Уравнение дренажа - Drainage equation

А уравнение дренажа уравнение, описывающее связь между глубиной и расстоянием между параллельными подповерхностными слоями. стоки, глубина уровень грунтовых вод, глубина и гидравлическая проводимость почв. Он используется в дренаж дизайн.

Параметры в уравнении дренажа Хугуда

Известный устойчивое состояние Уравнение дренажа - это уравнение расстояния между дренажами Хугуда. Его оригинальная публикация на голландском языке.[1] Уравнение было введено в США ван Шильфгаардом.[2]

Уравнение Хугуда

Уравнение Хугуда может быть записано как:[3]

Q L2 = 8 Кб d (Dd - Dw) + 4 Ka (Dd - Dw)2

куда:

Условие установившегося (равновесного) состояния
В устойчивое состояние уровень грунтовых вод остается постоянным, а расход (Q) равен расходу подпитка подземных вод (R), т.е. количество воды, поступающей в грунтовые воды сквозь уровень грунтовых вод в единицу времени. Принимая во внимание долгосрочную (например, сезонную) среднюю глубину зеркала грунтовых вод (Dw) в сочетании со средней долгосрочной скоростью подпитки (R), чистые запасы воды в этот период времени пренебрежимо малы, а устойчивое состояние условие выполнено: получаем динамическое равновесие.

Вывод уравнения
Для вывода уравнения Хугудт использовал закон Дарси, суммирование круговых потенциальные функции а для определения влияния непроницаемого слоя - метод зеркальные изображения и суперпозиция.
Хугудт опубликовал таблицы для определения эквивалентной глубины (d), потому что функция (F) в d = F (L, Di-Dd, r) состоит из длинных рядов членов.

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

Определение:

расчетный интервал слива (L) можно найти из уравнения в зависимости от глубины слива (Dd) и радиуса слива (r).

Критерии дренажа
Нельзя, чтобы уровень грунтовых вод был слишком мелким, чтобы избежать падения урожайности, или слишком глубоким, чтобы избежать засухи. Это предмет дренажные исследования. Рисунок показывает, что средняя сезонная глубина уровня грунтовых вод менее 70 см вызывает снижение урожайности. [5]
Фигура была сделана с SegReg программа для сегментированная регрессия.[6]

Эквивалентная глубина

В 1991 г. выражение в закрытой форме был разработан для эквивалентной глубины (d), которая может заменить таблицы Hooghoudt:[7]

d = πL / 8 { ln (L / πr) + F (х) }

куда:

  • х = 2π (Di - Dd) / L
  • F (x) = Σ 4e−2nx / п (1 - е−2nx), при n = 1, 3, 5,. . .

Расширенное использование

Теоретически уравнение Хугуда можно также использовать для пологая земля.[8] Теория осушения склонов подтверждается результатами экспериментов с песчаными резервуарами.[9] В дополнение входное сопротивление вода, попадающая в канализацию, может быть объяснена.

  • Определения дренажа наклонных земель и сопротивления входу

  • Геометрия водостоков на наклонных землях, используемая в теории

  • Подтверждение экспериментов по дренажу в наклонном песчаном резервуаре

  • Определение входного сопротивления

Усиление

Усиление параметров по сравнению с Hooghoudt
EnDrain: форма водного стола с дренажем

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

Компьютерная программа

В усиленном уравнении дренажа используется гидравлический эквивалент Закон Джоуля в электричестве.

Это в виде дифференциальное уравнение это не может быть решено аналитически (т.е. в закрытая форма ), но решение требует численный метод для чего компьютерная программа незаменим.

Наличие компьютерной программы также помогает быстро оценить различные альтернативы и выполнить Анализ чувствительности.

На синем рисунке показан пример результатов компьютерного расчета с усиленным уравнением дренажа с использованием программы EnDrain.[11] Это показывает, что включение поступающей энергии, связанной с перезарядкой, приводит к несколько более глубокому уровень грунтовых вод.

Рекомендации

  1. ^ S.B. Hooghoudt, 1940 (на голландском языке). Algemene beschouwing van het проблема van de detailontwatering en de infiltratie door middel van параллельные петельные водостоки, greppels, slooten en kanalen. № 7 в серии: Bijdragen tot de kennis van eenige natuurkundige grootheden van den grond. Bodemkundig Instituut te Groningen. Rijksuitgeverij Dienst van de Nderlandse Staatscourant. 's-Gravenhage, Algemeene Landsdrukkerij.
  2. ^ Й. ван Шильфгаард, 1957. Примерные решения проблем с дренажным стоком. В кн .: Лютин Ю.Н. (Ред.), Осушение сельскохозяйственных земель, с.79-112. Агрон. Monogr. 7. ASA, Мэдисон, Висконсин, США.
  3. ^ Х. П. Ритзема, 1994, Подземный сток в канализацию. Глава 8 в: Х.П. Ритзема (ред.), Принципы и применение дренажа, Publ. 16, стр. 236-304, Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. ISBN  90-70754-33-9
  4. ^ Данные различных авторов о реакции бананов, хлопка, сахарного тростника и пшеницы на неглубокие водные горизонты [1]
  5. ^ Исследования 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 № 2 или напрямую в формате PDF: [3]
  6. ^ Компьютерную программу SegReg для сегментированной регрессии можно бесплатно скачать с веб-страницы: [4] , или из: [5]
  7. ^ W.H. ван дер Молен и Дж. Весселинг, 1991. Решение в замкнутой форме и серийное решение для замены таблиц толщины эквивалентного слоя в уравнении расстояния между стоками Хугуда.. Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве 19, стр. 1-16
  8. ^ Уравнение дренажа Хугудта с поправкой на входное сопротивление и наклонную землю. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. В сети : [6] . Обновленная версия: R.J. Остербан, «Перехватывающий дренаж и дренаж склоновых земель», опубликованный в: Бюллетене Совета по ирригации, дренажу и борьбе с наводнениями, Пакистан, Vol. 5, No. 1, июнь 1975 г.
  9. ^ Зейглер, Э.Р. 1972. Лабораторные испытания для изучения дренажа с наклонных участков. Отчет REC ERC 72 4, Инженерно-исследовательский центр, Бюро мелиорации, Денвер, полковник, США.
  10. ^ Энергетический баланс потока грунтовых вод, применяемый для подземного дренажа в анизотропных грунтах трубами или канавами с входным сопротивлением.. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. В сети : [7] В архиве 2009-02-19 в Wayback Machine . Статья основана на: R.J. Остербан, Дж. Бунстра и К.В.Г.К. Рао, 1996, «Энергетический баланс потока подземных вод». Опубликовано в: В.П. Сингх и Б. Кумар (ред.), Подземная гидрология, стр. 153–160, том 2 материалов Международной конференции по гидрологии и водным ресурсам, Нью-Дели, Индия, 1993. Академическое издательство Kluwer, Дордрехт, Нидерланды. ISBN  978-0-7923-3651-8 . В сети : [8]
  11. ^ Бесплатную компьютерную программу EnDrain можно загрузить с веб-страницы: [9] , или из: [10]

внешняя ссылка