黄土坡面细沟水动力学特性试验研究

在室内放水冲刷试验的基础上,开展了不同流量和不同坡度条件下的均匀细沟和侵蚀细沟的水动力学特性研究,结果表明:在均匀细沟和侵蚀细沟下,平均流速均受坡度和流量的影响,且可用坡度和流量的幂函数来表示;在均匀细沟和侵蚀细沟中,水流雷诺数变化范围分别在252~1 965、248~1 903之间,均主要受流量的影响,且均随流量的增大呈线性关系;弗劳德数在均匀细沟和侵蚀细沟中随坡度的变化趋势基本一致,但随流量的变化趋势有较大差异;阻力系数在均匀细沟中随坡度、流量的增加而增大,且可以用坡度和流量的幂函数来表示,侵蚀细沟的阻力系数随坡度和流量的增大呈先增大后减小的趋势;阻力系数在均匀细沟和侵蚀细沟中随弗劳德数的变化趋势基本一致,但随雷诺数变化趋势有较大差异。     

PAM与PG对土壤水分蒸发的影响

干旱地区地表蒸发引起土壤水的散失是造成作物低产的重要原因之一.聚丙烯酰胺(PAM)与磷石膏(PG)是效果良好的土壤结构改良剂,用于改良土壤结构,可能影响土壤水分的运动/输运及蒸发过程.本研究以不同PAM与PG用量的组合,定量研究这两种土壤结构改良剂用量对土壤水分蒸发的作用效果及其作用机理.在实验室人工气候箱内,采用不同的土柱高度(10,20,30cm)、PAM用量(0、1、2、4g m-2)、及PG用量(0、200、400、800g m-2),在温度为恒定(15、25、25℃)、相对湿度为(50±2)%的条件下,用称重法逐日测量各处理的土壤蒸发动态过程.实验结果表明,土壤结构改良剂对蒸发确有抑制作用,且随着PAM用量的增加,累积蒸发量和蒸发失水比均有所降低;而PG的作用效果则不同,表现为随着PG用量的增加,累积蒸发量有所增加,且这种差异随着用量渐趋明显,而蒸发失水比在各PG用量间差异不显著.     

基于图像分析方法研究柴油在多孔介质中柴油的迁移与分布特征

为明确多孔介质性质对柴油迁移与分布特征的影响,利用图像分析方法对柴油在3种不同粒径多孔介质中的迁移与分布特征进行实验研究。结果表明,柴油在粗粒径石英砂中的垂向迁移速率更大,迁移锋面不稳定,指流更明显;污染面积、污染界面周长、垂向迁移距离与时间具有良好的线性关系,拟合系数(R2)均在099以上;污染面积增长率、污染界面周长增长率、垂向迁移速率与石英砂粒径大小呈正相关;平均粒径、不均匀系数、曲率系数与柴油迁移与分布特征关系密切,且拟合方程得到的计算值和实验值差别很小,可用其近似表示实验值;相同入渗深度区域中,柴油在细粒径石英砂中的饱和度比在粗粒径石英砂中的高,而粗粒径石英砂污染面积约为细粒径石英砂污染面积的1/3左右。     

“黑箱”理论在估计作物动态吸水强度中的应用

基于控制理论中“黑箱”理论的基本思想,提出了直接采用土壤水瞬态运动模拟来求得吸水项的方法.利用所提出的估计方法求得了桃树的吸水强度;并用修正的吸水模型对吸水函数用回归分析方法进行了估计,得到了吸水场函数的连续表达式.结果表明这种表达方法具有高度的显著性,同时还说明该果园桃树根系在水平方向的分布可认为是均匀的.对模型进行的检验结果表明模型计算值与实际情况相符,说明这种方法是可行的.     

西瓜和蜜瓜咸水滴灌的作物系数和耗水规律

在采用测渗仪测得内蒙古河套地区进行的西瓜、蜜瓜咸水滴灌田间试验的数据,利用水量平衡原理,计算出在不同灌水量条件下的耗水规律,得出作物在适宜生长条件下的耗水量,即作物需水量。根据美国A级蒸发皿和中式皿的自由水面蒸发量的关系以及美国A级皿的蒸发量和参照作物需水量之间的关系,推算出了作物各生育期的参照作物需水量ETr,计算出作物各生育期的作物系数KC和以中式蒸发皿为基础的作物需水系数。所得参数可为类似地区的西瓜和蜜瓜滴灌系统灌溉制度的设计提供参考。     

新疆阿图什哈拉峻地区地下水系统模型研究

根据阿图什哈拉峻地区地下水系统水文地质特征，采用系统分解合成方法，在单一的潜水、承压水地下水模型子系统基础上，建立了冲洪积扇地区地下水数学模型。用有限元方法对模型进行数值离散，利用Develop Studio软件编制计算程序，对边界条件及垂向水交换量进行动态模拟，对潜水和承压水稳定流静态流场、非稳定流动态流场进行了拟合，得到了该地区地下水系统水文地质参数，参数分布与水文地质勘察所得含水层结构特点及富水区分布基本相符。     

坡面薄层水流中电解质脉冲迁移模型

确定坡面薄层水流速度是研究土壤侵蚀动力学的基础。本研究中利用薄层水流中电解质脉冲的迁移特性，建立电解质脉冲在水流的迁移的数学模型，用拉普拉斯变换计算出解析解，最小二乘法计算了有关参数，建立了测量水流速度的电解质脉冲法。实验结果初步表明此方法是可行的，这为测量坡面薄层水流速度和研究溶质在水流中的迁移提供了理论依据。     

水平一维土壤水分入渗特性分析

本文对土壤非饱和导水率和水分特征曲线分别采用k=ks(hd/h)m和(θ-θr)/(θs-θr)=(hd/h)n的形式，假定水平入渗时土壤传导区内水分运动通量q不随位置x变化，推求了湿润锋与累积入渗量和入渗率间关系、湿润锋随时间变化关系，以及土壤水分分布与湿润锋间关系。并利用实验资料对这些理论关系进行了检验，检验结果表明了理论分析是合理的。     

传感器数据融合处理的神经网络法

用电容传感器测量泥沙含量的过程中，电容传感器的输出值受环境温度的影响大，为消除温度对测量数据的影响，提出用人工神经网络法对传感器进行数据融合处理的方法，该方法以传感器的泥沙含量值与温度值为网络的输入，通过对网络的训练达到消除非目标参量一温度的影响。试验结果表明谊方法收敛速度快，输出稳定性高，能有效消除温度带来的影响。     

细沟水蚀动态过程的稳定性稀土元素示踪研究

本文利用稳定性稀土元素(Rare Earth Element)REE示踪法探讨了坡面水蚀动态过程的试验方法，根据细沟侵蚀沿坡长的产沙特点，给出了元素的施放方法、施放深度和浓度的数学表述及计算方法，并进行了室内细沟侵蚀模拟实验。试验采用3个流量(2、4、8L/min)5种坡度(5°、10°、15°、20°、25°)，3次重复。试验采用8m土槽，分区段施用10种不同的稀土元素进行示踪，每个施放区长0.8m，宽0.1m，不同坡段根据侵蚀特点采用不同的施放深度。给出了根据收集到的侵蚀土壤样本中不同稀土元素的含量及总的土壤侵蚀量计算坡面不同部位的侵蚀产沙量的方法，由试验数据计算了不同水动力条件下的土壤侵蚀量沿细沟的分布，并分析了坡度和流量对坡面侵蚀量随坡长变化的影响。结果表明，REE示踪法可以示踪细沟土壤侵蚀的动态过程，且可保证一定的精度要求。由示踪方法得到的细沟土壤侵蚀量，在一定坡度和流量下，产沙量随着沟长的增加而增加，但增加的幅度越来越小，且渐趋于一个稳定值。侵蚀产沙量随着坡度和流量的增加而增加，但坡度较流量对产沙变化的影响更大。