宁夏银北灌区暗管排水改良盐碱地效果监测及工程设计关键参数优化

论文摘要

为充分掌握银北灌区应用暗管排水技术治理耕地盐碱渍害、改善农田水环境实施多年来的效果,本文选取宁夏平罗县五堆子暗管排水工程项目区作为研究对象,通过野外监测与室内试验,探寻并分析了试验区地下水埋深、土壤含水率、土壤全盐量及地下水矿化度的变化规律;针对银北灌区地域特色与基本情况,采用C语言编写了相关计算程序,分析了多种暗管间距计算方法及其适用性,提出了适宜于宁夏银北灌区暗管排水工程间距的计算方法;根据宁夏银北地区土壤质地分析结果和农业综合开发项目中有关优选吸水管外包料的田间试验数据成果,系统分析了不同土工布用于银北灌区吸水管外包料时排水流量与作用水头关系、验证设计排水率以及排水流量随时间变化规律;通过对吸水管间距不同约束条件的研究,建立以每亩面积费用最小为目标函数的银北灌区暗管排水系统的优化设计模型。主要结论如下:（1）野外监测结果表明,暗管排水对地下水埋深的控制作用明显,可以有效的降低地下水位。暗管布置后使土壤全盐量大大降低,有些区域总体已低于1g/kg以下。利用DPS软件对监测到的地下水矿化度和土壤全盐量数据进行线性回归分析,得出线性回归方程为y=1.5228x+1.011,其中R2=0.7765,P=2.36289E-7,全盐量观测值和拟合值的绝对误差在-1.29～0.49之间,表明地下水矿化度和土壤全盐量呈显性正相关。（2）根据查阅文献中有关暗管排水间距的理论计算公式,编制了 C语言程序,并对多种工况下的暗管间距进行了计算、分析与讨论。以宁夏平罗县五堆子暗管排水工程设计为例,利用编制程序计算结果表明,在稳定流条件下,建议阿维里扬诺夫-瞿兴业公式与胡戈浩特公式同时进行计算,取间距值较小者;在非稳定流条件下,推荐采用瞿兴业公式或排蒸比按1.31计算的半经验公式进行银北灌区暗管间距的设计与计算。（3）在条件许可的情况下,无纺布+砂滤料外包料效果最优;考虑到机械一体化施工,68g/m2无纺布外包料其作用水头与排水流量呈明显的直线关系,流量值大于相应于设计排水率的流量,流量衰减程度也较轻,并且运输与施工过程中不易被划破,故相比于其他试验材料,具有较好的应用前景。（4）根据所建模型计算获得五堆子暗管排水项目区吸水管埋深1.75m,间距77m时每亩面积费用最小值为455.2元的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究目的与意义
•   1.3 国内外研究现状
•     1.3.1 暗管排水改良盐碱地的监测试验研究
•     1.3.2 暗管排水改良盐碱地的理论研究
•     1.3.3 吸水管外包料的研究动态
•     1.3.4 暗管间距理论计算综述
•   1.4 拟解决的关键问题
•   1.5 本文研究内容、研究方法、技术路线
•     1.5.1 研究内容
•     1.5.2 研究方法
•     1.5.3 技术路线
• 第二章 宁夏银北灌区暗管排水改良盐碱地效果监测
•   2.1 试验区自然概况
•     2.1.1 水文气象条件
•     2.1.2 土壤类型
•     2.1.3 水文地质条件
•     2.1.4 地形地貌
•     2.1.5 社会经济状况
•   2.2 监测试验方案
•     2.2.1 试验设计
•     2.2.2 试验实施
•     2.2.3 主要监测内容和方法
•   2.3 试验结果与分析
•     2.3.1 地下水埋深变化特征分析
•     2.3.2 土壤含水率变化特征分析
•     2.3.3 土壤全盐量及地下水矿化度变化特征分析
•   2.4 本章小结
• 第三章 宁夏银北灌区吸水管间距优化设计
•   3.1 吸水管间距确定方法
•     3.1.1 田间试验法
•     3.1.2 经验数值法
•     3.1.3 理论计算法
•     3.1.4 按排蒸比标准计算吸水管间距半经验公式
•     3.1.5 吸水管间距计算方法适用条件
•   3.2 确定吸水管间距所需的设计参数
•     3.2.1 吸水管埋深
•     3.2.2 设计地下排水模数
•   3.3 基于C语言的吸水管间距计算程序
•     3.3.1 吸水管间距C语言计算程序
•     3.3.2 计算程序结果验证
•     3.3.3 吸水管间距程序计算实例及对比分析
•   3.4 本章小结
• 第四章 宁夏银北灌区吸水管外包料优化设计
•   4.1 银北灌区吸水管安装外包滤料的必要性
•   4.2 吸水管外包滤料设计
•   4.3 银北灌区吸水管反滤层试验研究
•     4.3.1 排水流量和作用水头关系分析
•     4.3.2 设计排水率的验证
•     4.3.3 排水流量随时间变化（衰减程度）的计算分析
•     4.3.4 不同外包料试验方案的田间应用适应性评价
•   4.4 银北灌区吸水管外包料方案选择
•     4.4.1 外包料探槽试验
•     4.4.2 暗管排水工程吸水管外包料优化比选
•   4.5 银北灌区暗管排水系统的优化设计
•     4.5.1 目标函数
•     4.5.2 约束条件
•     4.5.3 模型建立
•     4.5.4 计算实例及分析
•   4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•     5.1.1 宁夏银北灌区暗管排水改良盐碱地效果试验研究
•     5.1.2 宁夏银北灌区吸水管间距优化设计
•     5.1.3 宁夏银北灌区吸水管外包料设计与研究
•   5.2 创新性
•   5.3 展望
• 参考文献
• 附录
•   附录1 五堆子暗管排水工程试验监测结果
•   附录2 基于C语言的暗管排水间距计算程序代码
• 致谢
• 个人简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李楷奕

导师: 王红雨

关键词: 暗管排水,吸水管间距,语言编程,埋深与间距的最优组合,外包滤料

来源: 宁夏大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,农艺学

单位: 宁夏大学

分类号: S156.4

DOI: 10.27257/d.cnki.gnxhc.2019.000364

总页数: 73

文件大小: 5593K

下载量: 101