基于灰色理论及BP神经网络的尿素水解预测模型研究

研究根据室内尿素水解试验资料,建立了以温度、水分、时间为输入因子,尿素态氮含量为输出因子,拓扑结构为3-2-1的BP神经网络预测模型,以及Verhulst灰色预测模型和零级动力学模型,并分析比较了三种模型的预测效果。结果表明:3种预测模型均能满足模拟精度要求,所建立BP神经网络模型模拟值与实测值的平均相对误差、相关系数和决定系数分别为2.39%、0.992 4和0.984 5,具有较高的预测精度和良好的稳定性,并且模拟效果明显优于Verhulst灰色预测模型和零级动力学模型,可以较好地描述尿素水解动态变化过程,为尿素水解定量研究提供了精确的科学依据。     

蓄水坑灌条件下不同灌水下限幼龄苹果树叶片光合特性研究

以3a生矮砧红富士为试验材料,采用LI-6400XT便携式光合仪,对蓄水坑灌条件下不同灌水下限(分别为田间持水率的50%、60%、70%)幼龄苹果树叶片光合特性进行研究,并通过通径分析与多元逐步回归分析量化各影响因子与净光合速率的关系。结果表明:蓄水坑灌条件下不同灌水下限叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度变化规律基本一致。当土壤水分不足时,净光合速率主要受土壤含水率影响;当土壤水分充足时,净光合速率主要受光合有效辐射影响。气孔导度主要受光合有效辐射影响,地面灌溉条件下气孔导度对环境变化的响应更积极。蒸腾速率主要受土壤含水率和光合有效辐射的影响,土壤水分充足时,蒸腾速率对光合有效辐射的响应更敏感。相同条件下,土壤含水率越高蒸腾速率越大。     

交替滴灌对土壤水盐分布规律影响研究

采用矩形有机玻璃土箱,研究了4种交替模式(咸淡、淡咸、咸淡咸、淡咸淡)下滴灌对土壤水盐分布状况的影响。试验结果表明:交替模式对湿润锋的推进速率在灌水初期0~30min影响较大,淡水较咸水在水平方向推进更快,而咸水较淡水更有利于垂直入渗;对水分、盐分的影响主要体现在2~6cm深度层,咸淡咸的交替模式在该范围内含水率值最大,咸淡次之,第1单项滴灌水的水质对大孔隙的形成起决定性的作用;咸淡及淡咸淡的交替模式在该范围内电导率值较大且淡咸淡的交替模式出现了一个突变的电导率值;最后灌淡水能够有效淋洗咸水聚集在表层的盐分。     

不同灌水方法对苹果树果实膨大期根系生长和土壤酶活性的影响研究

蓄水坑灌法是针对我国北方地区水资源紧缺和水土流失严重双重问题而提出的一种适用于山丘区果林的中深层立体灌溉。为了果树能够更好地吸收水分和养分,需对其根系和土壤酶活性方面进行研究。本试验在果实膨大期采用根钻法对地面灌溉和蓄水坑灌条件下的苹果树根系形态及活力和土壤酶活性进行对比研究,结果表明:在两种灌溉方式下,果树根系形态指标和根系活力均随土层深度的增加呈现出先增大后减小的趋势,蓄水坑灌条件下峰值出现在60~100cm土层深度内,较地面灌溉峰值下移,且均大于地面灌溉;脲酶、磷酸酶和硝酸还原酶活性随土层深度的增加表现出先增大后减小的趋势。在0~20cm表层土壤,蓄水坑灌条件下的土壤酶活性低于地面灌溉,而在中深层土壤,蓄水坑灌的要明显高于地面灌溉。过氧化氢酶活性则表现为随土层深度的增加先减小后增大,且蓄水坑灌条件下的酶活性在0~160cm全土层深度内均大于地面灌溉。     

动边界同心环状缝隙流研究

为完善同心环状缝隙流理论,采用理论分析与模型试验相结合的方法,分析了圆柱体从静止到起动再到运行过程中同心环状缝隙流速的分布特点。得出圆柱体的速度、缝隙宽度以及流量对环状缝隙流的分布和大小的影响。环状缝隙流速随缝隙宽度的增大呈现先增大后减小的趋势,缝隙宽度约在2 cm附近时,缝隙流速最大;流量越大,环状缝隙流速就越大;圆柱体的速度越大,缝隙流速也越大;环状缝隙流速在与管内水流速度和圆柱体速度相交之前最大,相交之后最小。同时建立了动边界条件下的同心环状缝隙流数学模型,计算结果与试验基本一致,最大相对误差不超过8.5%,说明该数学模型可行。     

深层灌水对冬小麦耗水特性及水分利用效率的影响

以高产中晚熟冬小麦品种良星99为材料,在运城市盐湖区山西水利职业技术学院实训基地进行田间试验,研究了深层灌水对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响。结果表明:整个生育期,深层灌水处理根区20~160 cm土层土壤水分动态变化比地表灌处理明显;T1(地表灌水)处理总耗水量最大,显著高于T2(湿润层深度为根系60%)、T3(湿润层深度为根系75%)和T4(湿润层深度为根系90%),深层灌水增加了降雨和灌溉水的消耗,降低了土壤贮水的消耗;T2和T3处理间无显著差异,T3在抽穗至灌浆期末、灌浆至成熟期的耗水量和耗水模系数均较大;不同湿润层深度条件下,T1处理水分利用效率和产量最低,随湿润层深度增加,其他处理水分利用效率呈先增加后降低的趋势。湿润层深度为150 mm和188 mm的T2和T3产量、水分利用效率和灌溉水利用效率表现最好,T1处理最低。T3为本试验条件下高产节水的最佳处理。     

蓄水坑灌单坑土壤氮素迁移转化的数值模拟

为了提高蓄水坑灌条件下土壤氮素的利用率,建立了蓄水单坑土壤氮素迁移转化的数学模型,利用有限体积法进行了求解,并利用室内蓄水单坑灌施尿素条件下土壤水分和氮素运移转化实测数据进行了验证。结果表明,蓄水单坑灌施尿素1 700 mg/L条件下,土壤铵态氮主要分布在20～70 cm深度范围内,1～3 d内土壤铵态氮含量明显增大,7 d后开始减小;土壤硝态氮主要分布在湿润锋附近,1～7 d内硝化作用逐渐增强,20～70 cm范围内硝态氮浓度不断增大。土壤含水率、湿润锋、铵态氮、硝态氮含量计算值与实测值吻合较好,说明所建立的蓄水单坑土壤氮素迁移转化的数学模型是正确的,采用有限体积法求解是可行的。该模型可较好地模拟蓄水坑灌单坑土壤氮素迁移转化的动态变化。     

蓄水坑灌条件下复水对水氮运移规律的影响

为了明确灌后复水(降水)对土壤中水氮分布的影响以及选择合理的灌施方式,通过室内模型试验,研究了在蓄水多坑肥灌条件下不同降水量(30.624,37.334,43.56 mm)所对应单坑不同复水量(140.1,228.7,400.5 mm)和不同复水时间(灌后1,5,10 d)对土壤水氮运移的影响.研究结果表明:复水后土壤含水率增大,复水量为228.7 mm及以上时,30~80 cm深度范围内土壤含水率均达到田间持水率的80%以上,且复水量越大或复水时间间隔越短,复水后水分分布越均匀;硝态氮在湿润锋处积累明显,复水后坑壁附近土壤硝态氮质量浓度降低,硝态氮质量浓度峰值向远处推进,复水量越大或复水时间间隔越短,硝态氮推进越远且向深处迁移越明显;复水后铵态氮质量分数在近坑处降低,在距坑较远处增加,但变化幅度均不大,复水量越大,或复水时间间隔越短,对铵态氮质量浓度影响越大,复水后土壤铵态氮分布越均匀.     

蓄水坑灌土壤水分分布特征研究

为了揭示蓄水坑灌条件下土壤水分分布特征,提高蓄水坑灌水分利用效率,本文利用TRIME-PICO IPH土壤水分测量系统,进行了蓄水坑灌与普通地面灌溉条件下果园土壤含水率分布对比试验,分析了不同灌溉方法下土壤含水率随垂向、径向的变化。结果表明：蓄水坑灌条件下,土壤水分主要分布在垂向40-160cm内,土壤含水率增量随深度呈先增大后减小的趋势,含水率增量最大值出现在坑底附近,且距离蓄水坑近处,含水率增量较大,然后沿坑两侧依次递减;地面灌溉条件下,土壤水分主要分布在垂向0-80cm内,土壤含水率增量随深度增大而减小,含水率增量最大值出现在地表,且沿各个径向距离增长幅度较为一致。研究结果将为蓄水坑灌法的田间推广提供科学依据。     

冲砂底孔布置在溢流表孔下方的重力坝的泄流能力分析

重力坝的溢流表孔和冲砂底孔在受到河道宽度限制时,可以将冲砂底孔布置在溢流表孔下方,这种布置其过坝水流运动特性,同时泄流时的泄量,水面线和出口消能特性都会发生变化。本文结合实际工程,通过水工模型试验,对表、底孔单独泄流和同时泄流时的水力特性及其变化进行研究,发现底孔的泄量有所下降,下游冲坑深度有所增加,并且底孔内的水流运动情况也受到一定影响。