基于广义回归神经网络的灌溉系统首部多用户配水快速PID控制

针对多用户配水状态下灌区流量、压力需求变化范围大,传统流量、压力控制响应速度慢等问题,建立适用于多用户灌区配水的灌溉系统首部控制技术。该研究通过分析供水系统流量、压力调节方式,提出了流量、压力PID(Proportion Integration Differentiation)耦合调节方法,建立以电动阀开度为流量控制量、变频器频率为压力控制量对流量和压力进行调控的灌溉首部控制系统。为了减少系统的调节时间,提高系统的运行效率,采用广义回归神经网络(Generalized Regression Neural Network,GRNN)建立流量、压力和电动阀控制模拟量、变频器控制模拟量间的预测模型,形成神经网络PID控制模型(GRNN_PID),并进行模型精度和控制精度验证。GRNN训练结果显示,变频器控制模拟量的相对误差为0.11%～3.86%,电动阀控制模拟量相对误差为0.09%～5.74%,模型精度较高。使用3个调节过程模拟3个用户的需水行为对模型进行验证,结果表明,GRNN_PID模型3个过程的调节时间分别为11.6、10.7和7.2 s,PID模型3个过程的调节时间分别为31.7、29.6和16.9 s,GRNN_PID模型大幅减少了系统的调节时间,提高了系统的运行效率;分别计算了2种模型的控制精度,GRNN_PID调节方法和传统PID调节方法的稳态流量和压力误差都在1%以内,最大超调量为8%,控制精度较高但相差不大,表明GRNN是从策略上加速系统调节速度,其本身并没有对PID的参数进行调整,因此对系统的控制精度影响不大。研究可为灌溉系统流量压力快速控制提供参考。     

蚯蚓非光滑体表试样的法向土壤粘附特性

以赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）为研究对象，利用微粘附力测试系统，通过单因素试验探讨蚯蚓非光滑体表的法向粘附力随含水量的变化规律；通过正交多项式设计法寻求正压力与卸载速度对蚯蚓非光滑体表法向粘附力的影响，建立了回归方程。试验结果表明，蚯蚓体表试样的法向粘附力随含水量的增加呈抛物线趋势增加，与钢试样相比，最大减粘率达到44％；正压力对法向粘附力呈二次效应关系，卸载速度对法向粘附力呈一次效应，随正压力和卸载速度的增加粘附力增加。本研究可为生物非光滑表面仿生研究以及揭示仿生耦合机制提供基础数据。     

毛乌素沙地东南缘不同沙漠化阶段土壤-植被关系研究

【目的】揭示沙漠化过程中土壤、植被的相互作用规律,为土壤-植被系统的修复提供科学依据。【方法】选择毛乌素沙地东南缘陕西榆林地区沙质草原地带沙漠化程度明显的区域为研究区,在野外调查和图像资料的基础上,采用空间序列方法,将沙漠化过程分为非沙漠化阶段(植被盖度>35%)、潜在沙漠化阶段(植被盖度25%~35%)、轻度沙漠化阶段(植被盖度15%~25%)、中度沙漠化阶段(植被盖度5%~15%)、重度沙漠化阶段(植被盖度<5%)5个阶段,在每个阶段随机选取3个1 m×1 m的样方,采集样方内植物和不同土层土壤样品,研究沙漠化过程中植被特征(物种密度、物种丰富度、多样性指数、地上生物量、有机质含量、全氮含量、植物C/N)和土壤理化性质(土壤颗粒、含水率、容重、pH、有机质含量、全氮含量、土壤C/N)的变化,并对土壤与植被的相互关系进行分析。【结果】沙漠化过程中,植被、土壤特征均呈现规律性变化,且在不同的土层范围内植被特征与土壤理化性质之间均存在较强的内在相关性;物种密度、物种丰富度、多样性指数、地上生物量与土壤粘粒、含水率、容重、pH和土壤C/N之间相关系数的最大值多出现在0~10 cm土层;而土壤有机质、全氮等养分含量对植被的影响主要发生在10~30 cm的土层;土壤、植被之间的关系在一定程度上可以定量化。【结论】土壤-植被的物理表征特征之间的相互作用主要发生在土壤表层,营养元素之间的相互作用则发生在土壤下层,说明土壤-植被系统的恢复过程应是先自上而下由植被改善土壤,之后自下而上由土壤养育植被的过程。     

不同品种膜下滴灌棉花水氮效应对其产量的影响

[目的]研究不同水、氮用量对不同棉花品种籽棉产量的影响及其差异.[方法]采用三因素完全随机区组设计,三因素指品种(V)、氮(N)和水(W).[结果]随着氮肥用量和灌水量的增加,2个棉花品种籽棉产量均显著增加,但过大的灌水量会使产量有所下降,各处理中产量最大值出现在N2W2处理(N2:360 kg/hm2;W2:4 500 m3/hm2);品种间籽棉产量标杂A1显著高于新陆早33号,在低水低氮和高水低氮处理(N1W1、N1W3)2品种籽棉产量差异不显著,其他各处理品种间籽棉产量都达到显著差异水平.[结论]针对不同棉花品种采用适宜的水肥调控措施,能够显著提高产量和水肥的利用效率.     

混凝土面板开裂情况下堆石坝应力场与渗流场的耦合分析

【目的】研究混凝土面板开裂情况下堆石坝在应力场与渗流场耦合作用下的工作性态,为混凝土面板堆石坝的设计与施工提供参考。【方法】以多孔岩土介质渗透系数与体积应变之间的数学表达式为基础,研究建立了混凝土面板堆石坝应力场与渗流场耦合分析的数学模型,并基于等宽缝隙稳定流的运动规律,推导建立了混凝土面板裂缝的等效渗透系数计算模型。【结果】当混凝土面板发生开裂时,对于堆石体而言,应力场与渗流场的耦合效应是客观存在的。与不考虑耦合效应相比,考虑耦合效应时坝体的垂直位移最大值出现的位置相对偏向坝体下部,且数值增大了5.5%;坝体的水平位移最大值增大了8.9%,其分布规律也发生了较明显的变化;坝体内渗流自由面明显上升,渗流水头有所增大,同时坝体的单宽渗透流量增加了15.1%。【结论】在混凝土面板开裂情况下,堆石体内应力场与渗流场的耦合效应是客观存在的,因此,考虑耦合效应的计算结果更为合理、可靠。     

林分结构与水源涵养功能耦合关系研究——以北京八达岭林场为例

利用2004年北京市八达岭林场的森林资源二类调查数据,选取了林分起源、乔木平均高、郁闭度等14个林分结构因子,通过因子分析的方法,研究了林分结构因子与森林水源涵养功能之间的关系,建立林分结构与功能耦合关系的模型,并根据模型的计算结果,对研究地区各小班进行了综合分析。结果表明,阔叶林小班的水源涵养功能优于针叶林小班,天然林小班优于人工林小班,水源涵养功能较好的小班多具有以下结构特征:天然起源、阔叶林或者混交林,植被总盖度＞75%,林分郁闭度在0.5~0.8,林层结构为复层林,林龄为中龄林及以上。     

水肥耦合对春小麦群体叶面积及产量的影响

利用可精确控制水分条件的水肥平衡场，在不同水肥耦合处理的条件下，分析了水肥耦合对春小麦生殖生长期群体叶面积及产量的影响。结果表明：在灌溉条件下，无机肥增施有机肥处理叶面积指数(LAI)较无肥和仅施用无机肥处理分别增加76．9％和45．5％，叶面积持续期(LAD)分别延长85．9％和53．5％，光能利用率分别提高51．4％和26．2％，产量分别提高38．3％和20．4％；在非灌溉条件下，无机肥增施有机肥处理叶面积指数(AI)较无肥和仅施用无机肥处理分别增加59．6％和7．1％，叶面积持续期(LAD)分别延长56．3％和9．5％，光能利用率分别提高46．9％和11．9％，产量分别提高28．4％和4．1％。增施有机肥对提高产量的促进作用明显。     

农产品批发市场电子结算系统的设计与实现

我国农产品批发市场已经进入了整顿和规范发展阶段，本文结合我国农产品批发市场发展实际，对批发市场统一电子结算系统的交易模式、电子结算系统结构和功能以及应用进行了探讨研究。     

农村土地利用视角下的环境友好乡村建设研究

农村土地利用存在多种问题,土地利用规划随意性大、农村土地产权不清、耕种地块分散、农地质量下降、休闲农业缺乏规范等问题共同制约环境友好乡村建设与发展。加强土地规划、明确农村土地产权、促进农业适度规模经营,推行环境友好型生产生活模式、建立农业生态补偿机制、培育新常态下的乡村休闲产业等举措将有利于推动环境友好乡村建设及发展。研究表明,环境友好型土地利用模式有助于推进两型农业生产体系的建设,是环境友好乡村建设的必要推动因素和解决"三农"问题的重要途径之一。     

基于正交试验土石坝热-流耦合模型参数的敏感性分析

【目的】研究热-流耦合模型参数的敏感性,减小运行期土石坝热-流耦合模型参数校正过程的工作量,为土石坝热-流耦合模型参数选取提供依据。【方法】采用正交试验法,以某水库土石坝为例,基于大坝热-流耦合模型,以坝体与坝基平均温度作为敏感性分析的主要指标,对大坝热-流耦合模型各参数的敏感性进行分析。【结果】渗透率和土体比热容对土石坝温度场影响较敏感,其极差值分别为0.124 5和0.086 2,其余参数的敏感性由强到弱依次为孔隙率(n)、饱和含水率(θs)、导热系数(λ)、残余含水率(θr)和土体密度(ρ),极差值分别为0.046 5,0.029 3,0.026 6,0.014 3和0.011 3,相对于渗透率和土体比热容,这5个参数对于温度场计算结果的影响较小。【结论】在对土石坝温度场进行校正时,应将模型中的渗透率和土体比热容作为重点参数。