南水北调中线工程2014—2022年冬季水温与冰盖观测分析

南水北调中线工程自2014年12月全线通水以来已运行8个冬季,为防止冰塞冬季输水流量控制为设计流量的30%~50%,严重制约了工程输水效益的发挥。因此,渠道水温和冰盖特性一直是冬季输水关注的重点问题之一。实测数据表明:①冬季输水流量总体逐年增大,最末段保持相对稳定,岗头闸流量约为50 m^(3)s,北拒马河闸约为25 m^(3)s;②冬季气温总体以暖冬居多。保定站最低气温-22.0℃,3日滑动气温极值-10.7℃,短期强寒潮可能是今后冰盖生成的关键驱动因子;③冬季水温沿程逐渐降低,渠首陶岔闸最低水温6.7℃,渠末北拒马河闸多数年份降至0℃附近。北拒马河闸水温最大降幅10日内由3.5℃降至0℃,期间渠段水温降幅亦达到极大值1.69℃100 km。④2016年冬季冰盖最长达280 km(最南端延伸至午河闸),次之为2015年冬季的73 km和2021年冬季的38 km,有两个冬季未生成冰盖。岗头闸-北拒马河闸近90 km是冰盖多发渠段,应引起关注。基于冰盖生成前实测数据,以初始水温和区间气温为输水条件,拟合给出了2 d、3 d和7 d等不同预报时效的简化水温模型和冰盖生成临界阈值。初步分析认为:冬季气温和输水流量是冰盖生成的两大关键驱动因子,流量越小气温越低越易生成冰盖,1月出现的短期强寒潮更易于导致冰盖生成。2016年冬季严重冰情是二者叠加的结果,2015年冬季冰盖主要是输水流量小诱发,而2021年冬季冰盖主要是短期强寒潮所致。

基于节气时间尺度的华北冬小麦物候期时空分布变化研究及启示

二十四节气是中国先民依据气候、物候创立的指导农业生产的时间知识体系,气候变化对华北冬小麦的物候节律影响显著,节气与物候、农事活动的原有对应关系可能会发生偏移。本研究基于华北平原52个农业气象站点1991-2020年实测地面气象数据和冬小麦物候数据,结合物候期模型模拟数据,分析了基于节气时间尺度的冬小麦物候期时空分布变化。结果表明:(1)华北平原冬小麦播种期在白露二候至霜降一候之间,出苗期在秋分一候至霜降三候之间,拔节期在惊蛰三候至谷雨一候之间,抽穗期在清明一候至立夏一候之间,成熟期在立夏三候至芒种三候之间。(2)与P1时段(1991-2005年)相比,P2时段(2006-2021年)冬小麦的冬前物候期(播种和出苗期)整体呈推迟趋势;冬后物候期(拔节、抽穗和成熟期)呈提前趋势。(3)研究区小麦实际播种期、出苗期和成熟期变化幅度在0-1候之间,基于节气时间尺度的冬小麦播种、出苗、收获等传统农事节气生产经验依然具有较好适用性,而有关拔节期和抽穗期的传统农事活动在相关区域则需适当提前安排。研究结果对于解析气候变化背景下冬小麦物候与节气之间的对应关系变化、重新赋值二十四节气农谚科学内涵、有效指导当代农业生产具有重要价值意义。

分数阶多机器人的领航-跟随型环形编队控制

针对多机器人系统的环形编队控制复杂问题,提出一种基于分数阶多机器人的环形编队控制方法,应用领航–跟随编队方法来控制多机器人系统的环形编队和目标包围,通过设计状态估测器,实现对多机器人的状态估计.由领航者获取系统中目标状态的信息,跟随者监测到领航者的状态信息并完成包围环绕编队控制,使多机器人系统形成对动态目标的目标跟踪.根据李雅普诺夫稳定性理论和米塔格定理,得到多机器人系统环形编队控制的充分条件,实现对多机器人系统对目标物的包围控制,通过对一组多机器人队列的目标包围仿真,验证了该方法的有效性.

中小学创客教师教学效能感的影响因素——以“三重障碍”为分析框架

"三重障碍"理论系统地阐述了教师在开展信息化教学活动时可能遇到的层层阻碍。文章以"三重障碍"为分析框架,通过分析问卷调查的相关数据,从定量角度探究了中小学创客教师教学效能感的影响因素,结果发现:支持、培训、设计思维这三个因素对中小学创客教师的教学效能感有显著的正向影响,且设计思维的影响力最强;时间、设施、资源、教师信念这四个因素对创客教师的教学效能感并无显著影响。基于此结论,文章针对中小学创客教师教学效能感的提升提出了相关建议,以期为中小学创客教育发展提供支持。

基于SPEI_K_C的华北平原小麦玉米周年干旱特征分析

华北平原是中国重要的冬小麦和夏玉米(麦玉)生产基地,同时也是水资源紧缺的区域,农业生产极易受到干旱的影响。该研究在标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)的基础上,引进作物系数(K_C)改进SPEI指数,并基于改进后的SPEI_K_C指数从作物生长季尺度、关键生育期尺度以及麦玉周年尺度分析1961—2017年华北平原冬小麦-夏玉米周年干旱的时空分布和变化特征。结果表明:1)SPEI_K_C指数在华北平原麦玉周年干旱评估中的适用性优于SPEI_TW指数(采用Thornthwaite公式计算的SPEI指数)和SPEI_PM指数(采用Penma-Monteith公式计算的SPEI指数):在(实际)有旱(指数)评估为有旱情况下,SPEI_K_C指数在代表气象站点的平均准确率为76.13%,较SPEI_TW指数、SPEI_PM指数均有提高;在无旱评估为无旱情况下,SPEI_K_C指数准确率为85.67%,较SPEI_TW指数、SPEI_PM指数分别均有提高。2)小麦关键生育期和小麦生长季的空间分布均呈轻旱在河北北部较高,重旱在研究区中部较高分布,玉米关键生育期和玉米生长季干旱频率的空间分布均呈中旱在河北北部较高,重旱在山东西部较高分布。总体来说,研究区的东南部干旱频率小于西北部,山东半岛地区和河北中部旱情较轻,河南省干旱严重。3)年代际干旱程度总体呈略微减小的趋势,具体表现为大部分研究尺度的轻旱发生频率增加,所有研究尺度的中旱和重旱发生频率减小;小麦关键生育期、小麦生长季以及玉米生长季的干旱频率减小,玉米关键生育期和麦玉周年尺度干旱频率增加。研究结果能够为正确认识气候变化背景下该地区干旱分布和变化,进而采取合理措施应对气候变化提供理论依据。

自主水下机器人非接触电能传输系统研究

针对自主水下机器人(AUV)水下接触式充电存在的问题,提出基于电磁耦合的非接触式水下充电方法。建立了基于松耦合变压器的水下非接触式电能传输系统电路模型,分析了电能传输效率的影响因素,实验测试了不同间隙介质和间隙距离对传输效率的影响规律。

南水北调中线总干渠冰盖糙率观测分析

冰盖糙率是确定渠道冰期输水水位和流量关系的基础参数,一直是明渠冰工程研究的重点之一。鉴于当前大型混凝土渠道冰盖糙率研究成果相当匮乏,以南水北调中线总干渠石家庄以北唯一无输水建筑物的唐河节制闸—放水河节制闸渠段为研究区域,依据全线通水以来唯一生成全渠段封冻冰盖的2016年1—2月逐日水位和流量实测数据,采用伯努利能量方程和谢才-曼宁公式推求渠道糙率,定性定量分析封冻前后渠道糙率变化特征。结果表明:①研究渠段畅流期渠道糙率n b为0.0167,封冻期冰盖综合糙率n c为0.0146,冰盖下表面糙率n i为0.0118。②由于水力磨蚀作用,封冻期冰盖糙率随时间呈波动减小的趋势。③渠道一旦生成封冻冰盖,输水能力大幅降低,仅占渠道设计流量的66.7%。该研究给出了大型混凝土渠道封冻冰盖糙率和输水能力降低的确切数值,以期为冰期输水调度和类似工程设计提供科学依据。

1961—2020年华北平原冬小麦-夏玉米生长季内光能资源时空变化特征

利用华北平原具有1961—2020年完整时间序列逐日气象资料的55个常规气象站点及11个辐射观测站点的逐日地面观测资料,建立华北平原冬小麦-夏玉米生长季的太阳总辐射的经验公式,从年代际尺度和年际尺度分析冬小麦-夏玉米周年、生长季和关键生育期辐射资源(总辐射、直接辐射、散射辐射和光合有效辐射)的变化特征。结果表明:华北平原太阳总辐射值分布呈北高南低、东高西低,全年总辐射范围为4 519.26~5 488.30MJ/m^(2);冬小麦生长季和夏玉米生长季太阳总辐射分别占全年的58.6%和41.4%;华北平原太阳总辐射呈显著下降趋势,1961—2020年研究区周年太阳总辐射平均减少了14.3%(708.24MJ/m^(2)),其中,河南东部以及河北西部地区下降幅度最大,气候倾向率达-210.67MJ/(m^(2)·10a);研究时段内冬小麦生长季和关键生育期太阳总辐射平均减少了10.0%和4.7%,与冬小麦相比,夏玉米生长季和关键生育期的太阳辐射下降幅度更大,分别减少了17.8%和17.7%;年代际尺度上,华北平原冬小麦-夏玉米周年、冬小麦生长季和夏玉米生长季太阳总辐射均呈现出递减的趋势,与1961—1980年相比,2001—2020年的冬小麦-夏玉米周年、冬小麦生长季和夏玉米生长季太阳总辐射分别减少了9.6%、7.7%和12.1%。综上,华北平原的直接辐射、光合有效辐射呈下降趋势,散射辐射呈上升趋势,本研究结果能够为华北平原辐射资源的合理利用以及制定适应气候变化的对策等提供科学依据。

老师·爸爸

我骄傲,我有一位好爸爸。我的爸爸是一位普通的小学老师,今年36岁,中等个子,身穿帅气的西服,脚穿锃亮的皮鞋,带着一幅金丝眼镜,特别有风度。他虽然每天都很忙,但他很关心我的学习,每天一回家,他不管多累,总要询问我的学习情况。一天下午放学,我心情很不好,一想起今天学校发生的事我就生气。今天在学校。