用于梯形渠道的仿翼形便携式量水槽水力性能

机翼形量水设施水力条件优、量水精度高,但翼形曲线的复杂性制约其推广,为此,该研究基于结构简单的仿翼形便携式量水槽,探究其在末级梯形渠道的适用性。模型试验设计5组收缩比、7组流量进行水力性能试验,在此基础上,基于FLOW-3D软件对比分析仿翼形与机翼形量水槽水力性能的差异,深入研究不同收缩比对仿翼形量水槽水力性能的影响。研究结果表明：数值模拟与试验结果的水深数据吻合,误差小于4.91%,数值模拟的方法准确可靠;简化后未改变机翼形过流顺畅、雍水高度小等特点;所有工况上游佛汝德数均小于0.5,雍水高度小于7.6 cm,满足测流精度和渠道安全的要求,收缩比在0.60~0.64范围时,量水槽水力性能最优;基于能量方程及临界流原理建立的流量公式精度较高,平均测流误差为2.75%。该研究表明仿翼形保持了原机翼形良好的水力性能,测流精度高且曲线形式简单,便于推广,对于促进灌区末级梯形渠道便携式量水槽的推广具有实用价值。     

U形渠道圆头量水柱测流影响因素试验及模拟

为研究U形渠道圆头量水柱的测流规律及影响因素,基于绕流理论和RNG k-?湍流模型,对18种体型圆头量水柱5种工况下的水力性能进行全流场数值计算,获得了时均流场、断面流速分布及柱后水流流态,并与实测值进行对比。同时,通过模型试验与数值仿真研究了V形尾翼对测流的影响。结果表明：水力参数的实测值与模拟值具有较好的一致性,渠道底坡为1/1 000,流量为45.01 L/s,收缩比及长宽比分别为0.50和2时,驻点处横断面最大流速模拟值与实测值相对误差为1.51%,水深15 cm位置剖面最大流速模拟值与实测值相对误差为0.45%。适宜长宽比的V形尾翼可以有效改善过槽水流：当收缩比为0.50～0.75时,建议长宽比为3/2～2;当收缩比＜0.50时,长宽比应相应增大,但不宜＞5/2。通过回归分析得到的圆头量水柱流量计算公式,在收缩比为0.63时最大测流误差为4.95%,平均误差仅为0.10%,该研究为圆头量水柱在中国北方灌区末级渠系的进一步应用提供参考。     

滴头流道结构对悬浮颗粒分布影响的数值分析

迷宫滴头内部结构复杂尺寸微小,研究流道结构对悬浮颗粒浓度分布的影响对于流道优化有重要意义。该文采用正交试验方法设计齿形流道,根据两相流理论,利用计算流体动力学软件对设计滴头进行了液固两相流数值分析。模拟得到入流浓度及颗粒大小不同时滴头内的速度及颗粒浓度分布,分析了结构参数、颗粒大小及入流浓度对悬浮颗粒浓度分布的影响。研究结果表明：流道结构参数对颗粒分布均有影响,程度从大到小顺序为：齿角度－齿间距－流道深度－齿高;入流颗粒大小为流道最小尺寸的1/10～1/6时滴头不易堵塞;齿高与齿间距的比值小于0.5时有利于提高滴头的抗堵塞性。研究为滴头结构优化提供参考。     

基于HYDRUS对稻田不同阶段土壤水分的模拟与分析

为探寻稻田不同阶段土壤水分状况下的差异性,基于重庆丘陵区紫色土常规轮作水稻土壤水分的连续监测数据,利用HYDRUS-1D模型对稻田淹水、排水落干和收获后3个不同干湿阶段(阶段Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)的土壤水力参数和土壤含水量开展验证模拟分析.研究表明：(1)根据R²与RMSE的误差分析结果,HYDRUS可以实现对不同阶段稻田土壤水分变化的有效模拟.(2)根据土壤水量平衡分析,阶段Ⅰ的稻田土壤水分以水分补充的形式为主;阶段Ⅱ和Ⅲ的土壤水分以水分损失为主,底层渗漏量分别占总水分损失量的52%和95%.(3)根据HYDRUS的模拟结果,降雨直接影响土壤上下边界流的变化;阶段Ⅱ的实际作物蒸腾量和实际地表蒸发量低于阶段Ⅰ的,阶段Ⅲ稻田土壤的地表实际蒸发量与日照时数的关系更密切.     

矩形薄壁侧堰水力特性试验研究

侧堰作为一种量水设施,精度较高、结构简单、安装和拆卸方便,较易在灌区应用和推广,有很大的研究价值。对不同宽度和高度的矩形侧堰在缓流条件下进行了试验,分析了各工况下矩形渠道侧堰上、下游水面线、能量分布、流量系数等水力因素。结果表明,主渠道侧堰段能量基本保持不变,符合De Marchi的恒定能量假定;主渠道靠近侧堰边壁、中心线以及另一边壁三处的水面波动程度不同,说明侧堰对堰前水流产生影响;基于De Marchi假定和无量纲分析原理得到的流量公式最大相对误差均在±10%以内,满足灌区量水精度要求。     

微喷带抗堵塞性能影响因素试验研究

为探究泥沙浓度与进口压力对微喷带堵塞的影响,采用含沙水短周期连续灌溉的试验方法,将粒径小于1 mm的泥沙,配置成3种泥沙浓度的浑水,分别在4种进口压力下,观测微喷带单循环孔组流量变化,结合孔组相对流量分析微喷带堵塞规律.结果表明:在本次试验的泥沙粒径条件下,相同进口压力下,微喷带孔组堵塞程度并不完全随浑水含沙量增大而增...     

基于浑浊度监测山区河流悬浮泥沙含量的试验研究

针对山区河流悬浮泥沙含量监测缺乏实时性的问题,对浑浊度及悬浮泥沙含量进行监测,分析光照强度、流速、颗粒粒径和水体含沙量对浑浊度的影响,建立浑浊度与悬浮泥沙含量的关系模型式。结果表明： 1）光照强度对浑浊度的影响最大,根据二者之间的关系,将光照强度（E）划分为3个区间：E≤6 800 lx、6 800 lx <E≤22 000 lx、E>22 000 lx,对应于3个区间,确定了浑浊度与悬浮泥沙含量的关系模型; 2）水流流速主要影响上层泥沙颗粒的分布,流速为0.16 m/s时测量区域的浑浊度大于流速为0.018 m/s时的浑浊度; 3）泥沙颗粒的粒径大于扬动流速能带动的临界粒径时,其会沉积在渠底,因此,泥沙级配中大于临界粒径的颗粒占比越大,悬浮泥沙含量越小,浑浊度越小; 4）水体含沙量越大,水沙输移过程中携带悬浮泥沙的量也越多,测量区域上层水样的浑浊度越大; 5）采用本研究确定的浑浊度与悬浮泥沙含量的3个关系模型,预测得到的悬浮泥沙含量与实际悬浮泥沙含量的平均相对误差分别为7.22%、10.00%、8.58%。根据在自然条件下不同光照强度区间测得的浑浊度,可以得出该测量区域的悬浮泥沙含量。由于浑浊度可以现场连续、快速测得,所以将此方法引入山区河流悬浮含沙量实时监测是可行的。     

梯形渠道渠底土层水分溶质运移模拟研究

建立了梯形渠道浸水过程中水盐运动数学模型及其定解条件,用混合拉普拉斯变换有限元数值解法,初步分析了其渠道浸水预溶过程渠底土层中水盐运动规律。结果表明:混合拉普拉斯变换有限元法求解梯形渠底土层水分运动和溶质运移过程,计算时间短,精度较高结果稳定,可用于梯形渠底水分运动和溶质运移的模拟。     

微喷带单孔水量分布影响因素试验研究

为了探究微喷带管径、喷孔结构、工作压力以及喷射角度对单孔水量分布影响,以常用的机械打孔的Ф28,Ф32,Ф40和Ф50这4种微喷带为研究对象,通过调节微喷带的喷射角度和工作压力,研究微喷带正常运行时单孔喷水(其他孔进行遮挡,不混入测试单孔的水流中)特性,测定了不同工作压力条件下射程、湿润面积、干燥区宽度等参数.结果表明:喷水射程随喷射角度先增大再减小,射程最大值为30°~ 40°,随工作压力的增大而增大;湿润区宽度与喷射角度、工作压力均存在正相关的关系;射程与干燥区宽度随喷射角度的变化规律相同;湿润区面积的最大值出现在喷射角度为50°时.在实际运行中,建议微喷带喷射角度为30°~50°,并应根据干燥区与射程合理布置相邻微喷带的铺设间距.     

光强与光周期交互作用对水培生菜生长的影响

以香港"玻璃脆"散叶生菜为试材,在不同光强(150、200、250、300μmol·m~(-2)·s~(-1))和不同光周期(8、12、16 h·d~(-1))处理组合下,研究了光强和光周期对水培生菜生长、品质和元素利用效率的影响。结果表明:移栽后30 d内,增加光强和延长光照均能促进生菜叶片生长,光照时间和光强分别为16 h·d~(-1),300μmol·m~(-2)·s~(-1)时最有利于生长,30～40 d时,16 h·d~(-1),278.67μmol·m~(-2)·s~(-1)时最有利于生长。增大光强,可溶性糖、可溶性蛋白质、类胡萝卜素含量增加,但硝酸盐和维生素C含量先减小后增大,长光照有助于可溶性糖、可溶性蛋白质、维生素C和类胡萝卜素的合成并降低硝酸盐含量;主成分分析表明,300μmol·m~(-2)·s~(-1)、16 h·d~(-1)处理下对品质最有利。整个生长时期内,强光和长光照均可以提高N、P元素的利用效率,但不利于K的利用;N、P在前10 d的利用效率最大,K在后10 d时最大。综合分析,在试验范围内,前30 d,适当增加光强和延长光照时间有利于生长,但在后10 d适当降低光强(278.67μmol·m~(-2)·s~(-1))有利于生长;整个生长时期,增加光强和延长光照时间可以促进N和P元素的利用效率并提高生菜品质。