地下水压采下河北平原冬小麦面积及耗水变化

河北省是我国的重要粮食生产基地,资源性缺水与长期高强度的农业生产,导致河北平原水资源危机进一步加剧。面对水资源安全与粮食安全的矛盾,河北省政府自2014年起实施地下水压采政策,在农业生产上开展季节性休耕、实施旱作雨养、推广节水农业等措施。为探明地下水压采政策下河北平原冬小麦种植面积与耗水特征的变化,本研究利用MODISNDVI数据提取了河北平原2009—2019年冬小麦种植空间分布,结合TSEB(基于双源能量平衡模型)蒸散产品以及农业生产统计数据,对压采政策实施前后进行了比较研究,并调研了相关变化的驱动因素。结果表明:河北平原的冬小麦种植面积在2009—2019年持续增长了18.37万hm^(2),压采政策实施后表现为东部增加西部减少的特征,总体上增加10.4万hm^(2)。通过实地调研发现,农业生产经营者追求种植效益以及城市化导致冬小麦面积减少,政府保障粮食安全的鼓励种粮政策以及冬小麦种植全程机械化程度的提高则促使其种植面积增加。与地下水压采政策实施前相比,压采后冬小麦的蒸散量与总耗水量分别增加32.58mm和10.9亿m^(3)。季节性休耕期间,休耕地不抽取地下水灌溉,相比于麦田,休耕地能够减少73mm的蒸散耗水。2009—2019年冬小麦平均水分利用效率为1.67kg∙m^(-3)。地下水压采政策实施后,2/3地区的冬小麦水分利用效率在逐年提升。农田的破碎化、流转土地经营权不稳定以及农户节水动力和压力不足导致冬小麦节水灌溉普及率不高。面对水粮矛盾,河北平原仍需加强农业节水,真正降低蒸散耗水,才能使其得到缓解。

京津冀地区农业生产与水资源利用:历史与适水转型

京津冀地区是资源型缺水地区,也是我国的主要农业区之一。本文对京津冀地区农业生产和灌溉水资源利用的历史阶段特征和适水转型进行了分析,对京津冀地区农业适水转型路线提出建议。1970年代末以来,井灌为主的灌溉体系基本覆盖平原农区,小麦玉米占优的作物结构形成,蔬果产能快速扩大。粮食产量从2136.2万t增加至3944.8万t,蔬菜产量从1093.7万t增加至5508.4万t,水果产量从144.0万t增加至1505.2万t。灌溉占地下水消耗的70%,是京津冀平原区地下水超采的主要原因。近40年来,京津冀三地农业的差异化发展强化了河北省在京津冀农业生产中的重要性和基础性功能,也加重了河北平原农业生产和资源节水压力。现有田间试验和作物模型研究结果表明,通过优化轮作模式,降低复种指数,将小麦-玉米一年两熟灌溉高产模式调整为两年三熟或者三年四熟,减少高耗水的小麦,适度增加杂粮、薯类或将夏玉米改为春玉米等措施,可在较小产量损失下,达到农业耗水与水资源条件的平衡。现有研究明确了通过压缩高耗水作物构建适水种植结构的总体方向,但对于不同适水轮作模式在中长期时间尺度上的产粮能力与耗水强度的交互关系仍不明晰,实用高效的适水田间管理与生产技术支撑体系也需不断完善。在政策层面,需健全京津冀地区农业综合规划与产业发展体系,统筹长期目标和短期措施,在保障区域粮食安全和农产品生产稳定的前提下,有序地推进京津冀地区农业生产的适水转型。

近20年来京津冀地区土壤风蚀扬尘颗粒物排放变化

京津冀地区是我国大气污染严重区域,土壤扬尘颗粒物排放变化研究对于改善京津冀地区空气质量具有重要意义。收集2000—2019年京津冀地区气候、土壤、植被覆盖数据,分析近20年来京津冀地区土壤扬尘颗粒物排放变化,揭示其变化的影响因素。结果显示2000—2019年京津冀地区土壤扬尘源总悬浮颗粒物(TSP)排放系数均值为1.79 t km^(-2)a^(-1),其中PM10占8.99%,PM2.5占0.25%。近20年土壤扬尘源TSP排放系数具有下降趋势,PM10和PM2.5排放系数变化过程与TSP一致。上述变化主要受气候因子变化影响,其次受植被覆盖度影响。分析发现近20年来京津冀地区土壤扬尘源TSP排放系数变化主要受年降水量影响。沧州市、天津市和石家庄市土壤扬尘源TSP、PM10和PM2.5排放系数均值较高,张家口市、保定市和沧州市土壤扬尘源TSP排放量占京津冀地区总量的19.18%、12.98%和11.63%。耕地土壤扬尘排放量最大占京津冀地区总量的59.83%,是抑制土壤扬尘源颗粒物排放的重点关注对象,其次为草地占15.66%。2019年邢台市土壤扬尘源PM10排放占观测值比例最高为12.66%,石家庄市和天津市占比也较高分别为11.09%和10.30%,沧州市和邯郸市占比分别为8.63%和8.02%。上述地区环境管理部门均应关注土壤扬尘源颗粒物排放对空气质量的影响。

急救医疗指挥调度岗位胜任力评价指标体系构建

目的构建一套急救医疗指挥调度岗位胜任力评价指标体系。方法采用文献分析法、理论分析法初步构建急救医疗指挥调度岗位胜任力评价指标体系,运用德尔菲法经过两轮专家咨询和论证确定指标体系;采用重要性评分直接估计法确定各指标权重。结果两轮专家咨询的应答率均>82%,专家权威系数均>0.83,协调系数分别为0.271和0.189(均P<0.05)。最终形成涵盖5项一级指标、18项二级指标和57项三级指标的急救医疗指挥调度岗位胜任力评价指标体系,各指标重要性评分均值均大于3.5分,变异系数均小于2.5,90%的指标满分频率大于50%。评价指标体系包括职业知识、能力、技能、素养及人格特质5个维度,对应的权重分别为0.2035、0.2035、0.2006、0.2006、0.1917。结论通过德尔菲法构建的急救医疗指挥调度岗位胜任力评价指标体系具有较高科学性和可靠性,能够为行业人才的培训与考核提供科学依据。

海洋石油平台建造过程中电仪专业设计施工优化探讨

本文作者结合自身设计经验和项目管理经验,发现海洋石油平台电仪专业施工过程中容易造成工效低的施工阶段,主要集中在铁舸装件安装阶段和电缆敷设阶段。本文通过分析其根本原因,即杂散设备定位不清晰、分支路径和末端通路设计不到位,研究如何通过设计优化和施工优化,提高施工效率。本文研究探讨的设计优化在技术上是可行的,主要症结在于培养和投入有丰富经验的设计人员,而施工优化的基础源于设计优化的实现,并结合自身管理问题加强一体化建造施工,调整施工节奏,规划人力投入。

华北平原种植结构变化对农业需水的影响

不同种植结构下的农田需水研究是调整农业种植结构、制定切实可行的区域灌溉方案的重要依据。为了定量估算华北平原种植结构变化对农业需水的影响,本文基于MODIS NDVI数据和TM/ETM遥感影像提取了2002年和2012年华北平原主要作物类型及其种植面积,同时基于作物系数法计算了华北平原7种主要作物需水量,分析了华北平原种植结构变化对作物需水的影响。结果表明:2002-2012年,主要作物种植面积减少60.7万hm^2。其中,种植面积明显减少的作物分别为冬小麦-夏玉米(-43.18万hm^2)、棉花(-32.43万hm^2)、水稻(-9.3万hm^2)和春玉米(-4.9万hm^2),种植面积增加的作物主要是林果(+16.61万hm^2)和蔬菜(+12.6万hm^2)。2002-2012年,华北平原主要作物的总需水量从742.7亿m^3下降至695.5亿m^3,共下降6.37%。其中,需水量减少的作物类型为冬小麦-夏玉米(-35.41亿m^3)、棉花(-24.31亿m^3)、水稻(-7.48亿m^3)和春玉米(-2.1亿m^3),需水量增加的为林果(+11.24亿m^3)和蔬菜(+10.71亿m^3)。从空间分布来看,华北平原作物需水量整体呈减少趋势,仅在河北平原、鲁西北以及滨海平原靠近城市周边的区域呈增加趋势,其中滨海平原需水增加量最大。华北平原由于作物种植面积减小引起的作物需水减少量达44.7亿m^3;由作物种植结构调整引起的作物需水减少量为2.5亿m^3。种植规模的减小是华北平原作物需水量减少的主要原因。

华北平原灌溉麦田水分利用效率的SEM多因素影响研究

水分利用效率(WUE)常被嵌入到多种生态系统模型中,用于评估生态系统对气候变化的响应。然而,自然条件下多种因素不仅直接影响WUE,还通过影响冠层结构等间接影响WUE,其中的影响机制仍不明晰。为了明确多种因素对冬小麦WUE的协同影响,本研究基于2015年(温暖湿润年)和2016年(温暖干旱年)涡度相关系统观测的小麦关键生育期(返青、拔节、抽穗、灌浆)的数据,分析了WUE的变化,并借助结构方程模型(SEM),以叶面积指数(LAI)为中间变量,分析了多种因素[净辐射(Rn)、空气温度(Ta)、饱和水汽压差(VPD)、风速(WS)、土壤含水量(SWC)]对WUE的影响机制。结果表明,2015年平均WUE为1.52g(C)·kg^-1(H2O),2016年平均WUE为1.22g(C)·kg^-1(H2O)。不管在温暖湿润年还是温暖干旱年, Ta、LAI和VPD均是影响WUE的主要因素。WUE随LAI增加而增加, Ta增加也有助于提高WUE,而当温度相近时, VPD增加会降低WUE。Ta、LAI和VPD对WUE的影响在温暖湿润年和温暖干旱年重要性程度不同,温暖湿润年最重要的影响因素为LAI,温暖干旱年为Ta;VPD在温暖湿润年既直接影响WUE,同时又通过影响LAI的变化间接作用于WUE,但在温暖干旱年仅具有直接影响。Rn在温暖干旱年和温暖湿润年表现也不相同:在温暖湿润年对WUE具有显著的影响,在温暖干旱年影响不显著,这与温暖湿润年降雨量大及降雨频次高有关。显然,模拟WUE时考虑不同年份气象条件会使结果更为准确。WS未对WUE产生显著的影响,潜在原因可能是其对冠层上部接收辐射充足的叶片影响较大,而对冠层内部叶片无显著影响。农田生态系统不同生育阶段对辐射、温度等的耐受性及响应方式不同,SEM可以将LAI设置为中间变量以综合这种阶段性的变化,因此,对于冠层结构季节变幅大的生态系统, SEM是研究其环境控制机制的有力工具。这些研究结果可为今后精确模拟生态系统WUE以及预测WUE对气候变化的响应提供科学依据。

华北平原不同降水年型和作物种植模式下的产量和耗水模拟

华北平原是中国重要的粮食生产基地,在国家粮食产业中地位较高,但长期灌溉造成了华北平原地下水资源的严重亏损,地下水位持续下降。该研究利用APSIM模型对华北平原1986-2015年不同种植模式下的产量和耗水情况进行模拟研究,为华北平原调整作物种植模式、农业水资源管理以及农业发展政策的制定提供科学依据。研究结果表明:APSIM模型能够较好地模拟冬小麦和夏玉米的生育期、产量及水分利用特征,其中生育期模拟结果的误差在5d之内,产量、ET和下渗量模拟结果的R2均在0.84以上,表明该模型在华北平原具有较好的适用性;在华北平原地区,冬小麦–夏玉米一年两熟种植模式(M2Y1)年均产量(13 445 kg/hm2)最高,但耗水量(724 mm)也是最大,水分亏损(233 mm)最为严重;一年一熟种植模式(M1Y1)年均耗水量(534 mm)较小,水分亏损量(43 mm)最少,但产量(9 215 kg/hm2)较低;两年三熟种植模式(M3Y2)兼顾产量和耗水,在保证一定产量的前提下减少了耗水量,产量耗水综合效果最好,适合在华北平原推广实行。此外,该研究对栾城站丰水年、平水年和枯水年等不同降水年型下的3种种植模式产量耗水特征进行了对比分析,研究表明在华北平原降水资源对于作物生长有重要意义,年降水量越大,作物产量越高,水分亏损量越少。

河北平原农业灌溉以电折水系数影响因素研究

“以电折水”是一种农业灌溉用水的间接计量方法,通过建立灌溉耗电量与取水量之间的定量关系,实现利用灌溉耗电量数据间接求算灌溉用水量。以电折水系数是灌溉取水量与耗电量的比值,其准确性是影响该方法进行灌溉用水间接计量的主要因素。本研究基于县域农业灌溉以电折水系数与地下水位监测结果,分析了河北平原区以电折水系数的区域特征以及地下水埋深对以电折水系数的影响;选择位于山前平原区的中国科学院栾城农业生态系统试验站为典型地点,开展了机井用电量和抽水量关系的灌溉试验研究,分析了灌溉时长、灌溉方式和季节等要素对以电折水系数取值的影响规律。本研究发现:1)同等地下水埋深条件下,山前平原区以电折水系数高于中东部平原区,且随着地下水位埋深增加,以电折水系数降低。地下水埋深每增加10 m,山前平原区深层井以电折水系数降低0.42 m^(3)∙kWh^(−1),中东部平原区深层井降低0.15 m^(3)∙kWh^(−1)。2)灌溉试验结果表明,机井的灌溉耗电量与取水量关系较为稳定,同一机井不同次灌溉之间的以电折水系数波动幅度为5.7%;受地下水水位季节性变化的影响,3月上旬到6月中旬的灌溉季内以电折水系数季节性变化幅度约为±10%;管灌、喷灌等不同灌溉方式对实际以电折水系数具有显著影响,管灌比喷灌的以电折水系数高28.8%。3)目前的河北平原县域以电折水系数测算结果尚不能满足农户灌溉用水计量和水权、水资源税核定的需求,应考虑地下水季节性变化、灌溉技术类型差异和非灌溉用电的影响,进一步提高以电折水方法的计量精度。

实现地下水压采目标的精准控灌决策支持系统研究

河北是我国重要的粮食主产省之一,作物高产稳产严重依赖灌溉,多年对地下水超采导致地下水位逐年下降,威胁区域灌溉农业可持续发展。在地下水限采政策实施后,如何实现地下水压采目标下利用有限灌水维持区域粮食生产能力,对实现区域粮食安全和水资源可持续利用具有重要意义。本研究提出了依据国网河北电力公司对河北平原农用机井电气化改造实现的灌溉用电实时采集和计量,通过“以电折水”换算,根据用电数据调控地下水开采,实现地下水开采总量控制,满足地下水压采目标。在此基础上,建立针对区域主要粮食作物冬小麦-夏玉米一年两熟有限供水下的优化灌水制度和灌水调控土壤主要耗水层水分下限指标,通过提升限量供水下的水分利用效率,维持限水条件下区域粮食生产能力。集成用电信息和限量灌溉决策指标,形成确保地下水压采目标的精准控灌决策支持系统,服务农业生产。该决策支持系统可在实现调控灌溉水量的同时,进行优化灌溉决策,既满足政府对区域地下水开采的调控需求,也满足不同经营规模农户用水管理的需求,具有良好的应用前景。

地下滴灌技术节水潜力及机理研究进展

地下滴灌是一种用水效率极高的节水灌溉技术,具有少量多次、节水增产的特点,能有效减少土壤蒸发和深层渗漏,提高灌溉水利用效率,同时其自动化程度高,可降低劳动力和运行管理成本,已成为国内外水资源匮乏地区的重要灌溉技术之一。本文通过回顾地下滴灌技术的发展研究历程,概述了早期发展存在的问题以及现今研究的热点。系统对比了多种灌溉方式对作物产量、灌溉量与蒸散量的影响,指出地下滴灌技术具有极高的节水增产减蒸潜力;通过总结室内控制试验与已建立的数学模型,阐明了地下滴灌点源条件下多因素影响的土壤水分及养分运动过程,揭示了其节水增产的内在机理。进一步指出地下滴灌系统的多种关键技术参数,讨论了地下滴灌灌水设备、灌水均匀度、灌溉定额、灌水频率、滴灌带埋深与间距对作物产量与水分利用效率的影响。最后提出现阶段地下滴灌技术的应用难点和需进一步研究的问题。本文旨在阐述地下滴灌技术在水资源节约方面中的潜力及产生机理,为推动地下滴灌技术广泛应用提供科学依据。

地下滴灌量与滴灌带间距对夏玉米生长发育的影响

为探究地下滴灌条件下不同灌溉量与滴灌带间距对夏玉米生长发育与耗水特征的影响,查明地下滴灌对田间尺度水平衡的影响特征,基于2种灌溉定额(62 mm和35 mm)与3种滴灌带间距(60 cm、80 cm和100 cm)的田间试验,并以华北典型农田地面灌溉方式为对照,分析不同处理对夏玉米生长发育、土壤剖面水分分布、蒸散量及土壤蒸发的影响。结果表明:地下滴灌处理灌溉水主要停留于20~60 cm土层,灌溉量越高,湿润范围越大;相对地面灌溉处理,地下滴灌处理地表0~20 cm与60~100 cm土壤含水量相对较低。玉米株高、叶面积指数与干物质积累量随地下滴灌灌溉量的增加而增加,地面灌溉处理可促进株高与干物质积累,地下滴灌低灌溉量导致玉米生育进程延迟。与地面灌溉处理相比,地下滴灌处理可在减少22%的灌溉量的条件下保证作物产量无显著下降,土壤蒸发相对降低30%,蒸散量相对降低8%,E/ET值由0.34降低至0.27,灌溉水利用效率提高20%,收获指数增加10%。不同滴灌带间距处理对玉米生长发育及耗水特征无显著影响。综合夏玉米生长、产量、灌溉水利用效率和滴灌设备投资成本,本试验条件下最优设计方案为灌溉量为62 mm,滴灌带间距为100 cm。

华北平原农田关键带分类研究

地球关键带是大气圈、水圈、生物圈、岩石圈、土壤圈相互作用并发生物质迁移转化的区域,也是决定人类社会生存和发展的关键区域。我国学者根据土地利用的差异对地球关键带开展了分类,其中农田关键带是人类活动影响最为强烈的一类。但已有研究更多考虑的是地表要素,包含包气带和含水层方面的要素较少,对关键带地下部分的属性关注不够。华北平原作为我国重要粮食高产区,地下水超采严重,农业生产引起的环境污染风险日益引发关注。开展农田关键带分类研究可以为该区域地下水水量/水质演化及保护提供基础科学支撑。本研究综合考虑华北平原的第四纪沉积物特征、浅层地下水埋深、地下水矿化度以及农业土地利用类型等要素,在遵循综合性原则和主导因素原则的基础上,制定了华北平原农田关键带三级分类方案。通过使用叠置法对分类要素进行叠加和合并,提出了华北平原农田关键带的分类方案,将华北平原分为38个农田关键带类型。本研究对于深入认识农业活动对地下水环境的影响具有重要意义。

新冠疫情期间党建新模式维护高原地区核酸采样队员心理健康

目的探索新冠奥密克戎变异株疫情流行期间新型党建形式维护大规模核酸采样队员心理健康的作用。方法以青海省西宁市核酸采样队为研究对象,制定躯体化症状自评量表(GAD-7、PHQ-9、PHQ-15)问卷,调查应激工作条件下焦虑、抑郁、躯体不适的发生情况。以城东区核酸采样队为试点,开展临时党支部引领下的“党建+互联网”新模式,通过云课堂、视频课堂、直播实践课堂等形式,动态监测医务人员的心理健康状况,评价党建实施效果。结果新冠疫情防控工作中核酸采样一线人员容易产生焦虑、抑郁和躯体不适,“党建+互联网”多形式干预活动可明显降低焦虑、抑郁和躯体不适症状的发生(P<0.001),且发生的程度亦减轻。通过新型党建活动的开展显著提高了核酸采样队员的学习兴趣和主动性,缓解了核酸采样队伍整体的心理压力,维护了心理健康,提高了队伍战胜疫情的决心和信心,愿意再次站在抗疫一线的积极性显著提高。结论奥密克戎变异株流行疫情下,新型党建形式能够大大提高高原地区核酸采样队员的学习兴趣和主动性,有效避免应激后创伤综合征,维护整体心理健康。

基于潮流计算的分布式光伏接入对配电网电压影响研究

当前分布式光伏接入配电网的电压影响分析结果忽略了光伏并网后配电网电压分布的计算过程,存在分析结果不够具体、精确的问题,提出分布式光伏并网对配电网电压的影响计算方法。根据光伏与配电网基础结构模型分析光伏与配电网结构,采用潮流计算方法对单点光伏接入对配电网电压分布影响进行计算,再通过前推回潮流计算结果判断支路功率数值分布,并根据叠加定理推算出多个光伏接入配电网电压的整体分布结果。以我国北方某城市为算例验证光伏并网对配电网电压的具体分布影响,最终得出二者间的具体、精确的分析结果,说明本文分析方法具有较强的鲁棒性。

新能源类中本贯通专业课程衔接研究

以上海市“中本贯通”基本情况为切入点,从培养目标、课程设置、课程内容与教材编写、专业技能四个方面提出“中本贯通”专业课程实施思路。以新能源类专业为例,给出专业课程衔接实施办法。

高原多民族地区抗突发疫情区域临时党支部的建设

公共卫生应急情况下疫情划定的区域场地空间有限、人员数量较多,面临医疗救治、心理疏导、消防安全、饮食安全等多方面的困难,加上高原地区氧气稀、日照强、降水少、温差大等不利因素,尤其是青藏高原为多民族聚集区,存在着不同的民族文化,因此,加强少数民族地区的基层党组织建设,加强党对疫情划定区域的领导,扎实开展党建工作尤为必要。通过对青海省西宁市城东区疫情防控中党建工作做法的梳理,总结提炼高原多民族地区疫情划定区域内党建工作的经验及成效,并提出思考。

基于RBF的电网大型设备运行状态实时监测方法

目前研究的电网大型设备运行状态监测方法监测时间长,导致监测结果无法满足实际要求。为了解决上述问题,提出了基于RBF的电网大型设备运行状态实时监测方法,该监测方法对电网大型设备的运行状态进行了在线监测和脉冲监测,通过分析电网大型设备中的运行数据,得到大型设备内部数据的数据流及局部放电信号脉冲,通过上述信号值判断电网大型设备的运行状态,一旦出现信号异常可以及时作出诊断,识别出异常运行状态所处的运行阶段和对应的异常运行数据。实验结果表明,基于RBF的电网大型设备运行状态实时监测方法优于对比的监测方法,可以更精准、快速地捕获大型设备中的异常运行数据,进而判断电网大型设备的运行状态。

基于次序依赖的智能配电网损坏数据自动修复模型构建

目前提出的智能配电网损坏数据自动修复模型修复完整度较低,导致损坏数据收集精准度较差。基于次序依赖构建一种新的智能配电网损坏数据自动修复模型,确定自动修复数据通过序列的组数,设定迭代数据,重新在动态规划结构中应用二分法查找相应的n值与符合复杂度的次序依赖位置。根据分层数据采集优化结构得到智能配电网损坏数据自动修复模型。实验结果表明,基于次序依赖的智能配电网损坏数据自动修复模型有效提高了修复完整度,增强了损坏数据收集精准度。

PSCAD在光伏发电实验课程中的应用

针对光伏发电实验课程教学过程中实验设备少、实验效率低等问题,在对光伏发电教学实验平台发展现状与PSCAD的特点进行介绍的基础上,对PSCAD在光伏发电教学实验中的应用进行探索。结果表明,利用PSCAD进行仿真教学,能够有效提高学生的学习效率,克服实验设备少的不足,具有较好的教学效果。