How soil texture,channel shape and cross-sectional area affect moisture dynamics and water loss in irrigation channels     

Zhifan Mu  Tianxiao Li  Dong Liu  Qiang Fu  Renjie Hou  Qinglin Li  Yi Ji  Song Cui  Mo Li 《水文研究》2021,35(4):e14155

To enhance the utilization efficiency of farmland irrigation water and reduce the leakage of water conveyance channels, the leakage process of channels was simulated dynamically. The simulated results were compared with data measured in laboratory experiments, and the performance of the model was evaluated. The results indicated that the simulated values of the model were consistent with the observation values, and the R² values varied between 0.91 and 0.99. In addition, based on the laboratory experiments, a water supply system (Mariotte bottles) and soil box were built using plexiglass. Three influencing factors, namely, the channel form, soil texture and channel cross-sectional area, were varied to observe and calculate the resulting cumulative infiltration amount, infiltration rate and wetting front migration distance. HYDRUS-3D software was used to solve the three-dimensional soil water movement equation under different initial conditions. The results demonstrated that the U-shaped channel was more effective than the trapezoidal channel in increasing the utilization efficiency of the water resources. A U-shaped channel with a small channel cross-sectional area should be adopted and the soil particle size should be prioritized in the construction of water conveyance channels for farmlands. The simulation results were in agreement with the observed results, which indicates that HYDRUS-3D is a reliable tool that can accurately simulate the soil moisture movement in water conveyance channels. The research results can provide a reference for the design and operation of farmland irrigation systems.  相似文献   

三峡工程运用后坝下游河道泥沙输移变化规律   总被引：2，自引：2，他引：0  

郭小虎  渠庚  刘亚  刘心愿 《湖泊科学》2020,32(2):564-572

三峡工程蓄水后"清水"下泄,坝下游河段将会长期处于严重不饱和状态,水流含沙量沿程恢复将会引起坝下游长距离冲刷,本文根据三峡工程蓄水前、后的实测资料分析了坝下游河道泥沙输移变化规律,探索不同粒径组沙量沿程恢复对河床冲刷的影响,得到以下结论:在蓄水初期d≤0.031 mm沙量恢复主要受河床补给与江湖入汇共同的影响,随着水库下泄该粒径组沙量递减,使得各站该粒径组年均输沙量均远小于蓄水前的水平,沙量恢复仍主要受河床补给与江湖入汇的影响,这是造成坝下游河道发生长距离冲刷的主要原因之一;在蓄水初期0.031 mmd≤0.125 mm沙量恢复主要受河床补给的影响,但江湖入汇的影响较大,随着河床补给量逐渐减少,各站该粒径组年均输沙量均小于蓄水前的水平,沙量恢复仍主要受河床补给的影响,江湖入汇的影响逐渐减小,这也是坝下游河道发生长距离冲刷的主要原因之一; d0.125 mm沙量恢复主要受河床补给的影响,蓄水初期该粒径组沙量在宜昌监利河段沿程恢复速率较快,且在监利站达到蓄水前的水平,随着时间推移,在宜昌监利河段沿程恢复且速率仍较快,在监利站达到最大值,其数值逐渐小于蓄水前的水平,这是造成坝下游河道冲刷重点集中在宜昌监利河段的主要原因.  相似文献   

基于GPS和水准数据的微粒群算法联合反演祁连山北缘断裂三维滑动速率     

刘杰 《大地测量与地球动力学》2019,39(9):906-909

将微粒群算法与位错理论模型相结合，采用中国地壳运动观测网络提供的青藏高原地区2001~2004年GPS测量数据和2000~2006年水准测量数据，通过常规定权和附有相对权比的方法对祁连山北缘断裂的三维滑动速率进行联合反演，并与蚁群算法反演结果进行对比。结果表明，微粒群算法收敛速度快、稳定性高，结合经典位错理论模型，是一种可以有效求解断层三维滑动速率反演问题的优化算法，在大地测量反演领域极具应用潜力。  相似文献   

窑洞外形特征对结构抗震性能影响研究          下载免费PDF全文

王飞剑  刘如山  马朝晖 《地震工程学报》2018,40(5):910-918

调查发现山西北部农村地区农居窑洞多是独立式土坯窑洞,结构主要受力体系是土坯砌体砌筑拱结构,其建造无统一标准,外形样式存在差异。由于拱结构的内力分布对外形尺寸变化比较敏感,为研究窑洞外形特征对结构抗震性能影响,建立相应的有限元模型进行计算分析,对比不同外形特征窑洞在地震作用下的损伤情况,并结合历史震害,指出窑洞结构的薄弱位置。研究结果表明覆土较厚的窑洞容易损伤,连拱孔数较多窑洞的两侧位置更容易发生破坏,拱的曲线形状对结构抗震性能有一定影响,合理拱曲线窑洞的抗震性能优于一般形状窑洞。  相似文献   

Analytical study of ground motion caused by seismic wave propagation across faulted rock masses          下载免费PDF全文

J.C. Li  N.N. Li  S.B. Chai  H.B. Li 《国际地质力学数值与分析法杂志》2018,42(1):95-109

Studying seismic wave propagation across rock masses and the induced ground motion is an important topic, which receives considerable attention in design and construction of underground cavern/tunnel constructions and mining activities. The current study investigates wave propagation across a rock mass with one fault and the induced ground motion using a recursive approach. The rocks beside the fault are assumed as viscoelastic media with seismic quality factors, Q_p and Q_s. Two kinds of interactions between stress waves and a discontinuity and between stress waves and a free surface are analyzed, respectively. As the result of the wave superposition, the mathematical expressions for induced ground vibration are deduced. The proposed approach is then compared with the existing analysis for special cases. Finally, parametric studies are carried out, which includes the influences of fault stiffness, incident angle, and frequency of incident waves on the peak particle velocities of the ground motions.  相似文献   

基于分区间泛化Kriging近似模型的船舶局部结构形状优化     

张干锋  王德禹 《海洋工程》2018,36(6):46-57

为提高Kriging近似模型在船舶结构性能多维度响应预测方面的适用性,对常规Kriging近似模型进行分区间泛化改进:一是对设计样本点的各个维度(分量)进行划区,并在每一个分区间内采用最优拉丁超立方(OLhd)取样;二是引入比例系数w1组合高斯与指数型相关函数提高模型对数据的泛化能力,从而在每个划分的区间内建立泛化的Kriging近似模型。通过SCH测试函数,验证了构造的分区间泛化Kriging模型有效性。结合参数化建模和改进Kriging近似模型对某过渡肘板和舱口角隅边界进行形状优化,优化第一阶段由改进的近似模型通过多岛遗传算法得到全局初步的最优解,第二阶段在初步解的基础上缩小优化变量范围,由少量的FEM计算即可在小范围内搜寻到精确的最优设计变量。结果表明:分区间泛化Kriging近似模型在预测多维度响应时较常规Kriging模型预测精度更高;分阶段的形状优化流程在保证极小误差和缩小计算成本的情况下能够得到理想的应力分布和重量优化结果,有助于船舶结构的轻量化研究。  相似文献   

莱州湾表层沉积物粒度和黏土矿物分布特征与运移趋势分析     

冯利  冯秀丽  宋湦  肖晓  田动会 《海洋科学》2018,42(2):1-9

运用粒度参数分析、黏土矿物含量分析、Flemming三角图示法和Gao-Collins二维的"粒度趋势分析"等方法,对采自莱州湾海域的表层沉积物样品和黏土矿物样品进行分析,了解了该研究区域的沉积环境及沉积物的运移趋势。研究区由岸向海沉积物类型大致依次为砂-粉砂质砂-砂质粉砂-粉砂-黏土质粉砂,并且研究区表层沉积物在近岸区域呈现较为明显的平行岸线的条带状特征;同时沉积物的平均粒径、分选系数、偏态、峰态等粒度参数也呈现出良好的正相关性或负相关性;研究区黏土矿物为伊利石、蒙脱石、绿泥石、高岭石,除伊利石分布大致为黄河三角洲近岸低,向研究区东北方向逐渐升高外,其余的黏土矿物都表现出了近岸高,远海低的分布特征,且主要物源为黄河物质输入。Flemming三角图研究区所有采样点大部分分布在Ⅱ区,少部分分布在Ⅲ区,说明研究区整体水动力较强;采样点在A—E区均有分布,但在C、D两区分布最多,说明研究区沉积物粒径较集中。研究区表层沉积物整体呈由岸向海输运的趋势,具体来看,黄河沉积物入海后向北、向东、向南运移,研究区内沉积物的来源是黄河输沙以及周围入海的小河流的输沙和沿岸冲刷的物质。  相似文献   

2016年夏季南海海盆水体颗粒物粒径分布特征*     

郑文迪  周雯  曹文熙  王桂芬  邓霖  徐文龙  许占堂  李彩  蔡建南 《热带海洋学报》2018,37(5):74-85

颗粒物粒径分布(Particle Size Distribution, PSD)代表了颗粒物浓度与颗粒物粒径之间的关系, 影响着海洋生态环境和水体光学特性等。文章基于2016年夏季航次调查的生物光学剖面数据, 研究了南海海盆海域PSD的分布特征。研究发现, 幂律函数可以较好地拟合南海海盆区域的PSD, 对数空间中的实测的PSD与模拟的PSD平均决定系数高达0.95。PSD斜率(ξ)的分布范围为[1.27, 7.65], 均值为3.93±0.56。南海海盆区域表层水体的ξ均值与全球大洋表层水体的ξ均值相近, 但高于海湾等表层水体的ξ均值。ξ能较好地表征颗粒物平均粒径D_A的大小, 两者存在明显负相关关系, 即ξ值越高, D_A越小; 反之, D_A越大。通过分析T1断面的生物光学剖面数据及总体平均的PSD剖面数据, 发现PSD剖面分布特征如下: 1)表层水体的ξ值相对较高, 且D_A值相对较低, 推测可能是由于微微型藻类为主导颗粒物所致; 2) ξ值极小值层出现在次表层叶绿素浓度极大值层(Subsurface Chlorophyll Maximum Layer, SCML)中, 并伴随D_A极大值层的出现, 其原因可能是SCML中的大粒径浮游植物占比显著增加; 3)弱光层中的ξ值较SCML中的高, 但略低于表层的ξ值, 而D_A则位于表层与SCML的D_A之间, 这可能与浮游植物及其碎屑的絮凝、分解、沉降等过程相关。PSD特征影响着海水的固有光学特性, 分析发现: 由于SCML中的叶绿素浓度增加, 颗粒物散射系数(b_p(532))和颗粒物后向散射系数(b_bp(532))也相应呈现显著增加的趋势。弱光层中的平均b_p(532)与平均b_bp(532)最小。ξ与颗粒物衰减光谱斜率之间呈高分散性, Boss 等(2001b)的模型适合用于粗略估算区域性的ξ分布范围及均值。  相似文献   

NOAA系列卫星高能粒子数据一致性统计分析          下载免费PDF全文

黄建平  余伟豪  泽仁志玛  李忠  楚伟 《地球物理学报》2020,63(4):1249-1261

顶部电离层是低轨道卫星的运行空间,是能量粒子沉降的重要区域,认识这个空间的能量粒子分布特征对研究各种空间天气事件、地震、火山以及其他人类活动引起的扰动具有重要的现实意义.本文利用位于顶部电离层的5颗NOAA系列卫星数据,统计研究了100~300keV的电子和80~2500keV的质子的全球分布特征.研究发现:高能电子和质子主要分布在两极辐射带和南大西洋异常区,两极辐射带观测到的高能电子通量比南大西洋异常区高几倍到一个数量级,而质子则相反;高能电子在两极辐射带地区通量分布具有不对称性,主要表现为在北辐射带西经75°到东经90°存在低值区,相对应的是粒子主要聚集在其磁共轭区,且其边界和南大西洋异常区相交;高能质子两极辐射带对称分布,在南半球东经0°至东经50°存在高值区.利用概率密度统计分析发现,各颗卫星在南大西洋异常区和两极辐射带的高能电子和高能质子通量总体上均呈正态分布.在南大西洋异常区,NOAA-15观测到的高能电子通量比其他卫星的低,NOAA-16观测的高能电子通量比其他卫星的高,各卫星的高能质子观测结果基本相同.在两极辐射带,各卫星观测的高能电子通量结果基本相同,NOAA-18和NOAA-19观测的质子通量最高,NOAA-16和NOAA-17次之,NOAA-15最低,其中NOAA-19比NOAA-15观测到的质子通量要高一个数量级左右.在磁暴期间顶部电离层高能电子的变化表明地磁指数Dst和空间粒子通量变化具有时间同步性.本文的研究成果将为我国下一代电磁卫星设计提供基础依据.  相似文献   

珊瑚颗粒形状对钙质粗粒土的压缩性能影响     

张斌  柴寿喜  魏厚振  孟庆山  陈杨 《工程地质学报》2020,28(1):85-93

珊瑚颗粒形状不规则是其显著区别于陆源土的一大特征。为揭示珊瑚颗粒形状对钙质粗粒土压缩性能的影响,人工挑选出不同形状(块状、枝状、棒状、片状)的珊瑚颗粒,以块状颗粒为基础,与其他3种不同形状的粗颗粒任意一种混合,控制不同颗粒形状配比制成钙质粗粒土试样,完成室内压缩试验,对比分析试验前后珊瑚颗粒的圆度、长宽比、扁平度和凹凸度等形状参数,评价颗粒形状对压缩性能的影响。结果表明:(1)粒径为10~20 mm钙质粗粒土的压缩模量是4~5. 5 MPa,回弹系数为42~53;(2)随枝状、棒状或片状颗粒掺量的增加(0、10%、20%、30%),试样压缩模量呈小幅波状变化,回弹系数呈持续减小趋势;(3)各加载区间应力-应变曲线包括应力快速增长阶段、应力-应变同步增长阶段、应变增长阶段共3个阶段和1个稳定点;(4)随枝状颗粒掺量的增加,试样的长宽比和凹凸度逐渐增加,圆度和扁平度基本无变化;因颗粒破碎的影响,试验后试样的长宽比及扁平度有所增加,圆度及凹凸度则有所减小。选择钙质粗粒土地基时,应考虑其压缩性能,避免施工初期的快速加载。  相似文献