麻山药种植田沙壤土流动性离散元模型颗粒放尺效应

为简化麻山药-沙壤土复合体离散元模型,提高离散单元法在农业领域中的计算效率,以沙壤土为研究对象,在EDEM离散元软件中构建非球形颗粒,进行双目标参数标定试验,采用放大颗粒粒径方法,利用转鼓、坍塌与FT4流变仿真试验,从颗粒群动态堆积角、流动质量、流动速率以及能量等方面探究了颗粒放尺效应对颗粒群物理特性的影响。试验结果表明：干燥处理后的2 mm粒径沙壤土基质静态堆积角和动态堆积角平均值分别为32.16°和35.02°;与独立标定试验相比,双目标标定试验获得的仿真参数更具准确性与唯一性;在动态堆积角试验中,真实沙壤土颗粒在转鼓中所形成的动态堆积角随粒径和旋转速度的增大而减小,而在仿真试验中,转鼓转速相同情况下,非球形颗粒群在增大粒径的情况下所产生的动态休止角差异较小;坍塌试验中,不同粒径颗粒群在流动过程中的流动质量与平均流速变化趋势基本一致,但误差随粒径增大而增大;颗粒质量相同时,将粒径分别放大2倍及4倍,颗粒数量同比减少87.24%、98.92%,仿真时间明显缩短,计算效率显著提高;FT4流变试验表明,当放尺因子S为2时,阻力FV及其力矩T随时间变化的拟合曲线值约为原尺时的2倍,而当放尺因子S为4时,与原尺相比,拟合曲线斜率差异显著,相关性明显降低。研究结果可为构建沙壤土离散元放尺模型提供理论依据,同时也可为农业工程离散元放尺仿真计算提供一定参考。     

苜蓿秸秆压缩仿真离散元模型参数标定

为了提高苜蓿秸秆压缩过程中离散元仿真研究所用参数的准确度,该研究采用物理试验和仿真优化设计相结合的方法对离散元仿真参数进行标定。首先,以接触参数物理试验结果为仿真参数选择依据,利用Plackett-Burman试验对初始参数进行显著性筛选,方差分析结果表明,苜蓿秸秆-苜蓿秸秆静摩擦系数、苜蓿秸秆-苜蓿秸秆滚动摩擦系数、苜蓿秸秆-45钢静摩擦系数对仿真休止角影响显著。进一步以休止角的相对误差值为评价指标,对3个显著性参数进行最陡爬坡试验,优化显著性参数取值范围,并基于Box-Behnken试验建立休止角与显著性参数的二阶回归模型,以物理试验得到的38.88°休止角为目标值,对显著性参数进行寻优,得到最优组合:苜蓿秸秆-苜蓿秸秆静摩擦系数为0.45、苜蓿秸秆-苜蓿秸秆滚动摩擦系数为0.08、苜蓿秸秆-45钢的静摩擦系数为0.54。最后利用T检验得到P0.05,表明仿真休止角与物理试验值无显著性差异,验证了最优参数组合的可靠性。研究结果表明,应用上述各优化试验来标定离散元仿真参数是可行的,同时标定的参数可为苜蓿秸秆的其它仿真试验提供参考。     

SWAT模型在黄土丘陵区参数敏感度分析及率正研究

SWAT模型是基于水文过程的、具有很强物理机制的流域分布式水文模型。应用SWAT模型,结合1986—2000年罗玉沟流域实测水文资料对径流进行模拟,并进行了模型参数敏感度分析和率正。通过敏感度分析,辨析出影响该流域产流模拟结果精度的主要参数因子,如径流曲线数CN2等。依据上述结论调整参数值,对模型进行了率正和验证,得出率正期的相对误差为14.0%,R²为96.1%,Nash—Suttcliffe系数为0.89;验证期的相对误差为8.8%,R²为91.5%,Nash—Suttcliffe系数为0.82。结果表明实测流量和模拟流量的线性回归系数和模型的效率系数满足模型模拟的要求,SWAT模型适用于该研究区域。     

Applicability of ground‐penetrating radar as a tool for nondestructive soil‐depth mapping on Pleistocene periglacial slope deposits

Soil depth plays a decisive role in determining soil properties in mountainous regions for ecological site assessment. To evaluate the use of ground‐penetrating radar (GPR) for fast and high‐resolution mapping within mountainous regions, we examined the possibilities and limitations of GPR to determine soil depth over bedrock and to delineate individual substrate layers formed during the Pleistocene in a periglacial environment (Pleistocene periglacial slope deposits, PPSD). Selected catenae in representative subregions of the study area (Dill catchment, SE Rhenish Massif, Germany) have been successfully mapped using GPR. A practicable method was developed using a 400 MHz antenna to reach a mean penetration depth of 1.5 m and to map different substrates and layers of PPSD based on calibrations of the GPR at soil pits along 12 catenae. Colluvium, the three types of PPSD layers, as well as the in situ bedrock could be distinguished in most sections of the GPR surveys. Characteristic GPR facies caused by intrinsic material properties of the different substrates, such as stone content and soil moisture content, could be distinguished in different geomorphologic and lithological settings. A layer‐based velocity distribution was determined for characteristic substrate layers at soil pits enabling us to considerably enhance the accuracy of soil‐depth prediction. Compared to traditionally surveyed soil profiles, our results demonstrate an accuracy of layer thickness surveying within a standard deviation of approx. 0.1 m. It is demonstrated that the combination of GPR with conventional soil‐pit mapping is an efficient and valid method to produce high‐resolution data of substrate distribution.     

水稻籽粒直链淀粉含量非破坏性活体测定方法研究

对533份杂交稻和常规稻材料的糙米和精米直链淀粉含量进行化学分析,并结合近红外透射光谱数据,采用改进偏最小二乘法（MPLS）分别建立糙米、精米的直链淀粉含量（AC）预测定标模型,并对其进行内部和外部验证.结果表明,杂交稻糙米及精米模型的定标相关系数（RSQ）分别为0.873和0.922,常规稻糙米及精米模型的RSQ则分别为0.924和0.939,定标标准偏差（SEC）分别为1.100,0.956,1.537,1.547;内部交叉验证预测值和真实值之间的RSQ分别为0.866,0.901,0.892和0.921,外部验证的RSQ分别为0.9506,0.9352,0.9116,0.9180,所建模型的相关性较高,预测值与真实值之间的误差小.常规稻模型可应用于大量育种材料快速、无损的早代筛选,杂交稻模型可用于新组合直链淀粉含量的快速鉴定,促进稻米品质改良,提高育种效率.     

对应用土测值直接推荐磷肥用量方法的田间校验

田间试验得出:玉米施用磷肥最大效益与最高产量用量同土壤有效磷测得值的两个函数方程及其代表吉林省有效磷含量不同土壤的磷肥最大效益与最高产量推荐量;通过土壤有效磷含量不同(2.1～81.2mg/kg)的白浆土、黑土和淡黑钙土,74个磷肥量级田间校验得出,玉米施用磷肥最大效益与最高产量用量及其变幅(0～109.5 kg/hm2与10.1～125 kg/hm2);通过上述两项结果运算得出,"应用土测值直接推荐磷肥最佳用量法"的准确程度(田间校验获得的实际量与推荐量的吻合率高达92%)和精度(田间校验获得的实际量与推荐量的差值仅仅为-14.7%～15.3%与-13.1%～13.9%)均较高。     

WOFOST模型在河南省夏玉米主产区的校准与验证

为检验WOFOST模型在河南夏玉米主产区的适用性,通过大田试验数据,对WOFOST进行参数校准,并利用独立数据,对夏玉米叶面积指数、生物量、产量的模拟结果进行验证.结果表明,校准后的WOFOST对叶面积指数、生物量和产量的模拟效果较好.在整个生育期内,叶面积指数模拟值与观测值的归一化均方根误差(NRMSE)为20.7％,茎、叶、籽粒各器官干物质量及地上部生物量模拟值与观测值的NRMSE分别为10.6％、18.3％、21.3％、17.7％,夏玉米收获产量模拟值与观测值的NRMSE为6.1％.校准后的WOFOST可较准确地模拟夏玉米生长动态及生物量积累动态,适用于河南夏玉米主产区夏玉米生长模拟和产量预测.     

玉米秸秆接触物理参数测定与离散元仿真标定

为提高离散元方法模拟玉米秸秆揉碎过程的准确性,试验测定玉米秸秆与揉碎机锤片、玉米秸秆与玉米秸秆的接触参数。以径向堆积角相对误差值为评价指标,应用正交方法标定玉米秸秆离散元仿真需要输入的接触参数。结果表明:玉米秸秆与揉碎机锤片碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别设置为0.663、0.226、0.119;玉米秸秆与玉米秸秆碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别设置为0.485、0.142、0.078,此参数组合为玉米秸秆离散元仿真接触参数的最优方案,仿真结果与试验结果的相对误差为8.127%。     

稻谷颗粒模型离散元接触参数标定与试验

EDEM与FLUENT耦合模拟稻谷清选时,稻谷颗粒参数设置的准确性直接影响仿真结果的可信度。结合稻谷颗粒堆积角的实测试验与仿真试验,标定了稻谷颗粒模型间静摩擦系数、滚动摩擦系数2个主要接触参数。设计了堆积角形成装置,该装置采用坍塌法和注入法同时形成2种堆积角,可以减小非同时形成所引起的测量误差;创建了稻谷颗粒的离散元模型,结合堆积角的实测试验与仿真试验,建立了2个主要接触参数与2种堆积角之间的二元回归方程;以稻谷颗粒2种堆积角的实测结果作为目标值,对回归方程进行数值求解,得到颗粒模型间的静摩擦系数、滚动摩擦系数分别为0.433 6、0.161 5;设计了抛洒试验对标定后的参数进行验证,抛洒长度、宽度和近抛洒端堆积角等特征参数的实测结果与仿真结果的相对误差小于5.7%,这表明颗粒的模拟运动轨迹与实际运动轨迹基本一致,所创建的稻谷颗粒离散元模型及标定得到的接触参数可以为EDEM-FLUENT耦合仿真稻谷清选过程提供参考。     

卧式储油罐变位与罐容表标定的问题

将储油罐变位分解为横向移位和纵向倾斜,并设横向偏转角度β,纵向倾斜角度α,根据几何关系研究了卧式储油罐的变位识别。横向移位分析包括油平面高于、低于、处于中层面3种情况;将储油罐分为两侧球冠体和中间圆柱体两部分进行纵向倾斜分析,圆柱体部分针对右侧油面是否接触圆柱体侧壁分为5种情况进行讨论,而球冠体部分分别将两侧球冠体分为左上、左下和右上、右下两部分进行讨论,并建立了储油罐储油量与罐位高度对应关系的微积分数学模型。结合实测数据,利用最小二乘法确定了实际情况下的α和β值,给出了相应罐位高度的罐容表标定值,验证分析了模型的正确性和可靠性。