摘要：灌水质量评价是提高灌溉管理水平、改善畦灌质量的重要依据。针对畦灌灌水质量影响因素较多造成分析和评价困难的问题,该文以畦灌试验资料为基础,采用量纲分析和数值模拟相结合的方法,构建了估算畦尾闭合条件下的畦灌灌水质量指标(灌水效率、灌水均匀度和储水效率)计算模型,其所建模型对各灌水技术要素有效组合下的灌水质量指标进行计算,结果表明估算值与采用零惯量模型的模拟值具有较高一致性,两者相对误差的绝对值均值分别为6.72%、6.57%和4.93%,其相关系数R2分别为0.987、0.969和0.990,并采用SPSS软件对估算值和零惯量模型的模拟值进行显著性检验(显著性水平P<0.05),其灌水效率、灌水均匀度和储水效率估算值和模拟值的显著性指标分别为0.226、0.142和0.271,结果表明两者无显著性差异。结合已有文献资料,对文中所建畦灌灌水质量指标计算模型的可靠性进行了验证,结果表明灌水效率、灌水均匀度和储水效率的估算值与实测值具有较高的一致性,两者相对误差的绝对值均值分别为7.76%、9.15%和7.08%。由此说明,该文所建立的畦灌灌水质量指标计算模型具有高的可靠性,且具有较强的普适性。研究结果可为畦灌灌水质量评价和灌水方案设计提供科学依据和技术支持。

摘要：水文随机变量和分布计算是推求设计洪水地区组成、梯级水库下游设计洪水等的重要内容,对于水库下游水利水电工程规划设计与管理、城市防洪风险评估等至关重要。传统的水文随机变量和分布是根据二维变量函数分布推导而来,边际分布必须为同一类型分布,其应用受到限制。本文根据二维随机变量和概率分布定义,运用条件Copula函数和积分变换原理,严格地推导了二维相依随机变量和概率分布计算公式,以及Gamma分布、P-Ⅲ分布两类常用边际分布下变量和的分布概率计算公式,该计算公式仅为条件Copula函数的一维积分,避免了概率组合离散求和法数据转换的信息失真,克服了传统多变量分布要求边际分布为同一类型分布。以清江流域水布垭水库至隔河岩水库3h洪量组成为例,给出了水文随机变量和分布的计算方法。文中模型与计算方法以期为我国设计洪水地区组成和梯级水库下游设计洪水计算提供理论支撑。

摘要：针对目前没有成熟的土壤水通量测量设备的问题,通过技术分析,使用Pyboard控制单元、MicroPython编程语言和ADS1256模数转换芯片,设计了一款土壤水通量传感器。使用Python软件,利用Math库中的Matplotlib函数设计了上位机软件,通过传感器功能测试,可实现土壤热扩散系数、容积热容量、热导率以及土壤水通量的测量。选用石英砂、壤质砂土、砂质壤土和砂质黏壤土4种土样进行试验,根据最大无量纲温度差(MDTD)法和比率(Td/Tu)法得出计算值,并与实际水通量进行对比。结果表明,该系统测量精度高、运行稳定。两种方法的计算结果与实际值之间线性度良好,4种土样的MDTD法决定系数分别为0.9677、0.9798、0.9780、0.9647,Td/Tu法的决定系数分别为0.9845、0.9985、0.9989、0.9986,说明系统具有较高的测量精度。通过适应性评价得出,4种土样中Td/Tu法计算值与实际值之间的相关性更好,误差更低,计算效果优于MDTD法。

摘要：为了评估不规则微灌单元毛管单双向布置时出水桩位置、单元控制面积和单元形状参数对单元水力性能和年费用的影响,利用Matlab和EPANET软件构建了微灌水力设计及评价模型HAPIS(Hydraulic Analysis of Pressurized Irrigation System)。以直角三角形的不规则微灌单元为例,集成水力性能和年费用计算的评估结果表明,毛管单双向布置模式下,通过出水桩位置优化可使微灌单元流量偏差率分别降低29%和7%,毛管双向布置可有效降低灌水均匀性对出水桩位置的敏感性。出水桩布置在长毛管分布区域有助于降低灌溉年费用。支管直径一定时,随微灌单元控制面积增加,微灌单元流量偏差率和年费用分别呈明显升高和降低趋势。支管公称外径40~63 mm时采用毛管单向布置,支管公称外径≥75 mm时采用毛管双向布置,是提高单元控制面积的有效方法。不规则单元中不宜使用过大直径支管(如公称外径90 mm),以避免支管单价较高造成的灌溉单元年费用明显升高。相同控制面积下,毛管双向布置可降低直角三角形单元底角变化对灌水均匀性的影响,灌水均匀性高于毛管单向布置。基于构建的HAPIS模型可实现微灌单元水力性能和年费用的优化,为规模化滴灌系统的设计和运行提供支撑。

摘要：水文设计值精度直接影响到工程规模的确定。应用多项式正态变换(PNT)法推求给定频率的设计值(分位数),提高水文频率计算精度。采用蒙特卡洛法进行模拟试验,对比分析三阶多项式系数的矩(PM)法、L-阶线性矩(LM)法、最小二乘(LS)法和Fisher-Cornish(FC)不对称展开法的参数求解方法,并选用黄河流域五个测站天然年径流资料,开展三阶多项式正态变换法的年径流频率计算研究。结果表明:4种方法求解所得的多项式系数均能推求给定频率下的年径流设计值,且设计值序列整体与实测序列拟合效果良好,对数据的正态性转换和拟合效果排序结果为最小二乘法、L-阶线性矩法、Fisher-Cornish不对称展开法、矩法。

摘要：为进一步增加矩分析理论在研究沟灌土壤湿润体运移特性方面的实用性,采用数值模拟和理论分析相结合的方法,定量分析了土壤初始含水率、入渗水深、沟底宽和边坡系数等因素对沟灌自由入渗条件下土壤湿润体空间矩特征参数的影响,并建立了其与主要影响因素间的函数关系式。结果表明,土壤初始含水率、入渗水深和沟底宽对垂直向土壤水分分布的质量重心影响较大;水平向湿润锋的平均离散度主要受土壤初始含水率、入渗水深、沟底宽和边坡系数的影响,而垂直向对土壤初始含水率和入渗水深变化的敏感性较高;选取不同土壤质地对所建模型的可靠性进行了验证,结果表明所建模型估算不同入渗时刻的空间矩特征参数值与根据HYDRUS软件模拟结果所得计算值具有高度一致性,所有验证组合条件下两者相对误差绝对值均值均低于8.5%,且无显著性差异,说明所建模型估算沟灌土壤湿润体空间矩特征参数具有高度可靠性。研究结果可为沟灌灌水方案设计和管理提供理论基础和技术支撑。

摘要：滴头流量和设计湿润比是滴灌系统设计中的两个重要设计参数,影响土壤湿润范围及作物根系生长。试验采用2种滴头流量和3种设计湿润比,进行了滴灌土壤水分入渗特性试验,观测了湿润锋和土壤含水率变化情况,结果表明:灌水过程中湿润体体积随时间成线性变化,且相关系数R2均大于0.98;灌水结束后,大流量滴头形成的实际湿润比大,平均含水率小,含水率分布更均匀;选取65%和70%田间持水率作为有效含水率下限,大于等于此含水率的湿润体形成的湿润比为有效湿润比,发现灌水结束24h内有效湿润比均为1/2设计湿润比左右,48h较灌水结束24h时有效湿润比有明显的减小;对于作物生长而言,采用有效湿润比代替湿润比,对于指导灌溉系统设计更有参考价值。

摘要：【目的】研究种植密度和水氮互作对南疆棉花生长、产量和水氮利用效率的影响,为棉田合理密植和水氮优化调控提供技术支撑。【方法】在新疆库尔勒市尉犁县31团进行大田棉花滴灌试验,采用裂区设计,设置种植密度、灌水量和施肥量3个因素,其中种植密度设置2个水平:26万株/hm^(2)(D_(1),当地种植密度,株距10 cm)和32万株/hm^(2)(D_(2),株距8 cm);灌水量设置2个水平:80%ET C(W 1,ET C为作物蒸发蒸腾量)和100%ET C(W_(2));施氮量设置3个水平:200 kg/hm^(2)(N_(1))、300 kg/hm^(2)(N_(2))和400 kg/hm^(2)(N_(3))。在生育期(苗期、蕾期、花期、铃期和吐絮期)测定棉花生长指标,收获时统计产量及产量构成要素。【结果】种植密度和水氮交互对棉花生长、干物质累积、产量和水氮利用效率有显著影响,在高种植密度(D_(2))下,棉花株高、茎粗、叶面积指数和干物质累积量均随灌水量和施氮量的增加而增加;在低种植密度(D_(1))下,各指标随施氮量的增加呈先增后减的趋势。吐絮期棉花株高和茎粗均在低密度高水中氮(D_(1)W_(2)N_(2))处理下达到最大值,分别为105.33 cm和11.16 mm,较D_(1)W_(2)N_(1)、D_(1)W_(2)N_(3)处理分别提高了10.10%,6.40%和6.69%,3.65%;全生育期内各处理棉花叶面积指数(LAI)和干物质增长量均于铃期达到最大值,D_(1)W_(2)N_(2)和D_(2)W_(2)N_(3)处理的最终干物质累积量较大,但二者之间并无显著差异(P<0.05)。籽棉产量、水分利用效率均以D_(1)W_(2)N_(2)处理较大,分别为7421.0 kg/hm^(2)和1.50 kg/m^(3)。在相同种植密度和灌水量下,氮素利用效率(NUE)、氮素吸收效率(UPE)和氮肥偏生产力(NPFP)均随施氮量增加呈降低趋势,以D_(2)W_(2)N_(1)处理的氮素吸收效率最高,为0.77 kg/kg,较产量最高的D_(1)W_(2)N_(2)处理高4.05%,但其产量较D_(1)W_(2)N_(2)下降约7.0%。【结论】综合高产、节肥和水氮利用效率等因素,种植密度26万株/hm^(2)、生育期灌水100%ET C(311.98 mm)和施氮量300 kg/hm^(2)是南疆棉花膜下滴灌施肥管理的最优栽培方式组合。

摘要：基于非饱和土壤水运动理论,建立了重力式地下滴灌条件下土壤水分运动数学模型,用Galerkin有限元法推导了重力式地下滴灌土壤水分运动有限元方程,并通过试验进行了验证,在此基础上模拟分析了中壤土条件下的滴灌管道埋深、出水孔孔径、供水压力对简易重力式地下滴灌土壤湿润特征和滴孔出水量的影响。结果表明所建模型可以分析地下滴灌土壤水分入渗规律,在中壤土条件下,不同供水压力、滴孔孔径虽对重力式地下滴灌的滴孔出流量有较大影响,但对土壤湿润特征影响微弱,地下滴灌管道埋深对土壤水分湿润特征影响较大,这些结论可为重力式地下滴灌合理的设计及运行提供理论依据。

摘要：【目的】针对北方灌区田间沟灌缺乏量水设施的现状,设计一种成本低廉、制作安装简易的新型量水设备—便携式三角形长喉道量水槽,分析其水力性能。【方法】在8个流量(1.03、3.03、5.06、7.00、9.00、11.07、13.07、15.05 L/s)工况下,对该量水槽分别进行了自由出流和淹没出流的水力性能试验,测量了槽内共14个控制断面的水深,分析了不同流量下的水面线变化和傅汝德数(Fr)的变化。【结果】拟合出的不同出流状态下的流量公式中,自由出流状态下的最大相对误差为-3.61%,淹没出流下的为6.54%,平均相对误差均在0.5%以内;自由出流下Fr在断面5到断面7之间等于1,临界水深断面产生的具体位置在喉口段中部偏前段,距离量水槽进口首断面325~385 mm;该三角形长喉道量水槽的临界淹没度可达0.83。【结论】单个便携式三角形长喉道量水槽的流量测量范围为1~15 L/s,喉口长度建议为210 mm,临界淹没度在0.80~0.83之间。