典型喀斯特白云岩小流域土壤-表层岩溶带厚度空间异质性特征

土壤-表层岩溶带厚度是喀斯特地球关键带的关键指标,明确其空间异质性特征对于理解地球关键带结构演化机理以及评估水源涵养功能具有重要意义。在广西环江木连小流域1.4 km 2范围内,通过高密度电法(ERT)探测45条样线,共获取1731个样点的土壤-表层岩溶带厚度及环境因子数据资料,研究了土壤和表层岩溶带厚度的空间分布格局及其影响因素。结果表明,土壤和表层岩溶带厚度平均值分别为1.15 m和6.44 m,且分别呈现强变异程度和中等变异程度。地统计分析结果表明球状模型和指数模型分别可以反映土壤和表层岩溶带的空间结构特征。土壤厚度呈现中等空间自相关性,变程长,空间连续性好;而表层岩溶带呈现强烈的空间自相关性,变程短,空间依赖性强。土壤厚度受到环境因子(地形湿度指数、垂直曲率、曲率、坡向、坡度、高程、覆盖度、出露基岩率和植被归一化指数)的多重影响,而表层岩溶带厚度受部分环境因子影响的同时,与土壤厚度和植被类型的相关性更高。研究结果有助于喀斯特区土壤-表层岩溶带演化机理认识,并为土壤-表层岩溶带厚度的空间预测提供科学依据。

2BP-2000型水稻育秧播种机分盘装置研制

针对现有育秧播种机分盘装置生产效率较低、高速作业时易出现卡盘和秧盘输送不连续等问题,该研究设计了一种生产效率不低于2000盘/h的机械气动式自动分盘装置,可快速、准确完成分盘和供盘,适配2BP-2000型水稻育秧播种机高速播种。阐述了分盘装置的基本结构和工作原理,开展分盘、接盘过程分析,确定装置稳定分盘、接盘作业的关键机构与工作参数。分盘稳定性试验结果表明,生产率为1600~2000盘/h时,分盘稳定性不低于98.67%。开展以层叠秧盘数、生产率和秧盘质量为试验因素,以接盘成功率为试验指标的三因素三水平正交旋转组合试验,得到影响接盘成功率的因素主次关系为生产率、层叠秧盘数、秧盘质量,其中生产率、层叠秧盘数对接盘成功率影响显著(P<0.05),秧盘质量对接盘成功率影响不显著(P≥0.05),表明分盘装置对不同质量的秧盘适应性较好,其最优参数组合为:生产率2000盘/h、层叠秧盘数6盘/层、秧盘质量750 g/盘,该条件下分盘装置的接盘成功率均值为98.43%,与预测值仅相差0.29个百分点。研究结果对提高水稻硬盘育秧播种机械化水平具有实用价值。

三种固废改性生土材料配方设计及力学性能研究

为改善生土材料的力学性能,本研究以铁尾矿、煤矸石、电石渣、油泥与水泥等材料作为掺和料对生土进行改性。基于单形格子法设计配方,对3种配方、180个改性生土试件进行抗压强度试验,研究不同因素对试件破坏形态、抗压强度和试验数据离散性的影响;利用频数分析法,研究了固废改性生土材料的最优配方;通过CT扫描,从细观层面分析受荷后材料内部的分形和孔隙。结果表明:改性生土试件抗压破坏形态基本相同,极限位移受掺料影响显著。以煤矸石与电石渣、铁尾矿与水泥、油泥与水泥作为掺和料均可大幅提高改性生土试件的力学性能,掺和料种类、掺量对改性生土试件强度及数据离散性影响显著。经过频数寻优,3种配方的理想强度掺和料配比分别为1)铁尾矿12.1%~19.5%(质量分数,下同)、水泥13.9%~19.1%、生土65.5%~69.9%;2)电石渣6.7%~14.1%、煤矸石8.9%~11.8%、生土76.7%~81.8%;3)油泥11.4%~14.4%、水泥17.4%~19.4%、生土67.1%~70.5%。材料内部的分形和孔隙特征稳定,表现出较小的波动性和良好的密实性。

轴压下掺铁尾矿砂和水泥的生土材料细观损伤演化研究

为研究铁尾矿砂改性生土基材料在轴压下的损伤演化性能,采用CT技术,对不同应力状态下材料内部二值化图像进行分析.通过阈值分割,从细观上数值化各应力状态断面图像.研究材料分形维数、孔隙率和应力-应变(ε-σ)曲线演化规律,并阐明材料从受荷直至破坏的细观机理.结果表明:分形维数随受荷增大显著增加,σ=2.38 MPa时,分形维数最大.分形维数的变化趋势可间接表征试件受压时各扫描断面的不规则程度、粗糙度、裂缝与孔隙的发展情况.材料孔隙率随应力增大明显增加.以孔隙率为指标的材料损伤因子变化趋势与孔隙率变化规律相同,可有效反映材料在轴压下的破坏发展规律,也可作为研究改性生土试件损伤演化的定量参数.

西南喀斯特地区不同岩面形态下岩面径流特征

[目的]研究自然降雨条件下不同岩面形态岩石的降雨产流特征,为深入了解喀斯特坡地降雨侵蚀规律提供科学依据。[方法]选取研究区内光滑、裂隙、溶穴和溶盘4种典型岩面形态的岩石为研究对象,采用野外径流小区原位观测的方法,对降雨后各种岩面形态下岩石产生的岩面径流进行监测。[结果](1) 4种岩面形态中,岩面径流系数表现为光滑(0.74)>溶盘(0.57)>溶穴(0.35)>裂隙(0.19),光滑岩面平均径流系数显著高于其他类型的岩面,径流系数分别为裂隙、溶盘和溶穴的3.89,2.11,1.30倍。(2)随着降雨等级的增大,不同岩面径流系数均呈增加趋势,在大雨及以上降雨事件下,4种岩面形态的径流系数存在显著差异。(3)降雨量是影响不同岩面径流深的主要降雨因子,导致岩面产流的降雨量临界值大小表现为裂隙(1.8 mm)>光滑(1.5 mm)>溶盘(1.1 mm)>溶穴(1.0 mm)。[结论]岩面形态和降雨量是影响岩面径流的主要因素;在裸岩广泛分布的喀斯特地区,岩面径流是坡面径流的重要组成,在水土流失防治中要考虑岩面径流的影响。

水稻机械化育秧播种机排种器研究现状及展望

随着水稻种植机械化水平的不断提高,传统的人工育秧方式逐渐被机械化育秧播种机代替。在整个育秧过程中,播种是至关重要的环节,而排种器的性能对播种环节起着决定性作用。本文对目前水稻育秧播种机排种器在国内外的研究应用现状进行了分析,阐述了机械式、振动式和气力式3类排种器的工作原理和技术特点,同时介绍了相关的理论和研究方法。通过总结分析当前水稻育秧排种器的理论研究方法,针对目前育秧播种设备存在的问题和缺陷,提出了对育秧播种机排种器进行改善优化的方向,旨在为水稻播种排种器的研究和发展提供参考。

基于轨距可调的蔬菜田间转运平台设计与试验

[目的]针对我国南方丘陵山区蔬菜种植种类多、种植农艺多样、起垄规格不一等特点,为进一步提高南方丘陵地区蔬菜田间转运装备对种植模式与农艺的适应性,设计了一款轨距可调的蔬菜田间转运平台。[方法]根据蔬菜田间起垄种植及地形特点,进行平台的总体设计并阐述其工作原理,外形尺寸为2165 mm×1205 mm×1154 mm。分别开展变速箱、行走装置、传动系统、轨距可调装置及车架等关键部件的设计。利用SolidWorks软件进行三维建模,设置零件材料属性并计算质心位置。根据其质心位置分析平台稳定性,基于RecurDyn搭建虚拟仿真样机,对底盘进行纵向上、下坡及横坡行驶仿真分析。[结果]动力学仿真结果表明,平台在满载条件下,纵向行驶上坡最大爬坡角为39°,最大下坡角为27°,横向行驶时2种极限轨距下的最大坡度角分别为29°和39°。进行样机试制并进行稳定性试验,试验结果表明,平台纵向上、下坡最大坡度角分别为30°和25°,不同轨距下的最大坡度角分别为22°和33°,并进行样机性能及田间试验,试验结果表明,平台在满载条件下,行驶速度、转弯半径、滑转率及跑偏率均满足设计要求与实际使用效果。[结论]蔬菜田间转运平台对南方丘陵山区蔬菜转运作业有较强的适应性,通过调节轨距可适应不同蔬菜种植农艺,为履带式运输装备等提供参考。

甘草提取物对乳化猪油氧化稳定性的影响及乳化猪油在蛋糕中的应用

为促进乳化猪油在烘焙食品中的应用,分析了甘草提取物及其组分(甘草酸、光甘草定)对乳化猪油氧化稳定性的影响,同时将乳化猪油应用于蛋糕中,研究了乳化猪油的含油量对蛋糕品质的影响。结果表明:甘草提取物及其组分均能大幅延缓乳化猪油的氧化酸败,其中甘草提取物的延缓效果最显著;含有0.02%甘草提取物的乳化猪油(含油量80%)在40℃下储藏28 d,其酸值、过氧化值、硫代巴比妥酸值与空白组相比分别下降了72.53%、47.45%、62.98%;含油量80%的乳化猪油制备的蛋糕的膨胀体积与含油量50%的乳化猪油制备的蛋糕相比增加了99.75%,硬度、弹性和咀嚼性分别降低了21.37%、14.58%、31.74%,但各指标均比猪油制备的蛋糕的差。综上,乳化猪油具有替代猪油应用于蛋糕制备的潜力,但仍需进一步深入探究乳化猪油组分与蛋糕中其他组分间的相互作用,进而提高蛋糕品质。

一种风量罩校准标准装置研究

设计一种低成本的风量罩校准标准装置,可在大风量情况下同时稳定标准段和测量段的风量,从而完成各种风量罩的精确校准和测量工作;选用配备三对探头的标准超声波流量计作为主标准器;通过PLC可编程逻辑控制器自动采集检测数据,并通过试验验证得知,本装置和校准方法具有可操作性。

基于LDV测速技术对风洞流速分布规律探索性研究

本文采用激光多普勒测速仪(LDV)非接触式测速技术研究风洞流速分布规律,通过对不同风速段的测量,测试风洞装置的风场气流均匀性及风速稳定性,并对风洞试验段的气流流动特性进行探索性研究,对数据和图例进行了研究分析,提取有效数据值,对后续试验任务进行有效的调整和规划,为进一步研究整个风洞流速分布规律提供参考。

插入式流量计两种测量方法的研究

本文介绍了插入式流量计的结构和原理,以及两种常用测量方法的理论依据,并在此基础上,设计了一种插入式流量计在水流量标准装置上的不同流速实验。通过对实验数据分析,为插入式流量计的校准和使用提供了更有效的方法。

喀斯特峰丛洼地坡地橘园与梯田橘园土壤水分变化特征

为探明喀斯特坡地改为梯田后土壤水分的变化特征,以典型喀斯特坡地橘园和梯田橘园为研究对象,对不同深度土层(0—70 cm)土壤含水量进行1年(376天)的连续监测。结果表明:(1)梯田橘园平均土壤含水量(32.64%)与坡地橘园(33.05%)差异很小,梯田橘园表层(0—10 cm)土壤含水量(43.35%)显著高于坡地橘园(34.24%),两者土壤水分均呈现旱季变化相对平缓、雨季波动较为剧烈的变化规律,梯田橘园表层土壤含水量与下层有明显差异,而坡地橘园各土层土壤含水量差异较小。(2)不同雨量的降雨事件中,梯田橘园各土层含水量总体增长幅度较坡地橘园大;停雨后24 h内,梯田橘园表层土壤含水量的衰退速度较坡地橘园慢,但停雨后1周内,梯田橘园各土层含水量衰退速度总体较坡地橘园快。(3)梯田橘园与坡地橘园的平均相对可利用水分分别为0.37与0.38,与非喀斯特地区相比,梯田在喀斯特峰丛洼地的保水效果相对不明显。研究结果可为定量评价喀斯特地区坡改梯措施的保水效益提供一定的科学依据。

岩土覆被格局对西南喀斯特坡地产流产沙的影响

为研究不同岩土格局对喀斯特坡地水土流失/漏失的影响,利用人工模拟降雨试验,以裸坡为对照组,研究镶嵌格局、横坡格局、顺坡格局3种岩土覆被格局下的坡面产流产沙特征。结果表明:(1)顺坡格局的地表产流量最多,分别较镶嵌格局、横坡格局与裸坡的地表产流量增加88.6%,67.1%,576.1%,同时顺坡格局的地下产流量最少,分别较镶嵌格局、横坡格局与裸坡减少37.5%,36.1%,39.2%。(2)地表产沙量顺坡格局>镶嵌格局>横坡格局>裸坡,地下产沙量镶嵌格局>横坡格局>顺坡格局>裸坡。3种岩土格局的地表产沙量较裸坡均有明显增加,但地下产沙量相对增加较少。(3)岩土格局可改变地表径流泥沙关系,地表累积径流量与地表累积产沙量呈幂函数关系,镶嵌格局明显改变地表径流泥沙关系,使坡面地表侵蚀量显著提升。研究结果可进一步深化对喀斯特坡地降雨侵蚀规律的认识,为喀斯特地区的石漠化治理提供参考依据。

西南喀斯特小流域关键带含水介质分布特征

地球关键带(Earth`s Critical Zone)含水层结构的评估和量化对水文水循环和水资源管理有重要意义。然而,表征小流域尺度复杂关键带含水层结构仍存在巨大挑战。以桂西北喀斯特白云岩峰丛-洼地小流域(1.20 km^(2))为研究对象,共设置21条、总长度为12605 m的高密度电法测线,并结合水文地质钻井,解析小流域尺度含水介质的分布特征及其影响因素。结果发现,构造运动和动力变质作用导致小流域发育多条断层带,为岩溶含水介质(包括土壤、表层岩溶带和表层岩溶泉)的空间分布提供了物质和动力基础。断层带集中发育在洼地,具备良好的水动力和溶蚀环境,导致洼地土壤和表层岩溶带厚度高于坡地且与海拔呈显著(P<0.05)负线性相关关系。同时,土壤和表层岩溶带厚度空间耦合度高,呈显著正线性关系(R2=0.63,P<0.01),与坡面侵蚀和汇流以及土壤-表层岩溶带系统特殊的水-CO_(2)-岩石作用有关。岩溶泉出流于洼地或坡脚,其水文特征与土壤-表层岩溶带系统的分布及储水特性有关。该研究可为流域尺度岩溶含水层的表征及未来陆面模型的构建提供数据与技术支撑。

敏捷设计中基于机器学习的静态时序分析方法综述

随着集成电路规模越来越大,设计变得越来越复杂.为了有效地提升设计生产率,芯片敏捷设计受到越来越广泛的重视.在芯片RTL-to-GDSII设计流程中,敏捷设计方法需要广泛借助机器学习技术,寻求“无人参与”的解决方案.时序性能作为芯片的重要性能指标,需要在RTL-to-GDSII设计的各个流程中进行静态时序分析.快速、准确、可靠的时序预测,可以将Sign-Off的时序性能前馈到早期设计流程中,指导早期设计的时序优化和时序收敛,减少芯片设计的迭代次数和迭代周期.文中给出敏捷设计中时序优化的流程框架,详细地梳理了RTL-to-GDSII设计流程中基于机器学习的时序分析研究现状;并从数据准备、问题建模、实用性以及通用性等多方面,探讨了敏捷设计中基于机器学习方法进行时序预测的挑战.

岩面形态对西南喀斯特坡地产流产沙的影响

[目的]探明出露岩石的岩面形态对喀斯特坡地产流产沙特征的影响,为进一步认识喀斯特坡地降雨侵蚀规律提供科学依据。[方法]采用人工模拟降雨的方法,以无裸岩为对照,研究了在3个坡度(5°,15°,25°)条件下,岩面无发育(光滑)、岩面溶穴发育(溶穴)和岩面溶沟发育(溶沟)3种岩面形态对岩石出露坡面产流产沙特征的影响。[结果](1)与无裸岩相比,3种岩面形态均能显著增加地表径流,减少地下径流,其中溶穴平均地表径流系数最高(26.2%),溶沟平均地下径流系数最低(18.4%)。(2)地表初始产流时间与地下初始产流时间均受到岩面形态影响而有所提前,溶穴地表初始产流时间与地下初始产流时间均早于其他岩面形态。(3)裸露岩石拦截降雨形成的岩面流冲刷地表,加剧了地表产沙,地表产沙量大小呈现为光滑>溶穴>溶沟>无裸岩。(4)坡度为5°时,3种岩面形态均提升了地表径流携沙能力,坡度为15°时,光滑与溶穴提升了地表径流携沙能力,溶沟减弱了地表径流携沙能力,但坡度为25°时3种岩面形态均减弱了地表径流携沙能力。[结论]岩面形态对喀斯特坡地产流产沙影响显著,未来应加强对野外自然条件下不同岩面形态产流产沙的观测研究。

喀斯特坡地不同土地利用方式碳氮流失的水文驱动特征

喀斯特坡地壤中流与地表径流并存,共同驱动了土壤关键生源物质的迁移,造成该区土壤生产力下降、地下水污染。为揭示喀斯特坡地土壤碳氮流失途径及其水文驱动机制,本研究以喀斯特坡地径流微区(2 m×1.2 m)为研究对象,分析了火烧、轻度砍伐、重度砍伐、人工林、耕地、牧草6种不同土地利用方式对土壤碳氮流失途径、形态及通量的影响。结果表明:降雨是土壤碳氮流失的主要驱动因子,降雨产流阈值为16 mm,55 mm时达到产流峰值。各土地利用方式仅在暴雨下有显著差异,其中,人工林的土壤碳氮流失量较大,而重度砍伐的流失量较小。土地利用方式不改变土壤碳氮的流失途径,各土地利用方式均以地表流失为主(51.29%~75.15%),壤中流为辅,其中壤中流主要通过A层流失(65.20%~89.12%)。氮素流失形态以NO_(3)^(-)-N为主(45.84%~56.49%)。研究结果可为揭示喀斯特坡地生源物质流失过程及其水文驱动机制、研发水土流失与面源污染阻控技术提供参考。

水稻机插秧同步智能侧深施肥装置研究现状与展望

从国内外典型的水稻施肥机具分析研究入手,对水稻机插秧同步侧深施肥装置的典型结构、工作原理、关键部件、排肥方式、智能化等方面进行阐述,并对目前解决排肥装置出现肥料雍堵、断肥等方法进行综述,以期为促进我国侧深施肥机械智能化、精量化提供参考。

增黏剂对城市轨道交通板式无砟轨道自密实混凝土性能的影响

研究了增黏剂掺量对新拌自密实混凝土工作性能和硬化自密实混凝土力学性能、耐久性能和体积稳定性的影响。结果表明:增黏剂掺量由6.0%降至3.0%时,自密实混凝土塑性黏度、屈服应力和流动时间显著降低,贯入度、静态离析百分数、56 d抗压强度和干燥收缩率均增大,电通量变化不大;增黏剂掺量3.0%的自密实混凝土不论是新拌的还是硬化后各项性能指标均满足Q/CR 596—2017《高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土》要求。通过无砟轨道工艺性试验发现,不论是灌板时还是揭板后自密实混凝土质量均满足规范要求,且每立方米成本比增黏剂掺量6%的高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土降低16.8%。因此,增黏剂掺量3.0%的自密实混凝土可用于城市轨道交通板式无砟轨道结构。

丘陵山区果蔬转运装备研究现状与展望

果蔬转运装备的机械化水平是制约我国丘陵山区果蔬产业发展的一大重要因素,由于我国丘陵山区独特的地理因素,地势崎岖不平、道路建设不完善,且存在地块小、零散分布、坡度大、基础设施不配套等问题,导致农业生产条件较差,难以进行规模化种植和机械化作业。为实现果蔬规模化生产和快速流通、带动丘陵山区果蔬经济的发展,研发果蔬转运装备、提高丘陵山区果蔬转运能力是重要发展方向。本文分析了国内外主要果蔬转运装备的研究情况,总结了各类装备的功能、特点及存在的问题,并结合实际,提出了未来果蔬转运装备的发展方向。