研究不同天气条件下玉米生长期茎流特征,以期为干旱半干旱区玉米的节水灌溉及科学管理提供一定的理论依据。利用包裹式茎流计及小型自计式气象站对甘肃省会宁县太平镇农作物玉米的液流通量密度以及其周围环境因子进行观测。结合人工记录,选取三种典型的天气条件对玉米液流通量密度变化趋势及其与环境因子的关系进行分析。玉米液流日变化曲线在三种天气条件下总体趋势相同,都呈现出“几”字型的多峰曲线,但各天气条件下液流日变化又具有各自的特点。玉米液流的变化是各环境因子综合作用的结果,各环境因子与玉米液流都呈现出极显著的线性关系。不同天气条件下影响玉米液流的主要环境因子各异,但光合有效辐射始终是影响玉米液流变化的最主要的环境因子。玉米液流日累积量在三种天气条件下从大到小的顺序依次为晴天、多云、阴雨。
通过田间试验对不同水肥条件下土壤NO3--N、速效磷、速效钾、盐分分布进行研究,结果表明:在滴灌施肥条件下,土壤剖面NO3--N分布主要集中在湿润体边缘,速效磷主要分布在0~30cm范围,速效钾主要分布在0~40cm范围;合理水肥比例可提高红枣对养分的吸收和减少养分在土壤中的积累且影响土壤盐分分布。试验结果为盐渍化土壤水肥一体化管理提供参考。
通过近年来国内外试验、示范、推广应用地下滴灌技术的实践经验,对地下滴灌系统规划设计、运行管理有关问题进行了总结和阐述,对滴灌管线的选取、适宜埋设深度的确定、灌水小区的冲洗、真空阀的设置、水质处理等地下滴灌系统设计应用常见问题逐一进行了说明,可为地下滴灌技术在我国的进一步推广应用提供参考。
以甜瓜为供试材料,采用三因素五水平二次回归通用旋转组合设计方法,在宁夏中部干旱带进行了压砂地膜下滴灌水肥耦合效应试验,研究了不同水肥耦合水平对甜瓜产量的影响,并建立了非充分水肥耦合回归模型。结果表明:各因素对产量的影响顺序为灌水量>施磷量>施氮量,灌水量与施磷量的交互作用较显著;经模型寻优,得出不同目标产量下的水、氮、磷最佳组合方案,可为压砂地甜瓜节水节肥和高效栽培提供科学依据。
采用盆栽方式种植,研究冬小麦关键生育期不同程度水分胁迫对冬小麦叶片生理生化的影响。结果表明:水分胁迫使小麦光合性能下降,拔节初期土壤相对含水量在45%以下,拔节中期在55%以下时,光合速率随生育进程呈明显下降趋势,拔节期保持土壤相对含水量在65%-75%之间可使蒸腾速率适当降低,减少水分损耗。游离氨基酸含量随拔节期胁迫程度的加剧呈先上升后下降趋势,随生育进程的推进而下降,花后7d、14d、21d时,处理间差异较大,28d时,处理间差异较小且氨基酸含量较低。灌浆期水分胁迫可使叶片中游离氨基酸含量增加,但胁迫过甚,叶片中氨基酸含量在短暂上升后将快速下降。花后28d时,拔节期水分胁迫使花后叶片可溶性蛋白含量增加,灌浆期水分胁迫使叶片可溶性蛋白含量下降。
为了精确决策夏玉米在特定生育阶段所需的灌水量,采用玉米叶片电容与土壤湿度双重参数来反映灌水量,通过这两个参数建立玉米灌溉模糊决策系统来预测灌溉水量,结果表明与以往单一参数决策灌溉系统相比,预测精度高,预测的灌水量更符合作物的需水规律。
全国牧区经过了10年《牧区饲草料地节水灌溉示范工程》的试点建设工作,完成总投资61652.27万元,其中中央投资42900.00万元,地方配套18752.27万元,发展节水灌溉饲草料地103.70万亩,单位面积投资594.52元/亩。不仅把先进的节水灌溉技术带到了广大牧民的生产实践中,总结形成了各种节水灌溉工程技术模式,较好地解决了牧区灌溉饲草料地的节水增效问题;同时促进了牧区饲草料种植、加工、集约化养殖等实用技术的应用,使项目区牧民的科技应用水平和劳动技能得到了提高;有效地缓解了项目区草原超载压力,基本实现了草畜平衡,改善了区域生态环境,为实现提高牧区收入水平和草原生态保护的“双赢”目标起到了促进和推动作用。
以达拉特旗壕庆河流域为研究对象,通过对该区地下水位和水质的监测及农田水利用状况的调查,摸清地下水的年动态变化规律及水质分布,初步估算该研究区农田灌溉地下水年开采量,从而为本流域的地下水资源评价及合理开发,高效利用提供一定的依据。根据数据分析结果,地下水是从西南流向东北方向,补给黄河南岸引黄灌区。观测期间地下水位年际变化受降雨的影响较大,总体呈上升趋势,变化幅度为0.5m-1.5m。pH值超过8.5,呈碱性水,部分区域地下水矿化度为0.5-0.9g/l,可用于农业灌溉,随着地下水流动的方向,水质逐渐变差,下游的盐分浓度最大到2.6g/l,需要合理进行灌溉防止土壤盐碱化。通过遥感图片识别分析计算出该区农田面积为1398hm2,农业灌溉年开采地下水量为516万m3。
为了使喷灌技术得以健康发展,在回顾甘肃喷灌发展历程的基础上,分析提出了土地经营模式、水价及农产品市场、农民文化素养、对喷灌优缺点的认识以及经济发展水平等影响喷灌发展的几个非技术因素,并就此提出了甘肃今后发展喷灌的思考和建议。
讨论了农业喷雾机的自动喷雾的系统设计。提出了基于计算机的视觉喷雾机理:包括图像采集和智能喷雾硬件系统组成。其中主要讨论了由喷雾台架、喷头、电磁阀、继电器组成的智能喷雾硬件系统。同时用VC++和C语言编制了上位机和下位机的控制程序,能实现如下功能:上、下位机的信息通信,将决策结果转化为喷雾指令,控制喷雾执行系统。该系统的研究为户外在真实环境中开展基于机器视觉的植保机械设计提供了理论和实践依据。
针对目前农村温室用水管理中存在的问题,设计了一种温室无线智能水表物联网应用系统。该系统主要用于温室用水的无线抄表管理,无线充值以及阀门的远程控制。利用互联网或GPRS网络将各个村镇的温室水表用水数据发送到用水管理中心,实现了远程用水查询和统计分析的功能。本文介绍了该系统的总体架构,并对各个组成部分的功能、原理及实现方法进行了详细论述。目前该系统已在北京部分区县进行了示范,效果良好。
针对传统遗传算法寻优能力差、易出现早熟的问题,对遗传算法的选择算子进行了改进,提出了对优秀个体进行比例复制的方法,并在种群交叉和变异之后增加了最优保存策略,以保证改进遗传算法的收敛性。用改进的遗传算法求解水库短期优化调度模型,结果表明,改进选择算子的遗传算法趋近于全局最优解的能力更强,收敛速度更快。
根据丹江口水库运行调度的实践需求,采用Morlet小波函数对丹江口水库汛期的径流时间序列进行多时间尺度分析。研究表明:丹江口水库夏汛入库径流存在9年、23年、40年的主要周期;秋汛入库径流存在10年、24年、37年的主要周期;10月上旬的汛期末蓄水关键期入库径流存在9年、25年、41年的主要周期,并且在未来5年左右汛期末蓄水关键期的入库径流将处于偏丰期,夏汛和秋汛的入库径流将偏枯。本文研究成果可供丹江口水库防洪调度参考。
传统水库生态调度中生态需水目标多采用基流方式,缺乏生物对天然水流形态和特征响应方面的信息,以致生态目标对生态系统需求的表征不够全面。因此,基于天然水流表征体系开展水库生态调度研究具有科学意义。基于黄河生态水文指标体系,提出了表征河流天然水流形态的结构化生态管理目标,并将该目标引入模型目标函数,构建了基于结构目标的水库生态调度模型,提出求解方法。通过实例研究发现,结构目标模型结果与流量目标相比,供水破坏率、生态破坏率有所增加,RVA改变度有所减少,保证出力与发电量变化甚微。可见,基于结构目标开展生态调度对恢复河流天然水流特征是可行的,且对水库原有的兴利指标影响较小。结构化目标中不同因子的权重关系对生态调度的效果影响较大,对不同河流或河段进行分时段差异化调节将是下一阶段研究的重点。
需水预测模型的输入变量直接影响了需水预测模型精度的高低。为了找出影响需水量的主要因素,选择偏最小二乘回归模型,建立了需水量的影响因素与需水量之间的相关关系模型。偏最小二乘法是多元线性回归、典型相关分析和主成分分析的集成与发展。偏最小二乘法提取的成分既能够很好的概括自变量系统中的信息,又能最好的解释因变量。通过计算影响因素与需水量之间的回归系数等信息,得出了影响需水量的主要成分,确定了需水预测模型的输入项。
从国家实施最严格水资源管理制度的背景出发,依托云南省目前正在开展的区域和行业用水效率考核体系构建研究课题,结合课题大量的基础资料调查、实地调研、研究论证等工作,严格按照可执行、可操作的原则,遵从定性和定量考核方法,初步提出云南省区域、工业、农业、居民生活4个方面的用水效率考核及其指标体系。
从法律法规框架和管理体制类型两方面总结了水资源管理实践发展历程,指出我国的水资源管理经历了从分散管理、部门管理和严格管理的三个发展阶段。对现存的八种主要水资源管理模式的利弊进行总结分析,结合我国水资源管理的实践发展,提出我国的水资源管理模式在未来一段时期内在全国层面上还将延续流域管理与行政区管理相结合的管理模式,并逐步加强流域的管理职能,逐渐实现流域内水资源的综合管理。结合划定的“三条红线”,形成覆盖取水总量控制、用水过程控制和排水必要性需求控制的全过程的水资源需求管理模式。
针对BP网络、Hopfield网络在水质评价的应用问题,建立BP网络、Hopfield网络水质评价模型,对BP网络、Hopfield网络从结构、输入输出、稳定性、评价结果等方面进一步地分析比较。然后以东辽河为例,运用BP网络、Hopfield网络、模糊评价法、内梅罗指数法四种水质评价方法进行水质评价,通过比较评价结果进行深入研究。结果表明,Hopfield神经网络更适用于水质评价。本文对神经网络方法水质评价问题进行探讨,试图找出BP网络、Hopfield网络方法在水质综合评价中的优缺点,具有非常现实的意义。
利用工业铁粉为原料,通过酸洗和水洗两种方法使铁粉生锈。讨论生锈工业铁粉对地下水硝酸盐的去除效果。同时测定以工业铁粉为反应介质的渗透系数。并进一步通过批试验探讨铁粉还原硝酸盐的机理。结果表明:工业铁粉通过酸洗和水洗生锈均能提高对硝酸盐的去除,并达到饮用水质要求。其中酸洗铁能将NO3--N由80mg/L去除到3mg/L以下;试验设计的反应介质的渗透系数为107m/d;Fe2+直接参与的硝酸盐的还原,Fe3+能促进铁粉还原硝酸盐。利用生锈工业铁粉去除地下水硝酸盐是可行的。
依据水体富营养化及其程度属于模糊概念这一客观实际,基于模糊模式识别理论,以叶绿素a、总磷、总氮、透明度和高锰酸盐指数作为评价指标,尝试建立富营养化评价的模糊模式识别模型。并以南方某大型水库为例,按年、汛期和非汛期三个阶段开展了富营养化评价研究。评价结果表明2005年~2008年年均富营养化特征值分别为2.8290,2.7177,2.8449,2.5354, 汛期分别为2.9138,2.7314,2.9717,2.4447,非汛期分别为2.7483,2.7125,2.7138,2.6488。可见该水库正处于由中营养向富营养过度阶段,实例同时也表明该方法用于水体富营养化评价是合理、可行的。
以辽宁省双台子河口湿地为研究对象,利用卫星遥感解译数据对该湿地生态服务功能类型进行划分,将双台子河口湿地划分为苇田、水田、滩涂等不同的湿地生态服务类型。运用市场价值法、生态价值法、影子工程法、专家评估法等不同的方法,对双台子河口湿地生态系统进行货币化研究,结果表明该湿地直接利用价值为114.58×108元,间接利用价值为3.42×108元,非利用价值为49.34×108元,总价值为167.34×108元。通过计算辽宁省双台子河口湿地的生态服务价值使人们对该湿地生态系统的重要性有更直观的认识,从而达到增强人们对湿地保护意识的目的。关键词:双台子河口湿地;生态系统服务功能;货币化
针对地表水水质评价中的模糊性以及主观权重法确定各评价指标权重的不足,在可变模糊集理论的基础上,提出了组合权重可变模糊模型。模型采用熵权法确定客观权重,有序二元比较法确定主观权重,然后将主、客观权重结合求得组合权重。将模型应用到大沽河的水质评价中,通过与模糊综合评价法和灰色关联分析法比较,得出新模型在地表水水质评价上是可行的,其评价结果具有较强的合理性,从而为在其它领域的应用提供借鉴。
介绍了空间信息统计分析原理及计算方法;运用空间信息统计的原理,以变差函数为工具,以苏南某城市为例,对城市地表水中氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(COD)三种水质指标的含量迸行了分折,得到两个不同方向上的实验变差函数及理论变差函数模型,分析了水质的变化特征;并运用克立格法,对上述三种水质指标含量的空间分布进行了计算机模拟,直观显示了其变化的空间分布特征,为水环境治理提供理论与决策依据。
针对水库异重流的运动特性,本文对近年小浪底水库潜入特征进行总结,探讨了模型试验和原型中流态组合与异重流潜入条件关系,总结了异重流潜入临界水沙条件,并得到了悬移质含沙量对异重流潜入的影响初步关系式,研究成果在后期生产实践中得到了广泛应用。
基于风力机和离心水泵的特点,提出了一种风力辅助提水机结构及该机的控制系统.该机是一个耦合的两输入两输出时变系统,系统存在的响应较慢,负荷的随机变化及参数快时变的特性.固定参数PID控制难以适应此系统控制要求,因此,提出一种基于回归神经网络(DRNN)的两输入两输出PID控制器结构,给出了DRNN神经网络参数学习算法和PID控制器参数自整定算法.使该系统能在自然界的风速随机变化的情况下使风力机最大可能利用风能,同时与离心水泵输出功率匹配.计算机仿真结果验证了该控制策略可行性,这为以后进一步研究奠定了基础.
以某大型水电站地面厂房为例,建立了厂房结构三维有限元模型,针对楼板与上下游墙不同的连接方式,研究了厂房结构的固有振动特性,并进行了厂房整体结构的谐响应分析。结果表明,楼板与上下游墙采取搭接方式连接时,楼板和风罩的水平刚度减小,致使厂房上部结构和楼板的振感较强,楼板和风罩结构的水平位移增大,但对厂房结构的动应力影响较小。经综合分析比较,楼板与上下游墙采用搭接方式对厂房结构楼板的抗振较为不利。
通过建立等壳水电站的非溢流坝段的准三维有限元模型,模拟了坝体排水管和排水廊道、上下游防渗层、坝基灌浆帷幕、坝基排水管和排水廊道等,对正常蓄水位工况下坝体、坝基的渗流总水头、压力水头、渗透比降、坝基扬压力分布及渗流量进行了计算分析,验证了坝体和坝基的防渗排水措施的合理性。
水电站主变压器是联接电网和发电厂的重要设备,对它进行保护、监控是保证电厂安全稳定运行、提高经济效益的必要手段。差动保护是变压器的主保护,它性能的优劣直接影响到变压器的正常运行,而对变压器差动保护系统进行调试是发现问题的重要手段,所以差动保护的调试是一项非常重要的工作。
征地移民实物调查是水利水电工程建设征地移民设计的重要组成部分。常规的调查方法通常能够完成实物调查工作,但在基本测绘资料缺乏、语言不通、安全没有保障、交通不便的特殊条件下,常规的调查方法不能高效率、高质量地完成实物调查工作。在这种特殊条件下,将地理信息技术应用于实物调查,能够很好地完成任务。本文介绍了地理信息技术在苏丹苏河水库征地移民实物调查工作中的应用。
反滤层是保证心墙防渗体渗透稳定安全的第一道防线,对保证土石坝的安全运行至关重要。通过颗分、相对密度、接触冲刷、管涌、裂缝冲刷、接触流失等大量试验,分析了山西水库心墙反滤层设计级配的反滤和排水特性。在确保反滤抗渗安全的前提下,研究了适当加大设计级配上下包线区间的可能性,提出新的级配上下包线,并通过试验进行了验证。研究表明:原反滤层设计级配曲线符合保土和排水减压的要求;优化后的反滤层级配曲线也能够满足规范要求,且级配区间大,施工难度低,工程投资节省,更具优势。
为了满足严寒地区水利工程的抗冲磨要求,开展了掺加引气剂、HF抗冲磨剂等外加剂,研究了水胶比、粉煤灰掺量、HF抗冲磨剂掺量对高性能混凝土抗冲磨性能的影响,以期为今后的类似工程提供一定的参考价值。研究表明:粉煤灰掺量在15%~25%时,高性能混凝土的抗冲磨强度变化趋势是先升后降,说明掺入适量的粉煤灰是可以提高抗冲磨强度的;HF抗冲磨剂能显著提高高性能混凝土的抗冲磨性能,但掺量并不是越大越好,有一个最优掺量;混凝土的抗冲磨强度随着水胶比的降低而增大,但水胶比若过小,则抗冲磨强度反而会降低。
在目前石灰岩地区小水库渗漏普遍存在的情况下,结合柴窝小水库防渗加固的工程实例,对石灰岩地区小水库存在问题进行了探讨,提出了小水库渗漏查找办法,对小水库库底防渗技术进行了研究,提出了小水库库底防渗的理想形式。实际应用的测试表明,小水库库底采用复合土工布防渗具有良好的防渗效果和推广前景。
黔中水利枢纽一期输配水工程杨家坝渡槽单孔跨度50m,是国内最大跨度的渡槽。在风荷载等作用下的侧向稳定是关系到建筑物安全的重要指标。采用ANSYS有限元软件模拟地基条件和渡槽在复杂荷载作用下的工作情况,进行了渡槽整体侧向稳定验算,包括槽身在槽墩支座的剪切滑移稳定性和渡槽整体沿基础面的抗滑稳定性以及地基承载力。结果表明,渡槽的整体侧向稳定和地基承载力均满足要求,为杨家坝大跨度预应力渡槽经济安全设计提供了重要参考。
研究了纤维长度、纤维掺量、纤维类型及硅粉对自密实水泥基补强材料粘结抗剪强度的影响。试验用纤维为:PP纤维和PVA纤维。PP纤维长度分别为:3mm、6mm、10mm和12mm。PVA纤维长度为6mm。纤维掺量为0.3 kg/m3、0.5 kg/m3、0.7 kg/m3。试验结果表明:掺入3mm和6mm的PP纤维后,与基体材料相比粘结抗剪强度呈降低趋势。掺入10mm和12mmPP纤维后,与基体材料相比粘结抗剪强度呈增强趋势,掺入0.7 kg/m3的长度为3mm和6mm的PP纤维后,28d粘结抗剪强度与基体材料相比,分别提高了8.2%和10.8%。相同长度、相同掺量时,掺入PVA纤维后,材料的粘结抗剪强度高于PP纤维。掺入硅粉可以提高补强材料的粘结抗剪强度,1d、3d、28d提高幅度分别为:28%、35%、27%。
大跨度预应力渡槽在跨年度的施工中,选择在不同的季节进行预应力的张拉,对渡槽结构的稳定产生较大的影响,故对渡槽进行预应力合理张拉时机的研究是重要的。以杨家坝渡槽为计算对象,采用有限元法,通过仿真计算,比较分析了渡槽在不同季节的温度条件下,渡槽结构的应力及位移的变化情况,表明杨家坝渡槽在月平均气温10°时张拉预应力钢束,可以适当避免渡槽应力以及位移出现过大的情况,并可为同类工程提供参考。
简要阐述空化空蚀机理。通过分析表面张力、动力粘度、密度、声速、蒸汽压强等五个因素与温度之间的关系,并利用MATLAB拟合曲线方程。同时,分析了以上五个因素对空化空蚀的影响,及温度对空化空蚀影响机理,构建了半径R、时间t与温度T之间的函数关系式。进一步解释了温度升高到一定程度之后空蚀破坏程度减弱的原因,不仅是空泡内蒸汽的缓冲作用,而且还包括:固壁附近的空化泡与周围空气泡相互作用的增强和含气型空化比例的增加,改变微射流的方向,降低微射流的速度,增加空泡溃灭的时间,消减传递到固壁的高强冲击荷载而减免空蚀。
安丘市下株梧水库被列入国家水库除险加固工程规划,在工程设计中我们考虑溢洪道原已开挖的宽度,立足既能满足水库正常运行的需要又能减少工程量及投资,通过优化设计采用闸堰结合的设计方案最为合理。在现有的水库溢洪闸工程中具有一定的实际意义,在其他地区也有一定的借鉴意义。
灌区水量优化配置是实现合理抑制需求、有效增加供水、积极保护生态环境的有力手段和措施。基于灌区水量优化配置理论、方法、模型研究的基础上,采用面向对象模块化的设计方法,开发出了计算机管理决策系统。该系统能够实现灌区水情信息、渠系信息的查询、分析;能够根据实际情况制定出优化配水计划;对配水计划随时调整;也可对灌区用水计划管理进行综合评价。实例结果表明该系统具有很好的的通用性、实用性和可扩展性。
针对宁夏经济、用水结构不合理现象,通过在唐徕渠灌域实施水权转换项目,取得了显著效果,使灌区渠道输水条件得到改善,防渗效果显著增强,灌溉用水量下降,灌溉效率得到提高,发挥了明显的节水效益、经济效益和社会效益,实现了农业支持工业、工业反哺农业的双赢,有力的促进了宁夏引黄灌区的可持续发展。
为了定量研究诱导轮对高速离心泵内部流场和性能的影响,分别对有诱导轮和无诱导轮的高速离心泵进行三维非定常全流道数值模拟,并获得其压力脉动特性和作用在叶轮上的径向力分布。通过对比分析发现诱导轮产生的扬程提高了叶轮进口压力,从而提升泵的抗汽蚀性能并且能增大泵的扬程,但对效率有一定影响。模拟结果还表明,有、无诱导轮的高速离心泵内压力脉动均主要是由于叶轮和蜗壳动静干涉产生,且主频与叶频相一致,加装诱导轮对泵内的压力脉动频率分布影响较小,幅值在小流量下有所增大而设计流量和大流量下则有所降低。加装诱导轮之后,设计工况和小流量下叶轮受到的径向力的均值与最大值都比无诱导轮模型泵稍大,其中设计工况下均值和最大值分别增大15.13%和18.4%。