履带车辆差速转向时载荷比受土壤下陷的影响

为进一步探究履带车辆双功率流动力差速转向机构的转向性能,需要对载荷比的影响因素进行全面分析。该文主要考虑下陷量及土壤参数的影响,对试验样机进行差速转向试验,得到了下陷量与实际载荷比的关系、下陷量与转向半径的关系以及载荷比与转向半径的关系,根据载荷比公式计算的数值与试验测得的数值接近,误差范围在0.16～1.74。试验中,载荷比从1.65增加到6.08,下陷量从3.60 mm增加到10.42 mm,转向半径从1.00 m减小到0.29 m。试验结果表明：履带车辆在松软地面进行差速转向时,下陷量随着实际载荷比的增加而增大,但随着转向半径的减小而增大。该文试验所得结果与理论分析相吻合,可以进一步完善履带车辆差速转向理论。     

均质土微润灌湿润体模型构建及验证

为探明微润灌土壤湿润体运移的影响因素和变化规律,设置了56种微润灌情景（8种土壤质地、3种土壤基质势和10种微润管比流量的不同组合）,利用HYDRUS-2D软件,模拟研究土壤饱和导水率、土壤基质势和微润管比流量对微润灌土壤湿润体的影响。综合考虑单位长度总渗水量、土壤饱和导水率、土壤基质势和微润管比流量等影响因素,基于量纲分析方法,建立了一种均质土微润灌湿润体尺寸估算模型,并利用数值模拟结果,定量获取了所建模型的待定参数,最后,采用试验资料评价了估算模型的可靠性。结果表明,土壤饱和导水率、土壤基质势和微润管比流量对微润灌土壤湿润体形状影响较小,且在湿润锋未到达地表前,湿润体形状均为以线源为轴线的近似\     

超声波土壤含水量检测装置的模型建立与验证

为探究利用超声波脉冲速度检测土壤体积含水量的可行性,以广东省红壤、赤红壤、水稻土为研究对象,设计了一种超声波土壤含水量检测装置,并利用ZBL-U510型非金属超声波检测仪在3种不同温度环境下(10、20、30℃)对不同含水量的土壤样本进行声速测定,构建了土壤体积含水量与超声波差值声速的温度效应数学模型。结果表明:超声波在水稻土中的传播速度比红壤、赤红壤快,且温度对超声波声速随土壤体积含水量变化节律的影响不同。20℃环境下超声波在土壤中的传播速度最快,10℃其次,30℃最慢。采用Richards模型表征土壤体积含水量与超声波差值声速关系的预测误差在3%左右,采用分段结构温度效应模型的预测误差在5%以内,证明该文提出的超声波脉冲速度-土壤体积含水量的温度效应模型可用于动态温度条件下的土壤含水量预测。该研究可为超声波技术在土壤水分检测领域的应用研究提供参考。     

应用土壤-景观定量模型预测土壤属性空间分布及制图

以土壤-景观定量模型为基础的土壤制图方法在世界范围内得到了广泛研究。本文在皖南宣城的丘陵地带内选择研究区,从该区的数字高程模型(DEM)中获取景观信息:地形因子,定量地分析了土壤属性与地形因子之间的相关关系,并建立基于该关系的线性土壤-景观定量模型,最后应用该模型来预测土壤属性在空间上的分布并制图。结果表明:土体厚度和表层有机质含量与地形因子之间有着显著相关性;建立的线性回归模型分别能解释土体厚度、表层有机质含量空间变异的32.2%和35.3%;依据该模型预测的土体厚度和表层有机质含量具有较高的准确度,并能制图表达土壤属性在空间上的自然连续性。     

耦合基质区与裂隙网络的土壤优先流模型及验证

该文旨在通过分析土壤裂隙存在下的土壤优先流运动模式与特点,建立耦合基质区与裂隙网络的土壤优先流模型(crack preferential flow model,CP模型)。用控制体积有限元法求解两区土壤水分运动的基本方程,采用整体法将土壤基质水流运动方程和三维土壤裂隙网络区水流运动方程耦合。模拟与试验结果表明,增加降雨或灌溉强度能促进激活裂隙通道作为优先流通道,有利于优先流形成。CP模型及耦合方法较好地描述出了优先流运动的特点,模拟与实测的土壤饱和度均方根误差为0.016~0.025,决定系数均在0.78以上(P0.05),偏差为0.020~0.026,一致性指标为0.918~0.938。与等效连续体模型(Richards模型)相比较,CP模型模拟裂隙存在情况下土壤水流非均匀性规律更有效。研究丰富了土壤优先流理论,对提高农田水分利用率具有重要的意义。     

基于高光谱的ASTER影像土壤盐分模型校正及验证

快速准确地获取土壤盐分信息是监测和治理土壤盐渍化现象的重要前提。该文以新疆维吾尔自治区典型盐渍化区域--艾比湖流域为研究区,analytical spectral devices（ASD）光谱仪采集的土壤高光谱数据和advanced space borne thermal emission and reflection radiometer（ASTER）影像为数据源,结合实测土壤盐分含量信息,对遥感定量反演土壤盐渍化现象进行研究。再经过光谱反射率数学变换后,结合相关性分析,利用多元回归方法分别建立基于重采样后的高光谱和影像光谱的土壤含盐量估算模型,对遥感影像光谱盐分估算模型进行校正,以提高遥感定量监测盐渍化土壤的精度。结果表明：ASTER影像光谱反射率二阶导数变换和ASD重采样光谱的对数的二阶导数变换所建立的盐分估算模型最佳,决定系数R2分别为0.59和0.82。经ASD重采样光谱模型校正后的ASTER影像光谱的盐分估算模型精度R2为0.91,有效地提高大尺度条件下土壤盐渍化反演精度。研究为大尺度土壤盐分定量遥感监测提供了一种有效方法。     

盐碱土裸土蒸发Ritchie模型修正及验证

为研究大庆盐碱土区域裸土场地的蒸发规律,并探究Ritchie模型在大庆盐碱土区域的适用性,该文采用微型蒸渗仪对大庆高新区玉米种植场地裸土的蒸发情况进行试验研究,建立相对湿度、降雨量与裸土蒸发量的关系。利用实测值对不同月份Ritchie模型参数进行反算,验证计算所得参数的正确性。结果表明,修正后Ritchie模型计算的蒸发量均方根误差由修正前的3.04 mm/d减少到1.44 mm/d,表明修正模型能够有效地提高盐碱土区域蒸发量计算精度。研究可为黑龙江盐碱土棵间蒸发估算提供参考。     

土壤与三七根茎黏附数学模型构建与验证

针对三七收获过程中根土分离率低、根茎损伤率高等问题,该研究深入分析土壤与三七黏附特性,明确影响根土黏附参数间的制约关系,建立考虑土壤粒径、含水率、孔隙率、三七根茎表面粗糙度因子及根土接触面积的黏附力数学模型,实现了种植土壤与三七根茎黏附力量化求解。通过三七种植区土壤粒径、含水率与孔隙率之间的土力学分析,确定了三七收获时三七种植土壤平均粒径为0.058 mm,平均含水率为20.95%,以及土壤孔隙率可由平均含水率线性表征;对三七根茎表面进行光学全矢量可视化处理,实现了三七根茎表面粗糙度因子、表观表面积与比表面积求解与耦合,试验结果得出三七根茎表面平均粗糙度因子为4.14,在纳米尺度上表面粗糙度显著,三七根茎比表面积为粗糙度因子与表观表面积构成的二元二次函数,且含水率一定时,三七根土壤黏附力与三七根茎表面粗糙度因子、三七根茎表观表面积均成正比。在此基础上开展三七根土黏附力测定试验并进行试验验证,结果表明：构建的数学模型计算值与试验值相对误差为5.65%,模型准确可靠,为研究三七收获机械分离装置提供科学的理论依据。     

树木年轮及其根部土壤元素含量的对数线性相关模型的验证及应用

Nine Platanus acerifolia(Ait),Willd.trees growing in the Nanjing Children Teacher‘s School,Nanjing,China ,were selected to determine the contents of 13 chemical elements both in the 1994‘s growth rings,C(Z,t),and in the soils near the roots,C′(Z,t),of the trees ,The results showed that the relationship be-tween C(Z,t) and C′(Z,t) followed the logarithmic liner correlation moedl.lgC′(Z,t),=a(Z) b(Z)lgC(Z,t),Based on this model the chrono-sequences of chemical element contents in the soils were reproduced fromt those ih the tree rings;i.e., the dynamic variations in the chemical element contents of the soils at the sites were trced.In this study the chrono-sequences of the chemical elements including Cd,Pb,Mn,Co and Zn in the soils near the roots of a Platanus acerifolia tree from 1957 to 1994 were established ,and the background values of Cd,Pb,Mn,Co and Zn in the soil were calcuated by taking the lowest values of the chrono-sequences of the element conents as upper limits of the background values.     

应用基于PLSR的土壤-环境模型预测土壤属性

土壤-环境模型对于正确理解土壤属性与环境因子间的关系,以及进行土壤属性预测与制图均具有重要的意义。研究区位于陕西省长武县内多年退耕还林还草沟壑区域,采集72个土壤表层样本,选择3/4的样本作为建模集,其余1/4的样本作为验证集;环境因子选择容易获取的地形因子和由遥感影像提取的植被因子和湿度因子,建立基于偏最小二乘回归(PLSR)的土壤-环境模型。结果表明:全氮、速效钾、全钾、有机质与环境因子间均有显著相关性;建立的PLSR模型可解释土壤属性的空间变异从23%(全氮)到27%(全钾);与逐步回归方法构建的模型相比,利用PLSR构建的土壤-环境模型可以更好地表征土壤属性与环境变量间的关系,拟合精度和预测精度也相对较高,说明PLSR建立的模型可以更好地应用于相似区域的土壤属性预测。     

夹砂层土壤Green-Ampt入渗模型的改进与验证

对于土层夹砂结构,湿润锋穿过砂层上界面时,入渗率变为稳渗率。为确定各因素下夹砂层土壤的稳渗率,在Green-Ampt入渗模型基础上,引入导水度系数(小于1)来量化上层土壤的导水程度,建立了改进的夹砂层土壤Green-Ampt入渗模型。采用HYDRUS-1D软件,模拟了不同土壤质地、初始含水率、压力水头、砂层埋深和砂层厚度条件下的稳渗过程,根据模拟结果分析了夹砂层土壤的入渗规律及其影响因素,稳渗率主要受土壤质地、压力水头和砂层埋深的影响。在相同压力水头、初始含水率和砂层厚度下模拟获得不同砂层埋深的稳渗率,并采用改进的Green-Ampt入渗模型拟合,求得导水度系数和进水吸力值。分析发现导水度系数变化较小,为简化计算,取其平均值0.95。在此基础上,提出了由土壤物理特性参数进气值倒数估算进水吸力的计算公式。利用秦王川地区的夹砂层土壤积水入渗试验及已有文献资料验证所建模型的有效性,结果表明所建模型待定参数少,计算误差基本在5%以内,且试验设计较简单,可为农田水分管理及工程防渗技术提供理论依据。     

土壤水分平衡与作物生长模拟模型的开发与验证

基于模块化和面向对象化程序设计思想,根据土壤水分平衡过程和作物生长发育的特点,采用VisualBasic程序设计语言,实现了界面友好的土壤水分平衡与作物生长模拟模型。在土壤、作物和气象参数数据文件的支持下,对红壤性水稻土上的作物生长过程进行了模拟和验证,田间验证结果表明,冬小麦田间0～5,5～15,30～35cm三个土壤深度土壤含水量模拟值与实测值相对误差分别为7．0％、8．1％、4．5％。小麦、早稻、晚稻、玉米产量模拟值与实测值之间的相对误差分别为6．7％、2．4％、5．3％、1．9％。     

盐碱土入渗下修正Green-Ampt模型参数确定与验证

为进一步探究盐碱土的入渗机理,实现科学的盐碱土农业生产与灌溉,基于传统Green-Ampt模型,根据盐碱土的入渗特性引进扩散率,并结合对土壤剖面含率分布的划分假定对模型进行修正.利用5种盐碱土进行一维积水入渗试验,采用入渗率、湿润锋数据验证该修正模型.结果显示:修正模型模拟值与实测值的一致性良好,进行相关分析得到5种盐...     

盐渍化土壤水分微波雷达反演与验证

土壤介电常数是微波遥感进行土壤含水率测量的物理基础,尤其介电常数实部是必须解决的问题,土壤介电特性的研究显得尤为重要。该文目的是试验与评价C波段RADARSAT-2 SAR(synthetic aperture radar)数据模拟土壤介电特性,进而反演土壤水分的性能。以受盐渍化影响较严重的内蒙古河套灌区解放闸灌域为试验区,首先回归分析了介电常数实部与SAR四极化后向散射系数、地表粗糙度的复杂关系,并与Oh经验模型对照,其决定系数R2为0.859 7,模拟精度较高;然后验证常用的2个介电常数模型,Dobson半经验模型、Hallikainen简化实部经验模型模拟的介电常数实部与实测值的决定系数R~2分别为0.935 9、0.869,表明2个模型均能模拟地表土壤水分与介电常数实部的密切关系;最后构建了Dobson模型、Hallikainen简化实部模型反演土壤含水率的模型,并与统计回归模型比照,其模拟数值与土壤实测值的决定系数R2分别为0.803 8、0.737 4、0.842 1,均方根误差RMSE分别为5.2%、5.7%、5%。Dobson模型与统计回归模型反演结果与实地土壤墒情分布较为吻合,具有良好的精度和适用性,从而建立了一个较为完整的土壤介电特性研究体系,为微波遥感监测土壤水分奠定了基础。     

干旱区盐渍土介电常数特性研究与模型验证

常用的土壤介电模型一般都是针对非盐渍化土壤提出来的,对于干旱区盐渍化土壤,模型对于介电常数虚部的描述与实际测量情况有一定差距。为了更好地深入研究干旱区盐渍化土壤介电常数特性,该文选择盐渍土介电模型（修正的含水含盐土壤Dobson介电模型）作为典型研究区盐渍化土壤介电常数的基础模型,模拟分析土壤介电常数对模型参数的响应,在野外实测数据的支持下验证了盐渍土介电模型的适用性。研究结果表明：1）在低频区域（0.5＜f＜5 GHz）土壤介电常数对土壤体积含水量、含盐量的响应十分明显;2）土壤介电常数实部对土壤体积含水量的响应非常显著,线性拟合方程的相关系数R高于0.95,土壤含水量的大小直接决定着土壤介电常数实部的高低;3）土壤介电常数虚部对土壤含盐量的响应明显,线性拟合方程的相关系数R在0.86左右,可以认为土壤含盐量决定着土壤介电常数虚部的高低。研究证明利用土壤介电常数监测土壤含盐量、含水量和土壤盐渍化程度具有一定的潜力,通过盐渍土介电模型反演土壤含盐量是可行的。     

轻载荷条件下轻型车辆车轮牵引通过性模型的建立与验证

为研究轻型地面车辆松软地面通过性能,针对轻载荷条件建立车轮牵引通过性预测模型,该文采用轮上载荷为30~90 N的轻载荷条件,以轮上载荷和轮径度为试验因素,车轮沉陷、挂钩牵引力和牵引效率为试验指标,开展滑转条件下轮壤相互作用试验研究。分析了试验因素对车轮牵引通过性的影响规律,发现载荷因素对试验指标的影响最为显著,显著性检验的置信度达90%。沉陷随着轮径的减小以及轮上载荷和滑转率的增加,车轮沉陷均呈现增加趋势,平均相对增加率分别为14.3%、36.9%和77.4%。挂钩牵引力随着载荷、滑转率和轮径的增加平均提高了约263%、295%和29.71%,牵引效率最大值均值为0.23,对应的滑转率为26.86%。基于传统沉陷模型和轮壤接触应力分布线性化公式,结合车轮土槽试验结果,建立了适合滑转条件的沉陷模型,模型计算值与试验值残差低于3.6 mm,平均相对误差小于6.4%,结果表明该模型能准确预测轻载荷条件下车轮沉陷。该研究为轻型车辆研制、轻载荷条件下车轮牵引通过性评估提供了参考。     

变性土的形态发生: 模型研究

Studies on Vertisols of Southwest China show that the distribution of organic matter, mechanical composition, carbonates and spore-pollen in their profiles exhibits a definite differentiation and the radiocarbon age has a functional variation with soil depth, which suggests that pedoturbation model is a kind of incomplete model for genetic study and that the disturbance and inversion of solums of Vertisol are not as rapid and absolute as expected. In further consideration of the characters of swelling pressure and shear strength of Vertisol, vertic soil and other zonal soils, it is speculated that soil mechanics model is more adaptable for interpreting the morphogenesis of Vertisols without any contradiction with soil properties.     

一种改进的土壤压实模型及试验研究

土壤压实现象普遍存在于农业生态系统中。土壤的压实效应不但会给农业生产带来不良的影响,还可能增加地表径流的产生,从而加快地表水的污染。 为了更好地研究压实土壤中的水分、溶质运移以及压实效应对农业生产及生态与环境的影响,该文在原有土壤压实模型的基础上提出了一种两参数改进模型,并以4种原状土壤为例,用离心机法对改进模型进行验证。研究结果表明：改进模型能够较好地模拟土壤的压实过程,且拟合效果好于L模型;虽然改进模型的物理意义和模型精度与Assouline的三参数模型相当,但是参数少、形式简单是改进模型的优势。同时,改进模型的提出对研究土壤水分特征曲线测定过程中的容重变化特性具有重要的参考价值。     

重塑黏土圆锥指数和抗剪强度的关系

为了定量评价轮式车辆在软黏土条件的附着、牵引及通过性能并建立软黏土的圆锥指数与抗剪强度关系,采用非标准普式击实法制备黏土试样,分别通过微型贯入试验与直剪试验得到重塑黏土的圆锥指数与抗剪强度,发现23%含水率是二者变化趋势的分界点,重塑土样的含水率低于该值时其圆锥指数与抗剪强度都随含水率呈二次多项式关系变化,而在高于该临界含水率时二者都随含水率呈线性关系变化。同样,在23%含水率以下圆锥指数与抗剪强度线性相关,而当含水率高于临界点后该线性关系消失。抛开含水率变化的影响,临界含水率以下的重塑样圆锥指数与抗剪强度关系仍然总体呈线性相关关系。