多尺度蒸散发估测与时空尺度拓展方法研究进展

蒸散发时空尺度信息是作物高效用水调控与节水灌溉管理的基础,某一尺度下获得的蒸散发理论或参数具有高度的尺度依赖性,蒸散发多时空尺度耦合关系的缺乏常导致人们对农业用水效率与效益评价的片面性,因而多尺度蒸散发估测与时空尺度拓展方法研究对优化区域灌溉制度、实现区域农业水资源可持续利用有着非常重要的理论和实际意义。本文系统评述了多尺度蒸散发监测方法和估算模型,指出了其适用的尺度、适宜的应用条件及其优缺点,评述了现有蒸散发多时空尺度拓展方法,表明量化作物对多因子的协同耦合响应机制,研究多方法、多时空尺度下多源蒸散发监测数据融合技术,构建不同时空尺度间的蒸散发拓展模式,建立将时空尺度二维耦合、水-热-碳耦合纳入统一系统的蒸散发转换体系将成为未来的研究热点。

基于旋转及尺度空间拓展的图像修复算法

传统基于样本块的图像修复方法只能在平移空间中进行搜索,当出现旋转和尺度变化时无法实现匹配块的最优选取.为解决上述问题,将Patchmatch快速搜索算法引入图像修复领域;在此基础上,通过改进能量函数来实现旋转及尺度空间拓展;最后利用LM优化算法获得最优化模型参数.仿真实验结果表明,当破损图像存在旋转及尺度变换时,该方法仍然能够准确找到其最优匹配块,取得理想的修复效果.

轴向可伸缩悬臂复合材料层合板横向振动的解析研究

通过解析和数值方法对可伸缩悬臂复合材料层合板的时变动力学特性进行研究.根据经典层合板理论和Hamilton原理对面内激励和横向载荷共同作用下的可伸缩悬臂复合材料层合板进行线性动力学建模,选取符合可伸缩悬臂板位移边界条件的时变模态函数,利用Galerkin方法对所得的偏微分方程进行离散,得到复合材料层合板的时变常微分线性动力学方程.研究轴向移动速度对可伸缩悬臂板动力学特性的影响,并通过改进的多尺度法得到了一阶时变线性系统的解析解和数值解比较.结果表明,轴向移动速度对可伸缩悬臂板的动力学特性影响很大;相比文献[12],本文采取的改进的多尺度法对一阶线性时变系统更高效.

中国水稻土氮密度变异性的幅度效应研究

基于全国第二次土壤普查的1 491个水稻土剖面数据,研究了行政区幅度（行政大区、省级、地区级）和土壤区幅度（土壤区、土壤带、土区）下水稻土氮密度的变异情况及其对幅度拓展的响应。结果表明,中国水稻土0-20 cm和0-100 cm土壤平均氮密度为18.7 t.hm^-2和12.4 t.hm^-2,土壤氮素的空间变异性总体随幅度拓展而增大。在不同土壤区幅度下,0-20 cm全氮密度组内和组间变异性随研究区幅度的减小而减小;从土壤区到土区尺度,0-100 cm全氮密度组间变异率从250%左右下降至不足50%,而在行政大区和省级尺度时全氮密度的组间变异性没有太大变化,变异率都小于100%,到地级市尺度时,组间变异率又达到了400%,说明同一地区所选择的研究幅度尺度不一样氮密度变异率差异也很大。因此,在今后的水稻土调查采样设计时,根据不同幅度尺度的变异率大小来选择合适的布点方式和样点数是十分必要的。

作物气孔导度模型研究进展及应用现状

旨在为作物耗水和碳水交换相关研究的模型选择提供理论指导,本研究归纳了气孔导度对单一和综合环境因子的响应情况;对现有气孔导度模型进行了分类和比较,包括基于Jarvis模型建立和改进的经验模型、基于BWB模型建立和改进的半经验模型、基于ABA调控建立和改进的模型、基于保卫细胞膨压控制理论建立和改进的模型;并概述了气孔导度模型在作物水分利用研究领域的应用,以叶片气孔导度和冠层导度的定量关系为切入点建立多尺度联合的机理模型将是未来作物耗水尺度拓展研究的热点。

基于拓展多尺度有限元的点阵材料结构最小柔顺性设计

论文应用拓展的多尺度有限元法(Extended Multiscale Finite Element Method),以微观构件的截面积为设计变量,研究了体积约束下点阵材料构成结构的最小柔顺性设计问题.建立了适应具有复杂几何形状和载荷边界的点阵材料结构的优化模型,应用序列二次规划算法对悬臂梁和L形梁算例在线性边界条件和周期性边界条件下进行了优化设计,讨论了点阵材料微结构尺寸效应对优化结果的影响,验证了优化模型和求解算法的可靠性,为点阵材料应用于复杂实际工程结构的优化设计提供了新的技术手段.

松涛水库流域非点源污染负荷模拟模型

对大尺度非点源污染模型进行时间步长改进,实现溶解态模型日和吸附态模型半月时间尺度的拓展,并选取松涛水库流域为研究对象,应用改进的模型估算该流域2003～2007年的非点源污染负荷,最后结合研究区调查资料对估算结果进行验证.研究结果表明:①流域主要污染类型为溶解态非点源污染,溶解态TN、TP负荷所占比重分别为80.28%和72.03%;②农田TN、TP和NH4+-N负荷分别占负荷总量的45.69%、38.58%和40.56%,是流域非点源污染的重要来源;大牲畜养殖产生的非点源COD负荷占COD总量的63.65%,是流域COD非点源污染的重点控制对象;③农田、农村居民点和畜禽养殖产生的几种污染类型的不同指标(COD、TN、TP、NH4+-N)在时间和空间上均呈现出一定的分布规律,与土地利用、降水变化规律有很强的相关性,年内变化出现5月份和9月份2个峰值,湿季污染负荷量超过干季的4倍;④应用2005年研究区的调查资料验证模型结果和率定模型参数,模型模拟结果优于原模型,相对误差均小于20%,基本满足应用要求.