刚性暗管结构形式与排水性能关系的三维电模拟研究

作者选用电解液模型对农田排水暗管的五种结构处理进行了三维渗流测试，揭示了其渗流场的基本形态及势场变化规律，定性地描述了此五种暗管结构排水性能的优劣，同时采用能综合反映暗管排水性能的流量系数值，对不同结构在各种参数组合条件下的排水性能作了定量的分析对比，结合以往室内砂槽试验成果，提供了合理的暗管结构设计依据，此外，应用保角变换法求得了权有纵缝和全管壁进水的两种结构的二维渗流量解析式，并通过对试验资料的统计分析和线性回归分析法推导出三维渗流量的近似计算式。     

试述农田排灌中的暗管排水技术

叙述了暗管排水技术的特点及暗管的组成，并对其结构和清洗方法做了简要的说明，暗管式排水在荷兰、德国、美国和俄罗斯等国已得到广泛应用，在我国南方低湿地区推广，也以得了很好的效果。     

滴灌条件下暗管滤层结构对排水、排盐效果的影响

为解决滴灌农田非饱和条件下暗管排水困难的问题,设置2种暗管滤层铺设方式,以常规暗管滤层进行排水为对照,基于室内土槽试验,分析了滤层铺设方式对暗管排水排盐效果的影响及其机理。T1处理为常规暗管滤层铺设方式,暗管四周铺设细砂滤层,T2处理为暗管上部铺设细砂,T3处理为细砂斜垫层斜铺连接体积质量分界层与暗管。结果表明,T1处理受土壤水滞后效应影响显著,暗管不排水,土壤水、盐积聚于暗管底部;T2、T3处理可在暗管上部产生局部饱和区,促使暗管排水。T2处理排水时所需历时较长,排出的水盐总量较少;T3处理可使暗管最早排水,排水时暗管下部土壤积盐最少,排水流量和排水盐总量最大。     

暗管暗沟田间排水性能再试验

我所1981年在武汉市国营四新农场建立了农田地下排水试验点(试区布置见本刊1984年2期9页)。1981年至1983年对暗管(沟)田间排水性能(下称排水性能)作过试验。其结果是:“水泥砂土暗管与波纹塑料暗管排水性能差别不大。暗管排水性能大大优于滤料暗沟。而稻壳滤料暗沟又优于砂石料暗沟”。 1984年对水泥砂土暗管(下称暗管)和     

改进暗管排水技术淤堵防护措施试验研究

基于室内土柱试验,依据太沙基准则,考虑2种反滤体铺设方式、2种土工布类型以及3种土工布铺设位置,模拟改进暗管排水条件下反滤体或土工布的单一防护措施以及反滤体与土工布结合的组合防护措施下排水流量的衰减过程,得到不同方案的土工布淤堵量及土壤流失量,提出改进暗管排水条件下反滤体及土工布的合理布局。研究结果表明,依据太沙基准则选择改进暗管排水的砂砾石规格是合理可行的;仅在暗管周围铺设土工布的分层和混合反滤体方案对防护土工布淤堵和土壤流失均有较好效果;综合考虑流量衰减过程、土工布淤堵量和土壤流失量,确保改进暗管排水的长期稳定运行,应优先考虑分层反滤体结合暗管周围铺设合理土工布的方案。     

膜下滴灌暗管排水规律及土壤脱盐效果试验研究

为了探索膜下滴灌盐碱地在灌溉过程中暗管排水规律及土壤脱盐效率,设计了一种暗管排水模型试验装置系统来探究灌溉过程中暗管排水规律和排盐效果.试验通过控制灌水时间、灌水量、观测并记录暗管出水时间、排水流量、排水矿化度、土壤盐分剖面等指标,分析灌溉排水过程中暗管排水流速和排水矿化度特征以及各土层土壤脱盐效率.结果表明:经过3次灌水淋洗试验后,暗管排水流速最终趋于1.5~3.5 L/h稳定范围,排水矿化度稳定在20~40 g/L内;0~40 cm土层脱盐率高达85%,0~80 cm土层土壤脱盐率为80.5%,两暗管中间位置处脱盐率最小分别为57.96%,56.73%,69.29%,暗管上方脱盐率最大分别为71.73%,73.34%,84.26%,暗管排盐量占0~80 cm土层总盐分含量的28.9%,其余盐分被淋洗到了80 cm土层以下.     

等壳水电站碾压混凝土重力坝非溢流坝段稳定渗流场有限元分析研究

通过建立等壳水电站的非溢流坝段的准三维有限元模型,模拟了坝体排水管和排水廊道、上下游防渗层、坝基灌浆帷幕、坝基排水管和排水廊道等,对正常蓄水位工况下坝体、坝基的渗流总水头、压力水头、渗透比降、坝基扬压力分布及渗流量进行了计算分析,验证了坝体和坝基的防渗排水措施的合理性。     

一种基于大孔隙流理论的农田排水暗管的工作性能试验研究

【目的】解决滴灌条件下暗管排水困难的问题。【方法】提出一种具有大孔隙流作用的排水暗管结构,通过土槽试验研究其对暗管排水和排盐效果的促进作用。试验中设置3种大孔隙流导管布置密度(3、4、5根),设置2种布置形式,即垂直埋设和弯曲埋设,并以无大孔隙流暗管的排水暗管作为对照(CK);在相同灌水量和滴头流量条件下监测各种处理的土壤含水率和含盐量、暗管排水量和排盐量。【结果】(1)无大孔隙流导管的暗管不排水,而布置了大孔隙流导管的暗管均排出水分,排水量为7.81～12.25 L;并且随着大孔隙流导管布置密度的增大,暗管排水量也相应增加。(2)大孔隙流导管垂直布置时的排水量普遍比导管弯曲布置时的排水量大7.97%～19.57%。(3)CK的上层土壤脱盐、下层土壤积盐,而布置了大孔隙流导管的土壤整体处于脱盐状态,而且其表层土壤脱盐率最高可达92.86%,下层土壤脱盐率最高可达65.25%;导管布置密度越大,脱盐率越高。【结论】大孔隙流对暗管排水和排盐效果有促进作用,密度越大,促进作用越明显。     

宁夏银北排水项目暗管排水外包滤料试验研究

采用一维和二维渗透模型对土工织物作为农田暗管排水外包滤料进行了试验研究。试验用的 2种土壤取自宁夏银北暗管排水区 ,对 1 2种不同土工织物的透水效果进行了测定和对比分析 ,其初选结果将用于野外现场作进一步观测评价 ,并最终为宁夏银北暗管排水滤料选择提供依据     

农田不同排水措施地下排水效果模拟试验研究

在地下水位较高、地表易于形成积水的中国南方地区,通过农田排水措施可以及时排除多余地表积水,快速降低地下水位,以达到排涝降渍、协同调控的目的.文中基于室内砂槽试验,揭示暗管排水、明沟排水、不同反滤体高度的反滤体排水及改进暗管排水等措施的地下排水规律及效果.结果表明:将暗管周围土体置换为高渗透性土体介质的改进暗管排水可明显提高排水流量,当土体置换高度达2 cm时(对应于田间条件40 cm),其排水流量均高于相同埋深条件下的其他排水措施,达暗管排水的1.59~1.66倍;改进暗排在地表积水消失时仍保持较大的排水流量,可达相同埋深暗管流量的2倍以上,在积水层消失后,能迅速降低农田土壤水的渍害胁迫,将地下水位降低至暗管埋设高度;各种排水措施,在地表积水即将消失时,出现了流量与水头变化幅度较大的现象.相对于各种地下排水措施,改进暗管排水在除涝降渍中存在明显优势.研究结果可为涝渍灾害易发地区高效除涝降渍减灾工程设计和建设提供参考.     

运动场地负压快速排水的机理与应用

从非饱和渗流的微分方程出发 ,推导出运动场负压快速排水的机理 ,再结合广东省惠州超能双语学校足球训练场的应用实例 ,对排水系统在场地结构、管网布置、负压真空等技术环节上给予阐述     

渗灌管首末端压力与茶树根区土壤水分运移关系

为探明渗灌条件下渗灌管首末端压力与土壤水分运移之间的关系,设置了3个试验小区进行不同灌水流量和灌水持续时间的试验.通过连续定点观测茶树根区(纵向30 cm深,横向30 cm宽)土壤含水率的变化和渗灌管首末端灌水压力,研究了渗灌管不同首末端压力下土壤水分运移的变化规律.研究表明:灌水前土壤含水率不仅影响土壤入渗能力,而且决定着土壤水分运移方向;渗灌管首末端压力累积值与灌水持续时间呈线性关系,当茶树根区土壤含水率达到田间持水量时,累积曲线斜率发生突变,可以利用累积曲线斜率发生突变时的灌水持续时间作为控制充分灌水(100%田间持水量)的临界值,避免土壤水分无效渗漏.该研究为渗灌系统控制灌水持续时间及研发智能化渗灌灌溉系统提供了一种参考方法.     

密集排水孔幕饱和-非饱和全精细

对于有密集排水孔幕的工程渗流问题，只进行稳定饱和渗流分析往往是不够的，饱和-非饱和排水子结构分析方法正是解决了这一问题，同时为了全面精细地模拟排水子结构的实际渗流状态，首次提出了全精细数值模拟的理论和方法。在针对2类不同排水孔提出不同的完整水力学模型的基础上，详细讨论了不透水边界、已知结点水头边界、饱和逸出面边界、降雨入渗边界、非饱和蒸发入渗边界等有关子结构排水孔及其它表面可能存在的边界条件的分类处理方法，特别针对顶排型排水子结构排水孔内部水位提出了严密的数学处理方法。工程算例表明，本文提出的针对密集排水孔幕的全精细数值模拟方法是正确的，可以解决相关的工程渗流问题。     

Inverse method for operational control of canal systems

A non-linear explicit inverse solution method for the operational control of remotely controlled canal systems is presented. The model accounts for canal seepage, turnout flows (point sink), control structures with steeply varying and/or discontinuous discharge characteristics. The governing unsteady flow equations are solved backward both in space and time. For each space interval, the use of finite difference approximations for the operational problem results in a system of two non-linear equations in two unknowns. These equations are solved using Newton's method. The method is extended to canal networks. The canal junctions are classified into three types. The controllability of flow for each type of canal junction and for the network as a whole are discussed. The model, though explicit, is found to be unconditionally stable. The model results are verified with the unsteady flow simulation model based on non- linear Preissmen's scheme. The applicability of the model to a canal system is demonstrated.     

水库由无砂混凝土管渗流取水能力与效率试验研究

根据渗流理论,结合工程实际,以不同配比的无砂混凝土管为研究对象,探讨无砂混凝土管在不同粒径滤料的颗粒级配和多种防冲层材料条件下对渗流取水效能所产生的影响和变化规律。根据试验结果可以得出：水库采用无砂混凝土管取水的能力是可观有效的,滤料颗粒继配良好,防冲层为无砂混凝土板时无砂混凝土管的渗流能力和取水效率较为理想。     

泥沙对水库渗流取水效能影响的试验研究与分析

任何典型的山区河流,含沙量高,浑水分流难度大。位于山西省东南部的某供水改扩建工程,采用无砂混凝土管汲取河水和地下水,但含沙水流影响问题十分突出。结合工程实际,通过水工模型试验,探讨一定浓度的含沙水流在不同条件下对渗流集水效能的影响。实验研究和分析都表明：对于特定的渗流集水系统,水库渗流集水效能主要取决于工作水头的高低,含沙水流的过流时间,以及防冲层表面积沙厚度等因素。对于不同的渗流集水系统,综合渗透系数愈大,防冲层表面积沙厚度对渗流取水效能影响愈大。本研究成果对于水库渗流取水工程的设计、施工、运行提供了一定的实践和理论依据。     

渗渠取水量变化过程初步分析

渗渠反滤层是由不同透水性、厚度不等的多层含水层组成，是典型的层状含水层。渗透水流在透水性突变的界面上，由于水流的连续性，引发界面上水流产生折射，使得各层含水层渗透水流在水平方向上的分流量存在差异，含水层平均水力梯度发生变化，渗透水流量随之发生变化。结合试验，运用水流折射定律，阐述了渗渠从闸阀开启之初到取水稳定的取水量变化过程以及产生这一过程的原因，当渗渠滤水管截取的渗流量等于表层滤层的渗透流量时，渗渠取水量便趋于稳定。     

文登抽水蓄能电站工程区地下水三维非稳定渗流场的数值模拟

抽水蓄能电站建设中的尾水隧洞开挖可能引起的周围地下环境的变化,在水文地质条件和工程地质特征的分析的基础上,研究了文登抽水蓄能电站工程区地下水分布特征和平硐、尾水隧洞开挖引起的强排水特征,概化出工程区水文地质概念模型,建立了工程区地下水三维非稳定渗流模型。采用求解有自由面渗流场的改进的截止负压法、改进的排水子结构法、管道子结构法和预处理共轭梯度法等理论对文登抽水蓄能电站平洞开挖和尾水隧洞开挖（衬砌后）不同施工阶段的非稳定渗流场进行了数值模拟分析。研究了尾水隧洞开挖（不衬砌）后、尾水隧洞开挖衬砌后这两种方案下地下水渗流场动态变化过程及对周围地下水环境的影响。计算结果表明：①平硐和水道系统开挖对研究区地下水位下降有着直接的影响,且影响较大。②尾水隧洞衬砌300d后,地下水流场基本恢复至稳定状态。     

Analytical Approximation of Subsurface Total Drainage Quantity in Non-Steady State Drainage Flow, and its Verification in Heavy Soils

The subsurface total drainagequantity is one of the most importantindicators for the drainage policy of watermanagement. The methods of estimationof the subsurface total drainage quantityunder unsteady state drainage flow maybe different in consideration of the timeduration of the process and in relation tothe type, quality and quantity of the data used.Simple analytical approximation of thesubsurface total drainage quantity, whichwas developed by the operation of asubsurface pipe drainage system insaturated soil under unsteady statedrainage flow, is viewed in this paper.Derivation of the formula for subsurfacetotal drainage quantity is based onthe subsurface flow to drains with anapproximately horizontal impervious layer,where the Dupuit's assumptions and Darcy'slaw are applied. It is assumed that duringthe drainage process there will be no rechargeto the groundwater table.This analytical approximation of thesubsurface total drainage quantity at acertain time t was formed into a singleexponential equation. The correctness andapplicability of the analyticalapproximation of the subsurface totaldrainage quantity was verified with the help ofthe field measurements on the heavy soilsof an experimental watershed area of theResearch Institute for Soil and WaterConservation (RISWC) Prague-Zbraslav, CzechRepublic. The shape and the parameters ofthis subsurface total drainage quantityequation were also proved by nonlinearregression analysis, with application of themethod of Marquardt.This analytical approximation should serveas an elementary tool of water engineeringpractice for an immediate estimation of thevalues of subsurface total drainagequantities from field pipe drainagesystems in saturated soils. It shouldalso serve as a tool with only a minimumamount of information (the basic soilhydrology data and drainage system basicdesign parameters) and its application to awide range of drainage policies ispossible.     

Entrance resistance of enveloped drainage pipes

The entrance resistance and the effective radius of corrugated PVC drain pipes without envelope and with six different prewrapped envelopes were evaluated in a sand tank experiment.By applying the theory of resistances, the entrance resistance of the naked pipe was found to be 0.0136 days/m. With envelopes, the values were 0.0024 to 0.0067 days/m, depending on the types of envelope.The effective radius of the naked pipe was found to be 0.47 cm for a drain pipe with an actual radius of 3.0 cm. This value increased to between 1.20 and 2.50 cm when envelope material was used. Then the values of the calculated entrance resistances were substituted in the steady state drainage equations under normal field conditions to evaluate the effect on drain spacing. In all equations, a tendency towards increasing the drain spacing was observed when envelope material was used.