基于弹性迟滞理论的轮胎滚动阻力解析模型构建

为了降低轮胎滚动能量损失,该文提出一种新型轮胎滚动阻力解析模型。分析轮胎滚动阻力产生的机理,考虑材料的弹性迟滞特点,定义非线性弹性力和非线性阻尼力构建轮胎垂向复合回复力公式,搭建特定试验进行模型参数辨识。根据刷子模型将轮胎接地部分化简为两部分:一部分为接地中心到刷毛单元开始接触地面的加载区域;另一部分为接地中心到刷毛单元离开地面的卸载区域。然后分别对参数辨识得到的加载和卸载曲线在相应区域内积分并求和,获得轮胎滚动阻力矩解析模型。根据ISO 28580标准对轮胎滚动阻力进行测试,结果表明:轮胎滚动阻力随速度(10~120 km/h)和垂向负载(6~25 kN)的增大而增大;试验结果与解析值在相同的工况条件下变化趋势基本一致,从而验证了模型的有效性。新型滚动阻力模型的提出有助于轮胎的结构优化。     

基于粒子群人工蜂群算法的灌区渠-塘-田优化调配耦合模型

为了缓解农业水资源供需矛盾,减少南方季节性干旱造成的损失,该文结合南方灌区渠、塘、田地复杂的水量转化关系,建立了以灌溉区域效益最大为目标的渠-塘优化调控与田间多种作物优化配水相结合的耦合模型;根据该模型的特点,提出了模型求解的粒子群-人工蜂群混合算法。将模型应用于漳河灌区,并与常规的渠-塘调控和作物配水模型和只考虑作物优化配水模型相比较。结果表明,渠-塘-田地协同调配效果显著,耦合模型计算所得特别枯水年(降雨频率为95%)下灌溉用水效益比采用其他2种模型分别提高了20.7%和6.9%。粒子群-人工蜂群混合算法能快速求解该优化调配耦合模型,有利于解决多水源、长距离输配水、库塘共同调控等复杂情况下的高效用水模型的求解问题。     

基于人地关系的黄淮海平原土地整治策略

为了整体优化土地利用,解决当前土地供需矛盾,该文基于人类活动和土地利用环境两个子系统,从人口分布、人口迁移、生产环境、生计环境、生活环境、生态环境6个方面构建人地关系综合评价指标体系,利用熵值法确定权重并计算出各县域综合评价分值,采用人地协调发展度模型测算各县市区人类活动与土地利用环境的协调发展度,根据测算结果将黄淮海平原划分为4种整治类型。研究表明,将人地协调发展度＞0.60～0.80的县市区划分为良好协调发展类,即优化整治型;人地协调发展度＞0.40～0.60的县市区划为勉强协调发展类,即优先整治型;人地协调发展度＞0.20～0.40的县市区划为轻度失调衰退类,即重点整治型;人地协调发展度0～0.20的县市区划为重度失调衰退类,即适度整治型。同时结合区域人地系统协调发展现状和土地综合整治内涵提出与各类型对应的整治策略。研究结果符合实际,为黄淮海平原制定土地整治规划提供科学决策依据。     

中国土地复垦省际格局分异及影响机制

探索土地复垦的区域差异及其形成机制,有助于制定全面推进土地复垦的策略。该文利用探索性空间数据分析、因子分析和面板数据模型分析了1999－2013年中国（除港、澳、台）复垦土地数量水平的空间格局及影响因素。结果表明：中国复垦土地数量水平呈现弱空间自相关和三级梯度空间特征;空间聚集性较弱,探测到一个高-高的复垦数量水平聚集区,位于华东地区;任务、驱动、保障是影响土地复垦格局及数量水平的三类重要因子,当前中国土地复垦主要以经济驱动为主,任务驱动为次;东部地区主要动力为资源压力和经济吸引力,中部地区亦受土地资源压力驱动,但活跃的矿业活动负面影响了复垦土地数量水平,西部地区复垦任务重,但受自然地理条件的限制作用。最后,从完善复垦任务驱动机制、改革复垦政策导向、加强复垦科技转移、统筹协调复垦工程等方面提出了政策建议。     

三种干燥技术对红枣脆片干燥特性和品质的影响

为了解决传统油炸红枣脆片含油率高、维生素C损失严重及褐变等问题,探索红枣脆片新的加工方法,该文以新鲜脆熟期红枣为原料,利用气体射流冲击、中短波红外、真空脉动3种干燥技术进行非油炸红枣脆片的生产加工,对比了3种干燥方式对红枣脆片的干燥特性、色泽、维生素C保留率、复水性能、质地以及微观结构的影响。结果表明：1）红枣脆片在3种干燥方式下均表现为降速干燥,其中气体射流冲击干燥时间最短,为105 min,气体射流冲击、中短波红外、真空脉动干燥方式的水分有效扩散系数分别为1.55×10-9、1.03×10-9、0.89×10-9 m2/s;2）干燥方式对枣片色泽具有显著性影响（P<0.05）,真空脉动干燥所得枣片与新鲜枣片色泽最为接近;3）气体射流冲击、中短波红外、真空脉动干燥方式干燥后红枣脆片的维生素C保留率分别为51.5%、49.0%、66.6%,真空脉动干燥所得枣片维生素C含量保存率明显高于其他两种干燥方式（P<0.05）;4）气体射流冲击、中短波红外、真空脉动干燥方式加工的红枣脆片脆度分别为8.64、8.77、11.38 N,真空脉动干燥方式所得枣片最为酥脆;5）扫描电镜观测表明3种干燥方式均能得到疏松多孔的组织结构,真空脉动干燥所得枣片比气体射流和中短波红外干燥所得枣片组织结构更为疏松。从干燥时间来看气体射流冲击干燥耗时最短,但3种干燥方式所得红枣脆片色泽、维生素C保留率、复水性能和质地均以真空脉动干燥最优。该研究为低含油率和高品质红枣脆片的加工工艺选择提供了一定的理论依据。     

输送多组分介质的离心泵内部固液两相流特性

为了研究固液两相流离心泵输送含有多组分介质的规律,该文以一台离心式固液两相流泵作为研究对象,使用Fluent中的Eulerian多相流模型描述固液两相流动特征。首先选取了3组直径不等的单分散颗粒群作为固相,发现粒径越大,工作面的颗粒浓度越高,固相离析作用越明显。随后选取了5组直径递增的颗粒群作为固相,每组颗粒群包含两组相同的单分散颗粒群,结果表明同一台泵内两组相同的颗粒群的运动特征相同,同时两组相同的颗粒群的浓度之和、速度之和及外特性与单独输送单分散颗粒群的变化规律相似。最后选取了5组粒径不相等的两组颗粒群组合而成作为固相,大颗粒群粒径不变,小颗粒群粒径递增,结果发现不等直径双颗粒群组合与单颗粒群或者等直径双颗粒群有所区别,大小颗粒在内部流动上表现出了独立性和相互影响的现象,小颗粒群的运动特征与单分散颗粒群类似,由于小颗粒的存在使粒径均为0.7 mm的大颗粒体积分数分布发生了变化,小颗粒使大颗粒在泵内分布更加均匀,随着小颗粒群粒径增加,泵的扬程、效率和总压差先急剧上升随后缓慢下降,粒径为0.7和0.15 mm组合时扬程为80.12 m,达到最高值。该研究可为进一步研究多组分介质对泵性能的影响提供参考。     

利用大豆光谱特征判定地下封存CO2泄漏

碳捕捉与储存（carbon capture and storage,CCS）技术可以减少CO2气体排放,从而减缓全球气候变暖。但把CO2液化后进行地质封存具有泄漏的风险,如何大面积、快速、高效地监测CO2泄漏点是一个技术难题。该文通过野外模拟试验,以大豆为试验对象,研究了地下储存的CO2轻微泄漏对地表植被及其遥感特征的影响。大豆在2008年6月4日播种,自7月4日开始CO2气体以1 L/min的速度持续注入土壤中,每天测量土壤中CO2体积分数（土壤中CO2气体占土壤中总气体体积含量的百分比）、每周测量1次大豆叶片的SPAD值、光谱数据。试验结果表明,当土壤中 CO2体积分数小于15%时,对照（CK）与 CO2泄漏胁迫大豆 SPAD值无显著性差异（P＞0.1）,当土壤中CO2体积分数大于等于15%时,CK与CO2泄漏胁迫大豆SPAD值具有极显著性差异（P＜0.001）,随着胁迫进行大豆会早熟、落叶,甚至枯死。利用连续统去除法对大豆的光谱数据进行处理,发现随着土壤中CO2体积分数的增大,在绿光区的光谱反射率逐渐增大,而其他波段则无明显变化规律。根据CO2泄漏胁迫下大豆的光谱变化特征,设计采用面积植被指数Area(510～590 nm)（510～590 nm光谱曲线所包围的面积）识别遭受CO2泄漏胁迫的大豆。结果表明,当土壤中CO2体积分数大于等于15%时,Area(510～590 nm)指数可以较好地识别出遭受胁迫的大豆,且具有较高的可区分性及稳定性,但当土壤中CO2体积分数小于15%时,该指数在整个生育期内无法准确识别出遭受胁迫的大豆。该研究结果对未来地表生态评估、高光谱遥感监测CO2泄漏点具有重要意义与应用价值。     

梯形渠道砼衬砌冻胀破坏的力学模型研究

通过对梯形渠道砼衬砌冻胀破坏机理的分析，指出了渠坡衬砌板的计算简图为在法向冻结力、切向冻结力、法向冻胀力及衬砌板约束力作用下的两端简支梁；渠底衬砌板和两衬砌板都属压弯组合变形构件。提出了梯形渠道砼衬砌冻胀破坏的力学模型，并解出了渠坡衬砌板、渠底衬砌板控制内力及最大拉应力计算公式，结合砼板抗裂条件给出了冻胀力、胀裂部位、冻胀抗裂衬砌板厚度及抗冻胀破坏验算的一系列计算方法。指出了衬砌板上除重力以外的各种冻结力、冻胀力及相互约束力的大小及方向都是相互依存，最终都可以表达为最大切向冻结力的函数，而最大冻结力则是反映土质、负温及水分状况的综合指标，只要根据经验或实验确定了最大冻结力，力学模型就可求解。工程计算表明该模型是安全合理、简单实用的。     

水文过程及模型研究主要进展

揭示水文过程,发展水文模型不仅在暴雨洪水预报及坝库工程设计等方面具有重要作用,而且也是研发土壤侵蚀物理模型必须的基础性工作。从入渗、产流和汇流等水文物理过程出发,综述了国内外水文过程与水文模型的主要进展,并指出,建立基于GIS的分布式水文过程模型是水文模型研究的趋势。     

河北平原高产粮田综合节水模式研究

在多年单项节水技术基础上试验研究组装配套集成高产粮田小麦、玉米两作 5种综合节水模式 ,即土垅沟输水 少耕覆盖 调亏灌溉制度 (Ⅰ )、主垅沟软管输水 少耕覆盖 调亏灌溉制度 (Ⅱ )、主垅沟软管输水 支垅沟闸管 少耕覆盖 调亏灌溉制度 (Ⅲ )、主垅沟软管输水 支垅沟闸管 少耕覆盖 深松 调亏灌溉制度(Ⅳ )、喷灌 少耕覆盖 调亏灌溉制度 (Ⅴ ) ,各模式水分利用效率分别为 2 2 5kg/hm2 ·m3 、2 5 7～ 2 2 5kg/hm2 ·m3 、2 7 2～ 2 2 5kg/hm2 ·m3 、2 8 0～ 2 2 5kg/hm2 ·m3 、31 5～ 2 2 5kg/hm2 ·m3 ,分别比传统灌溉模式 (对照 )水分利用效率提高 14 %、2 1%、2 4 %、2 6 %和 4 0 % ,增产节支效益分别为 6 92 4 0元 /hm2 、76 7 10元 /hm2 、815 10元 /hm2 、791 2 5元 /hm2 和 346 0 5元 /hm2 ,其中以农艺为主的综合节水模式更适于河北平原大面积高产粮田推广应用。