石羊河流域水资源合理配置及节水生态农业理论与技术集成研究的总体框架

石羊河流域水资源配置及节水生态农业理论与技术的集成研究对推动农业与生态节水领域的科技创新和学科发展以及内陆河流域水资源持续利用均具有十分重要的战略意义和现实意义。本文在系统总结石羊河流域相关研究成果的基础上,结合作者目前正在开展的研究工作,提出了该流域水资源与节水综合集成研究的总体目标,从应用基础理论研究、应用技术开发以及技术集成与示范推广三个层面论述了石羊河流域水资源合理配置及节水生态农业理论与技术综合集成研究的总体框架,阐述了具体研究内容和方法,并指出了研究中的关键技术难点问题。     

膜下滴灌技术的研究现状与展望

目前,膜下滴灌技术研究主要包括膜下滴灌对作物生长发育的影响,膜下滴灌条件下土壤水、热、盐运移规律和膜下滴灌对水肥利用效率的影响等三方面.膜下滴灌技术研究中存在的问题有:如何制定合理的滴灌水肥施用制度和栽培模式,以调节棉花地上部与地下部的协调生长;滴灌条件下的水、热、盐、根系吸水问题,以及膜下滴灌作物水肥科学合理配比等的研究较少.我国膜下滴灌技术未来几年的重点研究方向为土壤水、热、盐动态变化规律和作物的水肥耦合技术等.     

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。     

ET0计算公式在我国半干旱区的实验率定研究

通过对我国半干旱区（杨凌）参考作物（修剪苜蓿）ET₀值的实验率定研究,揭示了在杨凌半干旱气候区,以天（旬、侯）为时间计算尺度时,实测ET苜蓿值与9种ET₀计算公式的计算值比较结果。ASCE推荐的标准ASCE-Penman-Motheith（标准ASCE-PM）及Penman-Motheith （PM）公式计算ET₀值与实测ET苜蓿值比较接近,再者是Priestley-Taylor和修正Penman（MP）公式,其它公式的适宜条件较差一些;以小时为时间计算尺度,若是晴天,标准ASCE-PM公式计算值比PM公式计算值更接近实测ET苜蓿值;若是昙天,PM公式计算值比标准ASCE-PM公式更接近实测ET苜蓿值;若是阴天,标准ASCE-PM、PM公式计算值与实测值相差较大。     

泵站加压条件下规模化灌溉管网优化方法研究

规模化灌溉管网中管线较长、出流口多,各个出流口易出现压力不均衡问题。结合树状灌溉管网的特点与最优化原理,以管网综合费用为目标函数、出流口压力均衡为主要约束条件,建立了泵站加压状态下的规模化管道输水灌溉管网的优化模型,采用LINGO对优化模型求解,得出了在管道投资最少和压力均衡条件下的最优管径组合方案。优化算例表明:此优化模型相比经济流速法设计的管网,总费用降低4.1%;管网内各个出流口压差不超过20%,满足管道输水灌溉设计中对水压的要求,能够使管网出流口压力均衡。     

多源数据融合的深度学习径流预测模型

为探究深度学习结合多源数据融合算法在流域径流预测中的效果,采用双向长短期记忆神经网络模型,选取汉江上游区域长序列水文气象资料及大气环流因子数据集,结合集合卡尔曼滤波数据融合算法,构建研究区域内5个流域径流预测模型并进行验证。结果表明,在相同预见期内该模型相比于传统长短期记忆神经网络模型,各项预测指标均有提高且能较好捕捉径流序列极值。采用数据融合算法加入大气环流因子数据集后,不同流域模型评价指标可进一步提升且随着预见期延长模型评价指标变化更为平稳。此预测模型可有效提升流域径流预报效果,为基于深度学习的径流预测提供参考。     

灌水次数对土壤入渗影响的试验分析

利用野外双环入渗仪和TST-70室内土壤入渗仪进行入渗试验,分析室内以1.35 g/cm3容重装土与田间翻耕地在0、1和2次灌水后的土壤入渗过程,研究Kostiakov入渗模型中各参数随着灌水次数的变化及田间与室内试验中入渗参数的差异性。结果表明:灌水和室内装土试验均使经验指数α有了一定程度的增大。同时,灌水和装土试验的Kostiakov入渗模型中第一个单位时间内平均渗吸速度i0较田间未灌水都有了明显的减小,经验指数α取值范围较有关资料中所给值小。4种处理中,一次灌水和室内装土试验的累积入渗量与时间双对数关系拟合很好,室内试验的误差分析值最小。因此,在利用Kostiakov入渗模型确定灌水技术参数时,应该考虑适用条件以及灌溉情况。     

基于生命旋回-权马尔可夫的径流预测模型

针对生命旋回预测模型不能反映河川径流周期性和波动性变化的特点,将其与权马尔可夫链结合,提出了一种精度较高的预报模型——生命旋回-权马尔可夫链组合模型.该模型用生命旋回模型预报河川径流的趋势项变化,由权马尔可夫链对径流残差序列进行修正,进行预测时采用等维信息方法处理,在此基础上对黄河龙门水文站径流进行预测,拟合精度为86.97%,合格率为86.78%,表明该模型可以用于径流预测.此外,对求解生命旋回模型的方法作出了改进,经研究表明,该方法实用可行.     

浑水管道输水灌溉的临界不淤流速研究

本文基于水流挟沙理论和悬移质泥沙悬浮效率系数研究基础,建立了浑水管道输水临界不淤流速计算公式,通过6组不同含沙量和4种规格管径的临界不淤流速试验结果,分析了不同含沙量、管径、泥沙粒径和密度等因素对临界不淤流速的影响,利用试验数据确定了泥沙悬浮效率系数计算方法,并对临界不淤流速计算公式进行了验证,结果表明计算公式具有较高的精度,计算值与实测值的最大相对误差为2.96%,能够满足管道输水灌溉工程的应用要求。     

湿度对水化硅酸钙力学性能影响的分子动力学模拟

水化硅酸钙(C-S-H)是水泥水化产物中最重要的组成成分,是水泥基材料的主要胶凝相。C-S-H层间水对其纳米结构和力学性能会产生显著影响。利用分子动力学研究了不同湿度C-S-H在结构和力学性能方面的差异。通过原子径向分布函数和浓度分布、弹性常数以及应力应变关系分析了湿度对C-S-H结构和弹性性质以及拉伸、压缩、剪切力学性能和变形性能的影响。结果表明:湿度增加会导致C-S-H中Si、Ca原子近程范围内的O原子集聚增多,还会导致C-S-H层间距离增大,分层更加明显,同时会降低C-S-H的弹性性质;湿度的增加会降低C-S-H拉伸、压缩、剪切力学性能和变形性能;湿度对抗拉与抗剪强度影响较大,对抗压强度影响较小,对拉伸时的变形性能影响最大,对压缩时的变形性能影响最小。