摘要：针对关中平原葡萄园水肥利用效率较低导致的环境问题,确定合理的水肥管理对于平衡该地区葡萄高效生产和环境效益至关重要。基于3a(2019年—2021年)田间试验,以‘户太8号’为试验材料,采用完全组合设计,设置3个灌水量(W3(100%M,M为灌水定额)、W2(75%M)和W1(50%M)),4个施肥量(0、324、486、648 kg/hm^(2),分别用F0、F1、F2、F3表示),探究水肥用量对葡萄叶片SPAD值、叶面积指数、叶片养分含量、土壤水肥分布、温室气体累积排放和产量要素的影响,利用近似理想解法(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)确定基于多目标综合评价的最优水肥用量。结果表明,对于灌水和施肥二因素,葡萄叶面积指数、SPAD值、叶片氮含量、叶片磷含量和叶片钾含量主要受施肥影响,随着施肥量(F0到F2处理)的增加,以上各指标值均明显增加;灌水对60 cm以内土层土壤含水率具有显著性影响。随着年份(2020—2021)的推移,F1和F0处理残留养分含量逐年降低,而F3处理则逐年增加。3种土壤残留养分中钾肥的合理施用可作为减少土壤养分残留量较为有效的手段;与灌水相比,土壤温室气体累积排放量主要受到施肥的影响。随着施肥量的增加,N_(2)O累积排放量显著增加,而CO_(2)累积排放量逐渐减少。2 a CH_(4)累积排放量整体均为负值,表现为土壤对CH_(4)气体的吸收。利用TOPSIS法综合考虑葡萄生长、产量要素和土壤环境的最优施肥量为F2处理(486 kg/hm^(2)),丰水年和干旱年最优灌水量分别为W2(225 m^(3)/hm^(2))和W3(465 m^(3)/hm^(2))处理。研究为水肥一体化下水肥用量调控葡萄树生长和高产高效生产提供理论依据,并为丰水和干旱年型下葡萄园权衡产量和环境效益制定最优水肥管理策略提供参考。

摘要：为探究冷冻-微波法净化污水水质效果,研究设计室内污水冻结成冰,结合微波快速解冻,按T1~T5时间段收集融出水试验。结果表明:(1)17 min的微波解冻可取代传统14.5 h的污水冰解冻。(2)T1+T2的微波处理,去除污水中59.18%和64.57%以上的理化指标含量和离子含量,同时色度、浑浊度、絮状沉淀也显著减少。(3)微波解冻17 min后的水产品中,TDS与总硬度浓度比最大仅0.16,总碱度、HPO_(3)、PO_(4)^(3-)、COD_(Mn)、SiO_(2)、H_2SiO_(3)的浓度在0.20~0.41之间;K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)-、NO_(3)^(-)浓度比仅在0.05~0.20之间;As的浓度接近0。(4)主成分分析结果显示,冷冻-微波法净化TDS及总阴离子净化效果最好,主成分综合得分Y分别为4.55和3.65。总体而言,结合冻融过程与微波快速解冻,可快速、高效地实现污水处理。

摘要：为构建番茄产量-品质组合评价模型,分析综合评价值对水肥供应的响应,该文采用温室番茄五元二次通用旋转组合设计的水肥试验数据,选取番茄可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸、番茄红素、维生素C、糖酸比6个品质指标及产量数据作为评价指标。研究表明:主成分分析法、隶属函数法、基于组合赋权的TOPSIS模型和灰色关联度法4种单一评价方法的评价值排名存在明显的不一致性;在Kendall-W协和系数事前检验的基础上,运用Broda法、Copeland法、模糊Borda法和基于整体差异的组合评价方法,构建番茄产量-品质组合评价模型。事后检验表明,针对32个处理,4种组合评价模型与各单一评价方法的排序值具有很好的相关性,以模糊Borda组合评价模型表现最优。进一步,根据模糊Broda组合评价模型的番茄产量-品质综合评价指标与水肥用量间的回归模型,各因子的主效应表现为:施氮量≥灌水量>有机肥用量>施磷量>施钾量。其他因素为中间水平时,番茄产量-品质评价值随灌水量、施氮量、施磷量或有机肥用量的增加呈开口向下的抛物线变化,随施钾量无显著变化。而且,灌水量和有机肥用量存在负交互作用,施氮量和施磷量为正交互作用,表明灌水量过高不利于番茄产量-品质的提高,合理增施有机肥及氮、磷肥可有效提高番茄的产量和品质。该试验条件下,将灌水量、有机肥及氮、磷、钾肥用量依次控制为488.3~508.7 mm、19.3~21.8 t/hm^2、498.4~565.6 kg/hm^2、399.7~447.1 kg/hm^2、698.1~777.9 kg/hm^2,可望获得较高的番茄产量,同时兼具较高的品质。

摘要：针对树状管网布置中较多依赖设计人员经验的特点,提出了一种基于整数编码遗传算法的树状管网两级优化方法。第一级优化是根据树状管网单点供水的原则,建立了融合工程设计经验的树状管网优化布置整数编码遗传算法模型,克服了传统二进制编码方法易产生不可行解的问题,可快速寻找出一组符合工程实际情况的管网布置方案。第二级优化在确定管网布置方案组的基础上采用整数编码的遗传算法,以投资最小为目标,建立了管径优化模型与算法。编制了灌溉管网两级优化设计Matlab程序,进行了工程实例验证。与单亲遗传算法(SPGA)和管网布置经验设计方法进行了比较,表明本文提出的基于整数编码的管网优化设计方法可方便地将设计经验融合到优化计算过程中,能降低管网优化设汁的复杂性和求解难度,快速有效求解符合工程实际的管网优化方案。

摘要：为研究适用于小型渠道以及田间进水口的量水设施,该文拟结合小型渠道分水闸设计体型简单的梯形薄壁侧堰,探讨其水力特性影响因素。设计7种堰顶与水平方向夹角(-9°、-6°、-3°、0°、3°、6°、9°)的梯形侧堰,在6种流量工况下进行42组试验,研究侧堰附近水面线、流量系数与其影响因素之间的关系、水头损失等水力特性。结果表明:建立的水面线函数最大相对误差仅为1.85%,满足测流精度要求;建立梯形薄壁侧堰流量与水头、堰高、堰顶角度的关系式,其相对误差绝对值最大为8.97%,满足测流精度要求;分析不同流量下水头损失及壅水高度,侧堰堰顶角度越大,水头损失及壅水高度越大;得到的上游水深与流量以及侧堰堰顶角度的关系式的决定系数可达0.9以上,便于在量水时根据渠道规格以及灌溉流量确定适宜的梯形侧堰堰型。该研究对梯形薄壁侧堰水力特性进行初步探索,为侧堰在灌区末级渠道或田间进水口的推广提供参考。

摘要：为了解决灌区普遍存在的通过增大水头损失来提高测流精度的问题,该文提出了一种具有梯形喉口的无喉道量水槽,并给出了量水槽参数与渠道尺寸的比例关系。该文在原型试验基础上,通过Flow-3D软件对过槽水流进行了数值模拟,分析了测流过程中水流流态、纵向时均流速分布、水头损失、湍动耗散沿程变化以及测流精度。研究结果表明:纵向时均流速分布和水流流态的模拟值与实测值最大相对误差均不超过10%,其模拟结果与实测结果较为吻和;基于临界流原理和能量守恒推出的水位流量关系式,进一步回归分析得到测流公式,其计算值与实测值最大相对误差为9.21%,满足量水精度要求;水头损失随着流量增大而增大,当流量大于45 L/s时,增大趋势明显变缓;最大水头损失不超过上游总水头10%,相比长喉道、巴歇尔、抛物线形量水槽水头损失较小。该研究可为灌区渠道量水设施设计提供参考。

摘要：微喷带灌溉具有节水省工、价格低廉、对动力要求低等优点。大田灌溉过程中,作物各生长期株高不同,各器官对水滴打击的耐受度不同,会对微喷带灌溉效果产生影响。为探究微喷带水量空间分布影响因素,该研究使用激光雨滴谱仪测量微喷带喷洒水滴的直径、个数和灌水强度,分析喷射角度(40°、60°及两孔组合)和工作压力(20、24、28和32 kPa)对水滴直径及分布的影响。结果表明:1)40°时的灌水强度峰值在17.9~23.0 mm/h,工作压力增大时灌水强度峰值波动不大。喷射角度为60°时,灌水强度峰值随着工作压力的增大逐渐降低。两孔组合灌溉时,微喷带的灌水强度与单孔相比略有增高,存在两个峰值。2)同一喷射角度下,水滴直径会随着工作压力的增大而减小;相同工作压力下,随着喷射角度的增大,微喷带喷洒水滴的直径分布范围略有减小。3)喷射角度和工作压力均会影响喷洒水滴在空间上的粒径分布,喷洒水滴直径分布范围为0~2.50 mm,占比较多的水滴直径集中在0.45~1.25 mm。该研究着重探究微喷带喷洒水滴的灌水强度和直径的空间分布,以期为微喷带的合理设计和推广应用提供基础理论支撑。

摘要：为揭示不同灌水水平和氮肥增效剂类型对夏玉米籽粒灌浆过程的影响规律,以郑单958品种为研究对象,采用裂区设计,主区设置2个灌水水平:40 mm(W1)、60 mm(W2);副区在单施尿素(U)的基础上添加不同类型氮肥增效剂:脲酶抑制剂(NBPT)、硝化抑制剂(DCD)、双效抑制剂(NBPT+DCD),采用Richards方程模拟夏玉米籽粒灌浆过程,研究不同灌水水平和氮肥增效剂类型对夏玉米各灌浆特征参数的调控效应,同时分析不同处理对夏玉米干物质转运和产量形成的影响。结果表明,3种氮肥增效剂下夏玉米的籽粒产量均显著高于U,DCD和NBPT+DCD的效果优于NBPT;增加灌水量至60 mm,可使氮肥增效剂的增产效果增强,NBPT、DCD和NBPT+DCD的产量分别提高了6.55%、5.36%和10.53%。NBPT、DCD和NBPT+DCD的转运率分别比U增大23.42%、19.58%和45.33%;两个灌水水平下的转运率无显著差异。Richards模型能较好地模拟夏玉米籽粒灌浆动态过程,拟合方程决定系数均在0.99以上。W2较W1水平显著延长了夏玉米总灌浆期持续时间,且延长了灌浆快增期和缓增期的灌浆时间,显著提高了缓增期的灌浆速率。3种氮肥增效剂均可提高夏玉米平均灌浆速率,且NBPT+DCD和DCD提高了灌浆快增期的灌浆速率。不同氮肥增效剂在不同灌水水平下效果不同。W2水平下,DCD能提高籽粒灌浆起始生长势,其总灌浆期持续时间延长且优化了3个灌浆阶段的时长比例,平均灌浆速率较高,达0.828 g/d,是该研究中灌水水平和氮肥增效剂类型的最佳组合,研究可为关中地区氮肥增效剂的合理施用提供理论依据。

摘要：灌区分水口多为直角,附近普遍存在冲刷、淤积及结构破坏现象。天然河流分、汇流多为锐角,为探索非直角分水口区域明渠水流紊动特性,以30°分水角明渠为研究对象,采用声学多普勒点式流速仪测量各断面上的三维瞬时流速,分析典型断面上的时均流速、环流强度、紊动强度、紊动能和床面剪切应力分布规律。试验结果显示:分水口处水流横向流速沿渠宽方向变化较大,易形成环流,导致局部冲淤现象明显;靠近口门侧水流紊动强度变化剧烈且分布无规律,最大值出现在口门上唇断面;分水口处下层水体紊动能明显大于上层水体,紊动能较大值多集中在口门附近;口门断面下唇附近床面剪切应力较大,易出现冲刷侵蚀,破坏渠道稳定;与直角分水口相比,分水角为30°时,泥沙颗粒不易进入侧渠道,水流对渠底及边壁侵蚀速率较低。研究结果可为灌区渠系设计及运行提供参考。

摘要：为合理开发利用咸水资源,优化农田灌溉设施前端连续式咸淡水混合搅拌反应器结构和运行参数,探究了搅拌转速和桨叶宽度对不同类型搅拌器咸淡水混合性能的影响。以直径为290 mm的双层桨叶搅拌器为研究对象,采用Realizable k-ε模型和欧拉多相流模型进行数值模拟并利用试验结果对其进行验证。系统分析不同搅拌器结构在不同搅拌转速和桨叶宽度下的湍动能、速度流场、咸水体积分数分布、混合均匀所需时间及搅拌器功耗,发现随着搅拌转速和桨叶宽度增加,三叶开启式搅拌器与组合锚式搅拌器湍动能和液体流速均增加,反应釜内咸水体积分数也随之发生显著变化,到达混合均匀状态所需时间缩短,出口处咸水均匀度和搅拌器功率均呈上升趋势。整体来说,转速对上述指标的影响较桨叶宽度更为显著,另外,2种搅拌器类型中相关指标受转速和桨叶宽度变化的影响差异明显。与三叶开启式搅拌器相比,组合锚式搅拌器达到完全混合均匀状态所需时间最小值虽然低6.8%,但其搅拌功耗却高10%左右。综合考虑灌溉作物水量需求、混合效率和设备能耗等因素,推荐采用较低转速(90 r/min)、宽桨叶(50 mm)的三叶开启式搅拌器,该配置在咸淡水混合过程中能够有效保障混合效率,并在连续混合设备中有效控制能耗的同时满足实际应用需求。研究结果可为连续式咸淡水混合搅拌反应器设计优化提供参考。