山西土石山区3种草本植物根拉拨特性

为了解山西省土石山区固土护坡草本植物根系拉拔特性,筛选拉拔力优势草本植物物种进行水土流失防治,通过开展根系原位拉拔力学试验,研究了3种典型草本植物香根草（Vetiveria zizanioides L.）、百喜草（Paspalum notatum Flugge）、黑麦草（Lolium perenne L.）根系拉拔力随根径和土层深度的变化规律。结果显示:3种草本植物根系拉拔力随着根径的增大而增加,且拉拔力与根径之间满足幂函数关系;整体上,根系拉拔力从大到小顺序表现为香根草 > 黑麦草 > 百喜草,而且三者之间差异显著;但在D≤0.4 mm和D>0.4 mm两个根径组下,黑麦草均表现出较好的拉拔力性能。在0—10 cm,10—20 cm两个土层间,香根草和百喜草两种植物根系拉拔力性能相似,而黑麦草单根拉拔力在表层土壤发挥效果优于下层土壤。从单根拉拔力方面出发,黑麦草在3种植物中可优先考虑用于固持浅表层土壤。试验探究了草本植物单根在不同根径组下和土层深度下的抗拔性能,研究结果可为山西省土石山区水土保持植物措施草本植物物种选择提供理论依据。     

漳泽水库水环境要素的时空变化特征研究

为阐明漳泽水库水环境要素的时空变化规律,依据历史资料和现场监测进行研究。结果显示,漳泽水库水环境要素年际分布的差异性较大,外源污染物的排放量是影响漳泽水库水质的首要原因。近10年来,漳泽水库水环境要素年际间均呈不显著的上升趋势,但月度变化差异较大;水质指标(BOD5、CODMn和DO)含量月度最高值出现在枯水期的2、3月份;7月份,DO和NH3-N处于最低值。TP在枯水期含量最低,平水期最高,丰水期则居中。温度、降雨量、蓄水量等因子的季节变化对水环境要素年内变化的影响比较显著。水温分层特性增强了水环境要素在垂向的分异性。     

差异演化算法改进与应用

提出了一种改进的差异演化算法MDE(modified differential evolution algorithm),该算法首先对差异演化算法的缩放因子进行混沌计算,减少了用户参与程度,平衡了算法的收敛速度与全局搜索能力;其次引入灾变因子,对群体中的个体进行小概率淘汰,同时又有新的个体加入,从而提高了群体多样性,提高了算法的全局搜索能力.仿真实验与工程实例表明,该算法具有较好的全局搜索能力.     

不同型号的管道车在管道中运移的水力特性

针对传统管道水力输送的不足,提出了一种新型的节能环保运输方式：筒装料管道水力输送.管道车是此种输送方式的核心部件之一.采用理论分析与模型试验相结合的研究方法,对管道车的受力特点进行了分析,并探讨了不同型号的管道车在管道中运移的水力特性.结果表明,管道车的结构形式对其运行速度和输送能耗都有重要影响;型号为150 mm×80 mm的管道车运行速度和输送能耗都最大,型号为100 mm×80 mm的管道车次之,而型号为150 mm×70 mm的管道车最小.研究成果为进一步改进管道车结构提供了借鉴.     

基于PLUS模型的2030年滹沱河流域山区段生态承载力时空格局多情景预测

为探讨滹沱河流域山区段当前及未来不同发展情景下生态承载力的时空变化,应用植被净初级生产力改进的生态足迹模型测算分析了流域 2015—2020年生态承载力的时空格局变化,并借助经过精度验证的 PLUS模型对 2030年区域自然发展、经济发展及生态保护三种发展情景下的生态承载力时空格局进行预测。结果表明：2015—2030年滹沱河流域山区段单位面积生态承载力整体格局变化不大,但内部空间分异明显,整体呈东南及西北区域单位面积生态承载力高,而东北、西南部区域单位面积生态承载力低的特点。2015—2020年区域生态承载力总量由1.078 0×10⁶ bhm²增加到1.079 6×10⁶ bhm²,呈上升趋势;2030年自然发展和经济发展情景下区域生态承载力总量分别为 1.078 3×10⁶、1.078 2×10⁶ bhm²,与 2020年相比呈下降趋势,草地向耕地的转移、林地向建设用地的转移是生态承载力下降的主要原因;2030年生态保护情景下生态承载力总量为 1.080 2×10⁶ bhm²,与 2020年相比呈上升趋势,耕地向林地、草地转移是区域生态承载力增加的主要原因。各类用地的生态承载力总量由高到低依次为草地耕地＞林地＞建设用地＞水域,生态保护情景有益于林地、草地生态承载力总量的增加,经济发展情景有益于耕地和建设用地生态承载力总量的增加,水域生态承载力总量在各种发展情景下变化较小。生态保护情景更有利于未来生态承载力的增加,符合区域未来发展方向。严格控制草地向耕地的转变以及林地向建设用地的转变,继续实施退耕还林、还草生态工程,加强区域废弃矿山生态复垦的力度,将会提高区域未来生态承载力,实现区域生态安全及经济、社会、生态的可持续发展。     

3D格子Boltzmann传质模型模拟生物膜降解有机污水

以膜生物法有机污水处理为研究背景,将3D格子Boltzmann传质模型与多孔介质四参数随机生成法耦合,获得生物膜多孔介质详细的孔隙分布,进而对反应器内生化降解反应过程进行模拟计算。研究分析了生物膜孔隙率及孔隙分布对流动传质及生化反应性能的影响,并与试验结果比较证明了模型的可行性。结果表明:各方向生长概率p1-14=0.005,随着生物膜孔隙率增大,反应器内底物降解效率先增大后减小,且在孔隙率ε=0.5时达到最大,50.97%;孔隙率ε=0.5时,改变各方向生长概率重构获得5种不同结构生物膜,其降解效率随之改变,生物膜为结构1(p_(3-4)=0.01,p_(1,2,5-14)=0.005)时,底物降解效率最高,52.54%。因此,3D格子Boltzmann传质模型可用于膜生物反应器内的流动传质及生化反应过程的模拟,研究结果将对反应器的优化具有一定的指导作用。     

含水量和容重对旱地耕层土壤热导率的影响及预测

土壤热导率是研究地表能量平衡和土壤水热运移过程中的一个基础参数。受土壤耕作、干湿交替和根系生长等过程的影响,耕层土壤的含水率和结构呈现较强的变异特征,而目前缺乏关于定量分析耕层土壤热导率变异特征的研究。该研究利用田间定位试验,采用热脉冲技术测定了含水率和容重变化条件下耕层土壤热导率的变异特征,并利用传递函数模型对耕层土壤热导率进行了预测。结果表明:含水率和容重是影响耕层土壤热导率变异的主要因子,而耕作强度和干湿交替是这种变异的关键驱动力;与翻耕和旋耕处理相比,免耕处理提高了土壤容重和含水率,从而增大了土壤热导率;在干湿交替作用下,翻耕后土壤容重逐步增加,耕层热导率也呈现上升趋势,波动幅度与含水率的变化相关。基于含水率、容重和质地信息,土壤热导率传递函数模型可以给出可靠的田间土壤热导率估计值,其均方根误差和平均偏差分别为0.09和-0.01 W/(m·K);考虑耕层土壤容重的动态信息,可以提高该模型预测土壤热导率的准确性。     

不同基因型玉米氮素吸收利用效率研究进展

玉米氮效率的评价方法与指标不尽一致,导致对玉米基因型不同的分类结果。玉米氮效率研究主要集中于根系对氮素的吸收、叶片对氮素的还原同化、氮素在植株体内的积累和分配以及地上部生长势与氮效率的关系方面。以子粒为主要收获对象的玉米,穗、子粒发育状况对玉米产量起着关键作用,有关穗、子粒发育对玉米氮效率贡献率的大小、不同氮效率基因型玉米穗、子粒发育的差异以及内在生理生化机制研究较少。对不同氮效率基因型玉米子粒发育与氮效率之间关系、子粒发育尤其是顶部子粒的早期发育(决定穗粒数的形成)对氮素的反应、氮高效品种顶部子粒的早期发育是否优于氮低效型、氮素对不同氮效率基因型玉米子粒发育的影响机制等问题有待进一步研究。     

宋式木构屋盖自重及材份制相似关系

依据宋代《营造法式》,设计了4种试验用宋式木构足尺及比例模型并确定了相应的屋盖形式;因屋面瓦和铺衬在雨雪天吸水而使屋盖重量加大,提出了考虑使用期和施工期不同工况计算屋盖重量;分析了《营造法式》中黄松与华北落叶松的关系,引入应县木塔柱轴力并与实际计算的屋盖重量对比,初步推定了《营造法式》中各材等间按照确定的相似准则在荷载效应上存在对应关系。结果可为计算宋式类似木构屋盖重量提供借鉴,为进一步探索材份制中的相似关系和木结构模型相似系数提供参考。