土壤含水率对近红外传感器标定模型的响应研究

为提高近红外传感器测量的准确度,进一步理解不同标定模型对土壤含水率测量精度的影响。利用土壤表面的近红外反射光强来预测土壤含水率,通过归一化处理将反射光强转化为相对吸收深度和相对反射率,采用2种标定方法,分别建立土壤含水率与相对吸收深度之间及土壤含水率与相对反射率之间的线性模型与非线性模型。选取我国东北地区的黑土进行标定,并用独立的试验数据对模型进行检验。结果表明,吸收深度法的线性和非线性模型的预测值和实测值符合度较好。反射率法的线性模型和非线性模型对土壤的含水率预测均方根误差(RMSE)分别为2.89%和2.95%,相对吸收深度法非线性模型的RMSE值明显大于其他3种模型,预测准确度最低。说明不同标定方法会影响土壤含水率的预测结果。4种模型的预测精度能够满足测量要求。     

优先流影响下环式入渗仪内入渗过程可视化试验

提出了一种室内土壤入渗试验装置,可以直接观测入渗过程中水分在环内土壤中的运动过程。详细描述了该装置的构成、工作原理和试验方法与过程。该装置由可以拆分的土槽和入渗环及可以透视的有机玻璃板组成。将入渗环打击进入土槽内土壤后,用钢板将环内的土壤沿径向切分成两半,移去其中一个半环及其中的土壤。用有机玻璃板封闭和固定另一半环内的土壤,用于进行土壤水分入渗过程的可视化试验,观察环式入渗仪内的水分运动过程。用采自北京的粉壤土进行入渗过程试验,同时根据水量平衡原理计算得到土壤入渗性能曲线。剖切面的湿润过程直观地显示了入渗环内水分的入渗过程存在优先流,不仅影响初始入渗过程,而且对整个入渗过程均产生影响。根据土壤湿润体所指示的土壤入渗特征将整个入渗过程划分为3个阶段:初始入渗阶段、过渡阶段和稳渗阶段。     

坡面径流量与含沙量动态测量系统

设计了一套测量坡面径流含沙量与径流量的动态测量系统，利用γ射线穿过不同介质后强度衰减不同的规律来测量含沙量，通过检测径流注入给定容器时液位由下检测点到达上检测点的时间来测定流量。实际应用结果表明，系统工作稳定，操作方便，省工省时，测量结果准确。系统不仅适合于室内土壤侵蚀试验中含沙量与径流量的测量，而且可用于野外坡面土壤侵蚀试验小区长期定点监测和其他相关试验研究。     

土壤水分动力学参数研究与评价

对国内外土壤水分动力学参数研究进行概述和分析。目前研究土壤水分动力学参数的方法，开始从实验测量向以基本参数为基础的数学模拟过渡，实验和计算手段不断更新，考虑的因素更加完全；但是各种方法都有其局限性，用于田间水分动力学模拟仍有一定的难度。     

不同示踪法测量砾石层中水流流速研究

采用室内试验,用平均粒径约2cm的砾石,在长4m、宽15cm、高50cm的水槽内堆积厚为5cm的砾石层,在坡度为4°、8°、12°和流量为3、6、12L/min条件下,距离电解质脉冲发生器0.3、0.6、0.9、1.2、1.5m处放置探针,测量电导率变化过程,计算水流的最大流速、优势流速和平均流速,并用染色剂示踪法对比砾石层中水流的最大测量流速。结果表明,试验所用各工况,流量对流速的影响不显著,坡度增大,流速明显增大。试验条件下,水流的优势流速变化范围为0.031~0.070m/s,优势流速与最大流速的比值稳定,在0.81~0.83之间。平均流速与优势流速的比值随坡长的增加逐渐增大,增长的速率逐渐减小并趋于稳定。平均流速与最大流速的比值在0.68~0.78之间,并随距离的增加稍有增大。     

伽玛射线测量径流泥沙含量算法中质量吸收系数优选及其对测量误差影响的分析

质量吸收系数是伽玛射线测量径流泥沙含量理论计算公式中由伽玛射线记数率确定泥沙含量的基本参数。该文研究了确定质量吸收系数的多点法和单点法。在多点法中，提出了确定质量吸收系数的回归方法，推导了由大量(多点)试验数据计算质量吸收系数的回归公式。采用大量实测数据由回归公式确定的质量吸收系数准确且精度较高，能在很大程度上消除随机误差的影响。而单点法通过几个特殊的取值点(单点)来估算质量吸收系数，具有参数确定快速、物理概念明确的优点。另外，该文从理论上分析了质量吸收系数变化对泥沙含量测量精度的影响，结果表明质量吸收系数的相对变化与泥沙含量的相对变化成正比例关系，且比例系数为1。从而确定了两种方法的有效性、优缺点和应用方法。     

应用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的ET0预测

参照作物腾发量是计算作物需水量和进行灌溉预报的基础要素。该文利用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)所具有的直接通过模糊推理实现输入层与输出层之间非线性映射能力，和神经网络的信息存储和学习能力，将其应用于参照作物腾发量预测中。根据相关分析，输入变量选择日照时数和日最高气温；用5年共1827个数据组对系统进行训练，建立了参照作物腾发量预测系统。利用该系统对近年213个数据组进行了实际预测，与Penman-Monteith方法计算结果进行比较，结果相关性良好。     

细沟侵蚀动态过程模拟室内试验和模型验证研究

进行了一系列室内试验，以验证模拟细沟演变动态过程的数学模型。该模型模拟了细沟水流的动态过程、水力学特性参数的空间变化、细沟中土壤的剥离、运输及沉积过程；模拟了细沟在侵蚀过程中的形态演变，其中包括沟宽、沟深、局部坡度在空间上的差异及其随时间的变化；模拟了细沟侵蚀/泥沙沉积后局部细沟形态的变化对细沟水流反馈效应。试验土壤为砂壤土，采用的坡度为：3%，5%，7%；3个流量：7.6，11.4，15.2 L/min。在同一试验条件不同工况下对模型进行了验证，同时对细沟中沿程水流速度和细沟末端的侵蚀产沙量进行了模拟值和试验实测值的对比。结果表明，模型预测值和实测细沟形态演变值具有很好的一致性，模型中提出的侵蚀、沟床形态变化和水力学特性参数间的互反馈环效应可以反映细沟侵蚀的动态演变过程和发展趋势。     

近红外反射土壤含水率测量仪设计

水资源是制约中国农业生产最重要的因素之一,土壤含水率的检测对农业生产实践具有至关重要的指导意义。该文根据土壤水分对不同光谱的吸收和反射特性,以发光二极管作为测量仪器光源,中心波长为1 940 nm的光为测量光,1 800 nm为参考光设计了专用的测量电路和相应的软件程序来测量土壤含水率。系统光源发出的光照射到土壤表面,经反射后光电转换器,再送至放大电路、模数转换器、显示和存储。试验表明:土壤含水率与相对吸收深度之间存在正比例关系,线性回归的确定系数为0.86。为了证明测量仪器的测量进度,将实际土壤含水率与仪器的测量结果进行比较修正,结果表明:烘干法与本仪器测量的土壤含水率的结果的均方根误差均为3.9%。因此,本次设计的测量仪器可满足对土壤含水率的测量要求,研究结果在指导农业生产,水资源合理利用,精细灌溉的实时监测中具有良好的应用前景。     

陡坡耕地施加PAM侵蚀产沙规律及临界坡长的试验研究

PAM(聚丙烯酰胺 )作为一种土壤结构改良剂施用于地表 ,能显著的减小径流和土壤侵蚀量。本研究设计了一系列人工降雨模拟试验 ,定量研究了坡度、坡长、PAM覆盖度、雨强对陡坡耕地土壤侵蚀产沙的影响。试验采用三种雨强 :5 0mmh- 1 、10 0mmh- 1 、15 0mmh- 1 ,四种坡度 :5°、10°、2 0°、2 5° (8 74%、17 63 %、3 6 4%、46 63 % ) ,四种当量坡长 :8m、16m、2 4m、40m ,五种地表处理 :对照、麦草覆盖、三种PAM覆盖度A、B、C(A 相似文献