基于GPR、CatBoost、XGBoost三种模型预测江西地区水面蒸发量

水面蒸发量是水资源规划与管理、农业灌溉设计和水文模拟等方面的基础数据,它是水量平衡计算中的关键要素。为了提高水面蒸发量的预测精度,选用了3种经验模型和3种学习机模型预测江西地区水面蒸发量,3种学习机模型包括GPR模型、XGBoost模型和CatBoost模型。依据江西地区2001-2015年16个气象站的逐日气象资料,如最高(低)气温、全球太阳辐射、地外太阳辐射、相对湿度和风速,构建10种不同的输入参数,通过对4种统计指标（R²、RMSE、MBE、MAE）的大小进行评估来评价模型的模拟精度。结果表明：当气象资料充足时,推荐CatBoost 10模型为江西地区水面蒸发量的预测模型,该模型在验证期的R²、RMSE、MBE、MAE值分别为0.744、0.842、0.006、0.633 mm/d;在输入组合相同的条件下,3种学习机模型的模拟精度均优于相应的经验模型。通过研究对比提高了江西地区水面蒸发量模型预测的精度。     

中国内地分区年用水总量预测模型研究

为了完善中国内地大尺度区域用水量预测模型的研究,为水资源科学利用提供支撑,应用ARMA、灰色GM(1,1)及BP神经网络模型原理,建立省级行政区划、流域、地理大区3种尺度的年用水总量预测模型,对模型优选结果进行统计分析,并应用最优模型对2021-2025年各省级行政区用水总量进行预测。结果表明：对于内地省级行政区划尺度,9个行政区的年用水总量最优预测模型为ARMA模型,6个行政区的最优预测模型为灰色GM(1,1)模型,16个行政区的最优预测模型为BP神经网络模型;对于流域尺度,5个流域的年用水总量最优预测模型为ARMA模型,3个流域的最优预测模型为灰色GM(1,1)模型,长江流域的最优预测模型为BP神经网络模型;对于地理大区尺度,北方6区的年用水总量最优预测模型为BP神经网络模型,南方4区的最优预测模型为灰色GM(1,1)模型;2021-2025年内地各省级行政区的年用水总量总体保持稳定。研究结果可为中国内地用水总量的管理提供依据。     

加气灌溉对部分土壤生境因子的影响

通过温室小区试验,研究了加气灌溉对土壤生境因子的影响。结果表明:与对照处理相比,加气灌溉降低了4.0%的平均土壤含水量,增加了1.5%的平均土壤O_2含量、3.4%的平均土壤温度、3.7%的平均土壤NO_3~-—N含量及1.0%的平均土壤NH_4~+—N含量。加气灌溉对试验中观测的土壤生境因子的影响不显著(p0.05),但土壤生境因子的微小改变可能会大幅改变土壤的环境效应和作物产量及品质,值得进一步研究。该研究对深入研究和客观评价加气灌溉技术具有重要意义。     

基于CiteSpace的农业节水研究进展与发展趋势

借助Cite Space可视化软件,对无形的科学知识进行了可视化计量研究。利用共引共词分析、多元统计分析、社会网络分析等方法,绘制了农业节水研究领域的科技文献共引网络图谱、高被引文献的热点词图谱以及前沿进展时区图谱。分析可知国内外有关农业节水的高被引文献多数是关于实验方法和技术应用,目前国内比较侧重于节水灌溉、水资源、节水型社会、农业节水技术方面的研究;国外有关农业节水研究热点主要集中在灌溉水利用效率、灌溉水资源、虚拟水、农业产量及种植结构等。国内在基于作物水分高效利用的遗传育种学及分子生物学方面研究相对薄弱,作物抗旱及水分高效利用机理、水分养分耦合及高产协调机理等生物节水方面有待进一步研究;在多种农业节水技术联合运用方面研究有待加强;农业节水的生态环境效应评价方面研究是未来农业节水研究的发展趋势。     

胶东梨园根系层土壤贮水量估算研究

2005年4月～2006年1月期间利用Trime土壤水分速测系统,分18次测定了烟台农科院梨园0～180cm范围内的土壤水分。对表层土壤水分与深层土壤水分之间的转换关系,及梨树在不同生长阶段对转换关系的影响进行了研究。结果表明,在梨树生长旺盛期和休眠期两个阶段内,0～10cm和0～30cm土层对深层土壤水分的预测效果都较差,0～50cm对深层土壤水分的预测效果较好,预测结果中相对误差大于12%的分别占26.67%和20.00%,最大相对误差依次为21.07%和15.05%;经验模型的预测精度偏高且各模型在生长旺盛期内的预测效果总体上较在生长休眠期内的预测效果差。因而本地区进行深层土壤水分估算的最佳表层深度为0～50cm土层,且以经验模型预测为佳。     

水肥一体微喷带施肥均匀性试验研究

为探究水肥一体化微喷带大田施肥均匀性及影响因素,通过两种长度微喷带在4种首部工作压力下肥液浓度测定试验,分析沿微喷带方向与垂直于微喷带方向的肥液浓度变化规律。结果表明:使用微喷带进行田间施肥时,微喷带铺设长度对肥液浓度均匀性影响不大,但随着沿程压力降低,施肥量会随灌水量的降低而减少;垂直于微喷带方向的肥液浓度在靠近微喷带的位置点变化平缓,沿微喷带方向肥液浓度小幅度减小。不同的铺设长度存在不同的最优首部工作压力,微喷带铺设长度为20 m、首部工作压力为40 kPa左右时和铺设长度为40 m、首部工作压力为28 kPa左右时,肥液浓度变化相对平缓。微喷带与比例式施肥泵配套使用进行水肥一体化灌溉时,肥液均匀性较高,实际使用时应进行合理配置并设置适宜的首部工作压力。     

基于变分模态分解的分频径流预测模型

准确的径流预测对于流域防洪减灾、农业灌溉、水库调度等具有重要意义。针对径流序列具有较强的非线性和非平稳性特征,提出一种月径流预测混合模型VMD-(CNN-LSTM, ELMAN)。首先运用VMD将径流序列分解为多个模态分量,并计算各个模态分量的样本熵值(SE),将其划分为高频和中低频分量;然后运用CNN-LSTM模型预测高频分量,运用ELMAN模型预测中低频分量;最后将预测结果相加得到最终预测结果。将模型应用于黄河流域中下游段白马寺和黑石关水文站的月径流预测,并与CNN-LSTM、ELMAN、VMD-CNN-LSTM模型的预测结果进行对比与评价。研究结果表明：本文模型预测结果的NSE值均大于0.99,优于其他模型,表明VMD-(CNN-LSTM, ELMAN)模型具有较高的预测精度,可应用于实际研究区的径流预测。     

CO2浓度、氮素和水分对春小麦碳素固定的影响

试验设350μmolmol-1和700μmolmol-12种CO2浓度水平,湿润、干旱2种水分处理和施N0、50、100、150和200mgkg-15个水平。结果表明,CO2浓度增加,春小麦地上部碳固定量和碳固定总量均增加,但与氮肥施用水平有关。在中氮和高氮时,CO2浓度增高,地上部碳固定量和碳固定总量明显增加,而不施氮肥和低氮时,增加则不明显。不同水分处理地上部碳固定量和碳固定总量也没有明显差别,这表明,CO2浓度升高对氮素和水分胁迫及对春小麦碳固定并没有补偿作用。     

潮汐能亲鱼型水轮机研发与数模验证EI北大核心CSCD

超低水头水力发电机组是国内外学者研发难点所在,潮汐能电站水轮机对生态的影响备受关注。针对鱼类经过水轮机时容易遭受以机械撞击、压力变化为诱因的损伤,提出一种结构简单、过流能力强、运行性能高的变螺距螺旋叶片式亲鱼型水轮机。以不同叶片数、螺距等结构参数为优化目标,以不同运行工况为研究主线,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)三维数模探究鱼类经流水轮机内环境特性。研究表明,双叶型变螺距转轮相对传统多叶片转轮鱼类过机率高(螺距变比1.2:0.9),适当加长转轮流道有益于降低流场压力梯度(3.9倍叶片区长),从而进一步减小鱼类过机机械损伤与压力损伤。综合理论设计与数模分析得到亲鱼型水轮机设计工况的效率为83.43%,流道内流最大压力梯度为-31kPa/s(<遭受压力梯度损伤阈值-50kPa/s),负压区鱼类低压损伤概率为0.02%。