刚性植被群对连续弯道水力特性的影响研究

为了探究植被对天然弯曲河流水力特性的影响,通过连续弯曲水槽试验,设计均匀、簇状两种布设形式分别模拟人工规律种植以及自然丛生的植被群,对比分析不同的布设形式对弯道水流流场、水动力轴线、紊动能分布的影响。结果表明:①连续弯槽中水流流场出现明显的流速分区:高流速区靠近凸岸,低流速区则分布在凹岸附近;底层水流与表层水流相比,高流速区分布范围扩大,低流速区减小;布设植被后高流速区分布范围增加,低流速区则剧减,且簇状布设的影响幅度明显大于均匀布设。②连续弯槽水流的水动力轴线偏离正常位置,其沿程表现出先贴近凸岸后脱离凸岸的动态变化过程;植被布设大大延缓了该进程,且簇状布设的延缓程度大于均匀布设。③连续弯槽水流的紊动能沿程分布呈现出不均匀性,最大值出现在弯顶附近区域;从紊动能数值变化可知,植被布设使得水流的紊动能普遍增加,且簇状布设的影响程度大于均匀布设。

山西省有机旱作农业实施成效及发展对策

有机旱作农业是山西省农业发展的必由之路。山西省自2018年实施有机旱作农业以来,重点围绕耕地质量提升、农水集约增效、旱作良种攻关、农技集成创新、农机配套融合、绿色循环发展、品牌建设、新型经营主体培育八大工程进行了建设,走出了一条具有山西特色的有机旱作农业道路。本文基于山西省有机旱作农业的实施情况,总结了取得的成效,分析了存在的问题,并提出了针对性对策,以期为山西省有机旱作农业的可持续发展提供参考。

不同布设形式刚性植被群对连续弯道水力特性的影响

为了解植被群对天然弯曲河道水力特性的影响,设计簇状、均匀两种布设形式分别模拟自然丛生及人工规律种植的植被群,通过水槽试验探究植被不同布设形式对连续弯道流场、水动力轴线、紊动能、环流结构分布的影响。结果表明,连续弯道流场出现明显的流速分区,其中高流速区靠近凸岸侧,低流速区依附在凹岸侧;植被布设使得高、低流速区的分布范围产生相反的变化规律,即高流速区增加,低流速区削减。弯道作用下水动力轴线在“弯顶上游侧逐渐摆向凸岸—弯顶附近紧贴凸岸—弯顶下游侧摆向凹岸”完成一个周期的运动变化;植被布设使其摆向水槽中部且簇状布设的偏离程度大于均匀布设。弯道作用下水流紊动能的沿程分布表现为“两侧小中间大”;整体上看植被布设使得弯顶下游侧紊动能增加且簇状布设的影响程度大于均匀布设。植被布设改变了环流结构,表现为涡核位置的摆动以及分布范围的改变。

明渠植物对沙波形态变化的影响研究

沙波在自然河道中广泛存在,其对河床形态的变化起着不可忽视的作用。通过在玻璃水槽中采用有机玻璃棒模拟刚性挺水植物对沙波各种运动形态变化的影响,并引入MIKE21水动力数值模型,从宏观与微观两个方面,研究沙波的波长、波宽、波高、波长波宽比、迎流面与背流面波长比等在水中植物影响下的变化现象,探究河道泥沙的群体运动机制,为自然河道中泥沙的治理提供一定的借鉴。结果表明,在挺水植株对水流流态变化的影响下,沙波的波长、波宽、波高沿程形态变化显著,尤其在植株绕流影响下,泥沙颗粒在植株两侧运动速度增大,呈现冲刷的态势,沙波也随之出现复杂的运动形态,植树前后上游沙波形态亦有显著差异。

关于河流健康内涵与评价方法的综合评述

在可持续发展观念的推动下,河流健康问题引起各界广泛的重视。本文对河流健康的概念与内涵进行了剖析,分析了河流健康与河流生态系统健康的异同,提出了河流健康应包括三方面的内涵:河流自身结构功能完备,能发挥其正常的生态环境效益,并满足人类社会发展的合理需求。系统地总结了河流健康评价方法、评价标准、评价指标及评价模型,指出了评价的主体应当是河流系统,评价的河流不同,评价指标的选取和权重的确定也随之不同,依其具体特征而定。为我国河流健康评价的发展提供了一定的参考价值。

河流健康评价指标体系初探

提出了河流健康的内涵包括三方面:河道健康、河流生态系统健康和流域社会经济价值,具体为河流自身结构完整,功能完备;具有满足自身维持与更新的能力,能发挥其正常的生态环境效益;满足人类社会发展的合理需求。在河流健康概念的基础上,结合河流的功能和属性,提出了构建河流健康评价指标体系的5项原则,分目标层、准则层和指标层建立了包括河道健康、河流生态系统健康和流域社会经济价值三方面共24个指标的河流健康评价指标体系,并给出了相应指标的量化计算方法。

河流健康的内涵及表征

分析了河流健康与河流生态系统健康的异同,提出了河流健康应包括三方面的内涵,即河流自身结构完整,功能完备;具有满足自身维持与更新的能力,能发挥正常的生态环境效益;满足人类社会发展的合理需求。并从河流自身健康、河流生态系统健康和社会经济价值三方面对河流健康表征进行了探讨,指出只有自然和社会两方面属性都健康的河流才是健康的河流。

黄河下游河道健康状况评价与治理对策

河流健康包括河道健康、河流生态系统健康和河流的社会经济价值。本文以黄河下游河道健康为研究对象，分析了河流健康与河道健康的关系，采用8个评价指标对黄河下游河道健康状况进行了评价，结果表明：20世纪50～60年代黄河下游3个河段健康状况较好，为健康与亚健康等级，70年代以后3个河段健康状况逐年恶化，至2000年左右健康状况达到最低点，特别是花园口一高村河段，为亚病态等级，2000年以后由于黄河水量统一调度和小浪底水库调水调沙等下游河道健康状况有了较大程度的好转，达到亚健康等级。维持黄河下游河道健康的有效途径是“增水、减沙、调节水沙过程”，建立完善的黄河水沙调控体系是今后黄河治理的重要措施之一，本文还提出了多沙粗沙区治理、修建占贤水库、塑造与维持下游中水河槽等6项黄河下游治理的相关措施。

圆管螺旋流局部起旋器与出口段流速分布

探讨了圆管螺旋流的局部起旋器 ,并在试验的基础上 ,对圆管螺旋流局部起旋器出口段周向流速和轴向流速分布特性进行了研究 ,同时分析了其形成的机理。研究表明 ,受水流惯性与黏性的作用 ,周向流速分布由部分断面渐变为全断面线性分布 ;轴向流速分布则受周向旋转水流运动作用 ,流速分布坦化为类对数分布。

基于云模型的汾河水库健康评价

针对多沙河流水库健康的内涵,构建包含水库结构安全、上下游河段健康、社会服务效益和区域生态系统四个方面的汾河水库健康评价指标体系,建立基于层次分析法、云模型和加权平均法的模糊综合评价模型对其进行健康评价。结果表明汾河水库处于健康状态,但其健康值偏低,存在健康下滑趋势,主要体现在水库泥沙淤积严重、径流调节能力减弱等方面。可见,泥沙淤积对多沙河流水库的安全运行带来了多方面的影响,进而影响到了其健康状况,解决泥沙问题已经成为汾河水库运行与管理的迫切需要。

伊洛河入汇对黄河下游水沙关系的影响分析

根据小浪底、花园口、黑石关3个水文站近50 a实测径流量与输沙量数据资料,运用交叉小波分析方法,结合交叉小波能量谱、小波凝聚谱和小波功率谱探讨了尹洛河水沙入汇对黄河干流下游水沙的影响。结果表明:(1)黑石关与小浪底径流量在1978-1992年间均具有4~9 a的周期尺度;黑石关站输沙量和小浪底站输沙量相关性不显著;(2)黑石关径流量对花园口径流量有持续稳定的影响,主要体现在1965-1996年的0~9 a的周期尺度上;黑石关输沙量对花园口输沙量有一定影响,主要表现在1958-1970年的4~10 a和1956-1962年的0~6 a的周期尺度上,但影响程度不大。总体而言,伊洛河水沙入汇对黄河下游径流过程影响显著,输沙过程影响不大。

基于赋权法比较的改进云模型应用研究——以汾河二库为例

针对传统模糊综合评价法具有评价指标权重矢量的确定主观性强、相对隶属度权系数易偏小、不能全面反映水库健康状态等缺陷,本文旨在优化水库健康评价方法,围绕水库健康评价指标体系,应用AHP、EWM、AHP-EWM、AHP-Cloud、AHP-EWM-Cloud共五种赋权方法进行权重分析比较。通过闵式距离确定最佳赋权方法,并以云模型确定隶属度函数,建立基于改进云模型的模糊综合评价模型对汾河二库进行健康评价。AHP-EWM-Cloud法被确定为用于汾河二库工程案例分析的最佳赋权法,水库整体评价等级为健康,但岸坡稳定与水质情况仍需改进。该结果与水库实际情况相符,验证了该方法的合理性与可行性。研究表明:基于AHP-EWM-Cloud法的改进云模型兼顾了数据的客观存在、决策者的主观意识以及模糊性与随机性,为水库健康评价提供了一种可行的新思路。

压力水头和施氮量对微润灌土壤水氮运移的影响

【目的】探究微润灌溉水肥一体化条件下土壤水氮分布特征。【方法】通过室内土箱模拟试验,设置了2个压力水头(1 m和1.5 m)和3个氮肥(尿素)水平(0、500和1 000 mg/L),共6个处理,每个处理重复3次。定时记录累积入渗量和湿润锋运移距离,132 h后测定了湿润体不同位置土壤含水率、铵态氮量、硝态氮量,研究了不同压力水头和施氮量对土壤水氮分布的影响。【结果】尿素肥液对微润管出流速率具有明显影响,累积入渗量与时间呈显著的线性相关,压力水头1.5 m、施氮水平0 mg/L处理累积入渗量最大,达到10.55 L,湿润锋运移距离也最远。与1 m压力水头处理组相比,1.5 m压力水头处理组土壤含水率、铵态氮量、硝态氮量均增大;入渗132 h,与500 mg/L氮肥入渗处理相比,1 m压力水头水平下,1 000 mg/L氮肥入渗处理土壤中铵态氮、硝态氮量较小,1.5 m压力水头水平下,1 000 mg/L氮肥入渗处理土壤中铵态氮量、硝态氮量较多。【结论】增大压力水头显著增加了入渗速率、累积入渗量、湿润锋运移距离、土壤含水率、土壤中铵态氮量和硝态氮量;尿素肥液入渗限制了微润灌出流,提高了土壤中铵态氮量、硝态氮量,肥液质量浓度过大会限制尿素在土壤中的分解转化。

黄河下游径流输沙多时间尺度特征及其耦合分析

基于黄河下游花园口、高村、艾山、利津四站1950-2005年实测年径流量、年输沙量,运用小波变换方法分析了径流量、输沙量多时间尺度特征及其耦合关系。研究表明：（1）黄河下游径流量存在10年、15年、21年的主要变化周期,其中21年为首要主周期,周期变化特性最为显著,周期长度为10年左右;（2）黄河下游输沙量存在7年、15年、20年的主要变化周期,其中20年为首要主周期;（3）水量、沙量的主要周期基本保持一致。根据主周期对应尺度下小波系数曲线变化情况可以得出黄河下游径流量、输沙量在2005年以后十几年呈下降趋势。

基于泰森多边形的多点法测U形明渠流量

U形渠道是我国灌区主要的输水渠道,基于泰森多边形的多点法在U形明渠流量测验中的应用尚为首次提出,在简单介绍泰森多边形法在明渠流量测量中应用原理的基础上,采用基于泰森多边形的一点法、二点法、三点法来测量U形明渠流量,并进行对比分析,得出此三种方法所测流量的平均误差分别为5.4%、4.6%、1.5%,均满足工程实践的要求,为U形明渠流量的测验提供了一种新的方法。

运动恢复结构多视角立体重构在河工模型地形测量中的应用

动床地形的准确、快速测量对于河工模型试验具有重要意义。采用运动恢复结构三维地形重建(SfM-MVS)方法对某河工模型动床地形进行测量,并与传统测针地形测量法进行对比。结果表明,SfM法可以成功获取大面积动床冲淤地形,但所测高程与测针法之间存在系统偏差;这种偏差可利用测针法结果进行修正,使测量结果达到或接近河工模型试验规程所规定的精度要求。SfM法对于地形变化较平缓区域偏差较小,地形变化剧烈区域偏差较大,且难以通过系统修正得以改善。在实际地形测量中建议采用SfM法与传统测针法相结合,测针法可重点对床面变化较为剧烈处开展测量,弥补SfM法对局部地形测量存在的不足。

微润灌溉下施氮水平对大棚辣椒生长的影响

为探究微润灌溉下施氮水平对植物生长的影响,在大棚内用规格一致的土箱种植辣椒,该试验设置1.5、2 m两个压力水头,3个施氮水平(0、500、1000 mg/L尿素),即有1.5 m压力水头下施氮水平500 mg/L(A处理)、1.5 m压力水头下施氮水平1000 mg/L(B处理)、1.5 m压力水头下施氮水平0 mg/L(C处理)、2 m压力水头下施氮水平500 mg/L(D处理)、2 m压力水头下施氮水平1000 mg/L(E处理)、2 m压力水头下施氮水平0 mg/L(F处理)6个不同处理,每个处理重复试验3次,分析辣椒植株的生长状况以及产量。研究表明:2 m压力水头下大棚辣椒植株的生长状况均优于1.5 m压力水头,相同压力水头下500 mg/L施肥处理下的辣椒植株生长发育状况最好。

微润灌溉水肥一体化对空心菜生长的影响

为了探究微润灌溉条件下水肥一体化对空心菜生长的影响,试验设置了2个压力水头处理100 cm(H1)、150 cm(H2)和3个施氮(尿素)水平0 mg/L(N0)、500 mg/L(N1)、1000 mg/L(N2)6个处理。每个处理设置3次重复试验,对不同处理下土壤含水率、空心菜株高、茎粗、鲜重、干物质积累及氮农学效率进行了测定分析,探究不同压力水头和施氮浓度对空心菜生长的影响,筛选适合空心菜生长的较佳组合。结果表明:在微润管埋深20 cm,铺设间距25 cm条件下,150 cm压力水头较100 cm压力水头能促进植株生长发育,施氮浓度为1000 mg/L的处理比500 mg/L的处理空心菜株高、鲜重、干物质积累、氮农学效率明显要高。

微润灌施下施氮方式对空心菜生长及水氮利用效率的影响

为探寻微润灌施条件下大棚空心菜高产高效模式,进行大棚空心菜种植试验,试验设置压力水头为1.5 m,施氮方式分别为全生育期不施氮(CK);全生育期施氮浓度为300 mg/L(T1);生长前期施氮浓度为300 mg/L,中后期施氮浓度分别为600 mg/L(T2)、900 mg/L(T3)和1200 mg/L(T4)。对不同处理土壤硝态氮含量、空心菜株高、茎粗、产量等指标进行测定,研究不同施氮方式对空心菜生长状况、水氮利用情况的影响。结果表明:不同施氮方式对空心菜生长状况影响显著,T1至T4处理空心菜长势显著优于CK处理,空心菜株高、茎粗随施氮量增加先增大后减小,叶片SPAD值随施氮量的增大而增大;不同处理土壤硝态氮含量随时间增大先增长后下降,不同施氮方式对土壤硝态氮含量影响显著,土壤硝态氮含量随施氮量的增加而增大;不同处理空心菜产量:T2>T3>T1>T4>CK,灌溉水分生产率:T2>T1>T3>CK>T4,T1、T2处理的氮肥农学利用效率显著大于其他处理。综合空心菜的生长指标和水氮利用效率,T2处理是微润灌溉空心菜种植的最佳施氮方式。

微润灌施下压力水头对湿润锋及土壤水氮运移的影响

为探究微润灌施肥条件下压力水头对湿润锋运移距离及湿润体内水氮运移规律的影响,进行室内土箱模拟试验,设置5个水头(1 m、1.25 m、1.5 m、1.75 m和2 m),以浓度为600 mg/L的硝酸铵钙作为灌溉施肥,研究湿润锋运移距离与压力水头的关系,分析不同压力水头下湿润体内水氮运移规律。硝态氮(NO_(3)^(-))是植物吸收氮的主要形式,研究土壤中硝态氮的运移规律,对研究不同压力水头下微润灌的室外种植试验具有指导意义。试验结果表明:在微润灌施硝酸铵钙条件下,湿润体纵剖面为圆形,且湿润锋的运移距离与灌水时间均符合幂函数关系,入渗系数a与压力水头呈正相关关系,入渗指数b与压力水头呈负相关关系。压力水头对土壤水分运移有促进作用。压力水头越大,入渗界面的压力势越大,土壤水分入渗速率越快,同一时刻相同深度土层的含水率越大,累积入渗量越大。累积入渗量与灌水时间符合Kostiakov经验入渗公式,参数a、b与压力水头均为正相关关系。硝态氮运移规律与水分运移规律相反,距离微润管越远,土壤中硝态氮含量越高。压力水头对硝态氮运移有促进作用,同一时刻相同土层深度,压力水头越大,氮素运移越快,土壤平均硝态氮含量越高。硝酸铵钙能够改变土壤的孔隙结构。硝酸铵钙中钙离子与土壤胶体发生中和反应,导致土壤团粒结构增加,孔隙率增大,土壤入渗能力增强,在一定程度上可减小土壤入渗能力的衰弱速度,因此在大面积施用时,要避免其淋溶累积对水体及环境造成危害。微润灌施的推广与使用,仍然需要不断深入研究。