国家自然科学基金(51279167)
- 作品数：39 被引量：220H指数：9
- 相关作者：马孝义邢旭光陈磊赵文刚柳烨更多>>
- 相关机构：西北农林科技大学湖南省水利水电科学研究院兰州理工大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技支撑计划水利部公益性行业科研专项更多>>
- 相关领域：农业科学水利工程自动化与计算机技术天文地球更多>>
- 土壤失水过程对土体收缩特性的影响被引量：7
- 2016年
- 为探求不同质地和容重土壤失水过程中的土体收缩特性,选取山东壤土(SD)和陕西粉粘壤土(SX)作为供试土壤,并分别设定初始容重为1.30、1.40、1.50 g/cm^3,采用离心机法测定土壤水分特征曲线,同时对土壤脱水过程中土体轴向和径向收缩特征进行研究。结果表明,对于SD和SX土样,不同容重土壤含水率随吸力增加呈现不同幅度的减小趋势,但其减小速率均表现出"慢-快-慢"的变化特点;在土壤脱水过程中,土体线缩率随含水率减小而增大,Logistic模型可以较好地拟合线缩率与含水率之间的非线性关系(R^2在0.96~0.99之间);土壤轴向(δ_s)、径向(δ_r)和体积收缩应变(δ_V)均随容重增加而减小,SD和SX土样分别以水平收缩形变和垂直收缩形变为主。相关性分析表明,δ_s、δ_r和δ_V与砂粒含量呈负相关关系,与粉粒和粘粒含量呈正相关关系,且3种收缩特征指标与土壤颗粒含量之间的相关性受容重影响;对于SD土样,δ_s和δ_r与粘粒和粉粒含量显著相关,δ_V与砂粒含量显著相关;对于SX土样,δ_s、δ_r和δ_V与砂粒和粉粒含量显著或极显著相关,而与粘粒含量无显著相关性。
- 邢旭光马孝义
- 关键词：土壤水分特征曲线脱水
- 基于土壤LFUHF频段介电特性的FDR测量频率研究被引量：3
- 2013年
- 土壤介电特性是影响FDR传感器测量土壤含水量精度和适应性的重要物理参数。为了确定28 mm长、10 mm间距的7探针FDR传感器理想频率,通过矢量网络分析仪对4种不同土壤的LF-UHF频段(1 MHz～3 GHz)散射参数进行了测量,通过Logsdon和Laird模型变换,使用Matlab进行了4种土壤表观介电常数的计算和绘制。通过土壤介电频谱分析,研究了土壤极化机理,分析了土壤介电特性与频率的关系,确定了FDR传感器的工作频段为44～398 MHz,考虑到温度对极化的影响,其最佳工作频段为62～110 MHz,其中75 MHz是其工作的最佳频率。此频率下土壤介电值仅对土壤含水量敏感,是消除温度等因素对FDR传感器影响的理想频率。
- 许景辉马孝义Sally D LogsdonRobert Horton
- 关键词：土壤含水量介电特性FDR测量频率
- 盐基离子对土壤持水及收缩特性的影响被引量：5
- 2018年
- 不同盐离子对土壤持水能力具有不同程度影响,且在土壤水分特征曲线测定过程中,土体随失水发生收缩和开裂。在已获取研究成果基础上进行扩展,进一步探索8种低浓度盐离子(K^+、Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^-、HCO_3^-、CO_3^(2-)、SO_4^(2-))对土壤持水能力和收缩特征的影响。选取陕西粉黏壤土并分别采用含有此8种离子的盐溶液(浓度均约为1 g·L^(-1))对土样进行饱和处理,以无盐离子处理作为对照(CK);采用离心机法获取土壤水分特征曲线,使用游标卡尺测定离心过程中的土体轴向沉降高度,编写MATLAB程序对裂缝图像提取裂隙度量指标,据此对各处理土壤持水能力和收缩特征进行对比分析及评价。结果发现,在此浓度条件下:(1)K^+、Na^+及4种阴性盐离子在一定程度上均可提高土壤持水能力,且阴阳盐离子中CO_3^(2-)和K^+效果最显著,分别较CK提高35.81%和3.68%;(2)Mg^(2+)、SO_4^(2-)和CO_3^(2-)有利于减小土体轴向收缩度,且阴阳盐离子的作用效果分别表现为HCO_3^->Cl^->SO_4^(2-)>CO_3^(2-)和Na^+>K^+>Ca^(2+)>Mg^(2+);(3)Na^+、Mg^(2+)及4种阴性盐离子在一定程度上均有利于减轻土壤开裂程度,可同时减小土壤裂隙总长度、总面积以及长度密度和面积密度,且阴阳盐离子中CO_3^(2-)和Na^+效果最显著。研究可为不同类型盐碱土壤持水能力评价及其干缩开裂机理认知提供理论指导。
- 李青峰邢旭光马孝义
- 关键词：土壤水分持水能力干缩裂缝
- 基于温湿度的ET_0估算模型应用研究被引量：9
- 2016年
- 针对大面积灌区作物蒸发蒸腾量(ET0)分布式监测所需参数较多的问题,开展利用易获取的少量气象参数估算ET0的研究对我国灌区的作物需水量监测和灌区水资源的管理有重要意义。利用人工神经网络技术建立基于温、湿度的ET0月份估算模型,对作物蒸发蒸腾量进行了估算;在此基础上,针对ET0的季节性特征,将估算模型由月份尺度拓展到季节尺度;最后运用陕西省6个基本站点的气象数据对该优化模型进行普适性分析。结果表明,优化后的季节估算模型,在春夏二季的平均相对误差在10%以内,在秋冬二季的平均绝对误差在0.20mm以下,且每对基准站点和邻近站点得到的估算结果具有很好的一致性和稳定性,表明该模型在作物需水估算方向上较强的实用推广价值。
- 柳烨赵文刚杨珮珮马孝义张丽
- 关键词：参考作物需水量BP神经网络灌区信息化
- 基于FlexPDE的膜孔灌土壤水分运动数值模拟
- 2019年
- 基于实测扩散率资料和土壤水分特征曲线,利用FlexPDE软件对膜孔灌溉的土壤水分运动进行模拟,探索恒定水头条件下膜孔灌溉土壤水分入渗特性和剖面水分分布特征。结果表明:FlexPDE软件模拟粉粘壤土(处理2、3)和砂壤土(处理1、4)的含水率与实测之间的平均相对误差分别为5.930%、8.340%、9.600%和14.040%,其中粉粘壤土模拟与实测土壤含水率相对误差小于5%、10%和20%的比例分别为40%、68%和84%,砂壤土相对误差小于5%、10%和20%的比例分别为12%、40%和72%,粉粘壤土的模拟效果较砂壤土理想;基于模拟获取的土壤储水量与土壤实测累积入渗量呈线性关系,相关系数均大于0.9,且二者与入渗时间呈幂函数关系,随入渗时间增加而增大,但增速逐渐变缓;利用FlexPDE预测分析膜孔间距、膜孔直径和入渗水深对粉粘壤土膜孔灌溉单向交汇时刻、水分分布和储水量的影响,发现膜孔间距对于交汇初期土壤的水分分布影响较大,膜孔直径对于土壤交汇时间以及储水量影响显著。
- 赵文刚范严伟刘晓群石林邢旭光马孝义宋雯
- 关键词：膜孔灌溉储水量土壤水分分布数值模拟
- 盐阳离子类型及浓度对土壤持水及干缩开裂的作用效果被引量：15
- 2016年
- 为探索阳性盐离子对土壤持水性能的影响,同时定量分析失水过程所致的土体收缩及裂缝特征,选取陕西粉黏壤土作为供试土壤,分别采用含有K+、Na+、Ca2+和Mg2+4种离子的盐溶液(浓度均为5、30和100 g/L)对土样进行饱和处理,采用离心机法测定土-水曲线,进一步对土壤持水能力进行评价;同时测定土体沉降高度,采用数字图像处理技术获取面积密度和长度密度等裂隙度量指标,对土体收缩和开裂水平进行定量分析。结果发现:1)van Genuchten模型适用于盐溶液浸泡土壤的土-水曲线拟合;2)4种盐离子均基本导致土壤持水能力降低(5 g/L Na+除外),且持水性与离子浓度呈负相关关系;同时使得土壤饱和含水率、残余含水率和进气吸力降低,其中土壤饱和含水率与离子浓度呈负相关关系;3)K+和高浓度Na+有利于减轻土壤轴向收缩度,且土体轴向收缩应变与K+(P<0.01)和Na+(P<0.05)浓度呈负相关关系;在收缩过程中,不同离子对土壤容重的影响程度表现为Mg2+>Ca2+>Na+>K+;4)4种离子均可减轻土壤开裂程度,且裂缝面积密度和长度密度与K+(P<0.01)、Na+(P<0.01)和Ca2+(P<0.05)浓度呈负相关关系,与Mg2+浓度呈正相关关系(P<0.01)。研究可为盐碱土壤持水能力评价、制定灌溉制度提供参考。
- 邢旭光马孝义康端刚
- 关键词：土壤水分盐分干缩裂缝
- 弧角梯形渠道无喉道量水槽水力特性研究被引量：4
- 2017年
- 量水设施作为灌区灌溉管理工作的基础性设施,其水力特性的研究是灌区量水的基础工作。基于FLUENT 6.3软件,采用VOF方法和RNG k-ε湍流模型对弧角梯形渠道无喉道量水槽过槽水流进行三维数值模拟,对不同工况下的流速分布、水面线、水头损失等水力特性进行研究并建立相关的流量计算公式,与渠道流量进行对比分析。结果表明,当收缩比为0.57~0.74时,该数值方法能够在4.985 3~33.597 6 m3/s较大流量范围内测流,准确度较高,可为灌区渠系编制用水计划和调整供配水方案提供依据。
- 景志芳马孝义杨珮珮
- 关键词：量水设施水力特性
- 基于ARM的自计式水位采集器
- 2014年
- 为了满足对灌区水情信息实时测报的需求,研究开发了一种基于ARM的自计式水位采集器。该采集器以LPC2132为核心,采用高精度的超声波水位传感器和单片机智能系统实现对水位信息的测量和流量的计算,再将数据进行处理整合之后,以SPI模式通过SD卡接口电路存储数据。该设计集水位采集、流量计算、数据的处理存储于一体,实现了对水位信息的自动实时采集记录,且工作稳定可靠、功耗低,更适用于电池供电、长时间无人看守的荒野河道和偏远水库等场合。
- 陈磊马孝义陈海涛周晓倩
- 关键词：ARM单片机低功耗SPI模式灌溉
- 基于AquaCrop模型的关中地区冬小麦-夏玉米灌水施氮制度研究
- 冬小麦-夏玉米是关中地区最重要的两大粮食作物，针对当地水资源短缺和农田水肥利用效率较低的问题，本文以大田试验为基础，研究了不同水氮条件冬小麦和夏玉米土壤水分，叶面积指数、地上部生物量累积、产量、水分利用效率及氮肥偏生产力...
- 陈超飞
- 关键词：冬小麦夏玉米
- 弧底梯形渠道无喉道量水槽水位流量关系数值模拟被引量：1
- 2016年
- 目前为适应我国多数渠道断面方式和灌区管理方式,开发研制新型量水配套设施对灌区节水起着至关重要的作用。利用Fluent 6.3大型流体力学数值仿真软件,结合有限体积法、RNG k-ε湍流模型和VOF模型,在不同渠道底坡上对不同量水槽水位流量进行数值模拟试验研究。结果表明：（1）量水槽流态上游水面平稳属于缓流,量水槽槽内水流为急流,可知由缓流过度到急流必然会发生临界流,量水槽沿程弗劳德数可知量水槽喉口附近扩散段内产生临界流;（2）弧底梯形渠道无喉道量水槽具有较好的水位流量关系,渠道收缩比ε与渠道比降i对形成单值稳定的水位流量关系有较大的影响,随着渠道尺寸增大同时收缩比ε减小,量水槽水位流量逐渐在较大的底坡范围内形成统一的水位流量关系。（3）流量系数与量水槽宽和收缩比具有较好的线性关系,同时流量系数随R,H、ε的增大而变大,回归分析建立的量水槽流量公式,测流公式平均误差值小于5%,说明弧底梯形渠道无喉道量水槽测流是可行的,满足明渠测流要求。研究成果对灌区渠道量水槽的设计优化提供了一定的参考和建议。
- 董松武
- 关键词：节水灌溉量水槽
