滴灌条件下干旱区枣树根区的土壤水分动态模拟

【目的】探明干旱区滴灌条件下枣树根区土壤水分的动态变化规律。【方法】以根系分布和土壤水分动态资料为基础,用考虑二维根系吸水的HYDRUS模型对滴灌条件下枣树根区土壤水分动态进行模拟,用含水率的模拟值与实测值的均方根误差(RMSE)和相对均方误差(RMAE)检验模拟效果。【结果】(1)各层土壤水分90d内的动态模拟结果显示,RMSE小于0.024cm3/cm3,RMAE小于14.2%;(2)典型灌溉周期剖面含水率分布的模拟结果显示,RMSE小于0.016cm3/cm3,RMAE小于5.6%。【结论】模拟结果表明,试验灌溉定额(450m3/hm2)合理,灌溉周期需调整,说明该模型可以准确反映干旱区滴灌枣树土壤水分的动态分布,可为灌溉制度的制定提供理论依据。     

根系及盐分含量对农田土壤干缩裂缝发育规律的影响

为研究不同根系含量和盐分含量土壤表面干缩裂缝的发育规律,该文提出了一套基于数字图像处理的裂缝几何参数提取方法,分析裂缝形态随含水率的变化规律。结果表明:随着含水率的降低,不同根系含量条件下裂缝面积密度和长度密度的差异显著(P0.05),裂缝发育稳定时根系含量越大,面积密度越小,长度密度越大。盐分质量分数为2.0%的土壤试样在整个干燥过程中裂缝面积密度明显比其他低盐分含量的试样高。当含水率27%时,盐分含量对土壤裂缝面积密度的影响差异明显,不同盐分含量的土壤裂缝面积密度和长度密度均差异显著(P0.05),说明盐分含量越大,稳定时土壤裂缝面积密度越大,长度密度越小。该成果对指导开裂土壤的农田灌溉具有重要的实践意义。     

泵站前池非连续挑流消能防沙技术措施

通过前池水力过流情况分析和改造前现场试验,发现前池流态紊乱导致了田山一级泵站机组的剧烈振动和颤振.提出了由非连续底坎、非连续挑流墩和两道压水板组成的非连续挑流消能防沙技术措施,并对改造后泵站的运行情况进行了现场试验.试验结果表明,采用技术措施改造后,前池、进水池流态和水泵进水条件得到了显著的改善,池中断面流速分布趋于均匀且断面紊动能量明显降低;测试机组单泵流量平均提高了0.14 m3/s,水泵效率平均提高了4.99%,泵站装置效率平均提高了3.88%;消除了泵体颤振,使水泵喇叭口振动标准由4.5级烈度降低到1.8级烈度;减缓了前池和进水池泥沙淤积,使试验前池和进水池清淤时间由改造前的运行800h延长至改造后的运行1 300 h,防沙效果良好.非连续挑流消能防沙措施为多泥沙河流泵站技术改造提供了一种简单有效的方法.     

基于生态足迹的生态清洁小流域评价研究

生态清洁小流域治理是小流域综合治理的发展和完善,是我国"社会主义新农村建设"的重要组成部分.近年来我国开展了水土保持生态清洁型小流域试点工程,取得了较好效果.采用改进的生态足迹方法评价生态清洁小流域建设效果,将小流域生态足迹分为生物资源账户生态足迹、能源消费账户生态足迹、污染消纳账户生态足迹3部分,从而为建设生态清洁小...     

GCL用于寒旱区渠道防渗的实验研究

我国西北灌区干旱、寒冷、盐渍化严重,普通防渗材料在该地区用于渠道防渗有一定局限性.研究GCL在该地区用于渠道防渗有重要意义.本文通过室内外试验,研究了老化因素对GCL力学性能的影响、水化液对膨润土溶液滤矢量的影响,膨润土在黄河水中的自由膨胀体积、塑性黏度、屈服值、虑矢量指标;研究表明:高温、低温、紫外线照射老化使1号、2号、3号最大承载力分别下降了34.3%、18.7%、32.5%;35.8%、31.5%、39.6%;45.0%、18.4%、48.9%.现场试验自然老化影响主要发生在第1年,影响随之减小.不同离子的水化液均可使膨润土溶液滤矢量增加,高价阳离子的影响大于低价阳离子的影响,0.01 mol/L A13+较蒸馏水水化液相比三试样滤矢量分别增加了291.9%、404.8%、367.3%;不同离子的膨润土水化液均表现出切稠现象,Na+水化液表现较明显.在黄河水中其自由膨胀体积减小,虑矢量增大,塑性黏度减小,三试样滤矢量分别增加了26.4%、16.7%、26.8%.寒旱盐渍化地区特殊的外部环境对GCL防渗效果有一定的影响,但仍满足防渗要求,可用于渠道防渗.     

滴灌均匀系数和施氮量对白菜生长及产量和品质的影响

为了完善滴灌均匀系数设计与评价标准,在日光温室内研究了滴灌均匀系数和施氮量对白菜生长、氮素吸收、相对叶绿素含量（SPAD）、产量和品质的影响。试验中均匀系数设置0.62、0.80和0.96 3个水平,施氮量设置150和300 kg/hm2 2个水平。土壤多参数传感器Hydra Probe的监测结果表明,白菜生育期内不同处理的土壤含水率和温度变化动态基本一致,而不同处理间的土壤电导率的差异主要是由其初始值不同引起的。当滴灌均匀系数不大于80%时,白菜株高、干物质质量、吸氮量和产量的均匀系数大于灌水和施肥的均匀系数,且滴灌均匀系数对株高、干物质质量、相对叶绿素含量（SPAD）、吸氮量、产量及Vc含量、总糖、硝酸盐、纤维素等品质指标均值和均匀系数的影响均不显著（α=0.05）。因此采用过高的均匀系数,对提高产量和改善品质的作用不明显,采用现行滴灌均匀系数的设计和评价标准（均匀系数Cu≥0.80）不会对白菜的生长、养分吸收和产量造成不利影响,可考虑适当降低。     

考虑非一致性的黄土高原区旱涝复合事件的演变特征及其动态变化

受气候变化和人类活动的双重影响,传统水文序列的一致性假设受到破坏,在考虑非一致性的条件下探究相邻季节间旱涝复合事件的动态变化及主导因子,对区域的粮食安全与旱涝灾害防御意义重大。为探究非一致性条件下旱涝复合事件的动态演变特征及其主导因子,该研究以黄土高原为研究对象,基于广义可加模型拟合单季节标准化降水指数的边缘分布,构建二维Copula模型分析旱涝复合事件（中、重和极端情景下）的发生概率,并利用变量投影重要性准则探究复合事件动态变化的主导因子。结果表明：1）1982-2015年间正常转旱、旱转正常、正常转涝和涝转正常事件分布广泛且发生频次较高（高于22次）;2）春-夏内蒙古持续干旱、夏-秋青海持续干旱、秋-冬宁夏持续干旱、冬-春山西持续干旱、夏-秋陕西持续洪涝、夏-秋甘肃持续洪涝事件的发生概率较大;3）春-夏由旱转涝、夏-秋持续洪涝、秋-冬由涝转旱、秋-冬持续干旱和冬-春季持续干旱事件的发生概率显著上升,对该区域社会经济与生态将产生不利影响;4）复合事件发生概率动态变化的主导因素为北极涛动指数和太阳黑子指数。研究成果将为黄土高原地区旱涝复合事件的精准防御提供科技支撑。     

抽水蓄能机组低水头起动过渡过程压力脉动分析

抽蓄机组在低水头起动时易进入其全特性曲线的反S不稳定区,从而导致机组并网失败,严重影响机组的安全稳定运行。其中机组内部复杂流动演变导致的剧烈压力脉动是影响机组动态特性的关键。该研究基于计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）数值模拟方法对水泵水轮机低水头起动过程进行研究,重点分析了导叶与尾水管区域的压力脉动特性及产生原因。结果表明：机组起动过程中,无叶区时均压力幅值是固定导叶与活动导叶间的6倍,且时均压力幅值在无叶区沿周向分布不均。动静干涉主导了无叶区时均压力和脉动压力的变化,而在上游固定导叶与活动导叶间的动静干涉作用主要影响的是压力脉动幅值。尾水管直锥段压力脉动在机组起动过程不同阶段表现出不同的波动特征,PID(proportion integration differentiation)调节阶段压力波动较为明显。通过内部流动对比发现,活动导叶开启会引起无叶区水流速度的分布变化和波动,活动导叶小开度下转轮进口和无叶区存在明显的大尺度旋涡,这些和动静干涉联合作用是导致无叶区时均压力和脉动压力波动幅值高的原因。尾水管涡带在起动过程经历了从边条状涡...     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦农田土壤特性及产量的影响

2019—2020年在黄土高原雨养条件下以不覆盖露地（CK）和地膜覆盖（PM）为对照,设置3种秸秆带状覆盖处理：SM3（覆盖带50 cm,种植带35 cm,播种3行）,SM4（覆盖带50 cm,种植带50 cm,播种4行）及SM5（覆盖带50 cm,种植带70 cm,播种5行）,研究了不同带幅秸秆带状覆盖对冬小麦农田土壤特性、籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明,秸秆带状覆盖较CK和PM显著降低土壤0~20 cm土层土壤容重4.49%~7.07%,增加土壤孔隙度4.41%~7.28%,且>0.25 mm机械稳定性团聚体含量增加5.30%~5.31%,水稳性团聚体含量增加4.55%~7.21%,平均重量直径(MWD)提高6.45%~60.31%,平均几何直径(GMD)提高8.73%~20.57%,土壤有机碳含量提高6.06%~6.15%。地膜覆盖对土壤各特征指标影响较小。秸秆带状覆盖处理较CK提高小麦籽粒产量5.07%,水分利用效率提高12.04%。3种秸秆带状覆盖处理中,SM3处理对土壤各特征指标影响最大,SM5处理在改善土壤理化性状的基础上,对小麦籽粒产量及水分利用效率的提升表现出较大优势。因此,SM5处理（覆盖带50 cm,种植带70 cm,播种5行）是适宜于西北半干旱区冬小麦种植的“绿色高效”措施。     

施肥和覆盖对向日葵生长的影响

覆盖及合理施肥种植技术在向日葵种植产业中有着非常重要的地位,向日葵产业重点关注覆盖和施肥对向日葵产量和品质的影响。综合分析了覆盖和施肥对土壤水热特性、土壤理化性质的影响,以此为基础,进一步综合分析了覆盖和施肥对向日葵生长发育、光合特性及产量的影响,并指出了当前向日葵农田覆盖与施肥研究中存在的问题和发展方向。