平原河网地区稻麦轮作农田排水与氮素流失特征研究

长江下游稻麦轮作区农田排水是区域面源污染的主要来源,明确农田排水与氮素流失特征对于区域农业生产可持续发展与生态环境保护具有重要意义。现有稻麦轮作农田排水与氮素流失研究中,一般采用农田测筒观测地表径流与深层渗漏量来估算农田氮素流失量,这与农田土壤水分与氮素主要通过侧向径流进入农田排水系统的实际情况存在偏差。本文基于4年的大田监测数据,运用田间水文水质模型DRAINMOD-NⅡ,模拟研究了不同气象条件下稻麦轮作农田排水与氮素流失规律。结果表明,稻麦轮作周年内,由排水造成的氮素流失量多年平均值为28.4 kg/hm^(2),占施肥量的6.0%,其中大部分集中在稻季,平均为25.6 kg/hm^(2),麦季氮素流失量仅为2.8 kg/hm^(2)。与现有文献报道值相比,本文模拟得出的排水总量高35.4%,氮素流失总量则低44.6%;差异主要来自麦作期,文献报道平均值(31.8 kg/hm^(2))是本文的11倍,估算方法不同可能是造成这一差异大的主要原因。结合降雨规律分析发现,农田排水量和氮素流失量与降雨变化关系显著(决定系数R^(2)>0.56),三者相对增量的变化规律几乎一致;在降雨频率为20%~80%的年份内,氮素流失量相对稳定,维持在均值的0.8~1.2倍之间;只有在重现期大于5年的干旱或湿润年份,氮素流失量才会出现较大变化。因此,通过排灌控制措施稳定农田水文过程是有效控制农田排水氮素流失的关键。

基于复合自适应的Buck变换器预设性能控制

针对Buck型变换器在复杂环境下发生负载波动时输出电压受扰的问题,提出了一种复合自适应预设性能控制方案以提升其控制效果。首先,利用自适应律对模型中包含负载项的非线性函数进行预测估计,同时通过在自适应律更新过程中构建并行估计模型获取预测误差,并将预测误差和跟踪误差融合以设计自适应参数更新律。然后,采用广义比例积分观测器来对剩余不确定性和外部扰动进行估计,并在控制律中进行补偿。最后,结合指令滤波反步控制和指定时间预设性能控制技术,提出了Buck型变换器复合自适应预设性能控制方案。所提出的方案保证了对负载波动的高精度预测,避免了在突发情况下输出电压超出预设函数范围,此外还证明了闭环控制系统中的信号收敛性。实验结果表明,复合自适应预设性能控制在负载突然减小的情况下系统最大偏离电压为0.376 V,相比于传统自适应反步控制的1.773 V减少了78.7%,验证了所提方案的有效性以及优越性。

混合单绕组磁悬浮开关磁阻电机悬浮特性分析

单绕组磁悬浮开关磁阻电机可以实现全功率转矩和转矩/悬浮两种模式运行,具有转矩系统与悬浮系统高度集成的独特优势,但存在悬浮力输出范围有限的弊端。针对上述问题,该文将单绕组磁悬浮开关磁阻电机模块设计,与直流磁悬浮轴承一体化集成,形成混合单绕组磁悬浮开关磁阻电机(hybrid single winding bearingless switched reluctance motor,HSWBSRM)。进一步将HSWBSRM宽支承系统的定子凸极与转子凸极设计为宽齿-窄齿互相配合形式,引入轴向充磁永磁体提供产生悬浮力的偏置磁场,提高悬浮力输出能力,降低了系统的体积与悬浮功耗。该文首先阐明混合单绕组磁悬浮电机结构与运行原理,并揭示设计约束条件。针对典型实验样机参数,构建三维有限元分析模型,着重围绕宽支承系统偏置、主动悬浮特性以及单绕组系统转矩/悬浮特性开展深入分析。最后,在探明宽支承系统与单绕组系统耦合特性的基础上,提出相应控制策略并构建控制系统,验证HSWBSRM悬浮机理的可行性与有效性。

12/14磁悬浮开关磁阻电机悬浮系统解耦控制策略

12/14磁悬浮开关磁阻电机悬浮力位移刚度系数和电流刚度系数受转子位置动态耦合,具有非线性时变特征,严重影响悬浮系统运行鲁棒性。针对上述问题,该文提出基于耦合悬浮力调节器的悬浮系统控制策略。首先,基于有限元分析和麦克斯韦应力法,揭示悬浮力非线性时变规律,并建立完善的数学模型;进一步将该模型表征为位置解耦悬浮力模型和非线性时变耦合分量。其中,位置解耦悬浮力模型一方面作为悬浮系统的直接反馈模型,另一方面用于设计耦合悬浮力观测器,实时在线获取非线性时变耦合分量。所获取的耦合分量作为外部干扰前馈补偿至悬浮控制系统。最后,针对基于耦合悬浮力调节器以及控制系统的有效性开展仿真分析与实验验证,结果表明,所提控制方法可以有效地解决转子位置对悬浮系统的动态耦合,提升系统鲁棒性。

大型连续钢桁梁桥顶推施工中关键节点力学分析研究

大型桥梁由于施工阶段与成桥状态差异较大,在最危险施工工况下桥梁节点部位易于造成结构损伤。以石济客运专线济南黄河公铁两用桥顶推施工新技术为工程背景,采用2个尺度分步分析该钢桁梁顶推过程中关键节点的应力状态。首先对钢桁梁桥进行整体结构力学分析,再将关键节点从整体结构模型中割离,施加合理的位移和应力边界条件,建立了有效的节点力学模型,通过有限元计算得出节点区域的应力分布;并通过该桥梁施工现场力学试验获得了节点的工作应力值,数值计算结果与试验结果较吻合。依据施工过程中最不利工况的节点应力分析结果,评估了大型钢桥梁顶推施工的可行性和安全性。

灌排控制措施结合沟塘湿地改善水稻灌区排水水质的模拟分析

针对水稻灌区农田排水氮素输出影响水环境的问题,该研究以大运河扬州段沿运灌区为例,在大田监测的基础上,运用田间水文模型——DRAINMOD模拟分析不同田间灌排控制措施的减排效果,并探讨利用农田周边沟塘湿地净化排水,达到灌区小流域不同水质目标的水管理方案。结果表明,在研究区目前常规灌溉(定额为9600 m3/hm2,合水深960 mm)和常规排水(排水沟深0.6 m,等效间距50 m)模式下,农田单位面积上的年均排水总量高达1162 mm,是灌溉量与降雨量之和的59%;其中地表径流占比51%,仅有25%是由降雨造成的不可控部分。采取理想的避免地表径流的干湿交替控制灌溉措施(年均灌溉量320 mm)可以显著降低排水量和氨氮的输出,相较于常规灌溉模式,可削减55%的排水量和59%的氨氮输出。研究区农田控制排水削减排水总量的效果较差,且在一定程度上增加了地表径流。由于地表排水中氨氮浓度(2.85 mg/L)高于地下排水(其浓度为1.80 mg/L),地表排水比例的提高会增加排水对氨氮的输出。从研究区小流域范围内沟塘湿地分布考虑,目前灌溉与排水量均过高,现有沟塘湿地不足以发挥作用;只有通过控制灌溉措施显著减少排水量以后,才有可能利用现存的湿地面积将排水中的氨氮浓度降低到地表水水质标准Ⅴ类水。因此,该研究建议在合理控制灌排水量的基础上,通过整合、优化灌区现有沟塘湿地资源来有效改善研究区农田排水水质。研究可为类似地区农田排水污染控制提供理论依据。

基于非光滑控制技术的电动汽车直接横摆力矩控制

利用非光滑控制技术,基于轮毂电动机驱动的电动汽车线性2自由度、7自由度整车模型,提出了一种非光滑直接横摆力矩控制策略.通过对质心侧偏角的估计和由传感器直接获得的车辆横摆角速度,设计基于横摆力矩控制的上层控制器,然后经下层控制器对得到的横力摆力矩进行分配,使系统横摆角速度和质心侧偏角能够分别跟踪期望值.结果表明:在外部扰动、未建模动态、系统不确定等受扰条件下,非光滑直接横摆力矩控制器具有较强的鲁棒性,能够提高极端驾驶情况下的车辆稳定性;在控制器连续条件下,非光滑控制器能够提供最好的控制性能.

大跨度钢桁梁斜拉桥快速强制合龙技术研究

徐州-盐城高速铁路盐城特大桥为主跨312m的双线钢桁梁斜拉桥,主梁采用悬臂架设跨中合龙的施工方法。提出了一种大跨度斜拉桥结构跨中快速强制合龙方法。首先,借助仿真技术对合龙口竖向、纵向、横向位移偏差进行分析,为其纠偏措施的选择提供依据。其次,研发了一种钢梁纵移装置,并结合温差法解决合龙杆件喂梁和合龙施工问题;提出塔梁约束释放控制法;推导出临界合龙的温度公式,确定合理的施工温度范围。最后,通过实测数据验证合龙后成型状态的可靠性。实践表明,该强制合龙技术实现了安全快速施工。

格构式超高支墩在桥梁施工中的关键技术

一座双线特大桥采用上承式连续钢桁梁结构,钢桁梁从两侧边墩至主墩悬臂架设在距边墩81 m处,设置高度分别为110.9 m(左侧),133.5 m(右侧)的格构式超高支墩以缩短151.5 m悬臂架设长度。提出一种有效力学分析方法模拟墩梁支撑钢桁梁悬臂架设过程的非线性接触情况,将理论分析模型结合到有限元软件中,运用迭代试算、反馈调节运算方法对钢桁梁架设全过程进行分析,从而得出施工阶段不同环境温度工况下格构式超高支墩支反力与应力。基于钢桁梁与格构式超高支墩结构整体模型分析结果,提出了钢桁梁下落格构式超高支墩施工中的关键技术。

基于QUAL2K模型的农田排水沟水质模拟研究

水质模型是研究农业非点源污染、进行水质评价及预测的重要手段。根据实地调查与监测数据,利用QUAL2K模型模拟了农田排水沟塘对于排水中氨氮、总磷2种污染物的去除情况。QUAL2K模型可用于农田排水沟水质变化过程的模拟预测,为优化排水沟塘系统的污染物去除能力提供理论依据。

基于QUAL2K模型的农田排水沟塘去污能力研究

QUAL2K水质模型可以模拟污染物在排水通道中的降解过程,分析排水沟塘对农业污染物的净化效果。以江苏省扬州市江都区水稻灌区一典型排水系统为例,利用QUAL2K模型模拟农田沟塘排水过程中氨氮和总磷两种污染物的削减情况;在利用实地调查与监测数据进行模型检验以后,根据实际水力联系情况,预测分析了调整水力联系及采用部分重点治理措施对改善整体水质净化效果的作用。结果显示:①研究区6个主要水质监测点模拟的平均相对误差均在20%左右,相关系数R^(2)和Nash-Sutcliffe系数NSE的计算值均大于0.5,验证了模型的可靠性,但是田间沟塘一些人为及自然等不确定因素对模型的精度具有一定的影响。②3种治理措施的效果为截污>减小排水流量>调整沟塘流网系统,模拟显示排水系统经过少数可行的水力关系调整,就可以显著提高整体水质改善效果。QUAL2K模型可以灵活调整排水沟塘水力联系,预演不同治理措施,为优化农田排水沟塘系统提供依据。

BIM技术在大型站房改扩建工程中的应用

随着高速铁路快速发展,原有老旧铁路站房无法满足客运需求,铁路站房改扩建工作迫在眉睫。目前我国大型站房大多为跨营业线施工,改造难度大、施工组织困难、安全风险高。近年来BIM技术快速发展,其与具体业务场景结合,可以为建筑企业带来可观的价值。通过六安站站房改扩建工程在场地、土建、钢结构、装饰等专业以及与新技术结合方面的BIM技术应用,保证了新建地道和新建天桥跨铁路既有线施工安全性,提高了旅客疏解和站场改造方案的合理性与科学性,提高了钢结构、机电和装饰深化设计的质量和效率,探索应用了物联网、无人机、虚拟现实、增强现实等新技术与BIM技术的融合,拓展了BIM技术的应用范围。

控制排水措施对稻田浅层地下水中氮素浓度的影响

根据在江苏省扬州市沿运灌区开展的一项大田观测试验,研究了稻田控制排水对浅层地下水中氮素的影响。结果发现,与常规排水相比,控制排水稻田浅层土壤排水中的铵态氮(NH+4 N)平均质量浓度有所降低,但硝态氮(NO-3 N)质量浓度则有所升高,二者变幅几乎相等;施肥后NH+4 N的变化较NO-3 N的变化更为剧烈,高浓度过程更为短暂。因此控制排水对于氮素浓度的影响有限,其减排效果主要是对排水量的削减。

“翰墨校园”特色学校建设的实践与思考

对于一个国家、一个民族来说,传统文化教育非常重要。中华优秀传统文化是中华民族的精神根基,在学校中加强中华优秀传统文化教育,能提高师生、家长的思想道德修养,提升科学文化素养。"翰墨校园"特色学校建设是传承中华优秀传统文化的一个重要载体和抓手,学校从确立办学思想、营造环境文化、构建课程体系、建设管理文化四个方面,全面论证了"翰墨校园"建设的特色、特点及其效果。

Second-Order Sliding Mode Controller Design with a Larger Domain of Attraction

In this paper,by combining a second-order sliding mode(SOSM)algorithm with the saturation technique,a novel SOSM control scheme has been presented.The feature of the proposed SOSM controller lies that there is a saturation function imposed on the sliding variable,which could significantly enlarge the domain of attraction for the closed-loop system.The geometric method has been utilized to prove that all the sliding variables will be steered to the origin in a finite time.Meanwhile,the relation between the control parameters and the shape of the phase trajectory has also been discussed.Finally,the proposed method has been applied to the tracking control problem for a robotic manipulator.

连续钢桁梁桥顶推施工过程整体式节点受力性能试验研究

石家庄与济南客运专线济南黄河公路和铁路两用特大型桥为公铁两用桥,其采用刚性悬索加劲弦钢桁梁的结构形式和钢桁梁带加劲弦顶推滑移施工技术。选取该桥施工中受力最大的典型节点进行现场应力试验。对节点可能出现较大应力的区域布置应力传感器,现场监测节点在不利施工工况下的应力,并将试验结果与有限元分析结果进行对比。试验分析结果表明,在千斤顶起顶过程中,由于实际起顶位置与原定起顶位置存在一定偏差,以及三片桁架并不完全同步起顶等施工原因,从而导致在千斤顶起顶工况下某些节点局部区域应力水平短时间内较高,在最不利施工工况下,试验节点的测点最大实测应力值达329MPa,接近材料的屈服强度330MPa,节点整体应力状态满足结构强度要求。

大跨度空间结构卸载过程模拟分析与监测

霍邱体育中心体育馆钢结构屋盖为大跨度空间网架结构,采用累积滑移方法拼装,其卸载过程是空间结构由施工状态向设计状态转换的关键环节。结合屋盖支撑卸载过程的施工特点,提出了一种实用的支撑卸载方法,运用有限元法对卸载过程模拟分析,并对卸载过程屋盖结构位移和关键构件的应力进行了实时监测。根据有限元分析和施工过程监测的结果,对该大跨度钢结构屋面卸载过程的安全性和可行性进行了讨论,该卸载方法可为同类型工程提供参考借鉴。

基于云监测的大跨度空间异形曲面钢桁架结构多点不对称整体提升技术研究

六安市体育中心体育馆形似十大著名茶品之一“六安瓜片”,采用89.7 m跨度的空间异形曲面钢桁架结构。通过对三种施工方案的技术先进性、施工安全性和经济合理性的综合对比,确定了馆内设提升架的多点不对称整体提升同步控制方案。研发了空间异形曲面钢桁架结构多点不对称整体提升同步控制技术,重点研究了提升设备与系统的不对称提升同步控制原理,提升点方案优化和提升架设计等;运用MIDAS进行了同步提升和不同步提升全过程的仿真模拟,为整体提升方案提供了参考。开发了针对体育馆钢结构的云平台海量数据处理和实时传输监测系统,并将实测结果与仿真模拟进行了对比。结果表明:多点不对称整体提升同步控制技术适用于六安体育中心体育馆大跨度钢结构屋盖结构的施工;采用的云监测技术和数值仿真技术可确保施工的安全性和可靠性。

中国与南美洲国家地缘经济联系强度及其影响因素

南美洲作为"一带一路"倡议国际合作的拓展方向区,对于提升中国地缘经济地位和拓宽中国地缘经济空间具有重要的意义。基于贸易、投资、旅游、交通和政治,本文建立多维度的地缘经济联系指标体系,运用灰色关联TOPSIS法和地理加权回归模型,解析中国与南美洲国家地缘经济联系强度的重要特征。结果表明:①2006-2015年中国与南美洲国家的地缘经济要素流整体呈增长趋势。②中国与南美洲国家地缘经济要素联系发展不平衡,交通联系强度高于政治、旅游、投资和贸易。③中国与南美洲国家地缘经济联系强度偏低,且差异显著。④中国与南美洲国家地缘经济联系强度提升缓慢,空间格局年际变化不大。⑤国内生产总值、人口规模、合作戈登斯坦因子是重要的地缘经济联系强度影响因子。市场是中国与南美洲国家地缘经济联系强度最重要的驱动力,资源禀赋对中国与南美洲国家地缘经济联系强度作用有限,地缘政治对中国与南美洲国家地缘经济联系强度作用显著。

大跨度复杂组合钢屋盖整体提升施工全过程力学分析

凤阳体育馆屋盖是由钢桁架、内环网架及钢拉索组成的大跨度复杂组合钢结构,结构高度24 m,跨度82.2 m,投影面积约11 851 m^(2)。针对该工程的特点,借助大型分析软件建立了钢屋盖三维结构计算模型。首先,阐述该工程整体提升施工方案,确定提升点选择和主要施工步骤。其次,通过施工各阶段力学分析、施工阶段成形与一次成形对比、温度变化及提升点标高偏差对结构影响等方面的分析,验证施工过程的安全性、结构成形的合理性,并对辅助结构中提升吊耳细部结构、提升支架进行设计和力学分析。最后,通过安全监控手段,验证了力学分析的可靠性,为钢屋盖结构的安全施工提供了基本保障。