stringtranslate.com

Уравнение дренажа

Уравнение дренажа — это уравнение, описывающее связь между глубиной и расстоянием между параллельными подземными дренами , глубиной уровня грунтовых вод , глубиной и гидравлической проводимостью почв. Оно используется при проектировании дренажа .

Параметры уравнения дренажа Хугхаута

Хорошо известное уравнение стационарного дренажа — уравнение расстояния между дренажами Хоугхаута. Его оригинальная публикация на голландском языке. [1] Уравнение было введено в США Ван Шильфгаарде. [2]

Уравнение Хугхудта

Уравнение Хугхаута можно записать как: [3]

QL 2 = 8 Кб д (Дд - Дв) + 4 Ка (Дд - Дв) 2

где:

Условие устойчивого (равновесного) состояния
В устойчивом состоянии уровень грунтовых вод остается постоянным, а скорость сброса (Q) равна скорости пополнения грунтовых вод (R), т. е. количеству воды, поступающей в грунтовые воды через грунтовые воды за единицу времени. При рассмотрении долгосрочной (например, сезонной) средней глубины грунтовых вод (Dw) в сочетании с долгосрочной средней скоростью пополнения (R) чистый запас воды в этот период времени пренебрежимо мал, и условие устойчивого состояния выполняется: получается динамическое равновесие .

Вывод уравнения
Для вывода уравнения Хугхаудт использовал закон Дарси , суммирование круговых потенциальных функций , а для определения влияния непроницаемого слоя — метод зеркальных отображений и суперпозиции .
Хугхаудт опубликовал таблицы для определения эквивалентной глубины (d), поскольку функция (F) в d = F (L,Di-Dd,r) состоит из длинных рядов членов.

Урожайность (Y) и средняя сезонная глубина уровня грунтовых вод (X в дм) [4]

Определение:

Расчетное расстояние между дренажами (L) можно определить из уравнения в зависимости от глубины дренажа (Dd) и радиуса дренажа (r).

Критерии дренажа
Не хотелось бы, чтобы уровень грунтовых вод был слишком мелким, чтобы избежать снижения урожайности, или слишком глубоким, чтобы избежать засухи. Это предмет исследования дренажа . На рисунке показано, что сезонная средняя глубина уровня грунтовых вод менее 70 см вызывает снижение урожайности [5]
Рисунок был создан с помощью программы SegReg для сегментированной регрессии . [6]

Эквивалентная глубина

В 1991 году было разработано выражение в замкнутой форме для эквивалентной глубины (d), которое может заменить таблицы Хугхаута: [7]

d = πL / 8 { ln(L/πr) + F(x) }

где:

Длительное использование

Теоретически уравнение Хугхаута можно использовать и для наклонных участков . [8] Теория осушения наклонных участков подтверждается результатами экспериментов с песчаными резервуарами. [9] Кроме того, можно учесть входное сопротивление, с которым сталкивается вода при входе в дренажи.

Усиление

Усиление параметров по сравнению с Hooghoudt
EnDrain: форма уровня грунтовых вод с дренажем

Формулу дренажа можно расширить [10] для учета (см. рисунок справа):

Компьютерная программа

Уравнение расширенного дренажа использует гидравлический эквивалент закона Джоуля в электричестве.

Оно имеет форму дифференциального уравнения , которое невозможно решить аналитически (т.е. в замкнутой форме ), но решение требует численного метода , для которого компьютерная программа является незаменимой.

Наличие компьютерной программы также помогает быстро оценить различные альтернативы и провести анализ чувствительности .

На синем рисунке показан пример результатов компьютерного расчета с использованием расширенного уравнения дренажа с использованием программы EnDrain. [11] Он показывает, что включение входящей энергии, связанной с подпиткой, приводит к несколько более глубокому уровню грунтовых вод .

Ссылки

  1. ^ SBHooghoudt, 1940 (на голландском языке). В некоторых случаях возникает проблема с детализацией и проникновением в дверь между параллельными петлями, дренажами, захватами, прорезями и каналами . № 7 в серии: Bijdragen tot de kennis van eenige natuurkundige grootheden van den grond. Bodemkundig Instituut te Groningen. Rijksuitgeverij Dienst van de Nderlandse Staatscourant. 'с-Гравенхейдж, Альгемин Ландсдруккерий.
  2. ^ J. van Schilfgaarde, 1957. Приближенные решения проблем дренажного потока . В: JNLuthin (ред.), Осушение сельскохозяйственных земель, стр. 79-112. Agron. Monogr. 7. ASA, Мэдисон, Висконсин, США.
  3. ^ HPRitzema, 1994, Подземный поток в дренажи . Глава 8 в: HPRitzema (ред.), Принципы и применение дренажа, Опубл. 16, стр. 236-304, Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. ISBN  90-70754-33-9
  4. ^ Данные, предоставленные различными авторами, по реакции бананов, хлопка, сахарного тростника и пшеницы на мелководье [1]
  5. ^ Исследование дренажа на фермерских полях: анализ данных . Вклад в проект «Жидкое золото» Международного института мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. Скачать с веб-страницы: [2], под номером 2, или напрямую в формате PDF: [3]
  6. ^ Компьютерную программу SegReg для сегментированной регрессии можно бесплатно загрузить с веб-страницы: [4] или с: [5]
  7. ^ WH van der Molen en J.Wesseling, 1991. Решение в замкнутой форме и решение в виде ряда для замены таблиц для толщины эквивалентного слоя в уравнении расстояния между дренажами Хоугхаута . Сельскохозяйственное водное хозяйство 19, стр. 1-16
  8. ^ Уравнение дренажа Хоогхаута, скорректированное с учетом входного сопротивления и наклонной поверхности . Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. Онлайн: [6]. Обновленная версия: RJ Oosterbaan, «Дренаж с перехватом и дренаж наклонных земель», опубликованная в: Бюллетень Совета по ирригации, осушению и контролю за наводнениями, Пакистан, том 5, № 1, июнь 1975 г.
  9. ^ Zeigler, ER 1972. Лабораторные испытания для изучения дренажа с наклонных земель . Отчет REC ERC 72 4, Инженерно-исследовательский центр, Бюро мелиорации, Денвер, Колорадо, США
  10. ^ Энергетический баланс потока грунтовых вод, применяемый к подземному дренажу в анизотропных почвах с помощью труб или канав с входным сопротивлением . Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. Онлайн: [7] Архивировано 19 февраля 2009 г. в Wayback Machine . Статья основана на: RJ Oosterbaan, J. Boonstra и KVGK Rao, 1996, «Энергетический баланс потока грунтовых вод». Опубликовано в VPSingh и B.Kumar (ред.), Subsurface-Water Hydrology, стр. 153-160, том 2 Трудов Международной конференции по гидрологии и водным ресурсам, Нью-Дели, Индия, 1993 г. Kluwer Academic Publishers, Дордрехт, Нидерланды. ISBN 978-0-7923-3651-8 . Онлайн: [8] 
  11. ^ Бесплатную компьютерную программу EnDrain можно загрузить с веб-страницы: [9] или с: [10]

Внешние ссылки