基于SPI指数的白洋淀流域干旱演变特征分析

为探究白洋淀流域在气候变化背景下的干旱时空演变特征,基于1979—2018年0.1°分辨率降水格点数据,采用年尺度和季节尺度的标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI),结合Mann-Kendall趋势检验法研究了白洋淀流域干旱频次、干旱面积的时空演变特征。结果表明:(1)研究区发生轻旱的频次最高,中旱、重旱、特旱发生的频次依序减少,春季和夏季是干旱频次发生较高的季节,但特旱主要分布在秋季和冬季。(2)研究区年尺度下干旱程度呈不显著减缓趋势,干旱面积略有减少; 春季和夏季干旱程度呈不显著增加趋势,干旱面积略有增加; 秋季和冬季干旱程度呈显著减缓趋势,秋季干旱面积显著减少。(3)轻旱和中旱在整个流域内分布广泛,下游平原区的发生频率高于上游山区,大清河山区的北部和西部以及流域的东南边缘是重旱和特旱的高发地带。综上,白洋淀流域整体呈干旱缓和趋势,但春夏季干旱情况在未来可能会加重。     

基于双向流固耦合的贯流式水轮机动力特性分析

为了深入研究流固耦合作用对贯流式水轮机转轮动力特性及内部流场的影响,文中采用商业软件CFX和ANSYS APDL对贯流式水轮机流体域和固体域进行耦合求解,分析了耦合作用对结构应力及应变的影响,并将耦合数值计算得到的转轮外特性与实测值进行了对比。结果表明:考虑耦合作用后,转轮的效率、水头与耦合前相比都有不同程度的下降,最大值分别为0.6%、0.21 m。同时在靠近叶片出水边轮缘附近,耦合后压力面与吸力面压力差有所下降,说明耦合作用会降低转轮的水力性能。2种耦合计算方法求解得到的叶片的等效应力分布基本一致,应力集中都出现在转轮叶片与枢轴法兰联接处,同时双向耦合下最大等效应力的主频与单向耦合相比有明显下降的趋势,由于双向耦合考虑了结构在运动过程中周围水体与结构的相互影响。该研究为实际工程中准确地进行转轮的水力性能预估和叶片结构在水中瞬态响应计算提供了参考。     

基于空间计量分析安徽省冬小麦灾损风险的时空分布

安徽省是我国最重要的冬小麦生产省份之一,研究其灾损风险的时空变化对区域防灾减灾有着重要意义。依托74个区县1973—2014年冬小麦单产资料构建了气候减产率的逐年序列,采用空间计量分析与气候诊断探讨了灾损风险的时空分布特征。结果表明:(1)基于多年平均减产率,高灾损区域的空间分布呈现出明显的年代际变化,其中沿淮地区是安徽省冬小麦灾损的首要高风险区域;(2)基于重心迁移模型,1973—2014年灾损重心经度的年际变化呈现出强烈的短期振荡,而重心纬度则呈现出显著的减少趋势;(3)基于Mann-Kendall趋势检验与Hurst指数,1973—2014年安徽省北部的冬小麦灾损风险呈现出较强的下降趋势,而南部的灾损风险呈现出上升趋势,且未来短期仍将持续该趋势。总体而言,安徽省冬小麦灾损风险的时空演变呈现出显著的南北差异格局,其中南部将会是灾损的高风险区域。     

金纹细蛾幼虫在陇东苹果树冠层的空间分布研究

为掌握金纹细蛾幼虫在苹果树冠层不同部位的发生规律,为科学防治提供技术支持。以长富2号10年生富士苹果园为研究对象,通过对不同时期金纹细蛾幼虫发生规律、树冠分布特征和集聚性分析,研究了陇东金纹细蛾幼虫在苹果树冠上的空间分布结构。结果发现,金纹细蛾幼虫1 a发生5代。在世代重叠现象和苹果生长期药剂防控的双重影响下,第2代以后各世代之间未出现明显的高峰,在9月上旬之前幼虫数量虽有增长,但增长非常缓慢,而进入9月下旬之后越冬代数量成倍数骤增。从幼虫在树冠上的空间分布看,存在东向和北向＞南向和西向、下部 ＞ 上部、内膛 ＞ 外围的趋势,但是在统计学上却没有显著差异;幼虫在苹果树冠中的分布呈一定的聚集性分布,但聚集度比较小。在前期防控的基础上,加强9月下旬以后的防控,是减少翌年虫源的关键。药剂防控中,在保证树冠全方位防控的同时,树冠下部、内膛、南向和西向为重点防控的空间部位。     

郑州市夏玉米生物量积累与增长分配规律分析

根据郑州市1994—2006年夏玉米生物量观测资料分析了不同生育期单株各器官的生物量变化和增长分配规律，得出：在玉米整个生长期，单株各器官的重量变化在不同生育阶段不同，结果导致各部分干重占全株干重百分比的差异。总体上看，拔节前叶片增长较快，占比率最高，达68％～88％；叶鞘增长也快但所占比例一直不大，最高时占20％；茎在拔节一抽雄期增长较快，最高时占41％；果穗在抽雄后直线增长，最高时占63％。同时，通过定量分析得到了各器官在整个生育期增长分配率的变化过程，模拟取得不同气候年型生物量积累曲线，研究结果可为当地玉米生长的定量化模拟提供参考。     

基于SWAT模型的根河流域蒸散量时空分布特征

为了研究根河流域38年间蒸散(ET)、潜在蒸散(PET)的年际、年内变化过程及空间分布格局,基于SWAT模型分析了各气象要素与蒸散的相互关系。结果表明:(1)根河流域1980—2017年ET值、PET值整体呈增加趋势。(2)根河流域ET与PET的年内变化总体上均呈先增大后减小的单峰型分布。(3)根河流域的ET值在空间上呈现流域上游高,中下游低的分布格局; PET值在空间上呈现西南>东北>东南的分布规律。(4)根河流域的生长期、完全冻结期、融冻期ET值均呈现增加趋势,始冻期ET值呈降低趋势,4个时期平均ET值差异性表现为生长期>融冻期>始冻期>完全冻结期。(5)根河流域多年ET值在不同土地覆被类型的大小为林地>草地>耕地>建设用地>沼泽地; 而PET的排序为耕地>建设用地>林地>草地>沼泽地。(6)根河流域蒸散量与降水量和气温呈显著正相关。研究结果对根河流域的蒸散量变化及其冻融作用对当地的影响有着重要的参考意义。     

基于温度感知RFID标签的冷链厢体中温度监测

针对温度感知RFID(radio frequency identification)标签应用于冷链物流温度监测中缺乏有效数据验证的问题,该研究通过将42个温度感知RFID标签部署于冷链模拟平台中,划分了7个横截面、3个纵截面和两个层,设置了机械降温-冷链维持-自然回温3个不同阶段,同时在42个监测位点中选择7个位点同步部署了便携式温度记录仪,获取了不同条件下的温度监测数据,并与便携式温度记录仪数据和CFD(computational fluid dynamics)模拟数据进行了比较。7个温度感知RFID标签与便携式温度记录仪同步监测位点的数据表明,两种监测方法温差分布于±0.5℃范围内的数据点最多,占43.6%,温差分布于-1.0~-0.5℃区间的数据占了24.6%,考虑到2种设备自身的温度采集精度,温差在±0.8℃范围内可接的,其比例占71.3%,因此利用温度感知RFID标签进行冷链温度监测是可行的。对42个位点在3个不同阶段的温度监测数据表明,机械降温阶段各位点用时在1 h以内、冷链维持阶段大部分位点表现出温度在在0~4℃之间振荡的特征、自然回温阶段用时约49 h。深入分析机械降温阶段及冷链维持阶段不同截面的温度监测数据,结果表明3种截面均表现为降温初始阶段温度差值不稳定、稳定后具有明显的分布特征且离出风口较近降温较快的特点。以横截面2和横截面6平均温度为例,将温度感知RFID标签数据采集数据与CFD模拟数据进行比较,去除测量精度的干扰,截面2的均方根误差为0.73℃、平均相对误差为13.58%、截面6的均方根误差为0.56℃、平均相对误差为10.94%,具有较好的空间一致性。研究结果可为实现冷链物流中低成本、连续的温度监测奠定基础。     

涌泉根灌不同浓度肥液入渗特性及土壤湿润体模型研究

为了研究涌泉根灌肥液入渗特性及湿润体水氮运移的变化规律,在陕北米脂山地微灌枣树示范基地原状土上进行了涌泉根灌肥液入渗试验。结果表明:累积入渗量与入渗时间之间符合Kostiakov幂函数关系(R20.9,P0.01);涌泉根灌入渗能力与增渗效果均随肥液浓度增大而增大;水平湿润锋与竖直湿润锋运移距离均随肥液浓度增大而增大,且均与入渗时间呈显著的幂函数关系,水平方向和竖直方向的湿润锋运移距离的拟合值与实测值的相对误差在–3.84%～5.20%以内。肥液浓度的不同对于湿润体大小略有影响。提出了涌泉根灌肥液入渗湿润体内土壤含水率和NH_4~+-N浓度分布的数学模型,即在一定浓度范围内,单位含水率的变化可引起的肥液浓度变化,且模型的计算精度较高(模拟值与实测值相对误差在10%以内),并符合湿润体内土壤含水率和NH_4~+-N分布规律,可对不同位置处土壤含水率及NH_4~+-N含量进行估算。水分分布情况对肥液浓度条件敏感性较低,NH_4~+-N分布情况对肥液浓度条件敏感性较高。研究可为涌泉根灌水肥高效利用提供参考。     

基于地形梯度的皖南地区土地利用分布特征

以安徽省皖南地区为例,利用GIS空间分析技术,通过计算高程、坡度和地形位指数等地形梯度上的土地利用分布指数,分析了3种地形梯度上不同土地利用类型的分布特征,探讨了该区土地利用分布特点与地形间的关系。结果表明:(1)研究区在高程0~600 m、坡度0~21°和地形位指数0~1.575 0区域内的面积占皖南地区总面积的93.10%、83.11%和93.89%,影响着该区的土地利用类型分布;(2)土地利用类型分布分层明显,耕地、水域和建设用地主要分布在海拔较低、坡度平缓和地形位指数较小的区域,相应的土地利用分布指数随地形梯度的增大而减少直至趋于0;林地、草地分布则与之相反;(3)依据土地利用和地形的关系,皖南地区土地利用格局趋于合理,但不合理的土地利用方式仍然存在,需要加强其土地利用的规划管理。     

河北曲周盐渍土区土壤元素特征

研究了地处华北冲积平原的曲周盐渍土区土壤元素全量 (ST)、1∶1浸出液(SE)和土壤溶液 (SS)中各元素的浓度范围和特征 ,及其与地下水中元素的联系。土壤元素全量主要与土壤质地 (反映了矿物组成 )有关 ,只有盐渍化严重的土壤 ,易溶性元素对其全量的增加有一定影响。元素在土壤溶液和 1∶1浸出液中的浓度差异受土壤水分状况的影响。各土层元素在SE中的含量占全量的百分率 ,其平均值和变异系数在一定程度上说明了该元素的可溶性和移动性。土壤—地下水系统中 1m和 2m土层的大部分元素在 1∶1浸出液中的浓度平均值与地下水矿化度和与地下水中相应元素的浓度值之间呈显著或极显著相关 ,无相关关系的元素 ,大多属迁移系数较小的元素。文中还以例说明了不同盐渍化程度土壤 1∶1浸出液中元素浓度垂直剖面特征 ,以及与地下水中相应元素浓度的联系。