相同的流量、水深条件下,明渠的水位壅高值和水面比降均随植物间距的减小而逐渐增大,当植物枝叶相互间贴近或交叉时,植物对明渠水位、比降的影响程度相对较大;水深基本相同、植物排列方式相同的情况下,随着流量的增加,水面比降基本呈线性增大趋势;水深相同的条件下,含淹没植被明渠糙率受水流流速的影响较小.