最小二乘法在水泵试验曲线拟合中的应用

根据目前国内外水泵测试软件中需要曲线拟合的要求,充分考虑了目前水泵试验软件曲线拟合的基础,我们将最小二乘法应用到水泵试验软件中.从软件中实现了流量-扬程曲线的拟合,流量一效率曲线的拟合,流量-功率曲线的拟合,以及流量-汽蚀余量曲线的拟合,并且拟合曲线的多项式方程的次方数和拟合精度可以手动或自动选择,有效避免了目前曲线拟合精度不高的问题.实际试验结果表明将最小二乘法应用在VB开发的水泵测试软件中,绘图准确,曲线美观大方,使用方便,符合国家相关标准的要求,保证了试验的测试精度.     

基于改进BP神经网络的水位流量关系拟合

水文测站需要精确的水位流量关系,这是一种非线性关系,用传统方法进行关系拟合会产生较大误差.利用神经网络对非线性系统处理的强大能力,基于附加动量、自适应学习率以及数值优化的改进BP神经网络方法,对水位流量关系进行了高精度函数逼近.首先,对改进BP神经网络算法进行了详细描述和分析;而后,通过实测水文数据的仿真计算研究,与现有最小二乘法、遗传算法等多种方法进行了对比,并进行水位流量关系曲线的绘制.仿真结果表明,相比目前已有的算法,采用改进BP算法可以达到更高的拟合精度,是一种有效的方法,能够满足水文测站对水位流量关系曲线拟合的要求.     

基于MATLAB离心泵特性曲线的拟合与绘制

利用最小二乘法原理,分析了离心泵特性曲线拟合最小二乘法的算法,其编程繁琐,不适宜工程应用。使用MATLAB中的polyfit函数可精确拟合出离心泵特性曲线,并进行了不同拟合阶次的比较。拟合结果表明,多项式方程比抛物线方程更吻合特性曲线。该方法不仅精确可靠,而且操作简便,可为相关技术人员提供一种快捷、精确的离心泵特性曲线拟合方法,以提高水泵运行的经济效益。     

基于改进BP神经网络的水位流量关

水文测站需要精确的水位流量关系,这是一种非线性关系,用传统方法进行关系拟合会产生较大误差。利用神经网络对非线性系统处理的强大能力,文中基于附加动量、自适应学习率,以及数值优化的改进BP神经网络方法,对水位流量关系进行了高精度函数逼近。首先,对改进BP神经网络算法进行了详细描述和分析;而后,通过实测水文数据的仿真计算研究,与现有最小二乘法、遗传算法等多种方法进行了对比,并进行水位流量关系曲线的绘制。仿真结果表明,相比目前已有的算法,采用改进BP算法可以达到更高的拟合精度,是一种有效的方法,能够满足水文测站对水位流量关系曲线拟合的要求。     

遗传程序在水位流量关系拟合中的

针对传统水位流量关系曲线拟合过程中存在精度不高的问题,应用遗传程序拟合水位流量关系。该方法能够通过演化计算自动寻找最优的模型结构,比起传统统计方法具有较大的灵活性和智能性,避免了预先假定具体数学表达式的不足。将基于遗传程序的水位流量关系模型同基于最小二乘法、遗传算法以及蚁群算法的模型进行详细比较,实例表明,基于遗传程序设计的水位流量关系模型适应性强,拟合精度最高,为水位流量关系拟合提供了新的有效方法。     

遗传程序在水位流量关系拟合中的应用

针对传统水位流量关系曲线拟合过程中存在精度不高的问题,应用遗传程序拟合水位流量关系.该方法能够通过演化计算自动寻找最优的模型结构,比起传统统计方法具有较大的灵活性和智能性,避免了预先假定具体数学表达式的不足.将基于遗传程序的水位流量关系模型同基于最小二乘法、遗传算法以及蚁群算法的模型进行详细比较,实例表明,基于遗传程序设计的水位流量关系模型适应性强,拟合精度最高,为水位流量关系拟合提供了新的有效方法.     

基于LabVIEW的泵试验非采集点数据显示程序设计

为解决水泵试验中非采集点数据读取不便、精度不高的问题,实现非采集点数据的无缝显示,基于LabVIEW虚拟仪器软件开发平台,设计一种水泵性能曲线非采集点数据跟踪显示程序.调用"广义多项式拟合"控件并使用最小二乘拟合方法,获得扬程-流量、效率-流量和功率-流量拟合曲线多项式方程;在此基础上,通过在"事件结构"中加入性能曲线...     

明渠非标准断面法测流水位流量关系的率定及影响因素分析

为探究明渠非标准断面法测流的水位流量关系曲线的率定问题,以新疆第三师某团场25处渠道量水断面为研究对象,利用FlowTracker 2手持式声学多普勒流速仪进行了水位流量关系率定工作.根据实测结果,率定了各渠道量水断面的水位流量关系曲线,并对所率定出的曲线进行了符号检验、适线检验和偏离数值检验及误差分析,在此基础上,对流量拟合参数的影响因素进行了分析.结果表明：所率定的25处渠道量水断面中,14处具有稳定的水位流量关系,5处受回水影响、6处受渠道淤积影响为不稳定的水位流量关系;在渠道粗糙系数Ra、边坡系数m及坡降i相同的条件下,流量拟合参数与渠道底宽b总体上呈正相关;在渠道粗糙系数Ra、边坡系数m及底宽b相同的条件下,流量拟合参数与渠道坡降i总体上呈负相关.研究结果可以为灌区自动化量水设备测流准确性的校核提供参考依据.     

泵性能测试曲线分段最小二乘多项式拟合算法

针对现有水泵性能测试曲线拟合算法单一、对水泵非稳定性状态不规则、马鞍形等形状数据拟合精度差、近似效果不理想甚至丢失真实试验数据特性的现状,通过比较水泵性能曲线的各种拟合方法,分析了不同拟合方法在水泵特性曲线拟合中的优缺点,并针对特殊的水泵马鞍形性能曲线,设计了分段最小二乘多项式拟合方法.为了保证分段拟合曲线的连续可导性,在分段最小二乘拟合曲线的基础上,对各相邻分段曲线的分段点采用插值拟合的方法进行连接.最后通过试验验证,分别采用分段三阶最小二乘拟合算法和五阶最小二乘拟合算法对试验数据进行拟合,并对拟合结果进行对比分析.结果表明:采用分段最小二乘多项式的拟合方法对复杂特性曲线进行拟合,可以提高拟合曲线的拟合精度,并保证了拟合曲线的连续性.     

改进GM(1.1)模型在变形监测中的应用

为了提高GM(1.1)模型的模拟及预测精度,对传统模型中的时间响应函数用台劳公式展开并取一次项化为线性形式.利用最小二乘法求解准则得到待求参数a、b的改正数从而得到一种改进的GM(1.1)模型.实例验证新模型在呈指数曲线高增长的序列时比原有模型提高了拟合的精度,达到了比较好的效果.     

环状喷灌系统水力解析的数值方法

分析了环状喷灌系统中存在的节点流量连续性方程、管段压降方程和节点流量压力方程等水力学关系式,建立了环状喷灌系统水力解析的方程组,并提出了方程组切实可行的数值求解方法,编制了相应的计算机程序。通过算例,验证了该算法的正确性。根据对计算结果的分析,评价了算例系统的优缺点,并提出了合理的改进建议。     

行洪除涝的合理水面率研究

根据水域承载的功能界定了水面率的概念,分析了水面率的影响因素,从水域管理的角度明确了合理水面率的内涵。提出了从行洪除涝功能考虑合理水面率确定的基本思路,即根据行洪除涝标准,协调区域内部水域的滞洪涝能力和水利工程的排洪涝能力,达到系统总体优化,提出合理内部滞蓄能力和合理外排能力,再根据合理内部滞蓄能力确定合理水面率。建立了确定合理水面率的结构模型和数学模型、河网水域水动力学模型、方案优选的经济模型,明确了其求解方法。实例验证表明该方法科学可行。     

水炭运筹下稻田痕量温室气体排放与水氮利用关系研究

为揭示寒地黑土稻田痕量温室气体的排放规律,以及稻田痕量温室气体排放与水分利用效率（WUE）及氮肥吸收利用率（NUE）间的关系,设置干湿交替灌溉和传统淹水灌溉2种水分管理模式,以及4个生物质炭施用量水平(0、2.5、12.5、25t/hm2),以传统淹水灌溉作为对比,应用15N示踪技术,研究水炭运筹下寒地黑土稻田甲烷和氧化亚氮排放的季节变化规律,明确稻作水氮利用与甲烷和氧化亚氮排放的关系,并计算温室气体的全球增温潜势（GWP）和排放强度（GHGI）。结果表明：生物质炭施用量相同时,传统淹水灌溉模式的甲烷排放通量显著高于干湿交替灌溉模式(P<0.05),而氧化亚氮排放通量均低于干湿交替灌溉模式。干湿交替灌溉模式的甲烷总排放量显著低于传统淹水灌溉模式(P<0.05),而氧化亚氮总排放量高于传统淹水灌溉模式,施加生物质炭对稻田甲烷、氧化亚氮减排效果显著;干湿交替灌溉模式下稻田痕量温室气体的GWP、GHGI显著低于传统淹水灌溉模式(P<0.05),施加生物质炭可以降低稻田痕量温室气体的GWP、GHGI。干湿交替灌溉模式的WUE显著高于传统淹水灌溉模式（P<0.05）,适量施入生物质炭可以增加WUE和氮肥整体、基肥、蘖肥、穗肥的NUE。两种灌溉模式稻田痕量温室气体的GWP和GHGI与WUE均呈显著负相关(P<0.05);两种灌溉模式稻田痕量温室气体的GWP、GHGI与氮肥整体、基肥、蘖肥、穗肥的NUE均呈显著或极显著负相关。     

淮河上游冬小麦生长关键期旱涝灾害阈值研究

利用淮河上游地区1961-2015年13个气象站逐日降水数据,计算冬小麦生长关键期(2、3、4月)1个月尺度及3个月尺度SPI值,结合冬小麦产量数据,确定生长关键期对产量灾损率影响的具体时段,在此基础上分析了降水量变化及旱涝灾害空间分布,建立了SPI值与产量灾损率之间的定量关系。结果表明,(1)生长关键期(SPI3)和4月(SPI1_4)SPI值均与产量灾损率相关性程度高,分别通过0.01和0.05显著性水平检验;2个时段降水量变化整体呈减少趋势,且旱涝灾害空间分布存在一定的差异;(2)当SPI3值和SPI1_4值分别为-2.23和-1.82时,达到决定发生旱灾时产量灾损的阈值;(3)SPI3值和SPI1_4值与产量灾损率相关系数分别为0.94和0.82,在典型涝灾年,SPI值与产量灾损率具有线性关系。     

水炭运筹对黑土稻田N2O排放与氮肥利用的影响

为揭示水炭运筹下稻田N2O排放规律,以及各阶段施入氮肥的利用和损失对N2O排放的影响,设置两种水分管理模式(浅湿干灌溉、常规淹灌)和4个秸秆生物炭施用量水平(0、2.5、12.5、25t/hm2),采用田间小区和15N示踪微区结合的方法,研究不同水炭运筹下稻田N2O排放规律,以及基肥、蘖肥和穗肥的吸收利用率和损失率,并分析了N2O排放量与各阶段施入氮肥的利用率和损失率之间的关系。结果表明：两种灌溉模式水稻本田生长期N2O排放规律不同,浅湿干灌溉模式N2O累积排放量显著高于常规淹灌模式(P<0.05),施加生物炭能够有效地减少水稻本田生长期N2O排放总量。两种灌溉模式在分蘖期和拔节孕穗期N2O累积排放量较大,浅湿干灌溉模式的各生育期N2O累积排放量均高于常规淹灌,施加生物炭降低了N2O各生育期累积排放量。浅湿干灌溉模式水稻植株对基肥的吸收利用率低于常规淹灌模式,而对蘖肥和穗肥的吸收利用率显著高于常规淹灌(P＜0.05),施加适量的生物炭能够增加各阶段施入氮肥的吸收利用率。相关性分析表明,浅湿干灌溉模式下N2O排放总量与蘖肥、穗肥吸收利用率呈显著负相关(P<0.05),与基肥吸收利用率呈极显著负相关(P<0.01),常规淹灌模式下N2O排放总量与基肥、蘖肥和穗肥吸收利用率均呈极显著负相关(P<0.01);两种灌溉模式N2O排放总量与基肥和蘖肥损失率均达到显著正相关(P<0.05)。     

棉花不同生育期淹水历时对其生长状况和产量构成的影响

通过桶栽土培试验,分别在苗期(S)、蕾期(B)、花铃期(F)和吐絮期(T)进行淹水2、4、6、8、10 d的处理,淹水深度均为5 cm,并以全生育期不淹水为对照(CK),探索了黄淮地区夏季棉花不同生育期淹水历时对其生长状况和产量构成的影响。结果表明,在棉花苗期、蕾期和花铃期淹水6 d后,株高和叶面积开始显著小于CK(P0.05)。不同生育期淹水处理均会导致棉花株高、叶面积、果枝数、节数、铃数和单铃质量的下降,且淹水历时越长,下降幅度越大。淹水导致棉花减产最为严重的生育期为花铃期,其余依次为蕾期、苗期和吐絮期,4个生育期在淹水2~10 d条件下的平均减产率分别为28.0%、12.9%、7.3%和2.9%。在棉花苗期,当淹水不超过6 d时,如果排涝及时,其形态指标及产量构成均能在吐絮期恢复至与CK无显著差异水平。在棉花蕾期淹水关键期为4 d,而在花铃期即使淹水2 d也可导致其形态发育停滞,产量无法恢复至CK水平。     

分蘖期和幼穗分化期旱涝急转对超级杂交早稻产量和品质的影响

为了探明"旱涝急转"对水稻稻米品质和产量形成的影响,以超级杂交早稻品种(淦鑫203)为材料,采用桶栽方式,分别于分蘖期和幼穗分化初期设置"不旱不涝"(CK)、"干旱不涝"(F1,T1)、"不旱淹涝"(F2,T2)及"旱涝急转"(F3,T3)等处理,分析了稻米品质和产量指标。结果表明,分蘖期"旱涝急转"对稻米品质影响总体较小,仅稻米垩白度较CK下降较为明显,其余稻米品质指标与CK间差异不显著;与CK相比,幼穗分化期"旱涝急转"则显著降低整精米率、粒长和胶稠度,降幅分别达20.05%、9.70%、29.35%,各处理间直链淀粉质量分数无显著差异;"旱涝急转"处理垩白粒率和垩白度较CK分别增加5.64%和20.39%,而稻米外观品质、加工品质和蒸煮品质均不同程度下降;分蘖期和幼穗分化期不同水分胁迫下超级杂交早稻单株产量均不同程度下降,其中分蘖期和幼穗分化期"旱涝急转"处理较CK单株产量分别下降30.27%和43.37%,分蘖期处理主要为每穗总粒数和单株有效穗数下降,幼穗分化期处理主要为每穗总粒数和结实率下降。总体上,幼穗分化期"旱涝急转"较分蘖期"旱涝急转"对稻米加工品质、外观品质、蒸煮品质及产量形成的不利影响更大。     

中稻灌浆期对淹水胁迫的响应及排水指标研究

为了定量揭示淹水胁迫对水稻的影响和科学评估灾损并在此基础上提出相应的排水指标,在中稻(丰两优香1号)灌浆期设计了不同淹深(株高的1/4、1/2、3/4和4/4高度)及不同淹水持续时间(3、6和9 d)交互试验,研究了稻株生长和代谢对淹水胁迫的响应。结果表明,中稻灌浆期受淹水胁迫后,株高、节间显著增长;剑叶中的MDA质量摩尔浓度和POD活性随着淹水时间和淹水深度的增加会逐步上升;剑叶中的SOD活性和根系中POD和SOD活性的变化趋势为:当淹水时间为3 d时,会随着淹水深度增加而升高,而达到6 d和9 d时会呈现先升高后降低的趋势;根系中的MDA表现较灵敏,在同一淹水时间下,其质量摩尔浓度均会随着淹水深度增加呈现先增高后降低的趋势。在产量构成方面主要表现为穗结实率显著下降,其次是千粒质量和实际产量降低,当受涝深度分别为1/4PH(株高的1/4)、1/2PH、3/4PH和4/4PH时,受涝时间达到3 d以上,水稻会分别减产10.73%、10.82%、22.23%和45.81%以上。若以水稻减产20%为排水指标,当中稻灌浆期受到株高的(灌浆期株高137 cm)1/4、1/2、3/4和4/4高度的涝水时,应分别在9.9、5.0、3.3和2.5 d内将田面涝水排到其田面正常蓄水深度。     

PEMFC水淹的阳极气体压力降变化特征预警技术

通过观察阳极气体压力降对一个两片的质子交换膜燃料电池堆进行水淹预警的研究发现,其在水淹过程中阳极气体压力降具有"两级台阶"的变化特征。结合流道内水积聚过程的研究成果以及电压的变化特点,可以将水淹过程分为良好期、湿润期、过渡期和水淹期4个阶段。对比实验表明电流和温度对于两级台阶的相对幅度影响不大,气体压力和阳极过量系数对台阶相对幅度有较显著的影响。提高气体压力和增大阳极过量系数可以提高PEMFC抵抗水淹的能力,但增大阳极过量系数则会造成氢气浪费。调整电池堆工作温度是一种有效的水淹自愈手段,通过调整温度可以使PEMFC工作在"微湿未淹"的状态下。阳极脉冲排气或增大阳极气体过量系数则可作为PEMFC严重水淹时的辅助处理措施。     

1971─2012年长江中下游地区水稻洪涝时空分布特征

【目的】为长江中下游地区地区性防涝排涝部署提供依据。【方法】基于1971─2012年长江中下游地区426个气象站点逐日降水资料,通过分析洪涝发生频率、洪涝强度和洪涝发生站次比,研究了长江中下游地区年度洪涝灾害时空分布特征和覆盖水稻关键生育期洪涝灾害时空演变特征。【结果】研究区中度、重度洪涝发生频率所占比最大,中度洪涝发生频率主要集中在湖北、湖南、江西、浙江;重度洪涝发生频率集中在湖南、江西、浙江;特涝发生频率集中在安徽北部与江苏。同时,1971─2012年间研究区域洪涝发生影响范围总体年际尺度变化不明显,洪涝强度20世纪90年代最强,但整体有降低趋势。从研究区水稻物候期来看,影响范围最广强度最大集中发生在7─8月,早稻与一季稻分别处于灌浆成熟期与拔节孕穗期。【结论】在研究区域加强农业气象监测密度,重点可在研究区内(安徽北部、江苏、湖南、江西、浙江)早稻进入灌浆期与一季稻拔节孕穗期前期进行水利设施建设,依靠研究区地势特点与农田生态自身环境稳定性,预防和排除水稻洪涝灾害。