紫色土光谱特征及其碱解氮的预测研究

文章分析探索了应用可见近红外光谱技术快速、高效、便捷测定土壤营养参数的可能性。采集蓬莱镇组紫色土样本，比对分析了不同肥力水平、土壤厚度和土壤粒径条件下采集土壤光谱对可见近红外光谱特征的影响，筛选出不同厚度、粒径土壤条件下的碱解氮含量预测模型。研究结果表明，土壤样本厚度为30mm时具有最大的光谱反射率，建立的氮含量预测模型效果最佳，校正集和验证集的相关系数分别为0.84和0.83，均方根误差分别为1.79和1.87。土样粒径在0.25-0.85mm时氮含量的预测效果最佳，校正集和验证集的相关系数均超过0.8，且均方根误差较小；但当土样粒径<0.25mm时，氮含量预测模型效果明显下降。采用20目（<0.85mm）过筛、30mm厚度土壤样本采集可见近红外光谱和偏最小二乘法（PLS）模型预测，可以实现对蓬莱镇组紫色土碱解氮含量的较好光谱预测。     

基于最小二乘法的落叶松木粉粒径数学建模与分析

【目的】建立落叶松木粉粒径与长宽比的数学模型，通过分析数学模型和其二阶导数，揭示木粉长宽比随粒径减小的变化趋势及变化的根本原因，获得最大长宽比对应的粒径，为建立长宽比与力学性能之间的定量关系提供参考。【方法】利用光学显微镜拍摄获得木粉的显微图像，测算获得目标木粉成熟管胞的平均长度、平均宽度以及木粉粒径的大小。通过数字图像处理技术提取单木粉颗粒的矩形度、长宽比：将原始木粉显微图像由 RGB颜色空间转到Lab颜色空间，提取其b分量；对b分量图像用3×3模板进行中值滤波；用K-means算法将去噪后图像聚类为2类，得木粉的二值图像；对二值图像用5×5的结构元素进行先开启后闭合的数学形态学运算；用八连通区域法标记图像中的单木粉颗粒；对标记后图像用目标区域像素点个数统计法计算获得单木粉颗粒的几何面积，用主轴法获得单木粉颗粒的最小外接矩形的长、宽、面积；计算获得单木粉颗粒的长宽比、矩形度数据。采用最小二乘法对木粉粒径与长宽比进行数据拟合，通过分析评判多项式、高斯和傅里叶3种拟合函数后选用高斯方程表达得木粉粒径与木粉长宽比的数学模型，再根据其拟合曲线方程计算得其二阶导数，结合模型的二阶导数和测算得的木粉管胞数据对高斯模型进行分析与讨论。【结果】矩形度不随木粉粒径的减小而变化，均值在0.6～0.8之间。长宽比随粒径减小出现先增大后减小的趋势：木粉粒径在1100～576μm 时，长宽比数值从接近于1开始逐渐增大；木粉粒径为576μm时(与本文目标木粉成熟管胞的平均长度563.82μm接近)，长宽比达到最大数值4.6；木粉粒径在576～30μm时，长宽比逐渐减小；而粒径小于50μm 时(与目标木粉成熟管胞的平均宽度46.498μm接近)，长宽比数值再次趋近于1。【结论】长宽比的变化与管胞破裂密切相关：木粉粒径大于管胞长度时，木粉主要通过纵向断裂使粒径减小；粒径与管胞长度接近时，长宽比较大；粒径小于等于管胞宽度范围内，木粉主要是横向断裂，而长宽比基本不再发生变化且趋近于1。长宽比和冲击强度随粒径减小的变化趋势是一致的，长宽比是影响材料力学性能本质因素之一。     

三堡排涝工程船闸引航道防护研究

杭州市三堡排涝工程主要排水口位于三堡船闸引航道内,排涝对船闸运行及引航道防护存在较大影响.采用平面二维潮流数学模型和物理模型,对各排涝运行工况进行了模拟,通过对该引航道的防冲性能、防护投资、清淤维护、航运影响、施工难易程度等因素的综合分析,提出了防护优化方案.该方案节约了防护工程造价,有效地减少了工程实施及维护对排水口所在船闸正常运行的影响,对研究排涝通道与通航建筑物相结合工程具有参考意义.     

深圳市东江水源工程取水口泥沙淤积分析及治理措施

深圳市东江水源工程运行9年来,取水口及进水隧洞、泵站前池有大量泥沙淤积,影响到工程的安全运行。采用实测资料分析与理论研究相结合的方法,初步研究了该工程泥沙淤积问题,并据此提出相应的治理措施。研究结果表明,取水河段河势变化和取水口工程不合理的布局是泥沙严重淤积的2大主要原因,通过稳定取水河段河势、取水口改造2大主要措施来减小进沙、保证安全取水是可行的,也是有效的。此外,加强取水口上下游河段地形的监测,开展河床演变分析和进行全动床物理模型试验,研究进水隧洞和泵站前池的泥沙淤积及运行规律,为今后研究河床及水沙条件变化下取水工程安全取水提供对策。     

黄河上游大柳树-沙坡头河段河床变形数值模拟

对黄河宁夏境内具有连续弯道的大柳树一沙坡头河段的泥沙运移及河床变形等进行了平面二维数值模拟研究．建立了修正的平面二维RNGκ-ε紊流泥沙数学模型,其中水流模块采用修正的RNGκ-ε紊流模型,泥沙模块采用全沙模型,考虑了不同粒径组悬移质和推移质运移对河床变形的影响。数值模拟结果与实测结果比较吻合。表明该模型可以用于模拟具有连续弯道的多沙河流泥沙运移及河床演变过程;在4种典型工况下分别进行了数值模拟,研究了不同水沙条件对水沙运移及河床变形的影响;吸取了关于泥沙数学模型中水流模块和泥沙模块的耦合式算法和分离式算法的优点,建立了一种半耦合算法,其计算量比耦合式算法大大减小,计算精度上比分离式算法要高。     

华北土石山区模拟降雨下土壤溅蚀研究

采取野外模拟降雨试验,研究了降雨强度、降雨动能以及降雨历时对溅蚀量的影响规律,分析了溅蚀土粒的距离、方位的分布特征,以及溅蚀土粒的粒径组成规律。研究结果表明:雨滴击溅过程中,在不同强度的降雨作用下,下坡方向产生的溅蚀量最大,上坡方向产生的溅蚀量最小。溅蚀总搬运量与溅蚀净搬运量均与降雨强度呈正相关。溅蚀量与降雨强度呈指数函数关系,与降雨动能呈现线性函数关系。溅蚀率与降雨历时呈现指数函数关系。溅蚀土粒主要分布在0~10 cm,占溅蚀总搬运量的45.40%~57.75%,在50~60 cm内的溅蚀量所占比例不高于1.75%。溅蚀量与溅蚀距离呈负指数函数关系。溅蚀土粒径小于等于2 mm,溅蚀土粒中细砂粒和粗粉粒百分比与原状土壤较为接近,粗砂粒百分比远低于原状土壤,而粘粒百分比高于原状土壤,粉粒百分比低于原状土壤。溅蚀土粒中细砂粒(0.05~0.2 mm)最易于被溅蚀,而小粒径(小于0.002 mm)和大粒径(大于0.2 mm)土壤颗粒不易被溅蚀。当降雨强度足够大时,对于同种特征的土壤,溅蚀土粒存在稳定的粒径组成。当降雨强度保持不变时,溅蚀平均粒径随溅蚀距离的增加而变小。溅蚀距离在0~30 cm,溅蚀平均粒径的变化率较大;随溅蚀距离的不断增加,溅蚀平均粒径的变化率较小。     

泵站取水建筑物的主要水力学问题

泵站取水建筑物的布置受很多因素影响，所遭遇的水力学问题主要表现为取用水量的保证程度、泥沙淤积和水流流态等，这些问题对泵站的安全运行有很大的影响。通过MT抽水站和QL泵站的工程实例，说明了取水建筑物水力学问题的复杂性和敏感性。     

引水渠道口门泥沙淤积计算

引水渠是一种常见的河道分流形式，由于主河道与引水渠之间往往有一定的夹角，水流从分汊前主河道流入引水渠时必然在一定的范围内发生一定程度的弯曲，其结果是有利于较多较粗的泥沙分入引水渠，导致渠道口门产生较为严重的淤积现象，而渠道口门淤积问题是决定引水工程是否成败的主要因素之一，通过一维非恒定流水沙沙数学模型，研究了不同水沙条件下引江济汉工程引水渠道口门泥沙淤积厚度变化规律，并分析了糙率对口门淤积厚度的影响情况，模型的计算结果与水流运动规律相吻合，可以为渠道引水防沙设计提供技术支持。     

电容式水流泥沙含量传感器温度补偿技术的研究

采用自行研制的电容传感器测量了水流中泥沙含量与传感器输出电压，研究了测量水流泥沙含量的温度补偿技术。结果表明，水流泥沙含量与传感器的输出电压呈线性关系，传感器的输出随温度的升高而逐渐增大；通过对温度的监测并由软件实现补偿的方法，可大大提高测量的精度；该方法能得到工作温度范围非标定条件下任一温度状态的输入－输出特性，可显著提高其温度稳定性。