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多点源滴灌条件下红壤水分溶质运移试验与数值模拟

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农业机械学报 2017年第12期48卷 255-262页

作者：裴青宝刘伟佳张建丰王海伟西安理工大学水利水电学院西安710048 南昌工程学院江西省水工程安全与资源高效利用工程研究中心南昌330099 江西省水利规划设计院南昌330020

为了掌握红壤多点源滴灌条件下水分溶质运移规律,为红壤丘陵地区脐橙滴灌灌溉设计和管理提供参考,建立了5个不同红壤容重下滴灌水分和硝态氮运移的数学模型。借助Hydrus-3D模型模拟了不同红壤容重、同一滴头流量和施氮量时土壤水分溶质... 详细信息

为了掌握红壤多点源滴灌条件下水分溶质运移规律,为红壤丘陵地区脐橙滴灌灌溉设计和管理提供参考,建立了5个不同红壤容重下滴灌水分和硝态氮运移的数学模型。借助Hydrus-3D模型模拟了不同红壤容重、同一滴头流量和施氮量时土壤水分溶质分布特征和湿润锋推移和交汇过程。模拟结果与试验对比表明:模拟的湿润锋运移交汇过程、湿润体内土壤含水率以及NO_3^--N含量与实测值之间的偏差均在9.5%以内;模拟值和实测值具有很好的一致性,并显示在湿润锋交汇处土壤含水率和NO_3^--N含量低于同一深度滴头下方的土壤,另外高容重红壤阻碍湿润锋的推进速度。总体而言,Hydrus-3D可以用于红壤滴灌施肥灌溉条件下湿润体范围以及水分和氮素运移和分布的模拟。

关键词：红壤滴灌施肥灌溉交汇入渗数值模拟

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埋深对红壤透水砼渗灌水分运移规律的影响

干旱区资源与环境 2023年第7期37卷 146-153页

作者：刘伟佳裴青宝单泳烨东华理工大学南昌330013 南昌工程学院南昌330099

文中为探索一种新型渗灌灌水器(多孔砼灌水器)在红壤内水分运动规律,研究灌水器不同埋深对入渗效果的影响情况。通过土箱试验研究不同埋深条件下透水砼渗灌入渗特性、湿润锋推移过程,并采用模型进行拟合。结果表明,透水砼渗灌入渗能力... 详细信息

文中为探索一种新型渗灌灌水器(多孔砼灌水器)在红壤内水分运动规律,研究灌水器不同埋深对入渗效果的影响情况。通过土箱试验研究不同埋深条件下透水砼渗灌入渗特性、湿润锋推移过程,并采用模型进行拟合。结果表明,透水砼渗灌入渗能力随着灌水器埋深的增加而增强,湿润体的形状也由径向转为垂向半椭球型,入渗体体积亦随埋深的增大而变大。结论证明,湿润锋的运移距离与灌水器埋深之间符合幂函数关系(NSE>0.98);模拟值与实测值对比分析认为,Philip模型和Kostiakov模型对累积入渗量的模拟精度均为较高水平,表证模型精度的NSE>0.99、RMSE和ME均低于1,且接近于0;HYDRUS-2D对湿润锋变化和湿润体内含水量模拟可靠性较好,模拟精度受到埋深和入渗时间的影响。

关键词：透水砼渗灌红壤入渗数值模拟

融合无人机影像与机器学习的柑橘产量估测研究

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农业机械学报 2024年

作者：吴立峰徐文浩裴青宝南昌工程学院水土保持学院

为了准确、快速地预测柑橘产量以准确指导果园生产管理，通过大疆多光谱版无人机获取柑橘果实成熟期的遥感影像数据，并从图像中提取了可见光和多光谱波段指数作为特征变量，采用极端梯度提升（eXtreme gradient boosting，XGB），随机... 详细信息

为了准确、快速地预测柑橘产量以准确指导果园生产管理，通过大疆多光谱版无人机获取柑橘果实成熟期的遥感影像数据，并从图像中提取了可见光和多光谱波段指数作为特征变量，采用极端梯度提升（eXtreme gradient boosting，XGB），随机森林（Random forest，RF）以及支持向量机（Support vector machine，SVM）模型分别构建柑橘果实有无分类模型、果实数量和质量估测模型。结果表明：通过XGB模型对特征变量进行筛选分析，柑橘果实有无的分类中超红指数ExR最重要而数量和质量的估测中改进超绿指数MExG最重要。组合建模中3个模型均在组合4的情况下精度较好。对于分类模型，最优模型为SVM模型（AUC为0.969，准确率为0.919），而对于数量和质量估测模型，最优模型为XGB模型(数量：R2=0.79，RMSE为466个；质量：R2=0.79，RMSE为19.51kg)。最后利用Shapley additive explanations（SHAP）方法揭示了植被指数特征在产量估测模型构建时的重要性，并阐明了SHAP值排在前四的特征交互影响。本研究结果可为无人机遥感在柑橘产量方面的研究提供应用参考和理论依据。

关键词：柑橘产量无人机多光谱机器学习 SHAP值

不同灌水量和灌水器埋深下单坑渗灌红壤水分入渗特性及其模拟

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灌溉排水学报 2022年第1期41卷 110-118,146页

作者：廖振棋范军亮裴青宝钟韵西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 南昌工程学院水利与生态工程学院南昌330099 西安理工大学西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地西安710048

【目的】探究灌水量和灌水器埋深对单坑渗灌红壤水分入渗特性的影响。【方法】通过室内土箱试验模拟大田单坑渗灌过程,研究了单坑渗灌红壤在不同灌水量(1、2 L和3 L)和不同灌水器埋深(10、15 cm和20 cm)条件下湿润锋运移距离、累积入渗... 详细信息

【目的】探究灌水量和灌水器埋深对单坑渗灌红壤水分入渗特性的影响。【方法】通过室内土箱试验模拟大田单坑渗灌过程,研究了单坑渗灌红壤在不同灌水量(1、2 L和3 L)和不同灌水器埋深(10、15 cm和20 cm)条件下湿润锋运移距离、累积入渗量和土壤含水率的分布规律,并采用交替方向隐式差分法对土壤水分空间分布进行了模拟。【结果】入渗率随灌水量增大而增大,随灌水器埋深增大而减小;土壤入渗率在入渗初期较大,但随着时间推移逐渐减小,最终在较小范围内波动变化。在540min内,随着灌水量的增加,湿润体和湿润锋最大运移距离均增大,且促进土壤水分向灌水器右下方运移,其中垂向湿润锋最大运移距离大于水平湿润锋最大运移距离,灌水器埋深对垂向湿润锋运移距离均呈递减趋势;灌水量对单坑渗灌土壤含水率的影响大于灌水器埋深的影响。【结论】Kostiakov模型(R^(2)=0.998)较Philip模型(R^(2)=0.892)更适于描述单坑渗灌红壤的水分入渗过程;交替方向隐式差分法能较好地模拟单坑渗灌红壤的空间水分分布状况(R^(2)=0.827,E≤7.2%)。

关键词：单坑渗灌红壤灌水量灌水器埋深入渗数值模拟

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工作压力对迷宫流道灌水器泥沙分布的影响

节水灌溉 2023年第10期 114-123页

作者：钱龙余兴娇吴立峰裴青宝江西省水利科学院南昌330029 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 南昌工程学院水利与生态工程学院南昌330099

降低工作压力已被广泛认为是最有效的减少滴灌系统维护和运行成本的方法之一。然而,使用高含沙水、回用水和微咸水等劣质水会增加灌水器堵塞的风险,因此探索了低压灌溉的可能性。使用高含沙水作为滴灌水源,分析了4个压力水平(50、80、10... 详细信息

降低工作压力已被广泛认为是最有效的减少滴灌系统维护和运行成本的方法之一。然而,使用高含沙水、回用水和微咸水等劣质水会增加灌水器堵塞的风险,因此探索了低压灌溉的可能性。使用高含沙水作为滴灌水源,分析了4个压力水平(50、80、100和130 kPa)对迷宫流道灌水器防堵塞性能的影响,并测量了灌水器中保留淤积泥沙和排放淤积泥沙的粒径分布。结果表明,工作压力对灌水器的防堵塞性能有显著影响。当工作压力低于80 kPa时,滴灌头中的淤泥积累速度更快(最终累计量达52.31 mg),灌水器的堵塞过程加速,防堵塞性能显著降低,灌水器在运行10.92~12.78 d后出现整体堵塞。工作压力大于80 kPa时,滴头抗堵塞能力逐渐降低,系统在运行17.87~27.96 d后,灌水器出现突发性堵塞。灌水结束后,灌水器中淤积泥沙V10(6.61~8.29μm)和V25(13.54~20.93μm)的含量呈下降趋势,平均粒径增加了12.41%~23.77%,且受工作压力影响较小;而增加工作压力有利于减少灌水器内V50(31.64~56.31μm)的泥沙占比(下降约13.12%),粗颗粒泥沙V75(51.82~78.25μm)、V90(80.76~118.13μm)在4种工作压力下均不易排出流道,且在较小的工作压力下容易粘结成为更大的颗粒增加灌水器堵塞风险。工作压力对灌水器排出粗颗粒泥沙的影响较大,对微小泥沙的排出影响较小。因此,在高含沙量的滴灌系统中,迷宫流道灌水器在低压灌溉时的工作压力应控制在80 kPa以上。

关键词：滴灌灌水器堵塞高含沙水工作压力泥沙粒径

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赣江尾闾地区鄱阳湖湖汊健康状况评价

水生态学杂志 2021年第2期42卷 1-7页

作者：刘伟佳邹大胜裴青宝东华理工大学江西南昌330013 江西省水利规划设计研究院江西南昌330023 南昌工程学院江西南昌330099

评价赣江尾闾地区鄱阳湖湖汊的健康状况,为鄱阳湖水生态修复和湖泊生态系统功能的提升提供科学的管理依据,并为尾闾地区水系综合整治工程提供指导。选择基础水面面积在3.0 km 2以上的7个湖汊,每个湖汊设置1个监测点,2017年2月-2019年2... 详细信息

评价赣江尾闾地区鄱阳湖湖汊的健康状况,为鄱阳湖水生态修复和湖泊生态系统功能的提升提供科学的管理依据,并为尾闾地区水系综合整治工程提供指导。选择基础水面面积在3.0 km 2以上的7个湖汊,每个湖汊设置1个监测点,2017年2月-2019年2月每月监测1次。评价指标包括水质达标率、浮游植物、湖汊形态结构变化和用水保证率。熵权法评价湖汊生态健康状态,突变级数法评价湖汊功能健康状态,综合健康指数评价湖汊整体健康状态。结果表明:赣江湖汊生态健康及水功能健康均随季节变化而变化,水环境是湖汊生态健康评价的重要指标,其权重达到0.5以上;2018年湖汊健康状态好于2017年,同一评价年度内综合健康状态为夏季好于秋季好于冬季好于春季,各湖汊综合健康状态有明显的空间差异;南支所属湖汊综合健康状态优于中支和北支,湖汊水面面积大小及季节变化是影响综合健康状态的主要因素。通过水系连通等工程措施进行精准调控可提升湖汊综合健康状态。

关键词：赣江尾闾地区鄱阳湖湖汊健康状态健康评价

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非吸附性离子质量浓度对红壤入渗特性的影响

排灌机械工程学报 2018年第8期36卷 645-650页

作者：刘伟佳李占斌邹大胜裴青宝西安理工大学水利水电学院陕西西安710048 江西省水利规划设计院江西南昌330020 南昌工程学院江西省水工程安全与资源高效利用工程研究中心江西南昌330099

为了研究非吸附性离子(以Cl^-为例)的质量浓度变化对红壤水分运动溶质迁移特性及分布规律的影响,通过一维垂直入渗法,并借助于HYDRUS模型对其进行了模拟.结果表明:初始Cl^-质量浓度对红壤湿润锋推进和入渗能力有较强的影响,初始Cl^-质... 详细信息

为了研究非吸附性离子(以Cl^-为例)的质量浓度变化对红壤水分运动溶质迁移特性及分布规律的影响,通过一维垂直入渗法,并借助于HYDRUS模型对其进行了模拟.结果表明:初始Cl^-质量浓度对红壤湿润锋推进和入渗能力有较强的影响,初始Cl^-质量浓度越大湿润锋推进越快,累积入渗量和稳定入渗率也相应地增加,但在入渗开始初期100 min内这种影响不显著.初始Cl^-质量浓度也影响了入渗结束后土体内含水率和Cl^-含量的分布,同一土层深度含水率与Cl^-含量随初始质量浓度的增加而变大.HYDRUS模型对不同浓度下的红壤水分Cl^-入渗及分布模拟平均相对误差在9.3%以内,模拟效率系数(NSE)均在0.85以上,模型的适应性较好.研究结果可为红壤区水肥一体化灌溉水分溶质运移研究提供指导.

关键词：红壤垂直入渗 Cl^-质量浓度 HYDRUS模型非吸附性

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基于组合赋权法的中小河流健康评价研究

人民长江 2024年

作者：樊振阳刘伟佳戴霖张振宇裴青宝江西省水利科学院江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心东华理工大学水资源与环境工程学院南昌工程学院水土保持学院

中小河流健康评价是量化河流生态健康状况的有效手段，但目前缺乏统一的评价标准。为客观评估中小河流的健康状况，本文以江西省丰城市清丰山溪流域的6条中小河流为例，构建了涵盖水环境、水生态和社会服务功能3个方面的10个评价指标体... 详细信息

中小河流健康评价是量化河流生态健康状况的有效手段，但目前缺乏统一的评价标准。为客观评估中小河流的健康状况，本文以江西省丰城市清丰山溪流域的6条中小河流为例，构建了涵盖水环境、水生态和社会服务功能3个方面的10个评价指标体系，采用Delphi法与熵权法相结合的赋权方法确定各指标权重，并运用综合评估模型进行评价。结果表明，石江河总分最高，为87.81分，河流健康程度达到了理想状况；其余河流的健康状况均达到了健康水平，表明河流功能虽有一定程度的受损，但整体仍处于可持续发展的健康状态。本研究为中小河流的生态健康评价提供了科学依据，并为类似流域的生态治理和管理策略提供了重要参考。

关键词：中小河流健康评价组合赋权综合评估模型

萍乡市城市地表径流污染物浓度变化特征分析及数值模拟

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水资源与水工程学报 2021年第2期32卷 10-15页

作者：裴青宝黄监初桂发亮王海伟南昌工程学院江西南昌330099 江西省水工程安全与资源高效利用工程研究中心江西南昌330099 江西省宜春市水文局江西宜春336000

以海绵城市建设试点城市萍乡市地表径流污染物(以SS和TP为代表)浓度变化特征与预测模型适应性为研究对象,根据两场次的降雨资料及实测径流污染物浓度数据,确定所建地表径流污染物浓度变化预测模型Sartor-Boyd和p/r模型的参数,并模拟和... 详细信息

以海绵城市建设试点城市萍乡市地表径流污染物(以SS和TP为代表)浓度变化特征与预测模型适应性为研究对象,根据两场次的降雨资料及实测径流污染物浓度数据,确定所建地表径流污染物浓度变化预测模型Sartor-Boyd和p/r模型的参数,并模拟和分析了地表径流污染物浓度变化过程。结果表明:萍乡市地表径流污染物(SS和TP)浓度受初始冲刷效应的影响,降雨过程前期随雨强的峰值而达到最大,降雨过程后期污染物浓度受雨强的峰值波动影响较小;受模型参数的影响,Sartor-Boyd模型模拟值的统计学指标RPD、R^(2)、NSE均小于p/r模型的相应指标,p/r模型对萍乡市降雨地表径流污染物排放规律的预测精度较好,模型可信度较高。结合萍乡市地区降雨状况建立的p/r数学模型可为该区域海绵城市建设过程中地表径流污染物浓度的预测及管理提供参考。

关键词：海绵城市地表径流污染物浓度数值模拟萍乡市