用盘式负压入渗仪计算土壤水动力参数的改进方法

本研究为根据盘式负压入渗仪测定的入渗数据计算土壤水动力参数的一种新方法。该方法是在已有方法结构不变的情况下,引入重力对入渗的影响,发展得到的新模型。为了检验新方法,分别用各种不同模型计算用数值模拟及田间试验得到的不同土壤、盘径、水头压力条件下的入渗数据并进行比较。结果表明,相对于其他方法,新方法不仅对小盘径盘式负压入渗仪得到的入渗数据适用,更适用于大盘径盘式负压入渗仪得到的入渗数据,计算的导水率能在短时间内趋于常量,且计算结果比其他方法精度更高,是一种合理可靠的计算方法。     

压力入渗仪测定导水率的理论及其应用

本文通过对单环入渗的数值模拟计算，分析了影响单环入渗渗流稳定流量修正参数Ｇ的各种因素，证明了Ｇ与单环的形状系数ＣＦ关系密切，其它因素影响很小。     

水平土柱入渗法测定土壤导水率

本文提出一种用水平土柱入渗测定土壤水分运动参数——导水率的方法,其原理基于土壤水动力学已有的理论基础,通过测得的土壤吸渗率与作用水头的关系,便可求出土壤的饱和导水率K_s和非饱和导水率K(ψ),本方法概念明确,仪器设备简单,操作方便。     

土壤导水参数的温度效应及其数学模式

本文对非饱和土壤导水参数包括土壤水分特征曲线ｈ（θ），土壤水分扩散率Ｄ（θ）及土壤非饱和导水率Ｋ（θ）的温度效应进行了定量研究，在此基础表面张力－－粘滞流理论（ＳＴＶＦ），Ｇ（θ）因子函数及Ｐｈｉｌｉｐ理论对其温度效应的机理进行了分析，对用理论模式计算结果与实浊数据进行了比较。     

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。     

间接地下滴灌导水装置规格参数模型

本文根据灌水过程中水量平衡原理为间接地下滴灌建立了导水装置规格(直径,高度)参数模型,该模型中综合考虑了滴头流量、灌水定额、土壤水力特性等参数对导水装置规格的影响。通过室内恒定水头钻孔积水入渗试验与Philip模型的应用,研究了不同导水装置规格类型对三维土壤渗吸率S和土壤入渗率A的影响。基于三维土壤入渗率A等于稳定入渗量QS的假定,定量化了导水装置规格模型中的土壤水力特性参数。通过大田间接地下滴灌试验,验证了模型的可行性。结果表明,Philip模型可用于描述三维恒定水头钻孔积水入渗过程,但在土壤类型一定时,三维入渗中的土壤渗吸率S和土壤入渗率A还与导水装置总的透水面积有关。该模型设计的导水装置规格能满足间接地下滴灌灌水过程中水分不外溢的要求。间接地下滴灌灌水过程中变化的渗透面积和恒定水头钻孔积水入渗过程中恒定的渗透面积之间差异的存在,是模型误差产生的主要来源。     

两种间接推求非饱和土壤导水参数方法比较

间接推求非饱和土壤导水参数方法为现今研究热点,土壤水分再分布过程法和简单入渗法是比较常用的两种方法.本文以洛川黑垆土为例,对这两种方法进行比较研究.结果发现,简单入渗法具有较高精度,土壤水分再分布过程法适合于低容积含水量的土壤,在高含水量情况下,误差较大.     

估算土壤入渗参数的改进Maheshwari法

本文引用Fok和Bishop提出的地表下储水形状系数计算公式，通过数学推导，变Maheshwari法的模式搜索为直接计算，在数据处理方法上进行了改进。实例计算的结果表明，本文提出的改进Maheshwari法在减少计算工作量的情况下，其入渗参数的估算结果与Maheshwari法一致。作者还结合计算实例对计算过程中地表储水形状系数的取值问题进行了分析，结果表明，地表储水形状系数可以简单地取0.75.     

畦灌土壤入渗参数估算的线性回归法

土壤入渗参数是地面灌溉设计的基本参数。针对现有估算方法存在计算工作量较大、精度不稳定的问题进行了研究，提出了畦灌土壤入渗参数的改进计算公式。在70m的畦田长度上等间距布置了8个水位传感器以观测地表水深沿畦长的分布，以及该分布随时间的变化。将畦灌地表水深与离畦首的距离之间的关系按指数函数进行非线性最小二乘拟合，并根据水量平衡原理提出了估算土壤入渗参数的线性回归法，避开了难以定值的地表储水形状系数。实例计算表明，地表水深与离畦首的距离之间呈现较好的指数函数关系，线性回归法估算土壤入渗参数的计算工作量较小，计算精度较高。     

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。     

岩石在盘形滚刀作用下的性能研究

考虑岩石的各向异性,深入研究了岩石在盘形滚刀作用下的形变和剥落特点,建立了岩石在盘形滚刀作用下的力学模型,给出了岩石在盘形滚刀作用下形变的几何方程、物理方程和平衡方程。并通过对岩石在盘形滚刀垂直载荷和平面滚压载荷作用下的试验观察,提出在盘形滚刀垂直力的计算中以盘形滚刀侵入岩石而在岩石表面形成面积（双曲线围成）上的平均应力代替岩石的杨氏模量;在滚动力的计算中以岩石的抗拉强度代替剪切弹性模量,以抗剪强度代替A常数;盘形滚刀破岩侧向力计算中的岩石性能参数则取用杨氏模量。将此方案用于所建立的的力学模型,求得了盘形滚刀破岩的垂直力、滚动力和侧向力;计算结果均比已有压痕试验求得的垂直力、线性滚压岩石试验求得的垂直力和滚动力更精确。计算还获得了盘形滚刀破岩的侧向力,其结果也通过了试验验证。     

不同坡长下的坡面流水力学特性研究

坡面流亦即薄层水流,指的是降雨或融雪形成的,并在重力作用下沿坡面流动的薄层水流,它是地表径流的初始阶段,提供了侵蚀的主要动力。坡度相同、降雨强度相同时,随着坡长的增加,流速逐渐增大。在相同降雨强度下．坡长对流速有一定的影响,二者呈良好的指数关系;流量随坡长的增长而逐渐增大,二者呈良好的幂函数关系。2m水槽基本能够反映出坡面流的水力学参数的变化。随着坡长的增加,相同流速下,雷诺数逐渐增大．且增长速度亦逐渐增大。     

Assessment of Capillary Rise from Shallow Groundwater by the Simulation Model SIMWASER Using Either Estimated Pedotransfer Functions or Measured Hydraulic Parameters

The performance of the water balance and crop growth model SIMWASER to estimate the water supply of a lawn by capillary rise from shallow ground water was investigated by using lysimeter measurements with a sandy and a clayey soil. Moreover the robustness of the model was evaluated by running it either with measured hydraulic soil parameters or with estimated pedotransfer functions (PTFs) derived from texture and bulk density. Simulations were performed for the years 1996–1998 with input data from the lysimeter station Berlin-Dahlem (Germany) for lysimeters containing undisturbed sandy or clayey soil monoliths, with groundwater at 135 cm depth. Simulated evapotranspiration and percolation/capillary rise were in good agreement with the measured data for all variants, while simulated soil water storage was acceptable only for the variants using hydraulic soil data based on laboratory measurements or using PTFs derived from known soil class and bulk density. PTFs based on mean total pore volume of the respective soil classes yielded soil water storages which were evidently too high; therefore they should be used with care and must be avoided at all in simulating the soil water balance of arid sites with shallow groundwater.     

Spatial variability of soil hydraulic and physical properties in erosive sloping agricultural fields

It is essential to minimize soil quality degradation in sloping agricultural fields through stabilization and improvement of soil hydraulic properties using sustainable soil management. This study aimed to analyze the impact of different tillage practices, including conventional tillage (CT), minimum tillage (MT), and zero tillage (ZT), on soil hydraulic conductivity in a sloping agricultural field under maize–wheat rotation. The results showed that the highest runoff volume (257.40 m³), runoff coefficient (42.84%), and soil loss (11.3 t) were observed when the CT treatment was applied. In contrast, the lowest runoff volume (67.95 m³), runoff coefficient (11.35%), and soil loss (1.05 t) were observed when the ZT treatment was adopted. The soil organic carbon and aggregate mean weight diameter were found to be significantly greater (with mean values of 0.79% and 1.19 mm, respectively) with the ZT treatment than with the CT treatment. With the tilled treatments (CT and MT), substantial changes in the saturated soil hydraulic conductivity (k_s), near-saturated soil hydraulic conductivity (k), and water-conducting porosity (ε) were observed between two crop seasons. These three soil parameters were significantly higher in the period after maize harvesting than in the wheat growing period. In contrast, no significant difference in these soil parameters was found when the untilled treatment (ZT) was carried out. With regard to the slope positions, k_s, k, and ε showed different behaviors under different treatments. The toe slope position showed significantly lower k_s and ε values than the summit and middle slope positions. Of the evaluated tillage practices, ZT was found to be the most promising means to improve the soil hydro-physical properties and effectively reduce surface runoff and soil erosion.     

旋转粘度计测定浆体流变参数的计算方法

本文探讨用旋转粘度计测定当试样部分发生剪切变形时流变参数的计算方法，并导出相应的虚流变方程，完善了用旋转粘度计测定浆体流变参数的计算方法，提出了参数的检测精度。     

用直裂缝平台巴西圆盘确定混凝土的动态断裂韧度

采用一种直裂缝平台巴西圆盘试件,在分离式霍普金森压杆系统上研究了混凝土动态起裂韧度的测试方法。该方法基于一维应力波理论,利用压杆上的应变信号计算试件所受的动态冲击载荷P(t),结合动态有限元法求得试件相应的动态应力强度因子KI(t),再由试件上应变片测得的起裂时间tf对应的临界动态应力强度因子KI (tf),即为混凝土的动态起裂韧度KId。试验表明,混凝土的动态起裂韧度高于在材料试验机上测得的静态断裂韧度,因为在动态加载情况下,圆盘试件除在预制裂缝方向产生与静态加载一样的裂缝扩展外,还产生大致平行于预制裂缝方向的多重裂缝扩展破坏现象。试件破坏模式、临界破坏时间等是影响混凝土材料动态起裂韧度测试结果的重要因素。     

TBM采用大直径滚刀掘进的优越性

扼要地介绍了挪威硬岩TBM掘进速度与刀具磨损的研究成果及大直径滚刀在大伙房水库输水工程中的应用情况。研究和实践都表明,采用大直径滚刀掘进的优越性在于:大直径滚刀推力大,破岩能力强,掘进速度快;降低刀具损耗,进而降低工程成本;延长刀圈寿命,减少掘进过程中的换刀频次,从而提高TBM的利用率。采用大直径滚刀是大断面硬岩TBM的发展方向。     

关于卡明斯基仪测定毛细上升高度方法的讨论

针对卡明斯基仪测定毛细高度方法在应用中的一些问题,利用卡明斯基毛细仪原理。进行了测定毛细上升高度的试验,确定渗透速度与毛细高度的关系,以及对比不同粒径毛细高度达到稳定时渗透速度,结果表明,随着渗透速度的减小,毛细高度减小,减小到一定数值时,毛细高度趋于稳定;不同粒径毛细高度达到稳定时的渗透速度也不同。