无人机智能巡检技术在渠堤渗漏识别中的应用

针对引水渠道渗漏难以发现和监测的问题,介绍了一种无人机智能巡检技术。它主要是基于现代人工智能技术,对无人机搭载红外热成像仪采集到的图像进行分析,实现渠堤渗漏的自动识别,快速高效地检测出渠堤渗漏区域,并能跟踪渗漏的发展变化过程,完成渗漏缺陷的闭环管理。应用实例重点针对某引水渠道工程的一处渠堤渗漏进行无人机红外热成像采集后,通过智能模型识别准确计算出渗漏区域的面积。实例说明该无人机智能巡检技术在渠堤渗漏缺陷识别方面具有一定的有效性和优越性,它提升了渠道巡检工作效率,提高了渗漏缺陷的预警能力,保障了引水渠道工程的安全运行。

基于Hydrus-3D模型的再生水涌泉根灌模拟及布置参数预测

为了探寻再生水果树涌泉根灌条件下灌水器的最优布设埋深和间距,以饱和―非饱和土壤水分运动理论为依据,选取了典型研究区一年和多年生桃树,利用Hydrus-3D模型对再生水涌泉根灌土壤水分入渗过程进行数值模拟,并将模拟结果与田间试验实测结果进行对比验证,同时预测了双源涌泉根灌灌水器的最优布置参数。结果表明,Hydrus-3D模型对再生水涌泉根灌湿润锋运移距离以及灌水结束后不同时刻含水量分布的模拟值和实测值之间决定系数R 2均大于临界决定系数,均方根误差RMSE分别小于1.5和0.05,且F检验P值均在0.05以上。说明Hydrus-3D模型可以用于再生水双源涌泉根灌土壤水分运移的模拟;利用Hydrus-3D模型预测结果表明,1,5,10年生桃树再生水双源涌泉根灌灌水器最优布设埋深分别为35,35,45 cm,最优布设间距分别为40,50,40 cm。

不同钾肥对再生水灌溉条件下土壤-作物系统Cd的影响

为了探明再生水灌溉条件下不同施钾肥处理对土壤-作物系统Cd的影响及差异性,通过田间微区试验研究了不同施钾肥处理对再生水灌溉番茄植株、果实以及根际土与非根际土Cd含量的影响。结果表明:再生水灌溉条件下,施钾肥处理可提高番茄果实产量,施加KCl较K2SO4增产效果明显,分别较不施肥处理可增产6.10%～24.00%和1.36%～13.16%;不施钾肥较不施肥处理番茄果实Cd含量降低,但降低幅度小于施加钾肥处理,施加KCl较K2SO4处理番茄果实Cd含量较低,Cd含量分别较不施钾肥处理分别减少58.33%和8.33%,且各处理均未超0.05mg/kg的限值标准;不施钾肥处理较不施肥处理土壤pH、Cd含量有所降低,降低幅度小于施钾肥处理,有效态Cd有所增加,施加KCl和K2SO4较不施肥处理有效态Cd降低,施加KCl和K2SO4较不施钾肥处理根际土和非根际土pH、Cd含量和有效态Cd含量均有所降低,其中施加KCl根际土和非根际土Cd含量分别降低2.96%～3.11%和5.75%～14.22%,施加K2SO4分别降低4.14%～5.90%和8.10%～8.29%;施加KCl根际土和非根际土有效态Cd含量分别降低10.75%～16.19%和13.98%～28.74%,施加K2SO4分别降低15.97%～20.55%和19.91%～24.70%。因此,再生水灌溉条件下,可通过选择施加适宜的钾肥种类,调控重金属Cd在土壤-作物系统的分布及其生物有效性,施加K2SO4较KCl相比,可一定程度降低土壤Cd全量及有效态Cd含量。

再生水灌溉不同滴头布置方式下PPCPs在土壤和番茄中的累积

随着药品和个人护理品(Pharmaceuticals and Personal Care Products,PPCPs)生产和使用量的增加,PPCPs及其代谢产物在再生水中的检出种类、检出量不断增多,再生水灌溉可影响PPCPs在土壤-作物(蔬菜)系统中的分布及累积,但其规律及驱动机制尚不明确。为探明再生水滴灌条件下滴头布置方式对PPCPs在土壤-作物(蔬菜)系统累积的影响,该研究采用盆栽试验比较2种滴头布置方式(在番茄根部、在两番茄中间)对土壤剖面及番茄各器官中PPCPs累积量的影响,并进一步分析PPCPs在土壤-作物(蔬菜)系统累积的驱动机制。结果表明,再生水灌溉条件下不同滴头布置方式造成了PPCPs在土壤、作物(蔬菜)中累积规律的差异性,滴头布置在两番茄中间处理较其他处理而言增加了0~5cm土层吉非罗齐累积量(P<0.05),降低了番茄叶部卡马西平和根部吉非罗齐的累积量(P<0.05),较滴头布置在番茄根部处理降低了番茄叶部吉非罗齐和根部三氯生的累积量(P<0.05);不同再生水灌溉方式通过影响土壤微环境指标导致了土壤中PPCPs分布规律的差异性,滴头布置在植株中间处理较其他处理增加了0~5 cm土层pH值,导致该土层下吉非罗齐的累积量高于其他处理(P<0.05)。研究可为基于新兴污染物PPCPs防控的再生水农业安全利用提供理论依据。

PPCPs在土壤-作物系统行为特征及环境风险的研究进展

随着药品和个人护理品(PPCPs)生产和使用量的增加,PPCPs及其代谢产物在水体、土壤环境中的检出量、检出种类与日俱增。本文基于国内外已有的相关文献,总结了典型PPCPs通过不同途径进入土壤-作物系统的环境风险,并从PPCPs在土壤-作物系统中的降解行为特征和迁移累积规律等方面对PPCPs环境行为及归趋的最新研究进展进行了综述,指出目前研究存在的PPCPs种类、浓度、输入方式以及环境背景的单一性等突出问题,并对该领域未来研究趋势进行了展望,如不同类别PPCPs的环境行为特征、与土壤微环境的互作机制、降解或螯合产物及其环境行为与风险等方面的研究,对于探明PPCPs对生态环境的影响规律及对人类健康的潜在危害具有重要意义。

基于可公度性理论的干旱预测方法研究

【目的】为可公度性理论在干旱预测预警领域的拓展和应用提供依据。【方法】以河南省为例,并依据该省1961―2016年历史干旱数据,基于可公度性理论,采用层次分析法和MATLAB、SAS软件进行干旱发生年份预测,并与前人预测结果及蝴蝶结构图预测结果进行对比验证。【结果】基于可公度性理论的三元、四元和五元可公度预测模型,预测2014年河南省发生严重干旱的频数最高,即发生干旱可能性最大,这与实际相符;基于上述数据,预测河南省2030年前发生严重干旱的年份为2023年,这与蝴蝶结构图预测结果相符,并与前人研究结果一致。【结论】该方法用于区域性干旱发生年份的预测时具有较强的实用性;层次分析法及MATLAB、SAS软件的应用,大大提高了模型计算速度,并降低了主观因素对预测结果判别的人为影响,提高了计算结果的准确程度。

引水渠道动态水位预警机制研究及应用

在安全监测工作中,及时发现和预警水工建筑物的数据异常及工程缺陷是确保水电站安全运行的重要措施之一。针对长距离引水渠道的沿线水位监测和预警,提出了引水渠道动态水位预警机制。引水渠道动态水位预警机制是指选择渠道重点渠段安装动态水位预警系统(水位计、RTU、摄像头、GPRS模块、预警终端、显示终端),获取实时动态水位数据,为自动报警提供可靠的数据支撑;以预警后工程运行管理人员采取应急措施所需要的响应时间为依据,计算渠道实时水位增长速率作为报警条件,对渠道水位进行实时监测和预警;同时补充高水位预警,当水位缓慢增长超出预警值时及时发布报警通知。引水渠道动态水位预警机制整体上为引水式水电站长距离输水安全提供保障。

浅析渗流量与库水位变化过程的关系

渗流量是大坝安全监测中的重点关注内容,其变化规律与大坝能否安全运行关系密切。基于某水电站面板堆石坝渗流量监测资料,对多年监测数据进行特征值统计分析及周期性分析,揭示渗流量与库水位的周期性变化规律;研究库水位在上升阶段和下降阶段与渗流量的关系,基于二者变化的不同步特性探求滞后时间,结果发现:对于该电站,是否考虑滞后时间对相关性分析结果影响不大;扣除滞后时间的影响,渗流量和库水位的变化速率在水位上升阶段均大于下降阶段;统计各水位变化阶段,渗流量和库水位变化量的比值Δ_(Q)/Δ_(H),即库水位每变化1 m对应的渗流量的平均变化量,发现该值在水位下降阶段更大;对渗流量进行影响因素敏感性分析发现,库水位占据主导。后续可依据渗流量与库水位的关系构建模型对不同水位变化过程的坝后渗流量变化趋势进行预测。