水热迁移对饱和冻土应力及变形的影响

油管道运行过程会干扰土壤温度和水分的自然运移,为了使水热迁移对冻土状态施加的扰动更为形象化,对冻土力学变化进行数值分析。对水热迁移引起的冻土骨架、孔隙结构的小范围变化进行分析。根据模拟计算结果,水热迁移对冻土施加的作用直观表现为:在环境气温低的月份,冻土应力增大,应变减小;在环境气温高的月份,冻土应力减小,应变增大;这种趋势源于环境气温变化对管道与冻土交互换热幅度及冻土水热运移状态的改变。本质原因:随温度上升,孔隙内的胶质结构被破坏,孔隙结构被挤压变形,表现为孔隙度、孔径变小,水分运移加速,对冻土骨架产生应力、压力作用,同时降低骨架强度。     

高孔隙水压力环境下混凝土细观孔隙特征研究

【目的】研究高水压力环境下混凝土内部孔隙结构的变化特征,揭示混凝土经高压水力劈裂损伤的微观机理。【方法】将混凝土试件于105 ℃下恒温持续干燥115.5 h直至试件达到干燥状态,待试件自然冷却后,利用恒定水压加载系统对干燥后的混凝土在不同高孔隙水压力（0,1,2,3 MPa）下进行加载,采用X ray CT扫描仪对试件进行扫描,基于VG Studio MAX 2.2分析平台模拟三维重构后分析其内部孔隙的个数、直径、体积、球度及离散性。【结果】各组试件面层孔隙率的离散性随高孔隙水压力的增加而降低;与高孔隙水压力作用前相比,作用后试件的孔隙率提高,其中1,2,3 MPa水压力下试件的孔隙率较作用前分别增加了2.79%,8.38%,23.46%;高孔隙水压力作用后的孔隙数较作用前均有所增加,但孔隙数随水压力增大呈先升后降的趋势,2 MPa水压力下的孔隙数最多,为69 259个;不同大小的孔隙中以孔径≥0.5～＜1.0 mm孔隙出现比例最大,在0,1,2,3 MPa水压力作用下试件该孔径孔隙数量分别占孔隙总数的52.28%,61.87%,62.03%和59.72%;在不同水压力下,孔隙球度随孔隙直径的增大呈现下降趋势。【结论】高孔隙水压力增大可使混凝土内部孔隙结构发生改变,孔隙总体积随之增大。     

基于冻土比热的未冻水含量反演算法

考虑未冻水含量随不同负温变化的事实,结合混合量热法中相变潜热对冻土比热测试值的影响,建立了基于比热的冻土未冻水含量反演算法。依据比热具有按各成分质量可进行加权叠加的性质,将相变阶段某一温度点的冻土比热视为冻土骨架、液态水和固体冰三相的比热加权之和,同时还考虑了该温度点未冻水变化率所需潜热的影响,在此基础上导出了根据冻土比热反演其未冻水含量的方法。将冻土相变阶段一定温度下的比热视为冻土骨架、液态水和固体冰比热的加权总和。采用混合量热试验测量了某冻土试样的未冻水含量,并利用本文给出的反演算法计算了相应的未冻水含量。两种测试结果的未冻水含量变化趋势相同,即未冻水含量随着温度的降低逐渐减少,且递减趋势逐渐减弱;与混合量热试验方法相比,本文给出的算法得出的未冻水含量略高,这主要是因为新算法考虑了相变潜热的影响,因而理论上更为合理。     

不同温度条件下水分对黄芩种子萌发的影响研究

[目的]研究不同温度处理条件下水分对黄芩种子萌发的影响。[方法]采用变温处理,设5个梯度,以24 h为周期昼夜温差变化,水分设10个水平,研究不同温度条件下水分对黄芩种子累计萌发率、种子萌发速率、萌发恢复率和总萌发率以及发芽指数情况的影响。[结果]黄芩种子在10～30℃的变温条件下均能良好萌发。适温条件下充分水分条件有利于种子萌发;低温或高温条件下,水分对黄芩种子的浸泡造成黄芩种子活力的丧失;而干旱条件可使黄芩种子在此环境中保持良好的萌发潜力。[结论]15～25℃是黄芩种子的最适萌发温度,水分是影响黄芩种子萌发的重要因素并起着基础性作用。     

变温干燥工艺对稻谷干燥特性和品质的影响

为提高稻谷干燥品质、降低干燥能耗,在前期稻谷干燥优化工艺参数基础上,探究了薄层热风变温干燥工艺对稻谷干燥特性及干燥品质的影响。分析干燥温度（30～70℃）、变温时刻（20～150min）、变温温度（30～70℃）、变温时长（20～60min）、变温次数（1, 2, 3次）等试验因子对稻谷干燥速率及外观品质（爆腰增率、整精米率）的影响规律;采用四元二次回归正交旋转组合试验方法,以干燥温度、变温时刻、变温温度、变温时长为试验因子,以爆腰增率、整精米率为响应指标,通过建立回归模型和响应面图,分析稻谷变温干燥特性并阐释结果产生的原因。结果表明：干燥温度为40～60℃、变温时刻20～140min、变温温度40～70℃、变温时长10～50min条件下采用循环变温的干燥方式,可获得较好的干燥品质;变温干燥的最优参数组合为初始干燥温度54℃、变温时刻50min、变温温度47.5℃、变温时长20min,干燥后稻谷的爆腰增率12.5%、整精米率79.9%,试验值与预测值之间的相对误差为3.61%,回归模型的预测精准度较高。研究结果可为稻谷收获后干燥技术改进及深入探究其干燥品质变化机理提供数值与理论参考。     

自然高温对杂交稻开花受精的影响

开花期过高温度对水稻开花受精的影响,国内外早有明确的研究结果。但这些试验是在人工恒定温度条件下进行的,故试验结果不能完全反映自然变温条件下高温对水稻开花受精的影响。我国杂交稻推广以来,一些地区鉴于杂交稻抽穗结实期常遇高温天气,又先后开展了高温对杂交稻开花结实影响的试验,但在对自然高温影响的大小和影响实质的评价上,尚存在不同看法。有鉴于此,我们针对四川东南部高温伏旱区的特定高温天气条件,进行了自然高温对杂交稻开花受精影响的观察,为杂交稻在本区的合理布局和栽培提供依据。     

高温冻土融化固结的水热力耦合模型构建

依据比奥(Biot)固结理论,应用总拉格朗日(Total Lagrangian)方法建立考虑大变形的应力场控制方程;引入应力-温度耦合损伤模型作为冻结状态下的高温冻土本构模型,以未冻水含量为耦合节点建立水热力耦合模型;通过冻结粉质黏土的升温三轴压缩试验验证模型的有效性,分析水热力耦合模型与应用小应变假设的模型的差异。结果表明:水热力耦合模型经过引入高温冻土应力-温度耦合损伤本构模型,冻结状态初始融化阶段预测结果与试验曲线较吻合。在变形加速至缓慢变形过渡阶段(1.5~2.5 h),模拟结果与试验曲线存在一定差异,但整体可有效预测高温冻结粉质黏土的融化固结过程。考虑大应变状态的水热力耦合模型,对融化变形的预测精度优于应用小应变假设的模型。根据模拟结果,分析水热力三场的相互作用关系、冻土融化固结过程,高温冻土外部升温状态下,边缘融化部分形成排水通道,加速上部土体水分排出。     

不同温度处理对沙棘种子萌发影响的研究

通过对不同温度条件下的发芽率、发芽指数和胚根生长量的比较分析,研究了水、气、基质等适宜的8h光照环境中,不同温度处理对沙棘种子萌发的影响.结果表明,沙棘种子的发芽率和胚根生长量在不同温度下变化明显,在20～30℃的变温或30℃恒温下发芽率高、发芽整齐;从胚根生长量来看,20～30℃的变温效果最好,在这一温度范围内,随温度的升高,胚根生长量增大.     

温度历程对早龄期混凝土抗压强度的影响

【目的】分析不同温度历程对混凝土早龄期抗压强度的影响,为解决实际结构中混凝土的抗压强度变化和混凝土养护条件的选择提供参考。【方法】设计变温养护系统来模拟实际结构中混凝土所经历的温度历程,测试在恒温20℃、恒温50℃和变温养护条件(由混凝土的绝热温升决定的温度制度)下4种混凝土的早龄期抗压强度,并利用等效龄期方法分析混凝土早龄期抗压强度的变化规律。【结果】3种温度环境中,同一混凝土在恒温50℃条件下养护时,24h龄期的抗压强度最高,72h龄期以后在模拟实际温度环境的变温养护条件下混凝土的抗压强度最高;与20℃养护温度相比,在恒温50℃养护条件下,672h龄期硅酸盐水泥混凝土和掺加胶凝材料质量分数10%的硅粉混凝土的抗压强度有一定下降,掺加胶凝材料质量分数20%粉煤灰和质量分数20%矿渣的混凝土的抗压强度没有下降。【结论】掺加适量粉煤灰和矿渣对高温养护的混凝土微观结构的损伤有一定修补作用,利用最小二乘法获得的等效龄期混凝土抗压强度模型参数,可以计算实际结构中变温条件下混凝土早龄期抗压强度的变化。     

变温条件对玉米种子发芽率的影响

对比丹玉88、丹玉405、丹玉603、丹玉301等11个丹玉系列主栽品种在常温和变温条件下发芽率的变化。结果表明：丹玉201和丹玉301两个品种对温度变化不敏感,其它品种的发芽率在变温条件下显著降低,证明变温条件对玉米种子发芽率产生较大影响;不同品种在常温条件下的发芽率存在差异,但差异不大,品种在变温条件下的发芽率差异大于在常温条件下。品种对温度变化的敏感程度存在显著差异。这些数据为确定东华北春播区玉米适时播期提供理论依据。     

贮存温度和时间对风干土壤钾素测定值的影响

为正确评估土壤钾素测定值的时效性,采用培养试验研究了4种贮存温度条件(室温、4℃低温、25℃恒温、60℃干燥)下,3种不同类型风干土壤样品钾素测定值随贮存时间的动态变化。结果表明:不同形态钾素测定值受贮存温度和时间的影响显著。不同贮存温度条件下,随贮存时间延长水溶性钾的测定值相对培养前的测定值(初始值)变幅不一致,在室温培养条件下变幅较小,4℃低温培养和60℃干燥培养条件下变幅较大;交换性钾测定值在60℃干燥培养条件下相对初始值的变幅较大,在室温和25℃恒温培养条件下变幅较小;非交换性钾的测定值在4℃低温培养条件下变幅较小,在室温、25℃恒温和60℃干燥培养条件下相对初始值的变化均较大。不同形态钾素间的转化受贮存温度和时间的影响显著,4℃低温条件下长期贮存的土壤样品中水溶性钾、交换性钾的测定值均增加;室温和25℃恒温条件下长期贮存的土壤样品中水溶性钾与交换性钾之间存在动态平衡;长期贮存在60℃干燥培养下的土壤样品,随贮存时间的延长有少量非交换性钾转化为交换性钾。可见,贮存温度和时间对风干土壤钾素测定值影响较大,其测定值具有时效性。     

土壤水分时间变异对玉米生长及水分效率的影响

为探究土壤水分时间变异对玉米生长发育和水分利用效率的影响，在盆栽条件下采用负压灌溉（-5、-10、-15 kPa、）和手工浇灌（artificial irrigation，AI）两种方式分别形成稳定性土壤水分和波动性土壤水分，分析了不同处理对玉米拔节期至成熟期的土壤含水量动态变化及其总耗水量、农艺性状、光合作用、干物质量、水分利用效率等指标的影响。结果表明：①玉米拔节期至成熟期，-5、-10、-15 kPa、AI的平均土壤体积含水量分别为53% FC（field capacity，田间持水量）、47% FC、38% FC、78% FC，负压灌溉处理为弱时间变异的稳定性土壤含水量，AI为中等时间变异的波动性土壤含水量。②与时间变异性中等的78% FC相比，时间变异性弱的53% FC和47% FC的株高、茎粗、叶面积较大，更有利于玉米的生长发育；时间变异性弱的53% FC的玉米叶片SPAD值和净光合速率较高，更有利于玉米的光合作用。③相比变异性中等的78% FC，时间变异性弱的53% FC的玉米干物质量、籽粒干重、生物量水分利用效率和产量水分利用效率分别显著提高了39.0%、1066%、28.8%、87.3%。④在稳定的弱时间变异条件下、38% FC~53% FC范围内，玉米的农艺性状、光合作用、水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。综上所述，平均土壤体积含水量为47% FC~78% FC时，弱时间变异性的土壤水分条件更有利于玉米的生长发育和水分利用效率的提高；相同土壤水分时间变异性条件下、38% FC~53% FC范围内，玉米生长发育和水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。     

土壤水分时间变异对玉米生长及水分效率的影响

为探究土壤水分时间变异对玉米生长发育和水分利用效率的影响,在盆栽条件下采用负压灌溉（-5、-10、-15 kPa、）和手工浇灌（artificial irrigation,AI）两种方式分别形成稳定性土壤水分和波动性土壤水分,分析了不同处理对玉米拔节期至成熟期的土壤含水量动态变化及其总耗水量、农艺性状、光合作用、干物质量、水分利用效率等指标的影响。结果表明：①玉米拔节期至成熟期,-5、-10、-15 kPa、AI的平均土壤体积含水量分别为53% FC（field capacity,田间持水量）、47% FC、38% FC、78% FC,负压灌溉处理为弱时间变异的稳定性土壤含水量,AI为中等时间变异的波动性土壤含水量。②与时间变异性中等的78% FC相比,时间变异性弱的53% FC和47% FC的株高、茎粗、叶面积较大,更有利于玉米的生长发育;时间变异性弱的53% FC的玉米叶片SPAD值和净光合速率较高,更有利于玉米的光合作用。③相比变异性中等的78% FC,时间变异性弱的53% FC的玉米干物质量、籽粒干重、生物量水分利用效率和产量水分利用效率分别显著提高了39.0%、1066%、28.8%、87.3%。④在稳定的弱时间变异条件下、38% FC~53% FC范围内,玉米的农艺性状、光合作用、水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。综上所述,平均土壤体积含水量为47% FC~78% FC时,弱时间变异性的土壤水分条件更有利于玉米的生长发育和水分利用效率的提高;相同土壤水分时间变异性条件下、38% FC~53% FC范围内,玉米生长发育和水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。     

不同灌水量对胡杨幼龄林叶水势与土水势的影响

【目的】研究不同灌水量对胡杨幼龄林叶水势、土水势的影响,为引洪灌水胡杨幼龄林提供技术支撑。【方法】以塔里木河中下游沿岸2~4年的胡杨幼龄林为研究对象,设置不同灌水量(20、40、60 L/m²)处理,采用WP4C露点水势仪、TPSBR-SZL传感器测定胡杨叶水势、土水势,采用WET型土壤三参数速测仪测定灌水前后土壤含水量、温度、电导率。【结果】胡杨叶水势与土水势均呈现出60 L/m²>40 L/m²>20 L/m²>CK的规律,胡杨叶水势日变化整体呈现早晚高、中午低的单峰“V”型特征;不同灌水量处理的土壤含水量均高于CK,而土壤温度、电导率均低于CK,40和60 L/m²处理的叶水势与土水势日变化均小于20 L/m²与CK;土壤含水量多少影响胡杨幼树水势的高低,土壤电导率与温度降低有利于降低土壤盐分。【结论】多次灌水对干旱区胡杨幼树的生长有着明显的促进作用;叶水势与土水势日变化差异为60 L/m²<40 L/m²<20 L/m²<对照;2年生、3年生、4年生胡杨最优的灌水量分别为60、40、20 L/m²。     

非饱和黄土的结构变化特性

以陕西杨凌原状黄土和人工结构性黄土为研究对象,通过非饱和黄土的压缩试验获取的基本资料,求取非饱和黄土在不同结构状态下的综合结构势参数,研究了黄土在压缩试验状态下的结构变化特性。结果表明,对于原状结构黄土,含水率对结构性参数影响明显,含水率愈低同一压力下对应的结构性参数愈大,尤其在低含水率区域,含水率变化强烈影响黄土的结构性;对于人工结构性黄土,黄土的结构性受密度、含水率和水泥含量的耦合因素影响,总体表现为干密度愈低、含水率愈小、水泥含量愈高,黄土的结构性愈强。     

果树地下滴灌灌水技术田间试验研究

采用正交试验方法,探讨了不同埋深、孔径、孔距、防堵套长度的简易地下滴灌在定压供水条件下渗水量、管道水压分布和土壤水分入渗规律。结果表明,滴水管的出水量随时间呈幂函数下降,单孔出水量随孔径和孔距的增大而显著增大;地下滴灌的灌水均匀度随孔径的增大、孔距的减小而降低;地下滴灌的土壤入渗宽度随孔径的增大、孔距的减小、埋深的减小而增大,入渗深度则相反;对渭北旱塬地区,现行的果树简易地下滴灌的管道埋深、孔径、孔距应分别为40cm,0.9mm,60～80cm。     

日光温室黄瓜茎温与环境的相关性

本文研究了不同水分处理下的黄瓜茎温的变化特征。研究表明。黄瓜植株茎温在不同的土壤含水量条件下表现出不同的日变化。在土壤水分亏缺状态条件下,黄瓜茎温在下午13：00时到15：00时升高,黄瓜植株茎温和温室空气温度的差值缩小。每天13：00时到15：00时的温差同样会随着生育期的延长而减少,尤其是在水分亏缺时更为明显。这种差值在较弱的光照总辐射和下午15：00时较高的饱和水汽压差也会缩小,每天的最大温差同样会随着生育期的延长而减少,尤其是在水分亏缺时更为明显。这种温差还随着土壤水分含量的降低而降低。在较短时间内温室气温、空气相对湿度和光照总辐射是决定植株茎温的主要因素。可以采用温室空气温度和黄瓜茎温的差值作为黄瓜结果中期缺水的指标或者间接断定土壤水分含量多少的参考依据。在黄瓜结果中期．在白天晴天13：00-15：00时,黄瓜茎温和空气温差小于1．55℃表明温室土壤处于水分亏缺状态,作为灌溉指标．当茎杆温温度和空气温差在1．55～4．23℃,应该要进行灌水。     

荸荠压缩特性试验研究

为获得荸荠的力学性能参数及对荸荠破坏极限的影响,以荸荠的品种、压缩速率及压缩部位为试验因素,对荸荠进行正交压缩试验。通过分析其对应的力-位移曲线所得到相应的破坏极限Fb、破坏能Ub等参数的试验,得出结果表明,在相同变形的情况下,荸荠轴向所承受的载荷大于径向载荷。方差分析发现,荸荠品种、压缩部位以及荸荠品种和压缩部位之间的交互作用对破坏极限影响极显著,压缩速率对破坏极限影响显著,而荸荠品种与压缩速率之间的交互作用对破坏极限影响不显著。     

干密度和含水量影响下非饱和黄土正冻结过程研究

通过自制的冻结与监测装置,进行了不同干密度和含水量条件下非饱和黄土的温度变化试验。试验结果显示,当干密度增大,土壤的导热能力将被削弱,随着冻结过程的不断进行该影响因素的作用不断增强。含水量对冻结中土体温度的变化也存在显著影响;含水量较高的土体降温更为剧烈,稳定状态时的温度也更低。通过对试验数据的分析,进一步得到了不同干密度与含水量的土体温度与温度梯度同冻结位置和时间的分段函数关系。回归结果表明：冻结初期,含水量是影响土体温度与温度梯度的主要因素,含水量越大降温越剧烈;而在冻结的后续阶段,温度与温度梯度的变化则受干密度与含水量的共同影响,随二者的增大土体降温程度逐渐减弱。