基于PSO-GRA耦合决策的排水沟系统多目标规划模型

排水沟系统承担排水蓄涝、环境保护等效能,多目标排水沟系统规划具有十分重要的现实意义。综合考虑工程费用、减污与产量效应构建排水沟系统多目标规划模型,运用粒子群算法(PSO)生成规划方案非劣解集,并耦合灰色关联投影法(GRA)优选非劣解集进行方案决策,将模型应用于上海松江高标准农田稻作区规划排水沟系统。结果显示,稻作区优选规划方案推荐排水历时5 d,农沟与支沟沟深1.3、1.7 m,间距77、270 m,优化水面率7.64%。与传统单目标规划方案相比,设计降水条件下,增加滞涝水量648.5 m~3/hm~2,总氮的单位面积削减能力4.22 kg/hm~2,削减率增加28.1%,水稻相对产量96.2%。该模型能客观权衡多目标的矛盾性进行科学决策。     

农田干缩裂隙形态特征及其裂隙率预测模型研究

农田干燥收缩产生的裂隙影响土壤水力-物理结构特征，并为农田灌溉水或污染物运移产生优先通道。为揭示农田裂隙形态和基质收缩等演化特征，并对土壤裂隙率进行预测，基于室内土壤收缩及裂隙发育模拟试验，采用图像处理及形态学算法分析了裂隙几何特征，选取非侵入性局部收缩分析方法量化基质域收缩特性；根据脱湿过程中土壤孔隙由基质域向沉降域和裂隙域中的转换机理，结合收缩特征曲线VG-PENG模型、收缩几何因子Logistic函数2个子模型，提出土壤裂隙率预测模型，并对不同厚度土壤试样的裂隙率进行验证。结果表明，厚度在土壤开裂过程中对裂隙形态影响显著，表现为随着土壤厚度加大，土壤表面大裂隙宽度总体加大，且裂隙骨架密度减小，土壤收缩开裂进程放缓；土壤在干燥过程中，基质收缩呈现非均匀特征，并向块区型芯聚集，裂隙边壁区域呈现出局部集中变形区，且收缩量随土壤厚度增加而增大。裂隙率预测模型结合土壤收缩非均匀性特征，从土壤物理角度预测了裂隙率关于含水率的演化过程，有效模拟了裂隙率随含水率演化规律(模型决定系数R²>0.91)。模型弥补了以往裂隙模型未考虑收缩各向异性的不足，可为裂隙流模型构建及...     

农田土壤表面干缩裂缝的随机分布统计特征

该文对不同耕地类型土壤表面干缩裂缝的发展规律进行了室内试验研究,通过计算机图像处理,研究裂缝形态的统计规律。结果表明:裂缝面积密度和长度密度都是随着含水率的减少而增大,达到最大值后保持稳定。水田和旱田试样的连通性指数随着含水率的减小而增大,分别在质量含水率为20%和12%左右达到最大值并且稳定,最大值分别为0.935和0.598,反映了不同耕地类型下土壤干缩裂缝网络的形成过程和连通性的实际情况。裂缝面积和长度的概率密度和累积概率符合正态分布,裂缝面积和长度的概率密度实测值与概率密度函数的拟合决定系数分别大于0.94和0.91;裂缝面积和长度的累积概率实测值与分布函数的拟合决定系数分别大于0.90和0.94。可以用正态分布描述土壤表面裂缝的形态,有助于研究土壤干缩裂缝的形成机理以及不同裂缝形态对土壤优先流的影响。     

投影寻踪分类模型在作物补偿效应评价中的应用

为了解决作物旱后复水补偿效应评价和优选的不确定性,提高补偿效应评价模型的分辨率,提出了投影寻踪分类模型,并采用变异和动态信息素更新蚁群算法寻找最优的投影方向,用最佳投影方向信息研究各评价指标对补偿效应的贡献率,发现光合速率的大小直接反应了补偿生长的能力,是影响补偿效应的关键因子,与以往研究结论相符,且适度胁迫复水后第5 天表现出的补偿效应最佳.     

大型输水渠道渠岸带植物配置模式

为解决大型渠道施工中所形成的大面积次生裸地引起的水土流失问题和渠道沿线生产生活垃圾对渠道水质造成的污染问题，有效保障渠道输水质量，实现南水北调工程“清水长廊”的总体目标，提出了生态渠岸带的概念和设计原则。在此基础上，以南水北调工程东线为例，根据治理渠道岸坡水土流失、消滞农田面源污染和绿化美化沿线环境等不同目标，将渠岸带分为非过水断面、堤顶公路、防护堤和缓冲带四个区域，进行其植物配置模式研究，从而形成点线面相结合的渠岸带绿化景观格局，为生态渠岸带的建设提供参考。     

基于随机降水的冬小麦灌溉制度制定

为了确定合理的冬小麦灌溉制度,该文在分析广利灌区30 a降水分布规律的基础上,应用蒙特卡罗方法对其进行模拟出长系列（500 a）的旬降水,结合试验所得到的冬小麦耗水的基本参数,制定出了每个模拟年份冬小麦最优灌溉制度,并对灌水规律进行统计分析,得到不同灌溉定额条件下,各生育期灌水定额的的概率分布以及不同灌水定额的高产概率。结果表明：以30 mm为灌水定额的变化步长情况下,灌溉定额为60 mm时,越冬和拔节期各应该灌30 mm,高产概率为1%;灌溉定额为120 mm时,越冬和返青期灌30 mm,拔节期灌60 mm,高产概率为12%;灌溉定额为 180 mm时,越冬和灌浆期灌30 mm,返青和拔节期灌60 mm,高产概率为62.8%;灌溉定额为240 mm时,拔节期和抽穗期灌60 mm,其他生育期灌30 mm,高产概率为98.8%。该文丰富了灌溉制度的研究方法,为冬小麦的科学灌水提供了有力的技术支持。     

城镇河道的水生态环境建设和保护

河流除具有为生活和工农业生产就近供水、交通航运、泄洪滞涝等功能外,还具有生态环境功能。除因过于重视防洪而造成的河道渠化问题外,随着城市化建设的加快,工农业和生活污水的剧增,中小河道填埋的发生对城镇现有河道产生了很大的影响,加重了河道的水污染、频繁引发洪涝灾害。分析了城镇河道现存问题及其对环境生态的影响,在参考和总结国内外有关城镇河道整治经验的基础上,介绍了城镇河道生态环境建设中河道生态护坡和河岸植被缓冲带建设的作用,并探讨了生态护坡建设的不同形式。     

单次和间歇性降雨下紫色土坡地壤中硝氮迁移特征

为探究不同降雨条件下不同观测时期硝氮在紫色土坡地中的迁移特征,通过室内土槽和人工模拟降雨装置,设置单次降雨和间歇性多次(12次)降雨条件,分别探讨短时期和长时期下的紫色土壤中硝氮迁移特征.结果 表明:在单次降雨后短期内紫色土坡地距地表15 cm处土壤水和硝氮均匀地向下距地表35 cm土壤坡脚处迁移,而在间歇性12次降雨...     

塔里木河下游土地沙漠化对地下水位动态的响应--建立沙漠化程度预测数学模型

历史以来塔里木河流域气候变化与人类活动是导致塔里木河两岸地下水位变化并由此造成生态环境演化的主导因素。尤其是不合理的水资源开发利用加快了地表水资源的时空再分配 ,从而引起了地下水空间补给变化。通过对塔里木河下游地下水埋深与沙漠化程度资料的对比分析 ,表明地下水位下降是引起塔里木河下游土地沙漠化的众多因素中最直接的因素。而地下水位的变化又取决于地表水资源的时空分布。文中围绕此关系建立了响应地下水位动态的土地沙漠化预测数学模型。     

求渠道流量的正向递推水量平衡法

长藤结瓜灌溉系统在我国南方山丘区已广泛采用，在北方也做出了一定的贡献。结合这种灌溉系统的实际情况，介绍的是以引为主的长藤结瓜灌溉系统的水量调配计算的一部分，即根据总引水量用水量平衡法正向推求各引水口水量。