Verification of mean volume backscattering strength obtained from acoustic Doppler current profiler by using sound scattering layer

ABSTRACT:   Acoustic Doppler current profilers (ADCPs) have recently been used to estimate the dynamic characteristics and biomass of sound scattering layers (SSLs) or swimming speed of fish schools and to analyze SSL spatial distribution or various behavior patterns. This paper shows that it is necessary to verify mean volume backscattering strength (MVBS, dB) values acquired from each beam for quantitative analysis of the spatial distribution or the biomass estimates of such specific targets as SSL or a fish school when using an ADCP. In this study, the SSL was selected to be a homogeneous density layer over a large area and two methods were used to verify the MVBS values from each beam of the ADCP. First, a mutual comparison among four beams was conducted after calculating MVBS from the measured echo intensity. Second, the MVBS values were verified using comparison between the calculated MVBS from the 153.6 kHz ADCP and MVBS from three frequencies of a well-calibrated scientific echosounder. Moreover, the dominant scatterers (euphausiids) were collected by a framed midwater trawl. From these samples, biological data were used to identify the different frequency characteristics between two systems, using a distorted-wave Born approximation (DWBA) theoretical backscattering model in order to assess the averaged target strength and target strength TS differences for the three frequencies.     

基于排水法测量玉米子粒体积的方法研究

根据“排水法”的原理,设计一种简易体积测量器,在装满已知密度溶液的容器中加入玉米子粒,称取排出液体的质量,可换算成子粒体积。该方法准确可靠,操作方便,效率高。结果表明,用测量器测得的钢珠体积与钢珠真实体积之间相对误差较小,能够满足测量所需要的准确度,测量器测量的钢珠体积和其真实体积的相关系数达到0.999 1。利用24份体积有差异的玉米杂交种子粒各30粒进一步验证,简易体积测量器和量筒分别测得的每份玉米子粒体积接近,相对误差较小,相关系数达到0.998 1。新设计的子粒体积测量方法,不仅用于玉米子粒体积的测量,也可用于其他作物子粒体积的测量。     

一穴多株种植对夏玉米子粒灌浆和产量的影响

在密度为82 500株/hm2,通过一穴多株种植方式调整株距,设一穴一株(对照,P1)、一穴二株(P2)、一穴三株(P3)3个处理,对比分析不同处理下夏玉米的光合速率、花后叶片特性、子粒灌浆速率和穗部性状,对粒重和产量进行评价,验证在高密种植条件下调整株距能否改善夏玉米子粒灌浆和产量。研究结果表明,通过一穴多株种植方式适当扩大株距可以提高夏玉米的光合速率,改善穗部性状,延缓夏玉米花后叶面积指数和SPAD值下降以及叶片衰老,夏玉米子粒体积、粒重和灌浆速率得到显著改善。与对照P1相比,P2、P3处理的产量分别提高5.8%、4.9%。在高密种植情况下,通过一穴二株来调整株距可以延缓花后叶片衰老,从而保证子粒灌浆足够的光合面积,最终实现粒重的增加和产量的显著提高。     

体积置换法直接测量土壤质量含水率及土壤容重

土壤含水率直接测量是相关研究和应用的基础,在土壤力学、作物栽培、农田灌溉、生态环境等研究和实践中十分重要。该文提出了一种与传统烘干称质量法相当的体积置换法直接测量土壤质量含水率及土壤容重。该方法在假设一定土壤颗粒密度的前提下,用一定体积的标准取样环刀取得土样后,通过向待测量土体补充水分使土壤达到饱和,用一定体积的水置换土壤中的充气空隙,直到土样达到饱和状态;再通过测量得到的初始/原始土样质量、饱和后土壤的质量以及已知土壤颗粒密度和水密度,计算得到被置换的充气空隙的体积,进而由此计算得到土壤质量含水率和土壤容重。采用3种不同土壤,即陕西杨凌黏黄土、北京粉壤土和江西黏红土,分别预配制成7种不同初始土壤体积含水率,含水率约为:风干土(含水率2%～3%)、5%、10%、15%、25%、30%和饱和含水率,以及3种不同土壤容重:1.25、1.35和1.45g/cm3进行室内试验。用类似的土样,采用传统方法烘干土样8、12、24、48h后,测量确定土壤的质量含水率,通过延长烘干时间测得数据表明,传统方法烘干8h所测得的质量含水率仍有1%～3.2%的含水率误差。最终试验结果表明体积置换方法测得的土壤含水率比传统烘干土样8h所测得的结果大2%～3%,比烘干土样48h所测得的结果大1%左右。体积置换方法测量操作过程简单,耗时较少,节约能源,测量结果具有较高精度。     

不同作物对坡耕地地表径流及氮素流失的影响

为了揭示坡耕地种植作物后径流和氮素流失间的差异,采用径流小区法对坡耕地种植玉米、莜麦和土豆3种作物后坡面径流、地面作物状况、氮素流失量及其关系进行了研究。结果表明:2014年7—9月6场侵蚀性降雨平均降雨量为31.49mm,径流量(Q)为Q_(莜麦-总)Q_(土豆-总)Q_(玉米-总),且与降雨量成线性关系;作物种类对径流中氮素浓度有显著影响,各形态氮浓度均值范围分别为:NO_3~-—N含量10.33~11.83mg/L,TN含量27.48~31.28mg/L,NH_4~+—N含量0.72~0.92mg/L,NO_2~-—N含量0.35~0.49mg/L;6次侵蚀性降雨全氮流失量(TNL)为TNL_(莜麦)TNL_(土豆)TNL_(玉米),均值分别为147.01,139.45,125.63mg;硝态氮流失量(NL_硝)占TNL的33.33%~43.14%,NL_硝和TNL与径流量之间存在线性关系;7—9月份,农作物进入生殖生长阶段,作物覆盖度变化较小,与降雨量和氮素流失量之间没有显著关系,不是影响坡面径流和养分流失的主要影响因素。     

The effect of some watershed,soil characteristics and morphometric factors on the relationship between the gully volume and length in Fars Province,Iran

A survey consisting of 146 first order gullies selected from five sites with different land use, soil and watershed properties was carried out to estimate the parameters of the empirical power function in order to describe the relationship between the gully volume and length in Fars province, Iran. Subsequently, the gullies were clustered into seven groups (“A” to “G”) based on nine morphometric factors. The linearized functions were fitted to the natural logarithms of the volume and length in each group and the parameters “a” and “b” were determined. The obtained “a” and “b” parameters are in the ranges of 1.0–10.8 and 0.8–1.4, respectively. Comparison of “a” and “b” parameters in each group with the mean of nine factors and the mean soil, watershed and land use characteristics in each group showed that the gully volume and average cross section are correlated with the gully depths in different sections and the gully head slopes. Also it was shown that the parameters of fitted functions to the plots of gully volumes versus gully lengths are proportional to width at the gully heads. The gully widths at the top and bottom of the five meter sections are correlated with the average upstream watershed area of the gullies.     

基于水量调控防治艾比湖流域沙尘天气灾害的设想

针对艾比湖流域生态环境灾害，分析其成灾原因及发生规律。从改变水量分配时间格局的角度，分析入湖水量季节调控的可行性并提出实施方案。具体为通过人工引、蓄水设施将秋、冬季入湖地表径流蓄积起来，在春季大风、沙尘多发季节注入湖中，减少此时沙尘天气的发生。确定春季所需补充的水量，先以湖区地形图为基础建立湖区数字高程矩阵，然后回归计算湖面面积与湖水体积对应函数，此时根据实测的当年春季湖面面积即可算出达到预定湖面面积所需水量。按照此方案修建人工引、蓄水设施并实施调控后，既可以治理流域沙尘天气，又可最大限度节省水资源。     

基于地相位优化估计的RVoG三阶段森林冠层高度反演

极化干涉合成孔径雷达（PolInSAR）估测森林结构参数中,数据受基线长度、信噪比、环境地形以及雷达波长的影响,尤其在复杂森林环境条件下,会导致观测到的复相干存在误差,从而影响最终的反演结果。为解决此问题,首先探讨了体相干选择对RVoG三阶段森林冠层高度反演的影响,以地相位为参考逐像素选择距离地相位最远的相干性作为体相干。其次改进了地相位估计方法,采用戴明回归（DMR）和正交回归（OGR）2种相干直线拟合方法来改进地相位的估计,并在DMR拟合方法中设置了不同的误差比（0.3和0.6）来比较地相位估计方法对RVoG三阶段森林冠层高度反演的影响。研究结果表明：以地相位为参考逐像素选择体相干的反演结果相较于直接使用HV极化通道的复相干γ_HV为体相干的反演精度有明显提升,决定系数（R²）由0.349增加到0.383,均方误差由7.097 m²降低到5.755 m²。在体相干优化选择的基础上,采用了戴明回归和正交回归对地相位估计方法进行了改进。表明基于最小二乘回归（LSR）地相位估计的RVoG三阶段反演精度最...     

喷水推进器全流道空化流动数值模拟

为了研究对旋轴流式喷水推进器内部空化特性,基于ANSYS-CFX软件,利用SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,对不同转速以及设计航速条件下喷水推进器进行全流域空化数值计算,得到了喷水推进器两级叶轮叶片以及叶轮流道内空泡体积分数分布情况.结果表明:在喷水推进器首级叶轮吸力面轮缘处最先发生空化,随着转速的增加,空泡不断地向叶轮轮毂处蔓延,并且体积分数逐渐增加;由于非均匀进流的影响,次级叶轮吸力面进口至出口中部低压区开始出现空泡;且受流动传递性的影响,次级叶轮处在靠近水平面下半叶轮通道内的叶片空化更为严重;在不同的NPSHr下,由于首级叶轮的预压,次级叶轮压力面一直没有空泡附着,表明对旋轴流式喷水推进器具有良好的抗空化性能.     

脉冲式烟雾水雾机热力雾化水剂农药效果分析

针对脉冲式烟雾水雾机在喷施水雾剂农药时常出现滴液、流液或较大雾滴群等雾化不良现象,通过改装6HYW-60S型脉冲式烟雾水雾机,将药液流量设置成可调的测试装置,设定5个油门开度及4个药液流量,测试了脉冲发动机喷药前后的气流速度、温度及各喷药工况下的雾滴粒径分布。结果表明,在最小的油门启动开度到最大的油门工作开度可调范围内,对应的脉冲发动机燃油消耗率变化范围较小（相对变化13.0%）,喷管内对应的气流温度与速度也发生同等程度的变化。喷药时,喷管口处的气流温度与速度发生明显变化,由不喷药时约700℃的高温气流下降为75℃左右的雾滴流,相应的气流速度下降了16%左右;油门开度及药液流量对雾滴流温度的影响非常小,但对雾滴流速度的影响非常明显,油门开度增大,雾滴流速度明显增加,药液流量增大,雾滴流速度明显下降。在各油门开度下,对最小药液流量20L/h的雾化效果均不佳,尤其距喷雾出口较近处存在大量的300μm以上的较大雾滴,这些大雾滴极易跌落至地面,无法有效喷施到目标物上;药液流量增大至40L/h及以上时,各油门开度下的雾滴体积中径均较小,同一工况下各位置点的平均值不超过60μm。热力雾化的雾滴粒径分布曲线不是单一峰值的正态分布形态,常会出现不同中心雾滴粒径的雾滴群,且这些雾滴群的中心雾滴粒径基本保持一致。从喷雾出口喷出的雾滴流中,喷管中心轴线上的雾滴细小均匀、雾化充分,中心轴线上方的雾滴一般比中心点处稍大,中心轴线下方雾滴明显增大,且距中心轴线越远的下方,雾滴增大越明显,即雾滴流中较大雾滴群的量逐渐增加。以药液流量60L/h及油门开度90°为最佳雾化工况,在整个喷施区域内均形成了良好的雾化效果。