用逐步判别分析对陇东基本农田建设类型分区的探讨

采用逐步判别分析,探讨了基本农田建设类型分区的方法,其中包括基本原理和模型结构。判别函数的模型是y_g（x）=lnq_g+C_og+C_1gX₁+C_2gX₂+…+C_mgX_m根据由入选变量组成的判别函数,将甘肃省河东黄土高原分成三个基本农田建设类型区,亦即Ⅰ——陇东黄土高原沟壑埝地、梯田建设区;Ⅱ——陇中南部黄土丘陵沟壑水平梯田建设区;Ⅲ——陇中北部低山宽谷和丘陵沟壑砂田、水地和隔坡梯田建设区。     

间作及伴随阴离子肥料对油菜吸收积累镉的影响

为提高Cd污染土壤植物修复效率, 采用盆栽方法研究了Cd含量为10.0 mg·kg^-1的土壤中, 伴随阴离子肥料和间作鹰嘴豆对油菜生长与吸收积累Cd的影响。结果表明: 单作下, 不同肥料处理土壤DTPA提取态Cd含量为Cl^->NO₃^->SO₄^2- >无伴随阴离子; 间作鹰嘴豆提高土壤DTPA提取态Cd含量, 且伴随C₁^-、SO₄^2- 或NO₃^- 条件下达显著水平。单作下, 油菜主根长为NO₃^- >C₁^- >SO₄^2- >无伴随阴离子, 根系体积为SO₄^2->NO₃^- >C₁^- >无伴随阴离子, 根系活力NO3 >SO42 >Cl >无伴随阴离子; 间作鹰嘴豆在无肥处理下可显著提高油菜的主根长与根系体积, 在无肥处理、SO₄^2- 、NO₃^- 处理下显著提高根系活力。单作下, 油菜地上部Cd含量表现为C₁^- >SO₄^2- >NO₃^- >无伴随阴离子, 间作鹰嘴豆可显著降低无肥处理地上部Cd含量, 但显著提高施肥处理地上部的Cd含量。单作下, 施肥可显著增加油菜的Cd积累总量, 以伴随C₁^-处理最大, 达470.4 μg·plant^-1; 间作鹰嘴豆也可提高油菜的Cd积累总量, 且伴随C₁^- 处理最大, 达783.7 μg·plant^-1。除伴随C₁^- 处理外, 施肥处理均可显著提高油菜的Cd转移系数, 施肥处理的Cd转移系数均大于1; 间作鹰嘴豆也可提高油菜的Cd转移系数, 且施肥条件下达显著水平。因此, 如果把油菜用作Cd污染土壤植物修复作物, 可选择施用含Cl 肥料和间作鹰嘴豆, 以提高修复效率。     

CO2浓度增加对作物影响的实验研究进展

简要综述了近10年来国内外有关CO₂增加对作物生长影响的研究方法、实验装置和实验结果。CO₂增加促进了作物光合、抑制蒸腾、提高了水分利用率,有利于作物生长发育、干物质积累和产量形成。就总体而言,C₃比C₄作物对CO₂增加的反应更为敏感。     

模拟CCS技术CO2泄露对C4作物种子萌发的影响

模拟CCS技术CO₂泄露对C₄作物种子萌发的影响,以期为CCS技术CO₂泄露后可能产生的环境影响提供基础性资料。利用CO₂人工气候箱,模拟CCS技术CO₂泄露产生的高浓度CO₂环境,研究在CO₂分别为正常大气CO₂浓度(对照组),10000,20000,40000,80000 mg/kg时,对玉米、高粱、谷子、糜子4种C₄作物发芽率、发芽势以及平均发芽天数的影响。高浓度CO₂对玉米发芽率无明显影响,而高粱、谷子和糜子分别在10000,20000, 20000 mg/kg时发芽率达到最高值;高浓度CO₂对玉米发芽势亦无明显影响,而高粱、谷子和糜子均在20000 mg/kg时发芽势达到最高值;高浓度CO₂对4种C₄作物发芽天数均产生较小影响,其中,对糜子影响较为显著。在不同CO₂浓度范围内对C₄作物种子发芽率分别有促进和抑制作用,促进和抑制作用不是很显著,其中,促进范围1%~5%,抑制范围1%~4%;高浓度CO₂对C₄作物种子发芽势有比较显著的促进作用,较对照组,发芽势的促进范围为9%~16%;高浓度CO₂对4种C₄作物发芽天数均产生较小影响。     

土壤对磷的吸持特性及其与土壤供磷指标之间的关系

本试验测定了浙江省几种代表性土壤对磷的等温吸持特性。实测值与Frundlich、Langmuir、两项式Langmuir和Temkin方程都很符合,相关系数变化范围在0.919-0.999之间,都达到极显著水平。其中以简单Langmuir等温式与本实验资料最为吻合。从Langmuir方程得到的土壤吸持特性值(k×q_m)被认为与土壤供磷特性有关。几种供试样品的(k×q_m)值是:针铁矿21100>黄筋泥4218>黄筋泥田991>青紫泥798>粉泥田660>高岭石485>老黄筋泥田423>泥质田298。根据土壤吸持特性值以田菁进行盆栽试验来估算作物磷肥需要量,结果表明,供磷强度0.3ppm P基本能满足田菁早期生长的需要。为使不同土壤达到相同的供磷强度,(k×q_m)值大的土壤要求更高的有效磷值。供试土壤的几种磷素指标:E值、Bray1-P值和(NaOH-Na₂C₂O₄)法值对(k×q_m)值的变化比较敏感,而EDTA-P和Olsen-P指标对(k×q_m)值的变化较为迟钝。     

采石废弃地弃渣与农田土混合土壤粒径特征及水文效应

探究弃渣与农田土不同混合比例下重构土体粒径特征和水文效应的差异,对于提高采石废弃地重构土体的结构稳定、水资源高效利用以及资源利用化具有重要意义。以采石场弃渣和农田土为重构基质,以0∶10(C₁),3∶7(C₂),5∶5(C₃),7∶3(C₄),10∶0(C₅)体积比例混合,采用野外土柱模拟方法,探究不同配比下土壤粒径特征和水文效应的差异。结果表明:(1)不同配比下弃渣含量越高,砂粒比重越大、黏粒和粉粒比重越小,砂粒比重最大为61.50%,分散度、偏度、峰态等群体特征参数变化分别为降低、升高、升高,不均匀系数显著降低,曲率系数在1~3波动,分形维数呈不显著降低趋势,土体结构朝不稳定方向变化。(2)混合土壤弃渣含量增大会引起容重变大、毛管孔隙和总孔隙数量减少、非毛管孔隙数量增加等土壤孔隙方面以及田间持水、毛管持水、饱和持水三者下降等土壤持水性能方面的变化,同时,初始入渗、稳定入渗、平均入渗等速率变化以及累计入渗量基本呈增加趋势,稳渗用时呈波动式变化。不同配比下土壤入渗模型拟合R²≥0.856,RRMSE≤0.153,整体上模型拟合效果较好,灰色关联分析结果表明,C₅入渗性能最好。(3)弃渣∶农田土以3∶7体积比例混合后的土壤在粒径结构和水文效应2个方面评价结果中表现最佳。[JP]     

稻谷水分吸附与解吸等温线拟合模型的选择及其参数优化

评价5种最常用的数学模型对中国不同类型的稻谷(籼稻、粳稻、糯稻)吸附与解吸等温线数据的拟合效果，以确定最佳拟合模型及其参数。测定中国不同类型稻谷的吸附与解吸等温线数据，用非线性回归进行统计分析并评价数学模型的拟合效果。结果表明，美国农业工程学会(ASAE)推荐的修正Chung-Pfost模型及其参数并不能与中国稻谷的吸附与解吸等温线数据很好地拟合。Strohman-Yoerger模型最适于拟合籼稻、粳稻的吸附与解吸等温线及糯稻的吸附等温线。而修正Oswin模型最适合拟合糯稻的解吸等温线。Strohman-Yoerger模型拟合籼稻、粳稻吸附等温线的参数C₁、C₂、C₃、C₄分别为1.44871、0.20898、7.32345、0.18647；拟合解吸等温线的参数C₁、C₂、C₃、C₄分别为2.25071、0.24167、8.32543、0.19035；拟合珍糯吸附等温线的参数为1.55680，0.19179，6.19676，0.17155。修正Oswin模型拟合珍糯的解吸等温线的参数为13.63642，-0.05638，3.60042。本研究为中国的稻谷贮藏与加工提供了基础性数据。     

供水条件对温室番茄根系分布及产量影响

通过田间试验，分析了不同生育期供水条件对番茄灌水量、光合作用、根系分布、产量和水分利用效率的影响。结果表明：番茄开花坐果期控制灌水下限为60%f_C(田间持水量)，结果盛期控制灌水下限为75%f_C，控制灌水上限为90%f_C，番茄产量最高，达到91.7 t/hm²，水分利用效率达到27.51 kg/m³，整根的根长、根表面积、根体积、根干重都明显增加。叶片净光和速率在75%f_C条件下最高，有利于光合产物的形成。随土层深度的增加，根长密度呈指数下降。不同土壤水分条件对番茄根系生长影响主要体现在直径小于1 mm的根系上，而且直径小于1 mm的根长和产量之间存在很好的相关关系。     

汉江上游汉中段河流表层沉积物重金属污染风险评价

通过监测汉江上游汉中段河流表层沉积物重金属Pb,Cu,Zn,Cd,Cr的浓度,分析了各元素的含量分布特征,并选用Hakanson生态风险指数法对研究区进行了环境风险评价。结果表明,汉江上游汉中段各监测点重金属富集顺序为:Cd >Zn >Pb >Cr >Cu。单个重金属的污染指数C_fⁱ显示,汉江上游汉中段监测点仅有Cu的含量均值为0.83,小于1,为轻微污染;Pb,Zn,Cd,Cr的均值分别为1.06,1.25,1.33,1.02,略大于等于1,处于轻微污染以上水平,达到中度污染水平。综合分析多项重金属污染系数C_d,单项重金属的潜在生态风险系数E_rⁱ和多种重金属的生态系统的潜在生态风险指数I_R可知,汉江上游汉中段各监测点沉积物重金属污染属于轻微生态危害。     

远红外与热风混合干燥香菇的质热特性研究

建立了远红外与热风混合干燥香菇时有关质热参数模型,分析了干燥中辐射强化系数Ｋ₁、对流传质汽化系数Ｋ_t、总换热系数α_０和辐射换热系数α_E等的变化规律。实验研究表明,因干燥温度和香菇含水率不同,Ｋ₁、Ｋ₁Ｋ_t、α_０、α_E等值也不同。     

螺旋型垂直轴风力机的气动性能研究及结构参数优化

在H型垂直轴风力机的研究基础上,针对其启动性能较差、风能利用系数低等问题,提出了一种螺旋型垂直轴风轮。首先基于流管模型通过MATLAB编程对其性能开展了粗略分析,然后通过Fluent软件对螺旋型风轮进行了数值模拟,研究了风轮结构参数对其气动性能和启动性能的影响规律,并将优化的螺旋型风轮与同扫掠面积的H型风轮进行了对比。结果表明螺旋型风轮在旋转一周过程中,力矩系数波动幅度不超过40%,且力矩系数均为正值,利于其启动;此外,螺旋型风轮的风能利用系数也较H型风轮高2%~3%,尤其是在叶尖速比较低的情况。该文提出的螺旋型风力机较之H型风力机,在旋转过程中力矩系数变化小,在4 m/s风速即可启动,拓宽了可利用的风能范围,在低风速区域更适用,且整体风能利用系数也能有所提升。     

低风速适用型水平轴风力机气动性能优化与试验

为开发低风资源适用型风力机,以100 W水平轴风力机为研究对象,分析不同设计叶尖速比和设计攻角对风轮变风况气动性能的影响;考虑低风速地区风资源数据统计特点,以提高年发电量和降低启动风速为目标,以设计叶尖速比、设计攻角、叶片弦长和扭角为变量,采用NSGA-II算法进行全局多目标气动寻优;开展风力机性能测试试验。结果表明,优化后年发电量提高了9.14%,风轮启动转矩提高了9.62%;在不同负载条件下,优化叶片功率输出均有明显提高,启动风速由3.84 m/s降低到3.03 m/s;该方法避免设计陷入局部优化,提供一种低启动风速与高功率输出矛盾解决方案,为低风速水平轴风力机设计与应用提供重要参考。     

考虑攻角范围的垂直轴风力机叶片翼型优化设计

为解决目前垂直轴风力机叶片翼型设计都是在单一攻角下设计,而忽略了垂直轴风力机运行时叶片攻角变化范围大的问题。该研究提出一定攻角范围下垂直轴风力机叶片翼型廓线优化方法,首先采用类函数与B样条函数相结合的方法来表征翼型气动外形,以一定攻角范围下的切向力系数之和作为叶片翼型优化的目标函数。进一步利用粒子群算法并耦合翼型气动性能预测软件RFOIL对H型垂直轴风力机叶片翼型气动外形进行优化设计。最后从风能利用率、力矩系数、涡量分布和速度分布这4个方面讨论优化翼型较初始翼型的优越性。结果表明：相比原始垂直轴风力机,新型垂直轴风力机翼型能有效提高风力机的力矩系数及功率系数,其最大功率系数为0.362,提高了8.45%。此研究对于如何设计高性能垂直轴风力机翼型具有很好的借鉴意义。     

耕作刀片在刀辊上的多头螺旋线对称排列法

为使通用刀片满足垄台碎茬或全幅旋耕不同耕作的农艺要求,同时又使其耕作功耗小,刀辊受力均匀,提出了耕作刀片在卧式刀辊上的多头螺旋线对称排列法。该法将刀辊分成均等的左、右刀辊,刀片分别在其上按多头螺旋线排列,旋向相反,升角相同。同条螺旋线上安装同向刀片,相邻的螺旋线上安装反向刀片,左、右刀辊上相对称的刀盘相应位置的刀片为反向刀片,相继入土刀片之间间隔相等。将这种排列方法应用到不同机具上进行旋耕、碎茬作业,各工况碎土率均值达到85.6%以上,碎茬率均值达到80%以上,能够减少刀辊的冲击振动,延长了传动件及轴承的寿命,使机具作业平稳。     

偏航角对风力机气动性能的影响

偏航工况水平轴风力机存在典型的动态特性,为了提高动态载荷特性的预测精度,该文采用计算流体力学方法(computational fluid dynamics,CFD)研究了MEXICO(model experiments in controlled conditions)风轮在偏航角0、15°、30°、45°工况下的整机气动性能。数值模拟得到的叶片截面压力系数分布、载荷系数随方位角变化规律以及轴向入流时速度分布与试验测量值均吻合较好。当偏航角在30°以内时,采用CFD方法计算的轴向载荷系数的相对误差在±5%以内,切向载荷系数的相对误差在±15%以内;当偏航角达到45°时,轴向载荷系数的相对误差超过±15%,切向载荷系数的相对误差接近±30%,同时偏航运行时速度分布与试验测量相差较大。偏航运行时叶根处的翼型升阻力迟滞特性较叶尖处显著,但叶根处攻角变化范围小于叶尖处。采用动量叶素法进行风力机性能预测时必需充分考虑该特性。该研究为工程预测模型的建立和偏航工况风力机设计运行提供了参考。     

不同海拔高度下植保无人机旋翼气动性能

针对植保无人机受大气环境影响导致的旋翼气动性能降低、无人机荷载量下降等问题,该研究设计了一种旋翼转速可调且具备实时监控发动机转速、旋翼升力及输出扭矩的植保无人机旋翼试验台,主要包括DLE430型双缸直列两冲程航空发动机、翼型NACA 8-H-12的半径1.51 m旋翼2片、动力输出装置、控制系统和数据采集系统。运用数值模拟、CFD(computational fluid dynamics)方法与台架试验,在海拔0、1、2、3、4 km高度下,分别以800、1 000、1 200 r/min的转速测试旋翼气动性能,通过二次旋转正交组合试验探究桨叶角和旋翼转速对旋翼升力、输出扭矩和功率的影响。结果表明,随着海拔高度的增加,旋翼的升力和功率明显降低,海拔4 km时,旋翼转速1 116 r/min、桨叶角10.44°的升力最大值为356.28 N,扭矩为227.35 N·m,功率为26.54 kW,旋翼试验台效率为85.92%。与海拔134 m相比,海拔1.941 km下的旋翼升力下降22.38%,与数值模拟结果下降的20.22%相吻合,旋翼驱动扭矩下降约24.21%,发动机功率下降约3.99...     

考虑粗糙度敏感位置的钝尾缘翼型气动性能研究

针对考虑粗糙度敏感位置的风力机翼型钝尾缘改型前后的气动性能进行研究,揭示钝尾缘改型对表面粗糙翼型增升效果的影响规律。基于k-ωSST湍流模型,计算表面光滑与粗糙的S822翼型的升、阻力系数,并与试验结果进行比较;采用坐标旋转变换与缩放横纵坐标系数相结合的方法,建立钝尾缘改型型线数学表达式,分析对称钝尾缘改型増升效果得到S822翼型的最佳尾缘厚度;研究吸力面和压力面布置粗糙度时翼型的气动性能,获得上、下翼面的粗糙度敏感位置;对具有粗糙度敏感位置的翼型按最佳尾缘厚度进行钝尾缘改型,计算改型前后翼型的升、阻力系数和升阻比,并分析尖、钝尾缘翼型的粗糙度敏感性。结果表明:翼型进行钝尾缘改型的最佳尾缘厚度为2%弦长;吸力面和压力面的粗糙度敏感位置分别为距前缘1%弦长和5%弦长处;钝尾缘改型使升力系数和最大升阻比均明显升高,显著改善了表面粗糙翼型的气动性能,且尖、钝尾缘翼型的粗糙度敏感性综合指标值为10.68%和8.15%,降低了翼型对粗糙度位置的敏感性。研究结论可为表面粗糙风力机叶片翼型的设计和优化提供指导。     

仿鼹鼠足趾排列的旋耕-秸秆粉碎锯齿刀片设计与试验

随着保护性耕作的不断发展,实际作业中对旋耕刀性能要求愈发严格,该文在国标旋耕刀基础上,将正、侧切削刃上设计成锯齿状,然后考察实际作业过程中功耗、受力以及作业质量,检测仿鼹鼠足趾排列的旋耕-秸秆粉碎锯齿刀片的田间作业功耗和作业质量。针对该锯齿刀片和国标旋耕刀片在有秸秆颗粒和无秸秆颗粒下进行仿真分析,对比可知:在有秸秆颗粒下,由于刀具要与秸秆接触并发生挤压和剪切作用,从而导致受力以及扭矩值较大。结合理论分析,利用扭矩传感器对仿生锯齿刀和国标旋耕刀进行田间试验。根据0.5 m×0.5 m地表设置不同质量秸秆,分别为0、0.375和0.75 kg(0%、50%、100%),测定拖拉机输出扭矩以及功耗,并依照国标测试方法测定作业质量。田间试验得到扭矩与仿真变化趋势一致。当地表无秸秆和地表含50%秸秆时,锯齿刀片扭矩分别为404.05和438.33 N·m;国标旋耕刀片上扭矩分别为389.27和443.79 N·m。当地表秸秆质量分数为100%时,锯齿刀和国标旋耕刀片上扭矩分别为557.92和507.34 N·m。耕作后地表秸秆和土壤评价结果显示:不同质量含量秸秆覆盖下,仿生锯齿刀耕作后的秸秆掩埋率、土壤破碎率、长度≤15 cm秸秆比例等方面都优于国标旋耕刀。田间试验和仿真结果都显示当地表覆盖秸秆量为0%和100%时,仿生锯齿刀的扭矩高于国标旋耕刀。虽然仿生锯齿刀只在秸秆覆盖量为50%时扭矩与功耗优于国标旋耕刀,但在3种秸秆覆盖量下仿生锯齿刀的耕后地表质量都明显优于国标旋耕刀。综上考虑,在实际作业中,可适当收集田间秸秆。该研究为实现只应用一种刀片来完成旋耕和秸秆粉碎2种不同作业目标提供了参考。     

叶片前缘磨损形貌特征对风力机翼型气动性能的影响

根据实际风电场中风力机叶片前缘磨损在不同阶段的形貌特征,通过对DU 96-W-180风力机翼型前缘进行改型,建立几何模型,结合SST k-ω湍流模型求解RANS方程,分析了翼型的升力、阻力及流场特性,研究了风力机翼型前缘磨损形貌特征对其气动性能的影响。结果表明,前缘磨损特征为砂眼和小坑时,对翼型的升、阻力系数影响较小;而前缘磨损特征为脱层时,对翼型的升阻特性影响显著,尤其随着攻角增加,升力系数大幅减小,阻力系数急剧增大,并且随着磨损的加剧,减小和增加的幅度逐渐增大。前缘磨损加剧了翼型吸力面尾缘附近的流动分离,使分离点前移;砂眼和小坑对气流在翼型前缘的流动影响较小;脱层对翼型前缘附近流动影响很大,导致翼型表面出现台阶流,气流绕过台阶先发生分离,然后再次附着翼型表面流动。     

多种载荷作用下H型垂直轴风力机叶片的结构优化

为改善时变载荷下H型垂直轴风力机叶片的结构性能,通过FSI映射准确、实时地提取气动力并进行多种荷载耦合作用时的多目标结构优化设计。分别应用解析法和有限元法求解构件弯曲变形的应力分量与强度比,比较计算结果验证有限元分析过程的正确性。将坐标旋转变换和缩放横纵坐标系数相结合进行NACA0021翼型尾缘改型,并使翼型中弧线位于风轮圆周上,获得有弯度的尖尾缘翼型NACA0021SC。利用APDL语言建立新翼型叶片的参数化模型,采用FLUENT软件计算其表面实时压力分布,基于FSI映射方法获得气动力。以叶片的质量最小同时层合板强度比最大为设计目标,利用惯性权重余弦自适应和学习因子动态调整改进粒子群算法,进行重力、离心力、气动力共同作用下叶片结构的多目标优化。结果表明:单叶片在各方位角下优化后,质量分别减小13.70%,11.85%,8.09%和9.60%,最大位移、最大应力、最大应变和强度比倒数的最大降幅为9.34%、20.71%、23.77%、9.38%;风轮优化后,质量、最大位移、最大应力、最大应变和强度比倒数最大值减小7.51%、1.90%、8.50%、20.20%和16.11%。研究结论可为风力机叶片在考虑时变载荷影响下的结构优化设计提供指导。