空间电场对植物吸收CO2和生长速度的影响

为研究空间电场对植物吸收CO₂和生长速度的影响，首先采用同位素示踪法，分析了不同空间电场调控营养液栽培的番茄秧吸收CO₂气体和HCO^-₃阴离子的能力，证实了 ¹⁴C—HCO^-₃是一种受控于空间电场变化的阴离子，且空间电场强度的变化方向调控着 ¹⁴C—HCO^-₃阴离子流的流动方向。在此基础上以蕹菜(空心菜)为试验材料，采取空间电场与增施CO₂浓度的参数组合，做对比生长试验，通过红外线CO₂分析法揭示了空间电场的极性对植物吸收CO₂的速度有显著影响，且正向空间电场能显著促进植物对CO₂的吸收，并得到正向空间电场与足量的CO₂浓度相配合能大幅度提高温室蔬菜生长速度，使作物产量倍增的结论，为建立空间电场促进植物生长技术提供理论依据。     

猕猴桃大帐气调气流组织的数值模拟及优化

为确定合理的猕猴桃大帐气调参数,提高大帐气调贮藏性能,该研究通过模拟猕猴桃在果框内的自然堆叠状态,建立了单个猕猴桃尺度的大帐气调微环境模型,采用数值模拟方法,分析猕猴桃大帐气调过程中N₂纯度、流量、管径、出口高度4个关键参数对降氧时间及气体分布均匀性的影响。基于Box-Behnken原理设计四因素三水平正交仿真试验,利用Design-Expert软件建立响应指标回归模型,对所选取的4个因素进行响应面分析和参数优化。对优化参数组合进行仿真试验,对比优化参数组合条件下响应面回归模型预测值与仿真试验数值模拟值。结果表明：各因素对降氧时间影响由大到小顺序为出气口高度、流量、N₂纯度、管径;对不均匀系数影响由大到小顺序为N₂纯度、出气口高度、管径、流量。猕猴桃大帐气调的最优气调参数组合为N₂纯度96.0%、流量23.0 m³/h、管径50 mm、出气口高度3126 mm,对应的降氧时间、不均匀系数分别为989 s、6.1%。降氧时间响应面回归模型预测值与仿真值之间的相对误差为3.1%,不均匀系数响应面回归模型预测值与仿真值之间的相对误差为8.4%。研究对于大帐气调装备的研发及性能提升具有重要的理论和实际意义。     

基于改进作物散射模型的陕西杨凌区麦田土壤水分反演研究

本文提出一种改进作物散射模型反演麦田土壤水分,该模型根据冬小麦等低矮植被的散射特性,在原模型的基础上保留植被层直接散射部分以及植被与地表相互耦合作用的信息,同时加入裸土地表的直接散射部分,并根据经验权重将两部分信息分离开,构建出适用于冬小麦等低矮植被的后向散射模型,并结合RADARSAT-2雷达数据以及陕西杨凌农田试验区的地面实测数据,计算得到改进模型的经验参数,进而对模型进行验证分析。研究结果表明：改进作物散射模型的模拟精度相对于未改进的作物散射模型有显著的提高,R_²在HH和VV极化下都达到80%以上。为了验证改进的作物散射模型算法及土壤水分反演的有效性,本研究将改进作物散射模型与TVDI光学指数模型、简化的MIMICS模型的土壤水分反演结果进行对比分析,改进的作物散射模型反演精度比TVDI和简化的MIMICS模型要好,R_²达到84.3%,均方根误差为0.028 cm_³/cm_³,简化的MIMICS模型反演结果比TVDI要好,但是精度不高,R_²为66.9%,均方根误差为0.043 cm_³/cm_³。改进的作物散射模型对地表植被比较敏感,可以有效的将冬小麦对雷达信号散射影响和裸土层散射贡献区分开,为植被覆盖下地表土壤水分的反演创造条件,给大面积大范围的地表土壤水分反演提供强有力的技术支撑。     

玉米脉动流化干燥数学模型的建立与验证

通过分析和试验研究，认为模型MR=(M-M_e)/(M₀-M_e)=exp(-kt^N)能较准确的描述玉米在脉动流化床干燥中的水分变化规律。模型中的系数k和N主要受干燥器入口风温、风速、脉动频率和床层高度的影响。采用四因素的二次回归正交组合设计来拟合系数k、N与上述4个因素的关系，建立了脉动流化床上干燥玉米的回归数学模型。通过试验确认回归数学模型可以较准确的预测玉米在脉动流化床干燥中的水分变化。     

水稻动态及静态谷层气流阻力的试验研究

应用二次Ｄ—饱和最优实验设计的方法,探讨了水稻在流动过程中顺、逆流通风的谷层气流阻力与风速、谷层厚度、粮食流动速度的关系,通过回归分析建立了动态谷层气流阻力的数学模型,对动、静态谷层气流阻力进行了对比分析,对水分的影响作了单因素试验分析,通过算术平均求出了理论公式（ΔＨ＝ａＬ_ｇｗ＋ｂＬ_ｇｗＶ^２）的动态计算系数ａ和ｂ。     

90℃下老化时结晶磷铁矿的生成条件

溶液中Fe与P反应并不直接生成结晶磷铁矿,中间经过无定形阶段。溶液的pH对Fe-P无定形物质的组成及由无定形Fe-P向结晶磷铁矿转化都有很重要的作用。在90°下老化80天,用加入的Fe(NO₃)₃和NaH₂PO₄浓度及混合后的溶液pH计算得到的﹝Fe³⁺﹞﹝H²PO₄^-﹞值可以较好地判断溶液中是否会有结晶磷铁矿生成。本文的实验条件下,结晶磷铁矿生成的条件是-log{﹝Fe³⁺﹞﹝H₂PO₄^-﹞} ≤ 6.09(加入的P/Fe比 ≥ 1)。     

基于同位素示踪技术的糙米加湿后精米吸水率的试验研究

该研究以糙米为原料，应用同位素示踪技术研究糙米加湿调质各工艺参数对精米吸水率的影响规律。在糙米加湿调质中用氚水(H₂³O)为同位素示踪剂对所加水分标记，通过放射性测量(cpm值)确定样品吸水率；采用二次旋转正交组合试验方法设计试验，用Reda软件包处理试验数据，得出了各试验参数对精米吸水率影响关系的回归方程，分析了各试验因素对精米吸水率的影响规律，试验结论可以为掌控糙米加湿调质后精米含水率提供理论依据。     

日光温室滴灌条件下滴头流量和间距对黄瓜生长的影响

滴头流量和滴头间距是影响滴灌系统投资的重要参数,为探索降低系统投资,在日光温室中进行了滴头流量和滴头间距对黄瓜生长影响的试验。试验共设4种处理,滴头流量/滴头间距分别为2.7 L·h^-1/30 cm、2.7 L·h^-1/50 cm、1.4 L·h^-1/30 cm和1.4 L·h^-1/50 cm,处理间灌水量相同。研究结果表明：在相同灌水量情况下,4种处理的产量分别为80.63、85.66、94.31和90.91 t/hm²,作物水分利用效率分别为23.6、24.9、27.9和25.4 kg/m³,没有形成显著统计差异。由此可见在试验限定条件下对于温室垄作黄瓜,滴灌系统采用较大的滴头间距和较小的滴头流量时,不会影响产量与质量,但可降低系统投资。试验还得出了黄瓜各生育阶段的耗水量、作物系数和需水系数。     

单膜孔点源肥液入渗水氮分布特性试验研究

该文通过室内试验，研究了膜孔灌肥液单点源自由入渗湿润体内水分和NO^－₃-N浓度的分布特性，提出了膜孔肥液自由入渗湿润体内水分和NO^－₃-N浓度分布的数学模型。研究结果表明：水分和NO^－₃-N浓度分布模型计算精度较高，并符合点源湿润体内土壤含水率和NO^－₃-N的分布规律；根据湿润体内水分和NO^－₃-N浓度分布模型，推求得到了湿润体中土壤含水率、NO^－₃-N浓度和湿润半径三者之间的关系。以上成果为进一步研究膜孔肥液入渗的影响因素和灌水技术提供了理论基础。     

淹水土壤中氮素运移与转化试验及其数值模拟

在室内试验的基础上,建立了淹水土壤中NH₄⁺—N和NO₃^-运移转化的耦合数学模型,并对表施于水层中的氮肥(碳铵:NH₄HCO₃)在饱和土中运移与转化过程进行了数值模拟。结果表明:该试验条件下NH₄⁺—N的硝化作用主要发生于土壤表层1cm左右的范围内。     

基于井电双控平台的地下水流场动态监测与提取

[目的] 基于灌区已建成“井电双控”平台的优势，提出利用抽水井水位来获取开采期地下水流场的动态变化，为地下水资源的科学管理及合理利用提供技术支撑。[方法] 利用Processing MODFLOW软件模拟得出研究区的仿真流场，以此作为抽水井水位确定流场的判别标准，并对该方法下流场的拟合效果进行评价与改进。[结果] 直接使用抽水井水位得出的流场较仿真流场整体偏小；使用抽水井降深修正后的水位得出的流场与仿真流场拟合效果较好，但实际中需要结合模型计算；在部分抽水井内安装水位监测设备基础上增加专用监测井，其得到的动态流场与仿真流场接近且易于实现，说明该方法可用于研究区流场的动态监测。[结论] 基于“井电双控”系统下，将抽水井作为监测井的方法有效解决了因地下水监测站网密度低、信息传输时效性差等造成对地下水管理存在偏差的问题，对加强地下水位—水量的双控管理及区域地下水资源的保护具有一定的应用价值。     

Simulation of Groundwater Flow in a Sedimentary Aquifer System Subjected to Overexploitation

Groundwater flow models are applied to a large variety of hydrogeological conditions in different aquifer types, in order to simulate the groundwater flow of the investigated system. This paper aims to present the application of a groundwater flow model for the simulation of a sedimentary aquifer, located in Northern Greece. The simulation involves the period between April 2003 and April 2004, and the model is divided into two distinct stress periods, each containing two different time steps. The simulation of the aquifer is found to be satisfactory, conclusion which is based on both graphical as well as arithmetical verifications. The groundwater flow simulation was achieved by the application of the MODFLOW code.     

城镇圩区排涝泵站群日常运行方案优化

为降低城镇圩区排涝泵站群日常运行能耗,提出排涝站群总能耗最小的多方案试验选优、圩外河道水位控制去劣的优化运行调度方法。将圩区泵站群分组作为试验因素、每组泵站的开机方案为试验水平,以泵站群总能耗为试验结果开展正交试验,对试验结果应用正交分析得到泵站群若干种优化运行方案序列,选择总能耗最小且满足圩外河道的水位控制要求的方案为最优运行调度方案。以上海市城区某区域为实例,应用优化方法编制了2种潮水过程、4种降水条件下的优化调度预案;在不能利用潮水自排的最不利水文工况下,应用优化调度方案与现行调度方案相比,总电功耗最大可节省12%。通过开展优化调度方案与现行方案的节能效益比较,验证了现行方案的合理性并对现行方案提出了优化建议。一方面可为城镇圩区水行政主管部门优化日常调水预案提供参考,另一方面也为丰富和完善排泵站群优化调度方法的理论研究作了有益尝试。     

竖井与轴伸贯流泵装置水力特性比较

为比较竖井与轴伸贯流泵装置的水力特性,借助大型商用CFD软件在水泵水力模型、导叶以及流道总长度保持不变的情况下,对竖井和轴伸贯流泵装置进行了数值仿真模拟计算,并对竖井式贯流泵装置外特性进行了试验验证,试验结果表明设计工况点扬程和效率的模拟结果和试验误差在1%以内,非设计工况误差偏大。计算结果表明:进水流道水力损失较小但是能够影响着水泵性能的发挥,竖井与轴伸进水流道出口的面积加权均匀度分别为92.8%、95.2%,1.25倍设计流量工况下,叶轮的效率在竖井内比在轴伸贯流泵装置内效率最多低1.3%。出水流道的水力损失较大并影响着泵装置的性能曲线,轴伸与竖井出水流道水力损失最大值出现在0.59倍设计流量工况点,此时轴伸出水流道内水力损失值为0.459 m,竖井直管出水流道内水力损失值为0.741 m,轴伸贯流泵装置效率比竖井高了3.5%。算例中扬程以1.27 m为分界线,扬程低时竖井贯流泵装置整体性能较好,扬程高时轴伸贯流泵装置性能较好。该研究可为低扬程泵站的选型提供参考。     

基于渗流井理论的放水试验数值模拟及水文地质参数不确定性分析

[目的]建立可靠的地下水数值模型,为煤矿矿坑涌水的预测提供参考。[方法]采用Modflow-2005中的Conduit Flow Process(CFP)方法对某煤矿放水试验进行模拟,并用局部灵敏度分析方法进行水文地质参数不确定性分析。[结果]建立了"渗流—管流耦合模型",经过反复调参,分析拟合结果,求得最佳拟合的水文地质参数。通过灵敏度分析,获得最大的灵敏度参数。[结论]研究区内含水层渗透性差异比较大,在疏放水过程中要做好预防措施;灵敏度分析结果表明,井管C值对放水试验影响最大,纵向上侏罗系下统延安组渗透系数的影响大于其他含水岩组。     

双向潜水贯流泵装置性能试验与数值分析

该文针对城市防洪排涝泵站的特点,研发了2套双向潜水贯流泵装置,并采用CFD(computational fluid dynamics)技术计算了双向潜水贯流泵装置的内流场,分析了灯泡体段对泵装置正反向运行的影响,包括灯泡体段的水力损失、导叶体内部的流态及"S"形叶轮的水力性能,并经试验验证分析了数值计算结果的有效性。计算结果表明,反向运行时导叶体内部流态较好,反向运行工况优于正向运行;正向运行工况流量为4和5m3/s时,导叶体内均出现涡旋;灯泡体支撑件对"S"形叶轮的水力性能影响极小,但对泵装置水力性能影响较大;正向工况时"S"形叶轮所受轴向力小于反向工况。通过泵装置模型性能试验比较了2套泵装置的综合水力特性指标,并给出了供参考的潜水贯流泵装置的结构尺寸,其中导叶体扩散角为3°,灯泡体长度为2.43D、灯泡体直径为0.46D、泵装置总长为13.45D(D为叶轮名义直径),灯泡体采用流线型尾部及5片支撑件。     

潜水贯流泵装置过流部件水力性能分析与优化

为研究潜水贯流泵装置过流部件的水力性能,该文采用CFD方法对潜水贯流泵装置进行数值计算,分析了不同过流部件形式对泵装置内水力性能的影响,并对计算结果进行试验验证。结果表明:潜水贯流泵装置灯泡体支撑片的数量会影响导叶与支撑片之间的水流流态,支撑片的数量应与导叶片数一致。潜水贯流泵装置宜采用椭球体的灯泡体尾部形式,能避免回流、脱流等不良流态的产生。采用流线形进线孔,并且将进线孔与支撑片结合在一起,能改善出水灯泡体的流态,提高装置效率。在闸门槽间的进水流道过渡形式宜采用渐缩方管式。优化后泵装置在最优工况点的效率提高2.5%,达到78.0%。在最高效率点,数值计算预测扬程和流量的不确定度均小于1%,试验与数值计算结果吻合较好。该研究可为潜水贯流泵装置在实际工程中推广应用提供参考。     

基于动水法的流量过程线推移法在渠道渗漏计算中的应用

动水法观测渠道渗漏较静水法便捷,但由于动水法观测条件苛刻,通常使得动水法定义下的计算结果可靠性较差。该文通过对动水法观测问题及特点分析,建立了流量过程线推移法,通过数据平行检验,绘制有效数据的流量过程线,并对流量过程线进行顺流推移和逆流推移,从而获得某观测时段内上、下游观测断面的流量过程线差,进而算得损失流量。该文以石津灌区四干三分干南四支梯形混凝土衬砌渠道为例进行了分析,对该段渠道上6种衬砌形式进行静水法和流量过程线推移法观测。静水法分析得6种衬砌形式的渗漏量与渠道水深之间均表现为幂函数形式。流量过程线推移法通过平行检验得到19组数据,计算得到渗漏量,将其与静水法得到结果进行比较,得到有12组数据绝对误差小于10 m3/(km·h)。两种方法的渗漏量与水深相关分析呈现相同的变化趋势,即渗漏量随水深的增加而增加。该研究初步验证了流量过程线推移法在渗漏量计算上的可行性。     

考虑河道输水损失的大型泵站系统运行优化

大型泵站前池水位变化频繁且变化幅度较大时,机组经常偏离高效区运行,造成能源浪费。泵站系统中除了主机组、辅助设备和输变电设施消耗能量外,河道的输水水量损失和水力损失也综合成泵站所抽提水体的水能损失,进而影响泵站的运行性能。根据水源水位变化,在调水目的地水位一定的情况下,考虑河道输水水力损失与水量损失,首先分别确定调水目的地需要流量与泵站抽水扬程、抽水流量之间的关系,避免了优化计算过程中水位的重复迭代,极大减小了计算量与计算时间。以长江三江营最大潮差、平均潮差、最小潮差3个典型日为例,在南水北调东线淮安站站下水位及需要流量一定的情况下,以系统日运行费用最少为优化目标,建立优化模型,并采用模拟退火-粒子群算法(SA-PSO,simulated annealing-particle swarm optimization)求解,计算结果表明,与水泵设计角度运行方案相比,泵站系统实施变角优化运行,其运行费用可分别节约0.62%~2.26%、0.33%~3.26%和0.22%~0.83%。     

排水泵站整流底坎参数优化

排水泵站进水建筑物内易产生回流、漩涡等不良流态,底坎作为常见的整流措施,其体型及布置位置优化时通常依据工程经验进行调整,导致整流效果难以达到最优。为优化底坎整流措施体型及布置参数,该研究以整流底坎的坎高、坎距参数为设计变量,采用信息量权数法将水力损失系数、流速不均匀系数和喇叭口涡量特征值3个评价指标加权形成综合目标函数,并以该目标函数作为优化目标,利用响应面模型进行优化设计分析。结果表明:整流底坎坎高及坎距变量对进水建筑物流态耦合作用大,优化后的底坎显著改善了排水泵站进水建筑物内的流态,其流速不均匀系数减小19.28%,计算域水力损失系数减小5.26%,喇叭口涡量特征值降低了5.76%;采用信息量权数法可以解决泵站水力特性多目标优化问题;基于响应曲面模型的优化设计方法可应用到泵站整流措施参数优化。