基于水-能源-粮食纽带关系的农业资源投入产出效率研究

为研究我国2010—2017年农业资源投入产出效率及时序演化特征，采用数据包络分析（DEA）方法，以中国内地31个省份为研究对象，基于农业生产中的水-能源-粮食纽带关系，构建了以农业用水量、能源产品使用量、排灌耗能量、能源产品生产用水量作为输入变量，以主要农产品生产总量、第一产业国内生产总值（第一产业GDP）为输出变量的评价指标体系。结果表明，我国有19个省份尚未达到DEA有效状态，大部分省份的农业资源投入产出效率有较大上升空间。研究表明，我国大部分省份（20个）的综合效率主要受纯技术效率的影响，其中最典型的宁夏、甘肃、新疆三个西北省份的纯技术效率明显落后，资源利用效率和管理水平有待提高。     

恒定水头供水瓶的性能分析

恒定水头供水瓶的弹性构件弹簧竖立在敞口容器和支座之间,该装置通过水体自重与弹簧弹力相互作用使敞口容器内的上液面保持绝对高程不变,使水头保持稳定。在实际应用中,可以在一定限度内自由增减敞口容器内水量,避免了马氏瓶在实验前需要放水以维持水头稳定与实验过程中不能对瓶内水量做任何控制以及该仪器不适于高温环境中使用的弊端,且该仪器可以缩小体积,方便拆装与携带。经计算,该装置系统误差在4%以内。研究提出的恒定水头供水瓶,原理简单,适应性强,可在各种入渗、蒸发实验中用于控制水头高度的恒定,具有广泛的应用前景。     

深层搅拌桩在堤防修复中的应用及效果评价

介绍了深层搅拌桩在堤防修复工程中的应用。根据工程地质和水文地质条件,建立处理区域的三维有限元模型,分析其渗流性态和稳定特性。结果表明,深层搅拌桩应用于堤防修复中满足工程要求。     

沿渡河流域分布式水文模型的构建

按照综合分布式概念性水文模型和分布式水文物理模型长处的建模思路，应用改进的格林-安普特下渗理论和地貌水文学的水滴运动理论，建立了一个具有物理基础的松散结构分布式流域水文模型。模型的产流方法融合了邓恩产流理论和霍顿超渗产流理论，考虑土壤水分剖面、土壤各向异性和地形坡度等对流域产流的影响；模型的汇流方法利用地貌水文学理论，寻求水文过程与流域地形地貌的相互作用及定量关系，以确定模型参数，其优势在于可以考虑净雨空间分布不均和流速空间分不均对流域汇流的影响问题。以湿润地区典型流域沿渡河为对象进行水文模拟应用研究，结果良好,说明模型较为可靠。     

参考作物蒸发蒸腾量的气象因子响应模型

基于江苏省南通市2000～2004年的旬气象资料,用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算了参考作物蒸发蒸腾量,研究了参考作物蒸发蒸腾量与最高气温、最低气温、平均气温、相对湿度、日照时数、风速和气压等气象因素间的关系,建立了参考作物蒸发蒸腾量的响应模型.结果表明,参考作物蒸发蒸腾量与"温度因子"的关系最强,其次为"湿度和日照因子","风速因子"也有一定的影响,"气压因子"影响作用则稍弱;建立的气象因子响应模型模拟精度较高,可以简化参考作物蒸发蒸腾量计算.     

基于气温预报和神经网络的参考作物腾发量预报

采用反向传播人工神经网络(BP-ANN)逼近气象因子-参考作物腾发量ET0函数关系,以天气预报中的最高和最低气温为输入进行短期ET0预报。收集了南京站实测的2010年7月1日至2013年7月7日逐日气象数据和2012年7月1日至2013年6月30日逐日对未来7d的气象预报数据,以最高、最低气温及相应的日序数为3个输入因子,ET0为输出建立一个包含一个隐含层的3层BP网络,以2010年7月1日至2012年6月30日实测气象数据及通过FAO-56PM公式计算的ET0进行网络,以2012年7月1日至2013年6月30日实测气象数据及通过FAO-56PM公式计算的ET0进行网络验证。将2012年7月1日至2013年6月30日逐日对未来7d的气象预报中的最高、最低气温输入训练及验证后的网络,得到2012年7月1日至2013年6月30日逐日对未来7d的ET0预报值,并与FAO-56PM公式计算的ET0值进行比较以验证预报精度。结果表明,预见期1~7d内,预报的ET0和计算的ET0变化趋势基本一致,预报精度随着预见期的增加而降低;平均准确率(±1.5mm/d以内)达88.08%,相关系数为0.77,均方根误差为1.28mm/d,显示出了较高的预报精度。在局部时间段内出现的ET0,PM和预报ET0的较大差别的原因是该时段内的ET0更多地受到除了日最高和最低气温之外的其他因素的影响。提出的方法 ET0预报,随着气象预报准确度的提高,可实现较为精确的ET0预报。     

水分非均匀分布条件下土壤CO_2的排放特征

为了研究水分非均匀分布条件下旱地土壤CO2的排放特征,采用静态箱-气相色谱法测定了SI、SDI12、SDI15及SDI18共4个处理的CO2排放通量。结果表明:总体上CO2排放通量平均值表现为SISDI12SDI15SDI18,但仅SI处理与SDI18之间的差异具有显著性;2次灌水后SDI处理土壤CO2排放较高的WFPS范围分别是25.9%~33.8%和31.5%~33.0%,低于SI处理出现高峰排放的WFPS分别为47%和34.1%;由于温度的影响第2次灌水后CO2排放通量总体上高于第1次灌水后,但第1次灌水后CO2排放通量与温度具有较强的相关性,而第2次灌水后两者之间相关关系不显著,可能存在过高温度下的土壤呼吸抑制。此外降雨发生时空气湿度的增加对微生物的呼吸有刺激作用,各处理降雨后出现了短期的CO2排放通量的小高峰。     

微分响应在降雨误差修正中的应用

误差修正是实时洪水预报研究和应用中的重要内容,从修正模型降雨输入角度出发,提出了一种基于微分响应的降雨误差修正方法,并通过实例论证了该方法修正降雨量的适用性。该方法通过计算降雨所对应模型的微分响应来修正降雨,从而修正出口断面流量过程。将该修正方法结合新安江模型,对闽江建阳流域的19场历史洪水进行了有效性检验,结果表明:此方法对洪量、洪峰的修正效果明显,且能够显著提高洪水预报的合格率,修正后合格率由63.2%提高到94.7%。     

京杭运河底泥起动和冲刷率试验研究

京杭运河是南水北调东线工程的重要输水通道,减少底泥冲刷引起的污染对保护其水质有重要的作用。利用文献中的底泥起动流速公式和冲刷率公式,推导出起动摩阻流速与湿密度公式、摩阻流速与冲刷率公式。以京杭运河底泥在水槽内进行不同湿密度的起动试验和不同水流条件下的冲刷率试验。试验结果用最小二乘法进行拟合,得到底泥起动时临界起动摩阻流速与湿密度的相关关系,冲刷时摩阻流速与冲刷率的相关关系。结果表明,有关试验数据的相关性较好,对实际工程应用有一定的指导意义。     

地下水埋深对棉花灌溉制度的影响

针对黑龙港流域地下水位总体趋势持续下降的现象,结合沧州市南皮县棉田的原位试验,采用HYDRUS 1D模型进行数值模拟,分析不同地下水埋深条件下,地下水对棉花根系层的补给作用对灌溉制度的影响。结果表明,当全生育期地下水平均埋深为1.5、2m时,地下水对棉花根系层的补给量相当于实验棉田0.5~1.5倍的灌水定额。由此制定3种(1.5、2、3m)地下水埋深条件下不同降水水平年的棉田灌溉制度:播前灌之后,50%水平年不再灌溉;75%水平年当地下水平均埋深为3m时,灌一次花铃水;85%水平年在地下水平均埋深为2、3m时,各灌一次花铃水。地下水补给作用对棉花根系层土壤含水率存在着不可忽视的影响,特别是当地下水埋深不超过2m时制定棉田的灌溉制度应充分考虑地下水的补给作用。