银北灌区稻田回归水灌溉对土壤盐分分布及作物产量的影响

银北灌区面临引黄水量锐减挑战的同时,也存在水资源利用效率低,灌溉用水不科学合理,水资源浪费严重等问题。寻求适宜的灌溉模式是减少黄河水依赖、提高水资源利用率以及保证作物产量的重要途径。采用大田试验种植水稻,设置6种不同的灌溉模式,分别为回归水漫灌(T1)、黄河水灌溉(T2)、适量回归水灌溉(T3)、黄河水回归水交替灌溉(T4)、退水再灌(T5)、常规灌溉(T6),研究不同灌溉模式对稻田土壤盐分分布和水稻生长及产量的影响。不同灌溉模式对稻田盐分分布影响显著。全生育期不同灌溉模式都存在表层土壤脱盐,底层土壤积盐的现象,T1处理脱盐深度最大,使盐分累积在土壤60 cm以下,其余处理累积在土壤40 cm以下。土壤脱盐率最大在T1处理,较初始土壤含盐量降低9.58%;根区脱盐率最大出现在T2处理,为27.36%;根区盐分变化量最大为T1处理,水稻生育期内,盐分向下迁移量为4.82 t/hm^(2)。回归水漫灌处理下水稻产量最大,为10029.42 kg/hm^(2)。T3处理生产单位重量的水稻可节省黄河水0.56 m3/kg,生产一季水稻单位面积可节省黄河水5003.41 m3/hm^(2)。综上所述,针对宁夏银北灌区,采用适量的回归水进行灌溉,可以在保证作物产量的同时,降低对于引用黄河水灌溉的需求程度。

基于无人机多光谱影像的不同施氮量水稻LAI反演方法研究

为探明水稻生育期内叶面积指数(LAI)的变化情况,建立可快速准确估测不同生育期水稻LAI的模型。在蒸渗测坑内进行不同施氮量下的水稻栽培试验,基于无人机采集不同时期水稻测坑多光谱数据,对计算得出的植被指数进行相关性分析,筛选出与5个生育期相关性最高的前5种植被指数,利用多元线性回归、偏最小二乘回归、随机森林、贝叶斯岭、梯度提升回归这5种方法构建预测模型;模型构建后,引入施氮量作为变量对模型进行优化,比较各生育期最优的预测模型。结果表明,机器学习算法下,随机森林回归模型对扬花期的水稻LAI预测精度和稳定性最好(r 2=0.85,MSE=0.33);施氮量对LAI有显著影响,引入施氮量作为变量对各时期、各模型的预测精度都有所提高(r 2平均值提高0.15)。从整体看,机器学习算法下,随机森林模型可对各时期的水稻LAI指数进行较好的预测;在分蘖后期,各模型的预测精度和稳定性最好。期待本研究建立的预测模型可为水稻LAI遥感监测和田间精细管理提供参考,并为精准农业定量化研究提供技术支持。

农田水位与施氮对拔节孕穗期受涝后冬小麦的调控效应

为探明拔节孕穗期受涝后农田水位与施氮对冬小麦生长、产量、籽粒品质、水氮利用及氮磷负荷的调控效应,于2020—2021年在南京市江宁区开展测坑种植试验。以冬小麦品种“扬麦25”为试验材料,在冬小麦拔节孕穗期受涝后设置高、中、低3个农田水位(即受涝1 d后农田水位3 d内降至-40、-60、-80 cm)和低、中、高3个施氮量(160、190、220 kg/hm^(2)),以不受涝且常规施氮190 kg/hm^(2)处理作为对照。结果表明,涝渍条件下,冬小麦株高、干物质量、产量、水分利用效率、籽粒粗蛋白含量、籽粒赖氨酸含量均随农田水位的降低和施氮量的增加而逐渐增大,氮肥偏生产力随农田水位的降低和施氮量的减小而逐渐增大,总氮、总磷等污染物负荷随着农田水位的降低而逐渐增大。与对照处理相比,试验设计农田水位下,增施氮肥(220 kg/hm^(2))可以缓解涝渍对冬小麦植株的不良影响,促进冬小麦干物质量和产量分别增加4.76%~23.81%、2.75%~9.19%;中、高农田水位下氮肥减施(160 kg/hm^(2))导致冬小麦分别减产2.20%和14.00%,水分利用效率分别下降4.55%和9.74%;低农田水位可以降低因氮肥减施导致的减产效应,使得冬小麦产量和氮肥偏生产力分别提高3.98%、23.49%。农田水位越高,其控水期间综合涝渍程度越大,对应产量越低。此外,短期内涝对提高籽粒粗蛋白含量具有积极效应,与对照处理相比,各处理对应粗蛋白含量提高11.50%~20.21%。综上,以高产、高效、减污、提质为目标,建议冬小麦拔节孕穗期5 cm水层受涝1 d后,农田水位3 d内降至-80 cm,施氮量为220 kg/hm^(2)。研究结果可为中国南方以及类似易涝易渍农业区冬小麦种植及涝渍灾害修复提供理论依据。

不同排水再利用措施对土壤水盐运移的影响

为了探明盐碱地不同农田排水再利用措施对区域水盐运移转化的影响,以河套灌区永联试验区为研究区,对研究区2017-2018年夏灌秋浇期明沟排水、集水井水水质进行定位监测,采用SWAP-WOFOST模型对土壤0~40 cm水盐量和大田玉米、向日葵产量进行校核与验证,根据研究区灌排条件设置明沟排水再利用情景(渠水∶井水∶沟水=4∶3∶3、5∶3∶2、6∶3∶1)与集水井水再利用情景(渠水∶机井水∶集水井水=4∶3∶3、5∶3∶2、6∶3∶1),以土壤脱盐率(SDR)和水分生产率(WIDP)为评价指标对情景模拟结果进行评价。结果表明,SWAP-WOFOST模型能较好地模拟河套平原土壤水盐变化与作物生长过程,R2分别大于0.73、0.63、0.65。明沟上下游水体缺乏连通性,其水质空间差异性较大,研究区不同土地利用蒸散发量、产量及盐分浓度受灌排措施与地下水埋深影响显著,在灌水不利的区域土壤盐分浓度较高,地下水埋深较浅,蒸散量较大,是导致作物产量降低的主要原因。情景模拟结果表明,集水井水再利用相较于明沟排水具有更好的积极作用,随着明沟排水再利用的比例增加,土壤含盐量成上升趋势,分别增加3%、6%、11%,同时DIWP无明显变化,表明明沟排水基本不适用于农田回灌;集水井水再利用降低了农田地下水埋深,有利于降低耕层土壤EC(R2=0.81),土壤脱盐率可提升至36.2%~41.8%。

煤与瓦斯突出的固─流耦合失稳理论及数值分析

本文在多相介质力学的理论基础上，提出了煤体有限变形下煤与瓦斯突出的耦合失稳理论。从热力学第二定律出发，以应力的二阶功最小原理作为突出发生的准则，建立了煤与瓦斯突出的固─流两相介质耦合失稳的数学模型，给出了两相介质耦合失稳问题的非线性有限元方程并进行了数值模拟。

农田水位调控下水稻净光合速率日变化规律试验研究

为了研究不同水位调控下水稻光合速率日变化规律及其影响因素,采用蒸渗测坑进行了水稻各生育阶段的水位调控试验.结果表明:农田水位调控对水稻光合速率日变化有显著影响,水分胁迫(干旱胁迫或奢水胁迫)会降低水稻光合效率,恢复正常水位管理后,受旱处理的水稻净光合速率迅速恢复甚至高于正常水平,出现超补偿效应,涝渍处理的净光合速率仍较低,具有一定的后效性;光合有效辐射强度日变化影响水稻光合速率日变化,水稻光合速率日变化出现M形曲线的条件是中午的光合有效辐射强度大于600μmol/(m2.s),在水分胁迫的情况下,水稻光合速率日变化难以形成M形曲线;在全天光合有效辐射强度低于600μmol/(m2.s)时,水分胁迫和正常水分的水稻光合速率日变化曲线均为单峰曲线,全天各时段光合速率差异较小,而且淹水并保持一定渗漏量的受涝处理,其光合效率具有一定的优势.

基于Mindlin应力公式的地基沉降数值计算与分析

该文给出了空间半无限弹性体地基内部在竖向分布荷载和水平分布荷载作用下,以Mindlin应力公式为基础计算地基附加应力系数、附加应力和最终沉降量的积分表达式,采用辛普森数值积分对工程实例进行了数值计算,并将其计算结果与基于Boussinesq应力公式的计算结果进行了比较.

基于“三生”视角的土地整治综合效益评价

以淮安市黄河故道地区为研究区,基于乡村振兴与生态文明建设要求,从生产、生活、生态的角度出发,提出土地综合整治的目标及评价指标体系,结合层次分析法和熵权法对指标进行组合赋权,采用多层次模糊综合评价模型评价土地整治的综合效益。研究结果表明:淮安市黄河故道地区土地整治项目更注重生产效益,以涟水县南集镇土地整治项目为例,生产效益等级为“优”,生活效益等级为“良”,生态效益等级为“中”,评价结果符合项目的实际成效,可操作性、科学性强。在后期土地整治中应更加注重构建乡村地域空间生态屏障,结合生态文明以及水文化建设,突出黄河故道特色,提升农村生态景观美学价值与生态系统的自我调节能力。

有限变形下的煤与瓦斯突出的固流两相介质耦合失稳理论

根据多相连续介质力学理论，建立了有限应变下煤与瓦斯突出的两相介质相互耦合作用的失稳理论和数学模型，从热力学第二定律出发，以应力的二阶功最小原理作为煤与瓦斯突出的发生的准则，它包括小变形统一失稳判据。通过对典型突出模拟实验模型进行数值计算，验证了本文所提出的理论及模型。

多桩型组合桩复合地基承载力的可靠度分析

基于优化桩型的观点,将柔性桩和刚性桩组合,刚性桩和散体材料桩组合,形成多桩型组合桩复合地基,充分发挥了柔性桩、刚性桩和散体材料桩的优点,弥补了单一桩型在地基处理中的不足。通过对现有多桩型组合桩复合地基承载力计算方法进行分析,建立了多桩型组合桩复合地基极限承载力可靠度概率分析模型。用JC法进行可靠度计算。通过刚柔组合桩复合地基实例,分析了随机变量的变异性对可靠性指标影响。

土地整理项目区适宜水面率模型

针对土地开发整理过程中人为因素的作用使水域面积逐步减少、水域功能退化等问题,分析了国内外相关研究进展,确定了研究目标及内容,并依据水文学和农田灌排基本原理,从防洪、抗旱、除涝和环境等多角度出发,对土地开发整理项目区的产汇流和需水容量进行分析;根据土地开发整理项目所在区域的位置、地形、水系条件等提出土地整理项目区适宜水面率分析模型,结合江苏土地整理项目实际,利用自行开发的分析软件进行分区水面率分析计算,结果表明:赣榆县黑林镇土地整理项目区(丘陵)的适宜水面率为4.71%,江苏省丘陵区土地整理项目平均适宜水面率为5.11%,范围为3.5%～7%;滨海县蔡桥镇土地整理项目区(平原)适宜水面率取8.58%,江苏省平原区土地整理项目平均适宜水面率为7.69%,范围为6%～9%.

石家庄市桥东区地基承载力的可靠度分析

给出了基于随机场理论的在倾斜荷载作用下地基稳定分析的概率模型和可靠度分析模型 ,采用JC法分析了石家庄市桥东区的可靠度指标与土的重度的变异性 ,水平荷载的变异性。

基于随机场理论的散体材料桩复合地基承载力可靠度研究

根据Vanmarche提出的土层概率模型,以散体材料桩为例建立了复合地基极限承载力可靠度概率分析模型,模型中考虑了基础性状的影响,采用JC法进行可靠度计算。通过实例讨论了基本变量的变异性、置换率、桩间土发挥系数、滑动面与水平面夹角、桩体材料的内摩擦角等对可靠度指标的影响。

刚柔组合桩复合地基承载力可靠度分析

基于优化桩型的观点,将柔性桩和刚性桩组合成复合桩,充分发挥了柔性桩、刚性桩的优点又弥补了两种桩型的不足。建立了刚柔组合桩复合地基极限承载力可靠度概率分析模型。用J(?)法进行可靠度计算。通过实例对刚柔组合桩地基承栽力的可靠指标进行了分析,给出了可靠性指标与随机变量的变异性及置换率之间的关系。

基底压力的分布形式对地基最终沉降量的影响

首先分析了基底压力的分布形式,然后利用空间半无限弹性体在竖向集中力作用下的Boussi-nesq和Mindlin应力解和位移解,给出了在竖向任意分布荷载作用下,地基沉降量的积分表达式.采用VisualBasic 6.0编制了相应的计算程序,其计算界面简单明了,便于工程应用.

土层概率模型及其在地基承载力可靠性分析中的应用

本文根据Ｖａｎｍａｒｃｈｅ提出的土层概率模型、土性相关距离的定义及方差折减函数Г＾２（ｈ）的基本性质，提出曲线拟合法计算相关距离。

偏心倾斜荷载作用下地基稳定的可靠度分析

分别以偏心倾斜荷载作用下Vesic,Hansen地基稳定极限承载力公式为基础,建立地基稳定的极限状态设计模型.在地基稳定的可靠性分析中,引进基于随机场理论的土层概率模型,运用结构可靠性设计理论,同时结合工程例对地基稳定的可靠度指标进行了分析.

有限变形下固流多相介质耦合问题的数学模型及失稳条件

本研究以多相连续介质力学理论为基础,把多相连续介质抽象为叠合连续体,考虑了固相骨架的有限变形、液相及气相之间的相互作用,建立了固—液—气三相介质相互耦合变形力学的基本理论和数学模型,提出了固相骨架有限变形下三相耦合介质的失稳条件.有限变形下失稳的临界条件对应着固相骨架的总刚矩阵奇异,为多相介质力学问题的数值模拟提供了理论基础.

水泥土和CFG组合桩复合地基动力特性分析

基于优化桩型的观点,将水泥土桩和CFG桩组合成复合桩,形成刚柔组合桩复合地基,既发挥了柔性桩、刚性桩的优点又弥补了各自的不足。本文采用ANSYS有限元分析软件,对刚柔组合桩复合地基复合地基的动力特性、在地震作用下位移和加速度时程曲线进行了分析,并对刚柔组合桩复合地基抗震动力特性进行了评价,刚柔组合桩的植入较好地改善了天然地基承载和变形特性,有利于地基抗震。

基于现场高应变检测成果的PHC管桩承载力可靠性分析

以北京西部某地桩基工程为例,场区土层上部为Ⅰ级非自重湿陷性黄土类土,厚度一般在5.0~8.0m之间,地基承载力特征值为100~130kPa。采用基桩高应变检测法对工程现场146根PHC管桩的检测成果进行统计分析,并对PHC管桩承载力进行了可靠性分析。结果表明,同一深度处极限侧阻力和端阻力基本符合正态;当安全系数一定时,活荷载与总荷载的比值、总侧阻力和端阻力的变异系数对可靠度指标影响较大。