不同土壤结构对渠道输水损失的影响研究

渠道输水损失是影响灌溉水利用率的重要因素之一,不同的土壤结构又是影响渠道渗漏主要因素。基于不同的渠道土壤结构条件下的土壤入渗试验资料,分析讨论了土壤结构对渠道土壤水分入渗能力和Kostiakov—Lewis两参数模型参数的影响,并得出了对于计算渠道输水损失技术参数的确定及合理计算渠道输水损失具有重要参考意义的结论。     

渠道防渗：输水防渗漏工程新途径

在我国，渠道防渗方法可分两类：一类是改变原渠床土壤渗透性能，又可分为物理机械法和化学法。前者是通过减少土壤空隙达到减少渗漏的目的，可用压实、淤淀、抹光等；后者是掺入化学材料以增强渠床土壤的不透水性。一类是设置防渗层，即进行渠道衬砌，可用混凝土和钢筋混凝土、塑料薄膜、砌石、砌砖、沥青、三合土、水泥土和粘土等各种不同材料衬砌渠床。采用防渗措施后，渠道渗漏损失可以减少50％～90％。混凝土衬砌是一种较普遍的渠道防渗形式，防渗防冲效果好、耐久，但投资较大。塑料薄膜防渗国外在20世纪40年代已开始应用，我国60年代以来发展很快，防渗效果好，造价亦较低，一般应用于流速小的渠道。三合土、水泥土等防渗材料可就地取材，造价较低，适于无冻害地区使用。70年代以来，对沥青玻璃纤维等防渗新材料以及机械化施工等方面的研究、推广应用，正逐步得到发展。在有冻害地区进行渠道衬砌，需采取防冻措施。防治渠道冻胀破坏可采用改善土壤性质和减少土壤水分，减轻基本冻胀强度，使衬砌结构适应基土的冻胀变形等方法。 渠道防渗不仅能节约灌溉用水，而且能降低地下水位，防止土壤次生盐碱化；防止渠道冲淤和坍塌，加快流速提高输水能力，减小渠道断面和建筑物尺寸；节省占地，减少工程费用和维修管理费用等。     

土壤有机质含量对土壤入渗能力影响的试验研究

基于大田土壤水分入渗试验,分析了相同土壤质地(壤土)条件下,有机质含量对大田土壤水分入渗能力的影响;研究了在土壤有机质含量水平相近条件下,土壤水分入渗能力对土壤结构、土壤质地的反应。研究表明:土壤有机质对大田土壤入渗能力的影响十分明显;土壤累积入渗量随着土壤有机质含量的增加而增加;在土壤有机质含量水平相近条件下,土壤入渗能力随土壤密实程度的增大而减小,土壤质地由重到轻,土壤入渗能力增加。研究结果对于指导大田地面灌溉具有重要意义。     

非饱和土壤水流运动特征的显色示踪

为了研究非饱和土壤水流的运动特征,在原状土条件下运用碘-淀粉显色示踪方法,开展了6组入渗试验.通过对试验区域土壤水入渗分布的统计分析和土壤水深层渗漏量的计算,研究了土壤水流的非均匀流动与入渗水量和试验尺度之间的关系.研究结果表明,土壤水流运动表现出明显的非均匀特征;土壤水流运动的非均匀程度随着入渗水量的增大而表现出减小的趋势;土壤水流运动的非均匀程度随着试验尺度的增大而表现出增大的趋势;土壤水的深层渗漏率随着入渗水量和试验尺度的增大而呈非直线性增大.     

降雨入渗-地表径流下延安卸荷黄土边坡侵蚀演化特征

明确卸荷黄土边坡降雨侵蚀规律对地质灾害防治和流域生态治理具有重要意义。以延安卸荷黄土边坡降雨侵蚀灾害为研究背景,利用自行开发的降雨入渗-地表径流黄土边坡试验平台,研究降雨强度、降雨历时对卸荷黄土边坡入渗量、径流量、土壤流失量以及坡体含水率的影响,揭示降雨作用下卸荷黄土边坡侵蚀演化规律。研究结果表明：1）降雨初期坡面雨水以入渗为主,入渗量约为地表径流量的2～8倍;随着降雨历时增加,地表径流量呈增加趋势,雨水入渗量呈减少趋势;短历时强降雨条件下地表径流量小于入渗量,而持续强降雨条件下地表径流量大于入渗量。2）坡面侵蚀产沙量与降雨强度呈正相关关系,持续强降雨条件下的土壤流失量约为短历时强降雨的10.81倍。3）地表土体含水率随降雨次数增加呈现快速增长到缓慢增长再到平稳状态的发展过程,随降雨强度降低呈减小趋势;相同雨强下,持续强降雨下的地表土体含水率较短历时强降雨增长了9.62%;坡面中、底部浅层土体含水率增长速率高于坡面顶部。4）持续强降雨下边坡侵蚀灾变演化过程为雨水入渗→浅表层土体增湿→坡面密集溅蚀坑→地表径流→浅、细、短的侵蚀沟槽→深、宽、长的侵蚀沟槽→坡体浅层滑塌,坡面侵蚀破坏范围表现...     

混凝土U形渠道冻胀防治技术研究与应用

有机硅防水剂具有增水及高效减水等多种功能。掺入现浇混凝土U形渠,既提高了混凝土的密实度和抗渗能力,又改善了影响渠基土冻胀的主要自然因素—水分条件;降低渠床中土壤水分的冰点,达到减少渠基土冻胀量及节水的目的,增加渠道使用寿命。     

浑水入渗的基本特性研究

依据大田土壤清、浑水积水入渗对比试验资料,揭示了浑水入渗的一些基本特性。对试验结果进行分析后表明:在相同入渗条件下,浑水入渗主要受泥沙含量的影响,由于入渗浑水中的泥沙入渗时在地表形成一个沉积层,因而对入渗起到阻碍作用,使得浑水累积入渗量和稳定入渗率都随浑水泥沙含量增大而减小;浑水入渗也符合Kostiakov-Lewis入渗模型,入渗指数随浑水泥沙含量的增大而增大,入渗系数和相对稳定入渗率随浑水泥沙含量的增大而减小。研究结果对于指导浑水灌溉可提供参考。     

土壤含水量对土壤入渗能力的影响

基于大田多种不同土壤含水量条件下的土壤水分入渗试验，分析讨论了土壤含水量对大田土壤水分入渗能力、入渗率和Kostiakov(两参数)模型(h=Kt^α)的两个入渗参数的影响。试验结果表明：土壤含水量对大田土壤入渗能力的影响十分明显；土壤累积入渗量随土壤含水量的增加而减小；两个入渗参数随土壤含水量变化趋势明显，较好符合对数关系。研究结果对于大田灌溉、地面灌溉合理灌水技术参数的确定及水资源合理利用具有重要价值。     

不同降雨强度下滑坡表面冲蚀体积试验

在山区,降雨导致的土壤冲蚀是产生堆积物、改变地貌地形的主要因素。其过程复杂并且受如降雨强度、地表粗糙度等多种因素影响。为研究不同降雨强度条件下降雨对滑坡表面冲蚀的体积指标特性,采用实验室模拟降雨试验平台进行实验,Golden Surfer软件直接读取堆积体体积、3D模拟模型研究降雨与输出数量关系等方法,再现了以体积量直接输出的堆积物与降雨之间的关系。结果表明:降雨过程中,坡体深部土壤体积含水率变化较小,浅层土壤孔隙水压与含水率变化较大;降雨初期,降雨入渗有效提高表层孔隙水压力,地表径流小,带沙能力弱;随降雨时间增加,地表径流强度增加是提高水流冲刷力的主要因素,累计冲蚀堆积体体积随降雨强度增加而增大,但是增速减小,其主要原因是降雨后期,地表形成冲刷沟壑,累计冲蚀堆积体体积受地表粗糙程度限制;通过对降雨时间、降雨强度以及冲蚀堆积体体积进行三维拟合,发现三者幂函数曲线的拟合较好。     

不同坡度和前期土壤含水率下裸地和草地的降雨产流试验分析

坡度和前期土壤含水率是降雨产流过程的重要影响因素。为探讨其对降雨产流过程的影响,采用人工降雨模拟试验,对太行山前平原区不同坡度和前期土壤含水率下草地和裸地降雨产流过程进行了研究。结果表明:(1)草地和裸地的径流量均随坡度和前期土壤含水率的增加而增大,且裸地在稳定阶段的产流量以及累积产流量均高于草地;同时,前期土壤含水率较高时,累积产流量与降雨历时呈现出分段函数的关系;(2)径流系数、产流滞时以及入渗率随坡度和前期土壤含水率的增加分别呈现出增大、减小和减小的趋势,且两影响因素对草地径流系数、产流滞时及入渗率的影响程度均强于裸地;(3)裸地和草地的入渗率均随坡度和前期土壤含水率的增加,其变化速率逐渐增大,且较其他入渗模型,Horton入渗模型可以很好地估算土壤入渗率以及入渗量。通过试验研究,以期为进一步探索太行山前平原区降雨产流规律提供参考。     

南水北调东线济平干渠边坡垂直截渗技术

针对南水北调东线济平干渠渠首段存在高水头侧渗、渗水量多、施工困难的问题,采用数值计算和理论分析的方法,提出用深层搅拌水泥土防渗墙进行垂直渗流控制的措施,并运用渗流有限元技术,分析了防渗墙位置对渠道边坡截渗效果的影响,以及不同深度悬挂式防渗墙、封闭式防渗墙对渠道边坡截渗效果的影响,推荐了15 m深的悬挂式垂直截渗方案。     

沈阳市南运河水系污染现状及景观改善研究

南运河水系是沈阳市市区的主要水系之一，其所处的位置对沈阳市起着重要的生态作用、景观作用和雨季泄洪作用。本通过对南运河污染现状的调查、采样分析，掌握了南运河水系的污染现状。并通过数学模型运算摸清了南运河水系水环境容量，进而为净化南运河水质提出了相应的治理措施，同时又进一步以生态系统的观点为南运河的净化，沿河的绿化美化提出建议。     

塑膜防渗梯形衬砌渠道最佳经济断面的优化设计方法

以工程施工花费最小为目标函数,以渠道的流量和工程施工具体要求为条件建立了塑料薄膜防渗梯形衬砌渠道的优化数学模型．对该模型进行求解,即可得到合理的梯形衬砌渠道各项施工参数,为梯形衬砌渠道设计提供了一种新的设计方法。     

整体式U形渠道不同断面结构抗冻胀性研究

针对倾角与渠道衬砌抗冻胀性定量关系存在不足的问题，以河套灌区D80整体式U形渠道为例，结合力学模型和数值模拟，分析不同条件下适用于当地冻胀环境的整体式U形渠道断面结构.结果表明:倾角越小渠道越窄深，渠顶水平冻胀量越大，渠底应力越大；反之，倾角越大渠道越宽浅，渠底竖向冻胀量越大.渠基土冻胀性、渠道混凝土衬砌强度和厚度对渠道抗冻胀性影响较大.对于亚黏土基土，选择0.07m厚衬砌，10°倾角为宜；对于粉土基土，选择0.08m厚衬砌，13°倾角为宜.     

中国古代的城市水系

文中研究了中国古代城市水系各个方面的问题,包括城市选址与江湖水系的关系,城市水系的规划建设,城市水系的类型,古城的奇葩——水城.特别指出了城市水系的十大功用:供水、交通运输、溉田灌圃和水产养殖、军事防御、排水排洪、调蓄洪水、防火、躲避风浪、造园绿化和水上娱乐、改善城市环境.文中还指出,城市水系在促进城市的繁荣发展上有稳定城址、促进工业发展、提供较高质量的生活居住环境的重要功用.并指出,城市水系在形成城市特色方面的重大贡献.文中批评了现代城市建设对水系的破坏,指出只有加强城市水系建设、管理和保护,才能体现名城的特色,建设兼有传统和现代特色的现代化城市.     

季节冻土区刚性衬砌渠道温度、应力及冻胀变形场的计算

根据季节性冻土的特点,通过假设及简化后利用有限元方法对季节冻土区的渠道基土的冻胀及受力进行数值计算,获得渠基土及刚性衬砌层的温度、应力和位移变化情况,其中衬砌层的应力可作为季节冻土区的刚性衬砌层的结构设计或结构强度的验算的依据。本文计算的结果与实际工程中衬砌层较厚的刚性衬砌渠道的破坏类型符合,即在坡脚处产生裂缝,渠顶宽度变小的破坏情况;合适的材料本构关系及准确的力学和热力学等性质指标是用有限元方法获得较精确计算结果的保障。     

非饱和黄土渠道浸水变形的离心模型试验研究

对两种不同的渠道深度和渠底地基厚度的自重湿陷性黄土渠道进行浸水变形的离心模型试验 ,得到了渠道浸水变形、渠道边坡破坏形式及边坡内部土体吸力的变化过程。该项研究对非饱和黄土的结构性、湿陷变形、吸力量测及变化等问题 ,具有理论和实际意义     

重力输水管渠系统优化

在重力输水系统的规划设计中,有时采用无压管渠与压力管道相结合的方式输水。针对这种输水系统的特点,本文以整个重力输水管渠系统投资最小为目标函数,以无压管渠长度和压力管道中备选管道长度作为优化变量,建立了重力输水管渠系统优化设计的线性规划模型。