基于自由搜索人工神经网络的坡地入渗量预测

该文应用基于自由搜索算法的BP（backpropagation）网络模型对自然降雨条件下不同处理措施的红壤坡地入渗规律进行了预测,选择降雨量、最大降雨强度、降雨历时、土壤初始含水率、土壤体积质量、通气孔度和下垫面状况7项指标作为网络输入,土壤入渗量单项指标作为网络输出,结果表明：基于自由搜索算法的BP网络模型可以有效地预测自然降雨条件下不同处理措施坡地入渗规律,预测的平均相对误差为11.08%,经t检验和回归分析表明预测值和实测值相差不大,具有较好的一致性,决定系数为0.9715,并和传统的BP网络进行了比较,结果显示基于自由搜索算法的BP网络预测优于传统的BP网络,模型具有较高的精度和稳定性。     

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。     

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.     

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。     

咸淡交替灌溉下生物炭对滨海盐渍土及玉米产量的影响

滨海滩涂地区蕴藏着丰富的微咸水资源,该研究提出咸淡交替灌溉和生物炭相结合的方法来促进这类次等水土资源的农业生产。于2017年和2018年进行了遮雨条件下滨海盐渍土玉米种植试验,并设置了不同咸淡交替灌溉（全淡水灌溉,分别在六叶至抽雄、抽雄至吐丝、吐丝至成熟期灌溉3 g/L微咸水而其余时期淡水）和生物炭（0、15、30 t/hm2）处理。结果表明,咸淡交替灌溉下盐渍土电导率和碱化度明显升高,盐渍化程度与微咸水比例和顺序有关。六叶至抽雄期微咸水灌溉可严重抑制叶片生长和干物质累积,并导致籽粒数量和重量下降,造成27.2%～32.7%减产;抽雄至吐丝期微咸水灌溉下作物受损降低,但减少了籽粒数量,造成11.4%～14.0%减产;吐丝至成熟期微咸水灌溉无明显影响。施用生物炭后,咸淡交替灌溉下盐渍土电导率和碱化度降低了3.7%～21.7%和9.2%～45.2%,总孔隙度和水稳性团聚体增加了3.1%～11.9%和40.0%～168.9%,有效氮、磷、钾含量提高了34.9%～109.0%、21.0%～58.1%和13.6%～57.8%。随着土壤条件改良,生物炭有助于增强玉米生长前中期的耐盐性能进而缓解盐胁迫危害,在六叶至吐丝期间灌溉微咸水仍能保持良好的叶面积指数、干物质累积和产量特性,因此促进了咸淡交替灌溉的可行性和适用性,相同交替灌溉下籽粒产量提高了10.9%～32.3%。该结果对滨海地区盐渍化水土资源的农业利用具有指导作用。     

封闭圩区水环境治理规划

以江西省赣东大堤封闭圩区为研究对象，分析了圩区堤防采用垂直封闭截渗技术后对圩区内水环境的影响，建立了封闭圩区工程、环境综合规划数学模型，采用逐次逼近法(MAP法)将非线性问题线性化，求解得出了圩区的最优水面率和滞蓄水深、最优外排装机容量和内排装机容量以及大堤的最优封闭率。文中所提出的数学模型可为类似圩区的工程治理提供指导。     

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。     

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...     

分根交替膜下滴灌条件下南疆棉花耗水特性与生长特征

该文以棉花为供试材料,研究了2种不同膜下滴灌（分根交替膜下滴灌和全根区均匀膜下滴灌）在3种不同灌水量（3750、4500、5250 m3/hm2）条件下南疆膜下滴灌棉花的耗水特性、生长状况（株高、根长等）以及水分利用效率。结果表明,分根交替膜下滴灌在中等灌水量（4500 m3/hm2）下干旱区棉田土壤水分的垂向最大湿润深度达50 cm多,土壤水分水平最大湿润半径为40 cm左右,其中覆膜中间点土壤含水率最大,其次是覆膜边缘,而在棵间裸地中间点土壤含水率最小。土壤平均含水率在棉花全生育期内有着上升的趋势,在2种滴灌模式下,棉花株高和根长随灌水量的增加而增高。当灌水量一定时,不同灌水模式对株高和根长的影响不明显,棉花株高和根长在分根交替膜下滴灌模式下其生长量受灌水量的影响要大于全根均匀膜下滴灌模式。相比全根均匀膜下滴灌,分根交替膜下滴灌抑制了棉花蒸腾速率,即分根交替膜下滴灌通过减少棵间蒸发和作物蒸腾耗水来提高了棉花的水分利用效率,这对实现干旱区滴灌棉田节水高产高效具有重要意义。     

稻田控制排水对减少氮磷损失的影响

地面排水是稻田氮磷损失的重要途径。击溅侵蚀、排水沟坡面和沟底冲刷导致农田氮磷进入地表径流。控制排水可减少地面排水量和排水中氮磷浓度,尤其是降低径流中氮磷浓度,从而减少稻田氮磷损失。土壤颗粒沉淀、硝化、反硝化反应以及作物吸收是排水中氮磷浓度降低的主要原因。通过控制涝水在稻田和排水沟中的滞留时间,增加排水沟口溢流堰高度,降低径流水力坡度和挟沙能力是控制排水的主要手段。最后提出了稻田控制排水需要进一步研究的问题。