土地资源生态安全研究综述

土地资源生态安全已经成为当前土地资源可持续利用研究关注的热点问题,笔者在归纳了生态安全概念与特征的基础上,进一步阐述了土地资源生态安全的内涵、驱动因素、评价框架与方法。指出土地资源生态安全主要包括两个方面：一是土地生态系统的结构功能处于健康和平衡的状态;二是能够为人类社会可持续发展提供稳定、均衡、充足的供给。这一状态的实现,需要自然、经济、社会三大驱动因素共同推进,协调发展,其中,经济因素和社会因素对土地资源的影响远远超过自然因素。在评价框架方面,阐述了PSR、DPSIR、DPSER、“自然-经济-社会”4种体系的来源及应用。关于评价的方法,笔者分别对数学模型法、生态模型法、景观生态模型法、数字地面模型法4类方法的优缺点进行了概括总结,并提出了近年来一些新兴的评价方法。最后,笔者对土地资源生态安全研究趋势进行了展望：（1）以生态功能区划为基础,制定具有针对性、体现差异性的土地资源生态安全评价指标体系,并确定生态安全阈值;（2）注重开展干旱区、风沙区、喀斯特地区、水土流失地区、高原山区等典型区域的土地资源生态安全格局研究与未来状况的动态预警研究;（3）在评价方法上加强地理信息技术相结合;（4）探索新的评价方法,以便更好把控土地资源生态安全状况,实现土地资源的永续利用。     

微波杀灭霉变玉米中寄生曲霉动力学模型

为描述微波对霉菌的杀菌过程和预测杀菌效果,建立了微波对霉变玉米中寄生曲霉孢子的杀菌动力学模型.在50～75C的微波加热条件下获得了寄生曲霉孢子的致死曲线.选取线性模型、Weibull模型和Weibull 简化模型来拟合微波杀菌的动力学过程,以决定系数、均方误差、精确因子和偏差因子作为模型拟合度优劣的评判指标.结果表明,Weibull模型较线性模型能更好地拟合微波处理下寄生曲霉孢子失活动力学变化;Weibull模型简化后与原模型具有相似的拟合性,可有效预测特定温度-时间组合下的微波灭菌效果;通过Weibull模型预测微波杀菌时间可避免线性模型导致的杀菌不彻底或者过度杀菌的现象.     

生物质在下降管内的热裂解动力学研究

为研究陶瓷球热载体加热工艺下生物质在下降管内的快速热解的挥发特性,在热解温度分别为723,773,823K,下降距离分别为150,550,850,1 150mm工况下,对40～46目的玉米秸秆粉末进行了热解实验,利用一级动力学反应模型研究了生物质的热解动力学过程。实验数据与模型计算表明,生物质热解挥发程度随温度的升高和下降距离的增大而增大,实验数据和理论模型吻合性较好。     

畦灌灌水技术要素组合优化

以杨凌区进行的畦灌大田试验为基础,采用WinSRFR软件对各试验点的灌水质量进行了模拟,并分析了畦长、田面坡度、入畦单宽流量和改口成数对灌水效率Ea、灌水均匀度Ed和储水效率Es的影响;在此基础上,结合均匀试验设计与多元回归分析的方法,构建了包含灌水效率Ea、灌水均匀度Ed和储水效率Es在内的单目标优化模型,以入畦单宽流量和灌水时间为变量,采用遗传算法对模型进行求解,提出了试验点不同计划灌水深度条件下畦灌灌水技术要素的优化组合,结果表明其可获得高的灌水质量,达到常规畦灌节水的目的。     

基于平稳小波变换的冬小麦覆盖度高光谱监测

在2010与2011年度冬小麦生长季,通过大田小区试验,实测了冬小麦冠层的高光谱反射率与覆盖度。分析了不同覆盖度下的冬小麦冠层光谱特征以及不同生育期冬小麦冠层光谱反射率与覆盖度的相关性,建立了基于归一化植被指数(NDVI)与比值植被指数(RVI)、小波能量系数的不同生育期冬小麦覆盖度估算模型。结果表明:覆盖度越大,冬小麦光谱反射率在可见光波段越小,在近红外波段越大。在可见光波段,光谱反射率与覆盖度负相关,在"红边"处,由负相关变成正相关。在返青期、拔节期,NDVI估算效果好(R2为0.835 9、0.805 7);在抽穗期、灌浆期,RVI估算效果好(R2为0.803 1、0.829 4)。在返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期,以高频、低频小波能量系数为自变量的冬小麦覆盖度估算模型的R2分别达到0.911 2、0.895 4、0.880 2、0.927 5。     

平面宏动并联机器人动态模拟

针对宏微结合的宏动并联机器人建立了动力学模型,实现基于模型的滑模控制及仿真。首先,根据机构闭式约束等式,分析机构的逆位置和正位置,同时推导了机构的速度和加速度关系式。在此基础上,选择各杆件的关键点,建立各关键点的偏速度和偏角速度,利用Newton-Euler公式分析各杆件的惯性力和惯性力矩,考虑了微动平台对宏动机器人运动的作用,根据虚功原理建立了动力学方程。最后,应用动态补偿策略,设计了滑模控制器。仿真结果表明了方法的有效性。     

4LZ—2.0型联合收获机割台模态分析

为建立准确的联合收获机割台有限元模型,获取完备的结构动态特性,进行碧浪4LZ-2.0型联合收获机割台的试验模态分析,利用ModalVIEW软件识别各阶模态参数,同时利用UG软件进行割台有限元模态分析,得到了各阶计算模态,计算了试验模态的MAC值,并通过所测模态数据对比验证了所建立割台有限元模型的正确性.     

轴流泵装置模型断电飞逸过程三维湍流数值模拟

针对轴流泵装置模型断电飞逸过程特点,对应叶轮区所采用的冻结叶轮的变速旋转坐标系方法与基于任意拉格朗日-欧拉方法（ALE）的变速滑移网格法,构建基于三维非定常RANS方程与Spalart-Allmaras湍流模型的数值模拟方法,采用有限体积法对控制方程组进行离散,时间项采用一阶向后差分隐式格式,方程组中扩散项采用二阶中心差分格式,对流项采用二阶迎风格式,应用SIMPLEC方法进行速度压力耦合求解,采用初始工况的定常计算结果作为非定常计算的初始流场.经过轴流泵装置模型断电飞逸过程的数值模拟,获得了机组到达最大转速时所需时间为20.35 s,以及两种数值方法所得最大飞逸转速分别为1 610,1 989 r/min,装置模型稳态飞逸试验转速1 720 r/min,介于两者之间,同时揭示了机组转速、流量、转矩与测点压力等参数随时间变化规律与装置模型流道子午截面流速场、叶轮叶片压力场的瞬变过程,从而为机组结构优化设计和运行管理提供科学的参考依据.     

卧式螺旋卸料沉降离心机叶片的建模与仿真

从卧式螺旋卸料沉降离心机叶片的各部分受力特点出发,合理简化并建立Pro/E模型,应用ANSYS有限元软件分析该三维模型的强度和叶片变形问题。仿真结果表明:叶片的最大应力发生在叶片与转鼓的联接处,与实际已发生的一些破坏一致。     

AquaCrop作物模型在松嫩平原春麦区的校正和验证

为了研究AquaCrop作物模型在松嫩平原春麦区的适用性,利用实测的土壤水分、春小麦生长和产量数据,结合气象数据,获得AquaCrop模拟土壤水分和春小麦生长的模型参数,并用往年的作物生长数据对模型进行验证。结果表明,春小麦的产量和生物量的实测值与模拟值的绝对平均误差(MAE)为0.058和0.109、均方根误差(RMSE)为0.06和0.11t/hm2、模拟性能指数(EF)为0.795和0.822、残差聚集系数(CRM)为-0.006 96和0.005 87、一致性系数(IoA)为0.959和0.966;对10cm和20cm土壤体积含水率的实测值与模拟值的MAE为5.23和2.53、RMSE为6.47%和7.95%、EF为-0.277和-0.069、CRM为0.097和0.212、IoA为0.585和0.741。说明AquaCrop模型对春小麦的生物量和产量及生育期土壤体积含水率的模拟结果总体较好,对松嫩平原春麦生产有一定的参考意义。