微咸水离子组成对膜下滴灌土壤孔隙结构的影响

为探讨不同阳离子组成微咸水灌溉对膜下土壤孔隙结构的影响,开展2a田间定位试验,设置当地地下水灌溉(CK)、NaCl微咸水灌溉(T1)、KCl微咸水灌溉(T2)、CaCl_(2)微咸水灌溉(T3)、MgCl_(2)微咸水灌溉(T4)5个处理,利用CT扫描技术研究不同阳离子组成微咸水对土壤孔隙结构的影响。结果表明:与CK处理相比,随灌水次数增多,添加Na+处理的土壤大孔隙度显著降低,添加K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)处理的土壤大孔隙度显著增加,2022年添加Na+处理的大孔隙度平均降低了44.49%,添加K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)处理的土壤大孔隙度平均分别增加了5.73%、80.73%、25.75%;在2021—2022年期间,与CK相比,4种不同阳离子处理土壤孔隙成圆率均呈增加趋势,其中添加Ca^(2+)、Mg^(2+)处理增加显著,土壤孔隙成圆率平均增加区间分别为25.52%~30.94%、17.46%~23.19%;连续灌溉2a之后,添加Na+和K^(+)处理的土壤开裂程度加重,土壤稳定性变差,而添加Ca^(2+)和Mg^(2+)对改善土壤结构、提高土壤入渗性能作用明显。

不同离子微咸水对土壤水力特性和生菜生长的影响

为探究不同微咸水水质对土壤水力特性和作物生长的影响,在日光温室条件下,以生菜为供试作物开展2季盆栽试验.以CaSO4的饱和溶液为对照(CK),向去离子水中添加不同氯化盐形成电导率相同而阳离子组成不同的微咸水处理(分别为Na^(+)∶T_(Na);Na^(+)/K^(+)比为1∶1:T_(Na-K);K^(+)∶T_(K)),研究连续灌溉下土壤容重、持水性能、水盐运移,以及生菜生长响应,并采用van Genuchten模型对水分特征曲线相关参数进行拟合分析.结果表明:与CK相比,微咸水灌溉均增加了土壤容重,降低了土壤孔隙度;随着微咸水持续灌溉,土壤孔隙分布明显改变,微小孔隙比例增加,土壤持水能力显著提高,以处理T_(Na)最为显著.连续微咸水灌溉下,灌溉水钠吸附比、土壤结构稳定性阳离子比与土壤进气值参数存在负相关关系(R2均为0.78).土壤中盐分逐渐积累,表现为第2季生菜生长季末(播后80 d)各处理0~20 cm土壤饱和提取液电导率较第1季显著升高,其中CK显著低于其他处理(P<0.05),且表层土壤(0~10 cm)中盐分积累更为明显.生长季末土壤表层含水量较高,与盐分分布基本一致.与CK相比,处理T_(Na),T_(Na-K)和T_(K)显著降低了生菜生物量的积累(P<0.05),其中T_(Na)最低.

微咸水离子组成对膜下滴灌土壤水盐分布和作物生长的影响

微咸水灌溉是缓解旱区农业用水危机的主要途径之一,而微咸水中的离子组成特征影响着土壤性质进而影响作物生长。【目的】探讨不同阳离子组成微咸水对土壤理化性质和作物生长的影响。【方法】于2021年4—9月,在内蒙古河套灌区,以膜下滴灌的模式种植春玉米,开展微咸水灌溉田间定位试验。以当地地下水为对照(CK),向地下水中分别添加相同物质的量浓度(20 mmol/L)、不同类型氯化盐(NaCl、KCl、CaCl_(2)、MgCl_(2)),形成相近的电导率(EC)、而不同阳离子组成微咸水处理(分别标记为T1、T2、T3、T4),研究土壤结构特性变化、水盐运移过程和作物生长响应。【结果】①与CK相比,添加Na^(+)(T1处理)后0~20 cm土层小孔隙数量和储水量显著增加,尤其在灌水较多的拔节期;而T3处理和T4处理小孔隙度比T1处理分别降低147.73%和132.01%,有利于土壤孔隙结构的发育和水分的运移,降低了表层土壤储水量。②与CK相比,T1、T2、T3处理和T4处理分别提升了作物根区0~60 cm土壤中Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)物质的量浓度,除T1处理外,T2、T3处理和T4处理对应的K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)物质的量浓度均显著高于CK。T1处理在作物根区表层土壤有明显积盐现象,其他处理无明显变化,相反T3处理和T4处理土壤盐分整体向膜外运移,T4处理更为明显。受灌溉水EC影响,根区土壤饱和浸提液电导率(ECe)均在3~4 dS/m内。③作物地上部器官离子量中K^(+)量最高,Na^(+)量最低且显著低于K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)量。Na^(+)、K^(+)、Cl^(-)量均表现为叶<茎,Ca^(2+)和Mg^(2+)离子量表现为叶>茎。T1—T4处理作物产量均有所增加,其中T4处理产量最大,较CK提升17.33%。【结论】含有较多Na^(+)的微咸水灌溉提高了土壤表层小孔隙度,影响了土壤水分下渗,造成表层土壤盐分积累,而较多的K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)则减少了土壤表层小孔隙度,有利于表层盐分淋洗。微咸水灌溉下,相对于较多的Na^(+)带来显著负面效应,灌溉水中适当物质的量浓度的K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)均有助于提高作物产量。研究结果可为河套灌区地下微咸水的安全利用提供理论依据。

面向轨道维护的可变轨距轨道模型与钢轨点云的配准方法

基于车载Lidar技术相关的硬件和算法的快速发展,具备发展成快速车载轨道测量技术手段的潜力,从而替代传统的地面人工轨道测量手段。针对其中根据钢轨点云获取轨道轨距、钢轨位置等参数的问题,定义了可变轨距轨道模型,并在此实现可变轨距轨道模型与钢轨点云的配准方法。新算法在配准迭代过程根据钢轨点云到轨道工作边的距离来动态调整模型轨距,从而在轨道配准精度和轨距测量精度两项关键指标获得了同步提高。通过模拟数分析存在不同轨距偏差、超高等情况下算法性能,并和单钢轨轨道模型和固定轨距轨道模型的配准结果进行比较。最后通过一段干线铁路的实测点云进行测试,试验结果表明单钢轨轨道模型配准后左右钢轨的平行性得不到保证;在直线段与固定轨距轨道模型配准精度和轨距测量精度基本相当,配准精度为0.16 mm;在曲线段可变轨距轨道模型配准精度和轨距测量精度不受轨距变化的影响,显著优于固定轨距轨道模型的结果,精度高88.7%。

不同盐渍化土壤n2o排放对生物炭添加和土壤水分的响应

为探讨不同盐渍化程度土壤N_(2)O排放对生物炭添加和土壤水分的响应,开展为期30 d的室内培养试验,设置5个土壤盐渍化水平(S0、S1、S2、S3、S4:盐分添加量分别为土壤质量的0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%)、2个生物炭添加方式(B0:不添加;B1:添加量为土壤质量的5%)和2个水分条件(W0:60%田间持水量;W1:100%田间持水量)。结果表明:土壤盐分对N_(2)O累积排放量具有显著影响,盐分含量越高则降幅越大,与S0处理相比,S1、S2、S3、S4处理N_(2)O累积排放量分别降低43.9%、66.5%、91.9%、93.2%。土壤水分对N_(2)O累积排放量具有极显著影响,水分含量越高则累积排放量越大,与W0处理相比,W1条件下各盐分处理N_(2)O累积排放量分别增加3.0%、84.8%、187.4%、729.4%、306.7%。生物炭添加对N_(2)O累积排放量存在一定影响,与B0处理相比,低水含量下,B1处理累积排放量增幅为3.4%~20.6%,高水含量增幅为46.5%~535.6%。结果显示,土壤盐渍化程度越高则N_(2)O累积排放量越低,土壤水分在N_(2)O排放中占据主导作用,土壤含水量越高则N_(2)O累积排放量增幅越大,生物炭单一因素对N_(2)O排放无显著影响,但其与盐分的交互作用对N_(2)O排放有显著影响,生物炭的添加在一定程度上会抑制N_(2)O排放。

高速铁路动检车检测数据里程偏差修正算法研究

高铁轨道的动检不平顺数据存在显著的里程偏差,不可避免地给轨道质量的科学分析和研究带来困难。在现有里程修正算法的基础上,根据波形的变化趋势及其点位匹配,提出相关性插值优化匹配法(Correlation Interpolation Optimal Matching Method,CIOM),并引入精度因子、形状因子和综合因子作为里程偏差修正结果的评价指标,弥补现有修正算法评价体系的不足。使用CIOM与最小二乘匹配(Least Squares Matching,LSM)、动态时间规划(Dynamic Time Warping,DTW)进行里程偏差修正仿真实验,3种算法的修正对比结果表明:CIOM算法可将里程误差控制在0.07 m左右,同时保留原有波形特征;DTW虽波形对齐精度高,但其改变原有波形,导致波形失真;形状因子弥补现有指标的不足,能有效评估修正后数据波形的变化大小。最后,通过某高速铁路多期动检数据实践检验。相比于现有算法,CIOM修正结果的精度因子和形状因子的平均值均高于0.9,验证CIOM算法修正里程误差的有效性和优越性。

城市轨道交通工程的轨道控制网网形与测量数据处理研究

地铁线路弯多、半径小、通视长度受限,使高铁精密测量技术在地铁的实用效果上打了折扣。厦门地铁经过近年运营线路的检验,发现仍有部分区段存在国内地铁常见的抖动、晃车和噪声现象。为探索提高城市轨道交通工程轨道平顺性的有效办法,本文通过误差分析、仿真实验和工程验证相结合,研究提出三联架轨道控制网,采用控制网置平,比现有的城市轨道交通工程测量规范的任意设站轨道控制网平顺性更优。研究成果不仅对城市轨道交通工程有实用价值,对高铁和普铁工程测量规范的制定也有参考价值。

32 m简支梁桥有砟轨道精捣上拱误差模型及其修正研究

有砟轨道不平顺通常由大型养路机械捣固车拨道与起道抄平作业控制。高速铁路和普速铁路桥梁有砟轨道在捣固车精捣作业后,梁上轨道普遍存在难以消除的上拱现象,造成轨道垂向不平顺,影响列车安全平稳行驶。根据起道抄平原理,深入分析梁上轨道上拱成因,推演捣固车在简支梁桥有砟轨道作业的起道抄平误差模型(Lifting and Levelling Error Model,LLEM)。对轨道静态检测垂向偏差做带通滤波处理,构建32 m简支梁有砟轨道上拱的静态修正函数。运用动态检测里程误差修正及高通滤波处理方法,确定梁上轨道动、静态检测垂向不平顺互差,得出32 m简支梁桥有砟轨道预拱模型(Ballasted Track Pre-Camber Setting Model,BTPCM)。最后,通过某新建有砟轨道桥梁段精测精捣工程实践检验,采用动静态修正对比分析,从静态检测3种弦长指标、动态检测轨道不平顺谱以及车体垂向加速度三方面,验证LLEM和BTPCM的有效性。研究表明,轨道上拱是捣固作业点纵向矢距发生变化引入起道抄平误差所致,是作业中梁体受捣固车动荷载影响的结果。精测精捣中顾及起道抄平误差和有砟轨道预拱,能切实有效地控制多跨32 m简支梁桥有砟轨道动态垂向不平顺,使列车高速行驶更加平稳舒适。

地铁运营线无砟轨道消除抖动晃车的精测精调技术

目前,一些城市地铁运营线出现列车抖动和晃车现象,直接影响市民乘坐的舒适感。本文采用高速铁路快速精密检测系统及其配套的精密测调技术,考虑扣件的允许调整量和轨调整材料的差异性约束,运用整数规划优化算法,得到轨道10 m以上波长不平顺最优化的调整方案,解决了轨道不平度引起的列车晃动问题,为城市地铁高规律性运维技术创新探索了一条切实有效的途径。实践成果对制定城市轨道交通工程勘察相关技术规范具有参考价值。

基于拉曼光谱法测定冷鲜牛肉中肌红蛋白相对含量

为研究4℃贮藏期间冷鲜牛肉3种化学形式肌红蛋白相对含量变化,对采集的一维拉曼光谱,用2D-shige二维相关分析软件对其光谱数据进行二维相关分析,得出3种化学形式肌红蛋白的相对含量最佳推导公式。结果表明:肌红蛋白、氧合肌红蛋白与高铁肌红蛋白相对含量的最佳推导公式分别为:脱氧肌红蛋白相对含量/%=(-0.305 5x+19.570)×100;氧合肌红蛋白相对含量/%=(-2.933 9x+154.17)×100;高铁肌红蛋白相对含量/%=(1.574 3x-14.369)×100。3种化学形式的肌红蛋白相对含量的预测效果为高铁肌红蛋白>脱氧肌红蛋白>氧合肌红蛋白,其中波数为1 033~1 248 cm-1时,高铁肌红蛋白相对含量的误差值最小为4.76%。研究表明,基于拉曼光谱法无损检测冷鲜牛肉中肌红蛋白相对含量是可行的。

拉曼光谱分析牛肉贮藏过程中肌红蛋白结构的变化

以牛肉为研究对象,采用拉曼光谱技术研究贮藏时间对肌红蛋白结构的影响。结果表明:随着贮藏时间的延长,肌红蛋白二级结构中的α-螺旋含量呈现降低的趋势,β-折叠结构含量则呈现先升高后下降的趋势,β-转角含量呈现先降低后升高的趋势,无规卷曲含量呈现逐渐增大的趋势;肌红蛋白二硫键由g-g-t与t-g-t构型逐渐向g-g-g构型转变,肌红蛋白分子间二硫键部分被破坏,肌红蛋白分子间作用力降低,肌红蛋白氧化状态与蛋白质的二级结构、酪氨酸与色氨酸残基暴露出的数量有很强的相关性,贮藏过程中肌红蛋白的结构逐渐疏散无序,氨基酸残基微环境发生改变。本实验从蛋白质二级结构层面揭示了贮藏时间影响牛肉色泽变化的微观机理。

冷鲜牛肉贮藏过程中线粒体变化与肌红蛋白氧化状态的相关性

为探索冷鲜牛肉贮藏过程中线粒体功能结构的变化,采用透射电子显微镜与原子力显微镜对线粒体内、外部超微结构的检测来确定贮藏时间对肌细胞线粒体变化的影响。结果发现:在4℃贮藏过程中(0～21 d),Flameng线粒体评分从0.986 8升高到2.533 8,表明线粒体结构完整性逐渐降低;线粒体膜电位与线粒体呼吸控制率、ATP含量均呈极显著正相关,相关系数分别达到0.936、0.926(P<0.01),说明线粒体结构与功能之间关系密切;线粒体呼吸控制率与氧合肌红蛋白相对含量呈极显著正相关(r=0.885)(P<0.01),线粒体膜电位与高铁肌红蛋白相对含量呈极显著负相关(r=-0.902)(P<0.01),表明线粒体结构、功能变化与肉色稳定性有密切的关系。

多投影带下线路平面坐标正反算模型

高铁等大型工程中线路平面坐标与里程的换算贯穿了整个工程建设过程,是工程施工测量必不可缺的环节。在高铁等大型线形工程施工测量中,工程实际施工时往往存在多个投影带。针对这一情况,本文提出一种多投影带下线路平面坐标正反算模型来完成多投影带下里程与中边桩平面坐标的相互换算,文中解决了高铁等大型线形工程中逐投影带实现里程与中边桩平面坐标的相互换算时劳动强度大、效率低的问题。文中以某铁路线路中3个投影带的线路平面设计参数文件为实验数据,实验结果表明,多投影带下线路平面坐标正反算模型能准确实现多投影带下里程与中边桩平面坐标间的相互换算,并且反算的里程与实际里程值相差最大值为0.1 mm,偏垂距相差最大值为0.1 mm。

不同阳离子组成微咸水灌溉对生菜光合和离子吸收特性的影响

为探究不同微咸水水质对土壤盐分和作物生长的影响,在日光温室条件下,以生菜为供试对象开展盆栽试验,以CaSO_(4)的饱和溶液为对照(CK),向去离子水中添加氯化盐形成不同阳离子组成的微咸水处理(Na^(+),TNa;Na^(+)/K^(+)比为1∶1,TNa-K;K^(+),TK),各处理添加盐分总摩尔量相同,研究灌溉水中不同阳离子组成对土壤盐分、阳离子含量以及生菜光合特性、离子吸收和生长的影响。结果表明:(1)微咸水灌溉下生菜生长季末(播后80天)各处理0—20 cm土壤饱和提取液电导率(ECe)较播种前和播种后50天显著升高,其中,CK处理显著低于其他处理(P<0.05)。土壤pH在不同处理和不同土层深度上差异均不显著(P>0.05)。生长季末土壤盐分阳离子大多积累在表层,与盐分分布一致。(2)与CK相比,单盐离子胁迫(TNa和TK处理)显著降低生菜净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等光合特性(P<0.05),从而降低产量,TNa处理最低;而TNa-K处理光合特性虽显著低于CK处理,但高于TNa和TK处理,说明TNa-K处理的盐分离子组成缓解了单个盐分离子对生菜生长的危害,且生菜产量较TNa和TK处理有所升高,但差异不显著(P>0.05)。(3)与CK相比,TNa和TK分别显著提高生菜叶片中Na^(+)和K^(+)含量;而TNa-K处理叶片Cl-含量虽然高于CK,但显著低于TNa和TK处理(P<0.05)。微咸水中Na^(+)、K^(+)阳离子比为1∶1的盐分组成维持了生菜植株的离子平衡,缓解了单个一价阳离子对生菜生长的盐胁效应,而对于单个离子来说,Na^(+)对生菜的毒害作用明显大于K^(+)。研究结果为微咸水灌溉管理提供科学依据。

盾构隧道点云典型要素分割

针对盾构隧道点云及其几何特征构建八叉树索引,使用体素化网格降采样进行点云降采样,利用统计特征滤波器达到精简点云,继而实现典型要素自动分割。结合点云精简算法,提高了随机抽样一致性(RANSAC)算法效率,通过拟合模型的几何特征,设置合理阈值,自动分割隧道典型要素。实验结果表明,该方法可以精确地分割出相邻距离阈值较小的盾构隧道典型要素,拟合的隧道半径与设计半径误差仅为3 mm;相比传统RANSAC算法,该算法运行速度提高了17倍,实现了相邻距离阈值达1.0 cm精度的目标分割。

基于电导率和结构稳定性阳离子比的微咸水灌溉水质评估方法

电导率(Electrical Conductivity,EC)和结构稳定性阳离子比(Cation Ratio of Soil Structural Stability,CROSS)是评估微咸水对土壤渗透性能影响的重要指标。虽然CROSS全面地考虑了Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)和Mg^(2+)对土壤结构稳定性的复杂影响,但CROSS的离子浓度系数在不同地区的适用性存在差异,有必要根据当地的水质条件确定基于EC和CROSS评估方法的分类标准。该研究旨在分析CROSS替代钠吸附比(Sodium Adsorption Ratio,SAR)评估水质危害的合理性以及其在河套灌区的适用性。在河套灌区不同区域采集73份地下水水样,并采用EC和SAR、EC和CROSS对其进行评估。结果表明,基于2种方法的地下水分类结果中,仅有34.25%的水样分类结果相同,并且不同的CROSS计算方法(基于阳离子相对絮凝能力(Flocculation)的CROSS_(f)、相对分散能力(Dispersion)的CROSS_(d)和优化的(Optimal)CROSS_(opt))在河套灌区的适用性也不相同。建议采用CROSS_(d)或CROSS_(opt),并结合土壤盐分和离子浓度评估河套灌区地下水水质。该评估方法更全面地考虑了地下水和土壤中的离子组成对土壤渗透性能的影响,有效避免了不合理的微咸水利用导致的土壤结构恶化等问题,可为微咸水的安全可持续利用提供理论支撑。

基于LiDAR点云的铁路隧道横断面提取

针对三维激光扫描技术在铁路隧道限界分析和收敛分析等应用中关键的点云横断面的快速提取问题,本文提出了适应马蹄形铁路隧道的断面快速提取方法。该方法利用铁路钢轨来确定隧道横断面的方向,并利用RANSAC方法完成隧道断面点云的分类,并完成铁路隧道边墙断面的提取。通过实际铁路隧道的Lidar点云对提出的方法进行试验。实验结果表明,该方法能够快速完成铁路隧道横断面提取,并验证了所提取的断面在隧道限界分析和收敛分析中的实用性。

基于线性趋势外推和GM(1,1)模型预测塔里木河下游胡杨年轮径向生长变化

以塔里木河下游3个典型断面(喀尔达依、阿拉干、依干不及麻)1981―2001年胡杨年轮样本数据为基础,分析无生态输水工程背景下该区胡杨年轮生长变化的特征,并通过构建趋势外推模型和GM(1,1)模型,求得胡杨树木停止生长的时间段。研究发现:该区胡杨年轮宽度值在该时间段内存在时空一致性,整体呈下降态势,除阿拉干断面外,其它两断面下降趋势较为明显,年轮宽度突变年依次为:喀尔达依1988年、阿拉干1987年、依干不及麻1988年。结果表明:(1)两模型均通过了模型精度检验且精度较高。通过对比分析模拟结果,胡杨完全停止生长时间段相对误差仅为±1.5 a和±2.5 a;(2)运用趋势外推模型得3断面胡杨年轮停止生长的年份分别为2022年、2027年、2018年,该区胡杨年轮完全停止生长的区间为2018―2027年;(3)运用GM(1,1)模型预测得3断面胡杨年轮停止生长的年份分别为2025年、2032年、2015年,胡杨年轮完全停止生长的区间为2015―2032年。本研究可为塔里木河下游退化生态系统恢复提供理论依据。

适应任意形状铁路隧道LiDAR点云的断面差异分析方法

针对三维激光扫描技术在铁路隧道超欠挖分析和收敛分析等应用中如何能对任意形状隧道LiDAR点云进行断面差异分析的关键问题,本文提出了一种适应任意形状铁路隧道LiDAR点云的断面差异分析方法。该方法先建立铁路隧道设计断面统一模型,提出实测断面点与设计要素对应关系判定方法,对从隧道LiDAR点云中提取出的断面在铁路隧道设计断面统一模型中逐点确定所对应的设计要素,并计算出断面在对应设计要素上的径向投影点到设定的起算高程面与设计断面左侧交点的弧长,根据弧长对断面进行排序,最后根据设定的采样步长对有序的断面进行采样得到实测断面,进而计算出实测断面相较于设计断面的偏差量。通过3组具有代表性的不同断面隧道模拟点云数据对提出的算法参数最佳取值进行试验,试验结果不仅给出了算法参数的最佳取值,也论证了本方法可以对任意形状铁路隧道LiDAR点云进行断面差异分析。

稳健的CRTSⅢ轨道板关键面提取算法

针对CRTSⅢ轨道板关键面提取易受和关键面相连的离群点(OCTKP)影响的问题,提出了基于最大值准则的轨道板关键面提取方法,为承轨台的空间位置和姿态的确定提供了技术支撑。轨道板关键面为各承轨台的承轨面及其左右挡肩面,均为平面。该方法通过首先通过提出的最大值判断准则将大部分OCTKP排除在外,以避免这部分点对单位权中误差计算的影响,然后再采用基于IGGⅢ方案的稳健平面算法获取轨道板的关键面,并用模拟数据确定了判断OCTKP的阈值。采用实测点云进行试验,基于最大值准则的轨道板关键面提取方法能准确获取CRTSⅢ轨道板所有关键面,这些关键面的平均姿态偏差为0.09°,平均距离偏差为7.8 mm,满足了承轨台的空间位置和姿态确定的需要。这些关键面中权值非零的点到拟合平面的平均距离为0.1 mm,与直接采用IGGⅢ方案的稳健平面提取方法相比,点到待拟合平面的距离精度提高了83.3%。