摘要：针对农业光伏设备积灰严重导致发电量降低的问题,该文采用人工布灰的室内试验方式,利用太阳能全自动模拟跟踪装置,研究灰尘粒径、积灰密度和光照强度对光伏组件输出功率的影响规律,建立了输出功率减小率预测模型,并在室外自然光照下进行模型验证。结果表明:光伏组件输出功率减少率随积灰密度的增大而增大,但增长速度逐渐变缓;当积灰密度相同时,光伏组件输出功率减小率随灰尘粒径的增大而减小,当光照强度为18 300 lux、积灰密度为10 g/m2时,0～38、38～75、75～110和110～150μm粒径组对应输出功率减小率分别为15.96%、12.51%、8.16%和5.39%。双因素方差分析结果表明,灰尘粒径、积灰密度及两者交互作用对输出功率减小率影响显著,光照强度对输出功率减小率影响不显著。通过理论分析,提出了基于遮挡效果相同的不同颗粒级配灰尘的等效粒径的概念和计算公式,进一步利用多项式拟合,建立了光伏组件输出功率减小率随积灰密度和等效粒径变化的计算模型(R2=0.986)。利用太阳能水肥一体化装置对计算模型进行验证,误差绝对值均小于1.5%,表明模型具有很好的实际应用价值。该模型可为光伏农业设备中供电系统的优化配置提供设计依据。

摘要：基于滴灌水肥一体化条件下研究水氮组合对宁夏沙土地区春玉米地上部干物质量、产量、氮素累积量和水氮利用效率的影响,并运用多元回归分析方法,寻求高产高效的水氮配施制度。设计灌水和施氮2因素、3个灌水量水平(W0.6:0.6 K c ET 0、W0.8:0.8 K c ET 0和W1.0:1.0 K c ET 0,其中K c为作物系数,ET 0为潜在作物蒸发蒸腾量)和4个施氮量水平(N150:150 kg/hm^2;N225:225 kg/hm^2;N300:300 kg/hm^2;N375:375 kg/hm^2)进行大田试验。结果表明:Logistic函数对春玉米地上部干物质累积量具有较高的拟合度,W1.0灌水处理延后了地上部干物质快速积累期的起点;灌水量和施氮量对产量、植株氮素累积量、水分利用效率(WUE)均有显著或极显著影响,灌水量对氮肥偏生产力(PFPN)有极显著影响,水氮耦合作用对氮收获指数有显著性影响;相同灌水条件下,地上部干物质累积量、产量、植株氮素累积量(W0.8处理除外)和WUE随施氮量的增加先增加、后减小。考虑试验区年降雨量分配不均,基于产量、WUE、PFPN和籽粒氮素累积量,对水氮管理方案进行优化,多元回归分析结果表明,当灌水量与有效降雨量之和为506~576 mm、施氮量为230~335 kg/hm^2时,产量、WUE和籽粒氮素累积量均能同时达到最大值的95%以上,优化区间所得的PFPN约为最大值的80%,为适宜的水氮滴灌管理区间。研究成果可为当地沙土地区春玉米滴灌施肥过程中水氮科学管理提供指导依据。

摘要：为提高射流式吸肥器的吸肥性能,使其满足水肥一体化灌溉系统中的大吸肥量需求,该研究以大吸肥量和高吸肥效率为目标,对射流式吸肥器内部结构尺寸进行优化设计。选取表征吸肥器结构的4个参数即吸肥腔收缩角、吸肥腔直径、喉部直径比以及喉部收缩比作为结构优化参数,以吸肥量、进口流量比、吸肥浓度、吸肥效率作为评价吸肥器吸肥性能的4个指标,运用CFD数值模拟和试验相结合的方法,确定吸肥性能最优的结构组合参数,并利用3D打印技术制作最佳结构参数的吸肥器实体,对其在不同进口压力下的吸肥性能进行分析。结果表明:在相同进口压力下,吸肥性能评价指标随吸肥腔收缩角、吸肥腔直径和喉部直径比的增大呈先增大后减小的趋势,均存在吸肥性能峰值;而随喉部收缩比增大,吸肥量逐渐增加,进口流量比、吸肥效率、吸肥浓度值明显降低;根据模拟结果确定了吸肥器最佳结构参数组合为吸肥腔收缩角80°、吸肥腔直径22 mm、喉部直径比2.5、喉部收缩比0.2。在0.15~0.30 MPa压力范围内,吸肥器优化后相比优化前的吸肥量和吸肥效率分别增大76%~107%和22%~42%。优化后的射流式吸肥器吸肥性能得到显著提高,适用于大吸肥量需求的水肥灌溉系统。

摘要：加气灌溉引起的土壤中氧气含量改变势必会影响N_2O的产生和排放。为了揭示加气灌溉对秋冬茬温室番茄地土壤N_2O排放的影响,2014年采用静态箱-气相色谱法对加气灌溉土壤N_2O排放进行原位观测,研究秋冬茬温室番茄地土壤N_2O排放对加气灌溉的动态响应。试验采用灌水量（充分灌溉、亏缺灌溉）和加气（加气、不加气）的双因素设计,设置4个处理,分别为加气亏缺灌溉（A1）、不加气亏缺灌溉（CK1）、加气充分灌溉（A2）和不加气充分灌溉（CK2）。结果表明：不同加气灌溉模式下土壤N_2O排放均主要集中在番茄果实膨大期,其他时期排放水平较低。加气和充分供水处理均增加了番茄整个生育期的土壤N_2O排放量,以A2处理最大（120.34 mg/m2）,分别是A1和CK1处理的1.89和4.21倍（P〈0.01）,而与CK2处理差异性不显著（P=0.078）。此外,不同灌水水平不加气处理,除N_2O排放主峰值点外,N_2O排放通量与土壤充水孔隙率（water-filled pore space,WFPS）存在指数正相关关系（P〈0.05）,WFPS在46.0%~52.1%时观测到N_2O剧烈释放。可见,加气灌溉增加了温室番茄地土壤N_2O排放,且在亏缺灌溉条件下,加气灌溉对温室番茄地土壤N_2O排放的影响显著。研究结果为评估加气灌溉技术的农田生态效应及设施菜地温室气体减排提供参考。

摘要：为了设计出构造简单、水力性能优良,同时能满足灌区量水需求的量水槽,该研究根据鸮翼曲线提出了一种仿鸮翼形渠道量水槽。首先,利用基于麻雀搜索算法的BP神经网络(sparrow search algorithm,SSA-BP)优化鸮翼展向比,得到最小水头损失的量水槽线形,并探究了优化后的量水槽在输水渠道的适用性。进一步地,在8种流量工况下,选用6组收缩比开展测流试验,结合FLOW-3D数值模拟分析仿鸮翼形量水槽水头损失、弗劳德数、壅水高度、临界淹没度等水力参数,建立测流公式。试验表明,基于SSA-BP优化的仿鸮翼形量水槽具有良好的测流性能,在建议收缩比0.60~0.66范围内,其水头损失为7.75%~14.21%,临界淹没度为0.81~0.90,上游壅水高度为0.84~3.16 cm,上游弗劳德数均小于0.42,符合灌区量水要求。建立的测流公式,平均测流误差为1.49%,测流精度较高。仿鸮翼形量水槽各项水力性能指标优良,能满足灌区测量精度,针对灌区优化水资源配置、精细化用水具有一定的推广价值。

摘要：介绍了如何应用双重编码的自适应遗传算法对依靠重力供水的环状管网进行水力计算的优化设计。用遗传算法随机生成水头标高和管径,再由随机生成的水头标高和管径求出非线性的流量分配方案和管径组合方案,然后通过自适应遗传算法的交叉和变异操作,使不适应的个体通过交叉和变异成为满足的约束条件的个体,从而达到优化的目的。结果表明,遗传算法在水力计算中有着独特的优势,它能使管网的流量分配和管径选择同时完成。

摘要：以杨凌区进行的畦灌大田试验为基础,采用WinSRFR软件对各试验点的灌水质量进行了模拟,并分析了畦长、田面坡度、入畦单宽流量和改口成数对灌水效率Ea、灌水均匀度Ed和储水效率Es的影响;在此基础上,结合均匀试验设计与多元回归分析的方法,构建了包含灌水效率Ea、灌水均匀度Ed和储水效率Es在内的单目标优化模型,以入畦单宽流量和灌水时间为变量,采用遗传算法对模型进行求解,提出了试验点不同计划灌水深度条件下畦灌灌水技术要素的优化组合,结果表明其可获得高的灌水质量,达到常规畦灌节水的目的。

摘要：针对水文频率计算样本长度的充分性问题,本文根据最大似然估计量的渐近正态性质,界定了充分样本长度的概念,将bootstrap与Shapiro-Wilk正态性检验相结合,确定给定水文序列不同设计频率计算所需的充分样本长度。该法不依赖于模型及经验法则,可避免主观因素的影响,能够应用于水文实际计算。为验证方法的可行性,选取广义极值(GEV)分布进行数值模拟分析,计算不同频率下设计值计算所需的充分样本长度n,在此基础上,选用相对置信区间(RCI)、平均相对误差(RMAE)为评定误差指标,应用曲线拟合法,定量分析不同参数、频率、参数估计方法与样本长度间的潜在关系。数值模拟结果表明:(1)通过正态性检验,验证了文中方法的合理性,采用误差指标曲线对推导结果n进行分析,在不同参数、频率下均表现出充分样本长度n规律性,论证了文中方法的正确性。(2)误差指标与样本长度表现为幂率函数关系,当样本长度达到一定样本量时,两种参数估计方法的RCI、RMAE拟合曲线出现交叉点,交叉点后最大似然估计法表现出良好的估计性能。(3)在10%~75%的频率范围内,样本长度30基本满足不同参数、不同参数估计方法下参数估计的充分条件,而在该频率范围外,充分样本长度远大于30,且重现期越大,所需样本长度越大。最后,将文中方法应用于国内8个典型径流、降水和洪峰序列,对实例计算结果进行方差分析(ANOVA)检验,进一步论证了方法的可行性。

摘要：为实现番茄的优质生产及水资源高效利用,探求不同生育阶段土壤含水率与番茄果实维生素C含量之间的关系。以番茄苗期、始花结果期、果实生长初期、膨大期和品质形成期5个阶段的土壤含水率为试验因素,每个因素设5个水平,采取五元二次通用旋转组合设计,进行盆栽试验。建立维生素C含量与不同阶段土壤含水率的数学模型,分析因子主效应、单因子效应及两因素的耦合效应,并对模型模拟寻优。结果表明,品质形成期土壤含水率对番茄果实维生素C含量的影响最大,苗期次之,始花结果期最小。控制其它阶段土壤水分为（70%~80%）θf时,果实维生素C含量随苗期、始花结果期土壤含水率变化不大（变异系数分别为2.46%、3.08%）;随果实生长初期、膨大期和品质形成期土壤含水率呈抛物线变化,且影响程度依次增大（变异系数分别为5.79%、8.09%、17.25%）,且这3个阶段土壤含水率分别为（67.79%~77.79%）θf、（65.58%~75.58%）θf、（68.86%~78.86%）θf时,维生素C含量有最大值,分别为24.10、24.21、24.10 mg/（100 g）。耦合效应表明,苗期与始花结果期和果实生长初期、始花结果期与膨大期、膨大期与品质形成期土壤含水率对番茄果实维生素C含量的交互作用均呈正效应;苗期与膨大期和品质形成期、始花结果期与果实生长初期和品质形成期、果实生长初期与膨大期和品质形成期土壤含水率间的交互作用均呈负效应。在5个阶段土壤含水率分别为（50%~60%）θf、（90%~100%）θf、（50%~60%）θf、（80%~90%）θf、（70%~80%）θf时,番茄果实维生素C含量达最高30.10 mg/（100 g）,但不利于产量的形成。当5个阶段土壤含水率分别为（90%~99.9%）θf、（90%~99.8%）θf、（90%~99.6%）θf、（74.0%~81.8%）θf、（74.3%~82.5%）θf时,可以同时获得较高的番茄单株产量（996.75~1 037.99 g）和维生素C含量（25.40~26.02 mg/（100 g））。

摘要：针对中心支轴式与平移式喷灌机桁架结构存在的结构笨重、用料冗余等问题,依据其单跨结构形式设计出一款轻小型喷灌机桁架结构,并对其进行力学性能分析与优化设计。首先采用有限元软件ANSYS构建喷灌机桁架结构模型,讨论桁架结构在承受自重、自重+水重、自重+水重+风荷载3种场景下的受力情况,并对其强度、刚度和稳定性进行验算。其次以整体结构质量最轻为目标,各杆件截面尺寸为设计变量,各杆件最大应力和最大位移为约束条件,利用ANSYS零阶算法对桁架结构进行尺寸优化设计,在保证桁架结构稳定可靠的前提下减少结构质量。结果表明:影响喷灌机桁架结构稳定的主要因素为风荷载;在确保结构性能前提下喷灌机桁架结构优化前后用料变化较大,桁架尺寸优化效果较为明显。探讨喷灌机桁架力学特性规律,为日后喷灌机桁架结构的优化设计提供借鉴。