基于沙粒佛汝德数相似原理推算沙波河床上推移质输沙率

基于沙粒佛汝德数相似原理,首先推导出利用模型试验结果估算原型沙波河床上推移质输沙率的推算公式;然后塑造与原型较为一致的床面形态,利用模型试验对推算公式进行了验证。结果表明,在保证原型与模型的粒径比尺较大,且模型与原型床面形态一致的条件下,运用该方法推算沙波河床上的推移质输沙率时,可以取得较为满意的结果。     

基于相似理论的有害气体泄漏扩散规律的研究

基于相似理论,在试验室建立系统模型,利用示踪技术进行模型试验,在获取试验数据的基础上,对有害气体泄漏扩散过程作了定性和定量分析。定性分析结果表明,该扩散过程存在两个相似准则π1=cx3/Q和π2=v·x/t,对应的准则方程为c=Q/x3·f(v·x/t);以定量分析法对有害气体泄漏扩散方程进行了推导,得出其数学表达式为c=23.1·Q·(t0.4/v0.6·x2.4)。认为研究结果对泄漏事故扩散趋势可以做出准确的预测,有助于建立有针对性的应急救援预案,实施有效的现场控制。     

嫩江佰大街防浪林消浪机理物理实验研究

目的以嫩江佰大街堤防为研究对象,研究不同因素对嫩江干流防浪林消浪效果的影响以及合理设计防浪林优化布局。方法根据重力相似准则,通过合理的比尺缩放将研究区防浪林缩小至实验室水槽中,构建合适的防浪林物理模型,模拟防浪林植被与波浪的作用过程。其中波浪由造波机生成,防浪林采用模型树模拟。物理模型的实施方案,主要采用控制变量法,即通过单因素变化的方法,选取防浪林林带宽度、排列方式、密度、树型、滩地波高作为消浪影响因素,进行分组实验,模拟某一因素变化下,防浪林消浪效果的变化,确定各个影响因素对防浪林消浪效果的影响;并根据实验结果,综合一些较为复杂的影响因素,提出防浪林优化设计方案。结果实验结果表明:合理的防浪林树型条件下,30 ~ 40 m的防浪林林带宽度的消浪系数在30%以上,继续增大防浪林林带宽度,消浪系数增加并不显著。考虑到经济合理等因素,40 m的防浪林带宽度较为合理;等边三角形的排列方式的防浪林消浪效果相对较优,并且能满足更大的行株距,更适于防浪林生长的光照条件。植被密度的增加能够提高消浪系数,但当防浪林密度大于0.17株/m2时,消浪系数提高不显著,当防浪林密度采用0.17株/m2时能够充分的保证行株距,更有利于林带的生长。同时防浪林树冠部分的消浪效果最佳,并且当波高处于树冠位置时,波高越大,消浪效果越好。结论因此,在合理的树型条件下,研究区防浪林林带宽度采用40 m,排列方式为等边三角形,密度为0.17株/m2左右时为防浪林优化布局。      

日照和蒸散发量对微藻生长的影响

【目的】微藻是可以进行光合作用的水生生物,不仅可用作为生产生物柴油的原料,同时也可用于生产高蛋白食物和动物饲料等。微藻生长不与陆生植物竞争土地资源,其整体应用对可持续农业发展的潜力巨大。高产量微藻养殖对微藻整体产业发展至关重要,以室外硅藻养殖为实例,探讨生长阶段光照和需水量等要素与产量的关系,为大规模养殖管理提供指导。【方法】利用深圳兆凯生物能源研究中心室外硅藻养殖平台,研究硅藻养殖的适宜设备和生长条件,收集开放式光反应器硅藻养殖系统生长阶段的每日产量数据;同时从深圳市气象局和深圳大学城北大气象观测站收集相应的温度、光照、湿度等气象资料。通过光合作用模型量化硅藻生长的光照需求,同时利用SIMMETEO模型结合温度、光照、湿度等气象要素模拟硅藻生长过程的日蒸散发量。最终通过统计分析建立光照、水分需求量和硅藻产量的关系模型,研究其对硅藻生长的影响。【结果】在年均温度较高的地区,相较于太阳辐射等气象因素,温度对硅藻日产量的影响相对较小,其线性拟合优度R²=0.464。太阳辐射对硅藻日产量影响显著,其线性拟合优度R2=0.656。同时,太阳辐射与蒸散发量有显著相关性,其sigmoidal曲线拟合优度达0.962。当每日太阳辐射值为9.67-12.67 MJ•m-2时,其对硅藻的蒸散发量影响最大;当每日太阳辐射值超过12.67 MJ•m-2时,硅藻的日蒸散发量不再随太阳辐射增大而增加,维持在4.63 mm左右,表明该生长系统的水分需求已达饱和。蒸散发量实际代表硅藻生长阶段的水需求量,硅藻日产量与日蒸散发量的线性拟合优度R2=0.637,表明蒸散发量对硅藻生长也有显著影响,硅藻生长需要适当的水分供给,当水分供给受限,不能满足生长需求,产量增长则受到限制;同时,硅藻生物量的增加也会导致水需求量的不断增大,以满足生理生化过程。【结论】太阳辐射和蒸散发对微藻生长有显著影响,是提高微藻产量时必须考虑的重要因素。硅藻需水量相比光照需求,更易量化和控制,研究硅藻的蒸散发量可以明确硅藻实际生长过程中的水分需求,为有效地进行水分供给提供依据,可应用为微藻养殖供水管理方面的有效工具。     

灰茶尺蛾和小茶尺蠖两近缘种的生物学特性差异

灰茶尺蛾(Ectropis grisescens)和小茶尺蠖(Ectropis obliqua)外形极其相似,为近缘种,但其生物学特性的差异尚不明确。本文采用室内饲养观测的方法,比较了两近缘种各发育阶段在体长、体质量、发育历期及种群增长指数等方面的差异。结果表明,两近缘种在虫体发育的各个阶段,以高龄幼虫、蛹和成虫阶段的体长、体质量差异明显,灰茶尺蛾均显著高于小茶尺蠖;灰茶尺蛾的全世代发育历期为36.6 d,极显著短于小茶尺蠖39.7 d的发育历期;灰茶尺蛾的世代存活率为0.60,种群增长指数为58.1,而小茶尺蠖分别为0.28和24.9,灰茶尺蛾均极显著高于小茶尺蠖。分析认为,灰茶尺蛾比小茶尺蠖具有较大的虫体、较快的发育速率和较强的繁殖能力。     

不同氮磷营养及光温条件对蓝藻水华生消的影响

【目的】蓝藻水华暴发后消耗大量溶解氧,使水体透明度降低,某些藻类甚至产生有毒有害物质,影响其他水生生物的生长和繁殖,破坏水域生态系统的动态平衡,是水环境恶化的表征之一。探讨氮磷营养、水温和光照等环境条件对蓝藻水华生消的综合影响,可以为河湖蓝藻水华防治提供参考。【方法】构建物理模型,采用L9(34)正交试验,模拟研究氮磷营养、水温和光照等因素复合作用下,单一铜绿微囊藻水华生消的过程。【结果】在正交试验中,当磷营养为0.8 mg/L、氮营养为3.6 mg/L、水温为29~30℃、光照强度为3300~3400 lx时,水华暴发强烈,此时藻类比增长率为1.129;营养盐含量随藻类生长和水华暴发逐渐降低;水体pH值随时间的变化与叶绿素a基本吻合,电导率与试验设置的初始营养盐浓度直接相关;对氮磷营养、水温和光照强度与藻类比增长率之间的关系进行灰色关联分析发现,光照强度与藻类比增长率之间的关联系数最大。【结论】氮磷营养、水温及光照综合作用共同影响着蓝藻的生长和水华的暴发,但以光照对水华生消的影响最大,是蓝藻生长和水华暴发的主导性因子。     

碎石桩复合地基桩土应力比计算

首先分析了桩土应力比计算方法及其计算中存在的问题.针对这些问题,通过引进圆孔扩张理论,根据平衡条件及位移协调条件,导出了受荷过程中桩土应力应变关系.并针对桩体间距不同,桩间土应力亦不同的实际情况,提出了桩体影响半径概念,分别得到了不同桩间距下的复合地基桩土应力比计算公式.与已有方法相比,该方法能较好地模拟桩体侧向膨胀造成的桩土共同作用现象,并能充分考虑桩体间距的重叠效应.最后,基于相似理论完成了桩土应力比的室内模型试验,获得了相应的实测结果,实测值与计算值最大误差为12%,说明该方法可以满足工程应用的需要.     

遮阴对少叶花楸幼苗光合和叶绿素荧光参数的影响

以1年生少叶花楸幼苗为试验材料,采用遮阳网遮光方式设置遮阴度为0、25%、36%、50%、76%、92%6种处理,测定少叶花楸幼苗光合及叶绿素荧光参数,探讨少叶花楸对光照强度的适应。结果表明:在6种处理下,净光合速率和气孔导度日变化均呈单峰曲线,未出现光合"午休现象"。遮阴使少叶花楸幼苗净光合速率、蒸腾速率、气孔导度减小,胞间CO_2摩尔分数增大;叶绿素a质量分数、叶绿素b质量分数和叶绿素总质量分数均随着遮阴度的增加而增大,分别比全光照增加了62.16%、131.37%和83.95%,叶绿素a质量分数/叶绿素b质量分数和类胡萝卜素质量分数随着遮阴度的增加而减小,分别比全光照减小了30.45%和28.57%;遮阴使叶片光能转换效率、有效量子效率、PSⅡ实际光化学效率和光化学淬灭系数增大,最大值分别比全光照增加了6.85%、22%、17.14%和24.59%,非光化学淬灭系数比全光照减小了60.54%。综合表明,适度遮阴诱发了少叶花楸幼苗的光合和生理适应机制。因此,在少叶花楸的引种和栽培过程中,适当遮阴有利于提高其苗木质量。     

纽荷尔脐橙果实生长与气象要素的相关性

[目的]探讨低纬度高海拔地区纽荷尔脐橙果实生长发育规律及其与气温、降水量和光照等气象因子的相关性,为广西低纬度高海拔地区纽荷尔脐橙高产优质栽培提供依据.[方法]以广西百色市靖西县南坡乡荷朗村种植的纽荷尔脐橙品种为试材,定期测定其果实纵、横径,运用Logistic方程模拟果实体积增长指标与生长时间的关系式,分析果实体积增长与气温、降水量和光照的相关性.[结果]纽荷尔脐橙果实纵、横径在果实整个生长过程中出现3个明显的生长高峰期,呈单S形曲线增长;Logistic拟合模型的相关系数均达极显著差异水平(P＜0.01).8月下旬至9月上旬是纽荷尔果实生长的最大效能期;4～11月果实逐月净生长量与气温、降水量和光照变化呈显著正相关(P＜0.05).低纬度高海拔地区纽荷尔脐橙表现果大,单果均重278.7g、果形指数0.96、可溶性固形物含量11.15％、可滴定酸含量3.58 g/100 mL、固酸比3.10∶1、糖酸比2.90∶1.[结论]广西低纬度高海拔地区纽荷尔脐橙果实生长动态变化可运用Logistic方程模型拟合,其果实的生长发育与气温、降水量和光照有密切的相关性.生产中可在纽荷尔脐橙果实迅速膨大时期(8～9月)利用当地有利的气温、降水量和光照等气象条件促进果实更好地生长发育,改善果实品质.     

稻草与牛粪混合腐解的最佳配比筛选

【目的】以腐殖质组成特征为评价依据,筛选稻草与牛粪混合腐解的最佳配比,为两类农业固体废弃物的资源化应用提供参考。【方法】以稻草和牛粪为材料,采用室内培养法,研究稻草与牛粪质量比为10∶0(Rs),9∶1(Rd1),7∶3(Rd2),5∶5(Rd3),3∶7(Rd4),1∶9(Rd5)和0∶10(Dm)混合腐解90 d,各处理水溶性物质(WSS)、可提取腐殖酸(HE)、胡敏酸(HA)、胡敏素(Hu)组分的有机碳含量(依次表述为C_(WSS)、C_(HE)、C_(HA)、C_(Hu)),以及胡敏酸碱溶液E_4/E_6、腐殖化系数(C_(HA)/C_(FA))的动态变化,筛选稻草与牛粪腐解的最佳配比。【结果】与0 d相比,在腐解完成(90 d)后,各处理C_(WSS)含量均有不同程度降低,相比于稻草,牛粪腐解后更易促进微生物对C_(WSS)的利用,使其下降86.2%;Rd2和Rd5处理使物料C_(HE)含量分别增加10.2%和28.6%,其余处理C_(HE)均有不同程度消耗;与0 d相比,腐解完成后,Rd1、Rd3和Dm处理均有助于C_(HA)的积累,其中牛粪腐解更易促进C_(HA)的形成,使其增加30.5%。在各处理下,物料HA分子均先发生降解、脂族化,而后逐渐缩合、芳香化,但HA分子结构仍趋于简单;在促进HA分子脂族化方面,Rd4处理的优势最大,而Dm处理更有利于HA结构的稳定。Rd3处理在促进腐殖质品质方面的贡献最大,其次为Rd1处理,Dm和Rs处理次之,但Rd2和Rd5处理不利于腐殖质品质的改善;Rs、Rd1、Rd2、Rd3和Rd4处理在腐解过程中更有利于C_(Hu)的分解,且Rd3处理的优势最大,使C_(Hu)含量下降91.0%,而牛粪比例≥90%更有助于C_(Hu)的累积。【结论】稻草与牛粪按照质量比5∶5混合腐解,易促进C_(Hu)的分解和C_(HA)的积累,利于腐殖质品质提升。     

钢筋混凝土构件模型的配筋率及保护层厚度研究

运用相似性原理，对钢筋混凝土轴心受压、大偏心受压柱以及钢筋混凝土梁的强度相似条件进行推导，确定了模型试验中模型构件配筋率及混凝土保护层厚度的理论取值，并采用误差分析方法分析了模型混凝土保护层厚度取值对承载力相似性的影响.分析表明，在进行钢筋混凝土构件模型试验时，宜采用与原型相同的配筋率.对于轴心受压柱，模型保护层厚度不产生误差；对于钢筋混凝土梁，模型保护层厚度取原型保护层厚度除以0.5倍比例系数，此时误差可以控制在10%；对于大偏压柱，建议保护层厚度取原型保护层厚度除比例系数.     

Modelling seedling development using thermal effectiveness and photosynthetically active radiation

Seedling quality is a prerequisite for successful field performance and therefore influences crop yields. Temperature and illumination are two major factors affecting seedling quality during nursery propagation. Suboptimal temperature or light of nurseries generally result in leggy or weak seedlings and great economic loss. However, production of healthy seedlings is challenging due to the lack of knowledge in systemic management of nursery environments. In this study, we have established simulation models to predict how temperature and illumination coordinately influence the growth of tomato and cabbage seedlings. Specifically, correlation between seedling quality characteristics (root-shoot ratio, G value (growth function: defined as ratio of whole plant dry weight to days of seedling), healthy indexes) and TEP (thermal effectiveness and photosynthetically active radiation) were explored to establish the models, which were validated with independent test data. Our results suggested that the curve of healthy index 1 (HI1) and TEP fitted well with high coefficient of determination (R²) in both species, indicating that the model is highly reliable. The HI1 simulation models for tomato and cabbage are HI1=0.0009e^0.0308TEP–0.0015 and HI1 = 0.0003e^0.0671TEP–0.0003, respectively, which can be used for predicting vigors of tomato and cabbage seedlings grown under different temperature and light conditions.     

各向异性强度对冷冻浓缩过程冰晶生长影响的相场法模拟

针对各向异性参数与实际物性参数的关系无法用试验方法准确获得的问题,采用描述相变微观结构的相场模型,探讨各向异性强度对冰晶生长形貌和冰晶的溶质分布的影响,确定模型中各向异性强度系数的合理取值。结果表明:各向异性强度系数取值大小对冰晶的形貌有很大影响,取值越大,冰晶的二次分枝越发达,且尖端速度波动的幅值越大,但对冰晶大小影响不大;各向异性强度系数取值大小对冰晶的溶质分布也有较大影响,取值越大则冰晶前沿溶质越富集,溶质分布波动范围越大。各向异性强度系数取值范围为0.010~0.025时,模拟获得的形貌与低温显微镜下观察到的冰晶生长形貌试验结果较为吻合,能够较真实地反映冷冻浓缩过程冰晶生长形貌。     

塑料大棚温光条件与番茄坐果数相关关系的模拟

坐果数是番茄产量形成的重要因素,而植株的坐果潜力在很大程度上受环境因子的影响,特别是温光条件.建立温光条件与番茄坐果数关系的模拟模型,对设施番茄环境量化管理十分必要.试验在春茬大棚番茄生长期定期统计单株坐果数和棚内植株冠层的温度和光照强度,采用多项式回归,以每7 d的总有效积温和有效光合辐射累积的乘积模拟番茄坐果数的变化趋势,建立了2个品种番茄坐果数的模拟模型,并用回归直线和回归估计标准误差RMSE对模拟值和实测值的符合度进行检验.结果表明,两个模型的回归系数均接近于1,达到了较好的拟合,说明以大棚温光为联合驱动因子能较好地模拟番茄坐果数的变化趋势,且准确性高,实用性强.     

日光温室墙体一维导热的MATLAB模拟与热流分析

为探明日光温室墙体层间温度变化及热量传递动态规律,采用有限差分法建立墙体一维非稳态导热模型,利用MATLAB编制相应的模拟程序,计算出日光温室墙体各点的温度和热流。结果表明:该模型能够比较准确模拟日光温室土墙的温度。墙体内侧存在有效蓄热层,它对日光温室室内热环境有积极的作用。墙体有效蓄热层的热流白天指向墙体外侧,夜间指向墙体内侧,因此它的厚度直接根据热流的方向确定。有效蓄热层与天气、墙体总厚度以及墙体热特性参数有关。2012-12—2013-01期间有效蓄热层厚度为0.26~0.45m不等,最大值出现在连续雪天。同时从理论上验证了3.0m厚的温室土墙内部存在热流相对稳定的"热稳定层"。     

黄瓜光合色素与抗寒性相关关系研究

[目的]通过对黄瓜在短时不同强度光照低温条件下的表现,探讨低温胁迫下不同品种间光合色素的表现。[方法]选用本实验室经过多年选育的高代自交纯合系M16、M18、M19、M21、M25和M59为实验材料,设冰水浴光照5个处理:T1为1 h冰水浴光照、T2为3 h冰水浴光照、T3为5 h冰水浴光照、T4为3 h冰水浴避光和T5为7 d低温弱光,研究了黄瓜主要光合色素的含量与抗寒性的相关关系。[结果]T4中类胡萝卜素含量与T5中黄瓜的抗寒指数存在显著负相关,与T5的MDA含量呈显著正相关;T2中叶绿素含量与T5的抗寒指数和MDA含量都呈显著负相关。[结论]抗寒能力的维持需要合适的光照条件。该结果为建立黄瓜抗寒性的快速鉴定方法提供了理论依据。     

怀地黄脱毒试管苗培养条件的优化

研究了怀地黄脱毒试管苗在不同pH值、不同光照强度和不同温度下形态指标的差异,以寻求怀地黄脱毒试管苗的最适培养条件。结果表明:适合培养怀地黄脱毒试管苗的pH值在5.8~6.2,该pH值范围内,试管苗生长较健壮,株高和繁殖系数最大,分别为6.66 cm和4.8。最适合培养怀地黄脱毒试管苗的光照强度为2 500 lx,此光照强度下,试管苗生长较健壮,叶色浓绿,株高和繁殖系数分别为5.2 cm和4.6。最适合培养怀地黄脱毒试管苗的环境温度值为30℃,该温度下试管苗生长较健壮,株高和繁殖系数最高,分别为5.8 cm和4.8。因此,适合怀地黄脱毒试管苗生长的pH值为5.8~6.2、光照强度为2 500 lx、温度为30℃。     

光合细菌中试生产质量管理体系的建立

对光合细菌(PSB)培养的最适温度、光照、pH等条件及培养基优化进行了系统研究。结果表明,PSB生长的最适条件为:温度30℃,光照强度5 000 lx,pH 8.0。同时提出从菌种质量标准、环境控制、生产过程质量监控以及产品质量标准等方面建立光合细菌中试生产过程中的质量管理体系。     

不同红蓝LED光照时间对冰菜生长和品质的影响

【目的】 研究不同红蓝光照时间对冰菜生长发育的影响,分析其生长发育规律。【方法】 以冰菜为研究对象,以红蓝光为人工光源,在植物工厂及水培条件下,采用可循环营养液(EC2.8 dS/m,pH6.5),待冰菜幼苗长至4片叶后移植到水培立体培养系统中,设置红光与蓝光比例为(3∶1),光强统一设定为300 μmol/(m²·s),补光时间设定为8 h/16 h(光/暗)为A处理,10 h/14 h(光/暗)为B处理,12 h/12 h(光/暗)为C处理,14 h/10 h(光/暗)为D处理,16 h/8 h(光/暗)为E处理。【结果】 随着光照时间的增加冰菜叶片净光合速率也增大,冰菜在14 h光照处理下,生长形态最优,光合色素含量最高,在14 h光照下,净光合速率达到最大,但达到16 h时,净光合速率开始降低,且Fv/Fm值和Φ值最小;在14 h光照处理下抗氧化酶活性较高,在12 h光照处理下有利于可溶性糖以及VC的积累,随着光照时间的延长达到16 h时,冰菜叶片中硝酸盐含量最高。【结论】 冰菜在红蓝光比例为3∶1时,光照时间为14 h能更有利于冰菜的生长以及改善其营养品质。     

纺锤螺旋藻TJSD的最适生长条件研究

以纺锤螺旋藻(节旋藻)TJSD藻株为研究对象,以温度、pH和光照强度为研究条件,通过单因素试验,发现TJSD藻株在33~37℃,pH 9~10.5的培养条件下能够快速生长,在3000~12000 lx光照强度范围内,该藻株的生物量随光照强度的增大而增加。在单因素试验的基础上,进行了三因素三水平的正交试验,结果表明:螺旋藻TJSD藻株的最佳培养条件为37℃,pH9.5,12000 lx。