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基于回归模型的水肥耦合对枸杞根区土壤酶活性的影响研究

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宁夏工程技术 2024年第2期23卷 139-145页

作者：韩雨禄尹娟马正虎孙富斌范家杨宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 旱区现代农业水资源高效利用教育部工程中心宁夏银川750021 宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心宁夏银川750021

为了揭示宁夏半干旱区水肥耦合对枸杞根区土壤脲酶、碱性磷酸酶活性的影响特征,设置了3个灌水水平(65%ET_(0),85%ET_(0),105%ET_(0))和3个施肥水平(N-P_(2)O_(5)-K_(2)O:165-60-105 kg/hm^(2),210-75-135 kg/hm^(2),255-90-165 kg/hm^(2)),进行了滴灌枸杞大田试验,采用有偏回归分析模型,揭示不同水肥耦合对枸杞根区土壤脲酶、碱性磷酸酶活性的影响程度和作用机制。结果表明:单因素与枸杞根区20~40 cm土层土壤脲酶活性拟合效果较好,与0~20 cm土层土壤碱性磷酸酶活性的拟合效果较好,其影响顺序均为X_(3)(施磷量)>X_(2)(施氮量)>X4(施钾量)>X_(1)(灌溉量)。交互因素与枸杞根区0~40 cm土层土壤脲酶活性拟合效果较好,其各交互因素在0~20 cm土层、20~40 cm土层的影响顺序分别为X_(1)X_(3)>X_(1)X_(2)>X_(1)X4>X_(2)X_(3)>X_(3)X4>X_(2)X4,X_(2)X_(3)>X_(3)X4>X_(2)X4>X_(1)X_(3)>X_(1)X_(2)>X_(1)X4,且均表现为正效应。在试验条件下,保证宁夏半干旱区枸杞根区土壤脲酶、碱性磷酸酶活性的最佳滴灌水肥组合为:灌溉量2864.54~3598.84 m^(3)/hm^(2)、施氮量231.57~250.84 kg/hm^(2)、施磷量80.58~90.79 kg/hm^(2)、施钾量147.16~160.02 kg/hm^(2)。

关键词：水肥耦合枸杞脲酶碱性磷酸酶回归模型

青铜峡引黄灌区农田灌溉水入渗与玉米分层吸水规律研究

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干旱区地理 2024年

作者：马国荣庄淏然许德浩马永成赵梦扬冯克鹏宁夏黄河水联网数字治水重点实验室宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心宁夏大学土木与水利工程学院

玉米是干旱区灌溉农业的主要作物之一，研究灌溉水入渗与玉米分层吸水规律对理解玉米农田系统中土壤-植被-大气连续体(SPAC)输水过程尤为重要。以地处干旱气候带的宁夏青铜峡引黄灌区为研究区域，采集了玉米生育期内降水、灌溉水、地下... 详细信息

玉米是干旱区灌溉农业的主要作物之一，研究灌溉水入渗与玉米分层吸水规律对理解玉米农田系统中土壤-植被-大气连续体(SPAC)输水过程尤为重要。以地处干旱气候带的宁夏青铜峡引黄灌区为研究区域，采集了玉米生育期内降水、灌溉水、地下水、玉米茎秆以及1 m内不同深度的7层土壤样品，分析了其δ2H、δ18O的变化特征，并在氢氧稳定同位素的指示下，结合土壤含水率研究了灌溉水进入田间后的入渗过程，进而分别运用直接对比法和贝叶斯混合模型研究了玉米对各层土壤水分的吸收比例和规律。结果表明：(1)青铜峡引黄灌区历次降水、灌溉水、地下水的氢氧同位素呈富集趋势，玉米茎秆水氢氧同位素逐渐贫化；土壤水氢氧同位素在浅层(0～30 cm)富集，浅层以下趋于稳定。(2)灌区大气降水线为δ2H=6.67δ18O-9，降水受云下二次蒸发作用影响显著，降水和灌溉水进入田间后在土壤表面进行了强烈的蒸发，地下水受降水和灌溉水补给。(3)灌溉水在进入田间后的5 d内迅速下渗，活塞流是灌区内土壤水的主要入渗形式。(4)灌区玉米主要吸收0～30 cm浅层土壤水，整个生育期吸收比例达到44.70%；灌溉后玉米的主要吸水层位没有发生变化，浅层贡献比例最大。(5)玉米对土壤水的分层吸收利用与土壤温度、土壤含水率密切相关，浅层土壤温度的升高以及由于蒸腾和蒸发作用导致的土壤含水率降低，促使玉米增加对中深层土壤水的利用；浅层土壤水分对玉米生长至关重要，干旱情况下需要通过及时灌溉补充玉米主要吸水土壤层水分以保证其正常的生长发育。

关键词：稳定同位素直接对比法根系吸水变化 MixSIAR模型大气降水线

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压滤渣粉活性及其对水泥胶砂性能的影响研究

宁夏工程技术 2024年第1期23卷 48-53页

作者：王宁辉张晓静熊梓铭汪一铖王德志宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 中国三峡建工(集团)有限公司四川成都610041 旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心宁夏银川750021 宁夏土木工程防震减灾工程技术研究中心宁夏银川750021 宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心宁夏银川750021

针对搅拌站压滤渣的资源化利用问题,分析了其矿物组成,利用化学滴定法和热重法分析了压滤渣中未水化水泥的近似含量,并研究了搅拌站压滤渣粉对水泥胶砂需水性、力学性能的影响。结果表明:压滤渣中矿物种类稳定,相对于水泥,压滤渣粉的需... 详细信息

针对搅拌站压滤渣的资源化利用问题,分析了其矿物组成,利用化学滴定法和热重法分析了压滤渣中未水化水泥的近似含量,并研究了搅拌站压滤渣粉对水泥胶砂需水性、力学性能的影响。结果表明:压滤渣中矿物种类稳定,相对于水泥,压滤渣粉的需水量增加;存放18 d,压滤渣中未水化水泥质量分数约为27.7%,活性较低,粉磨处理对提高压滤渣粉活性影响不大;相对于原状压滤渣粉,粉磨处理后的压滤渣粉对水泥胶砂抗压强度和抗折强度提升效果甚微。磨细压滤渣粉混凝土的干燥收缩性能低于基准组,且在28 d时的干燥收缩率达到最大,标准养护28 d时压滤渣粉混凝土的表面存在不连续的纤维状C-S-H凝胶,分布零乱,没有形成网状结构。

关键词：压滤渣粉水泥胶砂力学性能需水性水泥含量

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大气环流因子对黄河流域长预见期农业干旱预测性能的影响

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农业工程学报 2024年第11期40卷 100-108页

作者：肖悦粟晓玲吴海江西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100

准确的干旱预测对于减轻或规避干旱对区域粮食生产和水资源配置的不利影响至关重要。大气环流因子可能会通过遥相关影响农业干旱的发生、发展和传递过程,在干旱预测模型中引入大气环流因子是否会改善农业干旱的预测性能尚不明晰。该研... 详细信息

准确的干旱预测对于减轻或规避干旱对区域粮食生产和水资源配置的不利影响至关重要。大气环流因子可能会通过遥相关影响农业干旱的发生、发展和传递过程,在干旱预测模型中引入大气环流因子是否会改善农业干旱的预测性能尚不明晰。该研究以农业干旱、高温和大气环流因子为预测因子,在不同预见期(1、12、24、36、48个月)下采用Meta-Gaussian(MG)模型预测黄河流域典型年份的农业干旱事件,通过纳什效率系数(Nash-Sutcliffe efficiency coefficient,NSE)和均方根误差(root mean square error,RMSE)探究在MG模型中引入大气环流因子对农业干旱预测性能的影响。结果表明:大气环流因子中12个月时间尺度的标准化西太平洋副高强度指数(standardized western Pacific subtropical high intensity index,SWPSHI)与农业干旱相关性最为显著;以典型年2014年8月份为例发现MG模型预测值受预见期长度、预测因子影响较大;相比于单因子预测,引入大气环流因子的MG模型的评价指标NSE和RMSE改善网格占比最高达46%,空间上在内蒙古、宁夏、甘肃、陕西等省区1 a以上预见期明显改善,而考虑大气环流因子和高温的MG模型进一步提升了模型的预测性能,扩大了网格占比。因此在上述省区干旱预测时需考虑大气环流因子的影响。

关键词：农业干旱模型预测大气环流因子 Meta-Gaussian 黄河流域

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网式过滤器水头损失动态变化规律

农业工程学报 2024年第8期40卷 62-70页

作者：郑长娟朱德兰高洒洒张锐赵泽晋李路明 KHUDAYBERDI Nazarov 柳昌新西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100 山西省曲沃县水利局曲沃043400 新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830000 塔什干国立农业大学农业生物学学院塔什干100140乌兹别克斯坦

网式过滤器是微灌系统的关键部件之一,对过滤杂质,减缓滴头堵塞起到重要作用,但过滤器水头损失往往随拦截杂质的增多而增大,导致滤网破损或系统被迫停机。为明晰过滤器水头损失变化规律,该研究采用文献数据归纳分析和试验相结合的方法,... 详细信息

网式过滤器是微灌系统的关键部件之一,对过滤杂质,减缓滴头堵塞起到重要作用,但过滤器水头损失往往随拦截杂质的增多而增大,导致滤网破损或系统被迫停机。为明晰过滤器水头损失变化规律,该研究采用文献数据归纳分析和试验相结合的方法,对7种网式过滤器水头损失数据开展聚类分析;以Y型网式过滤器为例,测试不同流量、泥沙浓度和沙粒级配对过滤器水头损失的影响,以减少水头损失激增、提高拦沙效果为主要目标开展综合评价,优选过滤器适宜的运行工况。结果表明:1)不同类型网式过滤器水头损失随时间变化可分为平稳增加阶段和突然增加阶段,突然增加阶段的水头损失增长速率更大,堵塞均匀度均大于1。2)相同流量和浓度下,以>100~125μm泥沙为主的Ⅲ级配和以>125~150μm泥沙为主Ⅳ级配含沙水较以>54~75μm泥沙为主Ⅰ级配和以>100~125μm泥沙为主Ⅱ级配含沙水更容易产生水头损失激增。相同流量下,高浓度工况更容易出现水头损失激增;相同浓度下,流量为3.5 m^(3)/h时最容易使过滤器水头损失激增。3)CRITIC-TOPSIS综合评价结果表明排名前3的分别是流量2.5 m^(3)/h、泥沙浓度60 mg/L工况下Ⅲ、Ⅳ和Ⅱ级配含沙水,综合得分指数分别为0.726、0.712和0.711;低泥沙浓度、大颗粒级配和高泥沙浓度、小颗粒级配在流量2.5 m^(3)/h时综合性能好,高泥沙浓度、大颗粒级配在流量4.5 m^(3)/h综合性能好,低泥沙浓度、小颗粒级配在3种流量下综合性能差异不大。研究可为减少过滤器水头损失和增加运行时长提供参考。

关键词：流量滴头泥沙网式过滤器水头损失激增文献分析综合评价

考虑相关长度的土壤开裂模型改进及其参数对裂隙形态的影响

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农业工程学报 2018年第24期34卷 123-131页

作者：朱磊马荣范东峻尤今宁夏大学土木与水利工程学院旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心银川750021

为探索蒸发作用下农田土壤表面干缩裂隙发育规律及机理,文章改进了基于胡克定律的土壤开裂模型,在模型构造临界应变随机场时引入反映土壤空间连续性的相关长度概念,用以模拟土体的动态开裂。研究结果表明,模型体现了裂隙在自然界发展的... 详细信息

为探索蒸发作用下农田土壤表面干缩裂隙发育规律及机理,文章改进了基于胡克定律的土壤开裂模型,在模型构造临界应变随机场时引入反映土壤空间连续性的相关长度概念,用以模拟土体的动态开裂。研究结果表明,模型体现了裂隙在自然界发展的动力学特征,模型中的参数代表了土壤的物理性质。经计算,试验与模拟图像的裂隙面积、长度、欧拉数密度决定系数均大于0.5,均方根误差、偏差很小,一致性指标接近1,说明改进后的模型达到率定要求。采用Minkowski面积、长度密度和欧拉数密度比较两模型优劣程度,其中,决定系数R2在0.889～0.968之间,一致性指数IA在0.964～0.993之间,更接近1,这表明改进后的模型模拟结果整体优于原模型模拟结果,很好地体现了裂隙的动态开裂过程。文章最后分析了改变随机场内空间相关长度、以及异质性对模型模拟开裂的影响,结果表明:相关长度越长、异质性越低,其开裂越均匀。

关键词：土壤裂隙数值模拟相关长度随机场临界应变

基于高密度电阻率法的农田土壤表面干缩裂隙成像

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农业工程学报 2022年第4期38卷 105-112页

作者：李株丹孙伯颜农睿朱磊宁夏大学土木与水利工程学院银川750021 旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心银川750021

为探测土壤表面干缩裂隙的发育情况,该研究以农田土壤表面干缩裂隙作为研究对象,以高密度电阻率法为测量手段,采用耦合层次聚类分析的同步连续线性估计算法(Simultaneous successive linear estimation,Sim SLE)反演土壤表面干缩裂隙的... 详细信息

为探测土壤表面干缩裂隙的发育情况,该研究以农田土壤表面干缩裂隙作为研究对象,以高密度电阻率法为测量手段,采用耦合层次聚类分析的同步连续线性估计算法(Simultaneous successive linear estimation,Sim SLE)反演土壤表面干缩裂隙的形态,结合试验裂隙图像和反演得到的模拟图像,对比分析裂隙形态的成像结果。研究表明:基于SimSLE算法反演得到的模拟裂隙图像,可以准确捕捉到裂隙的形状和位置,试验与模拟图像的面积、长度及欧拉数密度一致性指标均大于0.9,决定系数R^(2)都大于0.6,均方根误差数值较小。引入了层次聚类分析后,通过不断更新分区均值和边界,能够更准确地得到农田土壤干缩裂隙的形态特征,分区后模拟结果较好。引入聚类分区后Minkowski密度的决定系数R^(2)提高了9.76%~18.5%,一致性指标提高了0.93%~1.47%,均方根误差降低了12.1%~21.1%,有效提高了模拟精度。研究可为探究非侵入性探测裂隙的形态特征提供算法参考。

关键词：土壤裂隙形态高密度电阻率法层次聚类模拟精度

基于全耦合的地表径流与土壤水分运动数值模拟

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水科学进展 2015年第3期26卷 322-330页

作者：朱磊田军仓孙骁磊宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心宁夏银川750021

针对降雨径流从坡面流下的过程中会发生下渗,导致土壤水非饱和带含水率增大这一动力学过程,从物理机制上对土壤水和地表水进行耦合,将二维平面地表水模型叠置在土壤水模型的顶部,对土壤水、地表水模型进行相同的空间和时间离散,在模型... 详细信息

针对降雨径流从坡面流下的过程中会发生下渗,导致土壤水非饱和带含水率增大这一动力学过程,从物理机制上对土壤水和地表水进行耦合,将二维平面地表水模型叠置在土壤水模型的顶部,对土壤水、地表水模型进行相同的空间和时间离散,在模型的计算过程中通过达西流关系对两者之间的水量交换进行计算(双层结点法耦合)或整合离散方程的整体法进行耦合。通过对两种耦合方法的比较以及与前人的实验结果对比,该模型与耦合方法能够准确地模拟和预测地表径流与土壤水分运动过程。研究结果可为分析地表水流与饱和-非饱和带水分与溶质耦合机理提供理论支持。

关键词：地表径流土壤水水量交换全耦合

差异冻胀条件下双参数地基梯形渠道冻胀变形的计算模型

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农业工程学报 2024年第17期40卷 129-139页

作者：肖旻杨晓松王正中吴浪崔浩席琛江西科技师范大学土木工程学院江西省科协智库防灾减灾工程技术研究基地南昌330013 塔里木大学水利与建筑工程学院阿拉尔843300 西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室兰州730000

衬砌冻胀变形便于监测且易于控制,成为《渠系工程抗冻胀设计规范SL23-2006》明确提出的渠道抗冻胀设计控制指标,但规范没有提供差异冻胀变形的具体计算方法。为便捷、合理计算差异冻胀条件下衬砌结构冻胀变形,在现有研究基础上,考虑渠... 详细信息

衬砌冻胀变形便于监测且易于控制,成为《渠系工程抗冻胀设计规范SL23-2006》明确提出的渠道抗冻胀设计控制指标,但规范没有提供差异冻胀变形的具体计算方法。为便捷、合理计算差异冻胀条件下衬砌结构冻胀变形,在现有研究基础上,考虑渠道断面各点地下水位逐点不同及渠基冻土受力变形的连续性,基于双参数冻土地基理论构建了差异冻胀条件下寒区梯形渠道冻胀变形与内力计算模型。以甘肃省靖会总干渠为算例,将该模型退化为均匀冻胀条件下的Winkler模型并进行对比分析,结果表明传统Winkler模型可视为该研究模型的特殊情形。以新疆塔里木灌区某梯形渠道为原型,用幂级数方法对该研究模型进行求解,并与材料力学法、Winkler模型计算值及观测值进行了对比分析。结果表明:应用该研究模型、传统Winkler模型、材料力学方法计算的冻胀变形与观测值的平均相对误差分别为4.31%、9.23%、17.45%,均方根误差分别为0.17、0.29、0.47 cm。可见与材料力学法、传统Winkler模型相比,考虑冻土-衬砌相互作用及冻土中剪力扩散的双参数地基模型能更好地反映差异冻胀条件下梯形渠道的力学行为,计算值与观测值更加一致。通过把形式多样的渠基土自由冻胀量分布统一展开成幂级数形式,可以有效提高模型对不同复杂基土差异冻胀模式的通用性。研究为差异冻胀条件下寒区梯形渠道冻胀力学分析提供了一种有效的计算模型。

关键词：渠道模型土壤冻土双参数地基差异冻胀

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