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使用双针热脉冲(dual probe heat pulse, DPHP)测定冻土热特性时施加热脉冲后会导致加热探针周围的冰融化,使用目前常用的仅考虑热传导（忽略融化相变、冰水两相分界面）的解析解处理DPHP温度数据,会导致在-5 ℃至0 ℃温度范围内无法准确测量热导率 (λ) 和比热 (Cv)。为了能够准确测定冻土的 λ 和 Cv,有必要考虑DPHP加热过程中引起的冰融化的相变潜热。该研究基于COMSOL仿真软件模拟了考虑相变潜热、相变区间以及移动冰水界面的DPHP测量过程,采用随温度非线性变化的真实冻土热特性进行模拟,并与真实冻土的DPHP测量数据对比。结果表明：1）COMSOL仿真在不考虑相变条件下与无限线性热源模型结果完全吻合（R2 = 0.9989）;2）当土壤初始温度低于-5 ℃时,考虑相变发生的COMSOL仿真能够准确模拟试验结果,表现出较高的相关性（R2 > 0.93）,在-2 ～ 0 ℃的土壤初始温度范围内,无限线性热源模型的结果与试验测量显著偏离（R2 < 0.0013）;3）在不同土壤初始温度下,相变温度为-1.5 ～ -0.5 ℃的仿真结果与试验数据具有较高的相关性（R2 > 0.7）。本研究结果检验了有限元仿真用于真实冻土DPHP研究的可行性,可为准确预测冻土热特性的研究提供方法。 相似文献
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为探究微塑料对土壤持水性能的影响,选用粒径为1 mm和25 μm的聚乙烯微塑料（PE—MPs）颗粒进行土培处理后,采用高速离心机法测得不同处理下的土壤水分特征曲线,并使用Gardner模型进行拟合分析。结果表明：（1）土壤中累积少量的PE—MPs （0~5.00 g/kg）能增强土壤持水性,但当累积量超过一定阈值（5.00~50.00 g/kg）会导致土壤持水能力显著降低。（2）1 mm大粒径PE—MPs大量积累对土壤持水性的降低效应更显著;25 μm小粒径PE—MPs少量积累对土壤持水性的提升效应更显著。（3）1 mm大粒径PE—MPs进入土壤后主要影响大孔隙与有效孔隙,对土壤有效含水率的影响较大;25 μm小粒径PE—MPs进入土壤后主要影响微小孔隙,对萎焉系数影响较大。该研究可为高农膜残留地区水分迁移模拟和农业生态风险评价提供理论依据。 相似文献
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多针热脉冲技术测定土壤热导率误差分析 总被引：2，自引：1，他引：1
土壤热导率是研究土壤热传输、水热耦合运移的基本物理参数。为了探知多针热脉冲技术的误差,该研究以能够准确测定热导率的单针法作为参比,在4种质地土壤上,对多针热脉冲技术在不同体积质量、含水率和气压条件下测定的热导率进行了分析。结果表明,多针热脉冲技术的热导率结果与单针法总体符合较好,其热导率测定值的平均误差为0.074 W/(m·K)。干土热导率随气压增大呈现对数增长,这是由于气体分子平均自由程下降的原因。多针热脉冲技术的测定误差主要出现在中等含水率区域,关键问题是加热针的温度升高偏大,促进了水汽潜热传输。另外,土壤与探针之间的热接触阻力、探针导致的土壤体积质量改变、温度梯度引起的液水流也影响测定结果的准确性。该研究可为农业水土工程中的土壤热导率模拟提供依据。 相似文献
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基于热脉冲技术的能量平衡方法是一种原位实时监测土壤蒸发速率技术。热脉冲方法的准确性受地表气象条件、土壤类型等因素影响,目前该技术多应用于质地较砂北方旱地土壤。为进一步验证热脉冲方法在质地较黏的南方红壤上监测蒸发速率的适用性,该研究利用热脉冲传感器与微型蒸渗仪开展了为期30 d的监测试验,对比了热脉冲能量平衡方法与微型蒸渗仪测得日蒸发速率以及累积蒸发量,并通过监测土壤含水率变化和气象因子,评价了红壤区土壤蒸发的主要影响因素。结果表明,热脉冲方法测得的日蒸发速率与微型蒸渗仪监测值变化趋势相同,试验期间两种方法测得日蒸发速率最大相差0.80 mm/d,最小相差0.02 mm/d,决定系数R2=0.52。两种方法测得的累积蒸发量随时间变化值之间具有更强的相关性（R2=0.99）,30 d内微型蒸渗仪监测的总累积蒸发量为19.3 mm,热脉冲方法监测的累积蒸发量为24.4 mm。由于降水影响,微型蒸渗仪漏测了7 d的蒸发速率,剔除该7 d数据后,二者仅相差4.6%。相比于传统的微型蒸渗仪法,热脉冲方法具有自动化的优点,且能够实时监测剖面微尺度（mm尺度）上蒸发动态。研究区红壤的日蒸发速率与各因子的相关程度由大小为土壤含水率、净辐射、风速、气温。研究结果表明热脉冲能量平衡方法能够准确地监测南方红壤区土壤蒸发动态,研究可为红壤区水热循环研究提供技术和理论支撑。 相似文献
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比热、导热率和导温系数是鱼饲料重要的热特性参数,其在干燥及冷却工艺参数的调整、饲料湿热传递仿真模拟研究中均有重要应用。为了探究鱼饲料的热特性,同时探究反演算法求解饲料热特性的适应性,该研究以草鱼（成鱼）膨化饲料为研究对象,建立基于伴随方程法的反演模型;利用自行搭建的热传导试验装置并配合红外热像仪（测温精度±0.1 ℃）,以获得饲料试样的温度分布规律;利用此数据可反演计算含水率为11%～17%的饲料在20～80 ℃温度范围内的比热、导热率和导温系数。使用差式扫描量热仪（Differential Scanning Calorimetry,DSC）和热特性分析仪分别测量饲料的比热和导热率,并计算导温系数,将此作为实测值;将反演算法所得值作为计算值。对二者进行线性拟合,决定系数R2均大于0.980,说明比热和导热率的计算值与实测值的误差较小,结果表明基于反演算法的鱼膨化饲料热特性参数测定方法是可行的。同时,结果表明,草鱼膨化饲料在11%～17%含水率和20～80 ℃温度范围内的比热为1.710～1.840 kJ/(kg?℃)。饲料比热随温度的增大而显著增大（P<0.05）。当含水率由11%增大至17%时,饲料的比热显著增加（P<0.05）,且呈线性规律。饲料的导热率为0.086～0.148 W/(m?K),当温度由20 ℃增大至80 ℃时,草鱼膨化饲料导热率显著增大（P<0.05）;含水率对其影响同样显著（P<0.05）。饲料的导温系数为5.701～10.003 m2/s,且受温度和含水率的影响均显著（P<0.05）。研究可为鱼饲料热特性参数的测定提供一种新思路。 相似文献
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土壤大孔隙形态对喀斯特区水土漏失过程的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
在岩溶作用下,喀斯特土壤—表层岩溶带耦合发育,上覆土壤中大孔隙与下伏表层岩溶带中裂隙、管道存在密切的水力联系,然而土壤大孔隙影响土壤—表层岩溶带系统中水土漏失的过程机理尚不清楚。通过人工模拟降雨试验,采用试验微区模拟不同土壤大孔隙形态（出露型、浅埋型、深埋型）,并以全土微区为对照,探讨了土壤大孔隙对喀斯特地区水土漏失过程的影响。结果表明：与全土微区相比,土壤大孔隙的存在明显加速了水分的垂直渗漏,其对水分渗漏量的影响表现在峰值不同（出露型 > 浅埋型 > 深埋型 > 全土）。土壤大孔隙也给土壤漏失带来风险性,不同形态土壤大孔隙间土壤漏失存在显著差异,表现为出露型 > 浅埋型 > 深埋型 > 全土。本研究中土壤漏失量总体较少（<10 g）,土壤强烈漏失现象只在极端状况下发生（雨强为120 mm/h的出露型土壤大孔隙微区）。漏失泥沙主要以粒径<2 mm的小颗粒为主, > 5 mm的大颗粒仅出现在出露型土壤大孔隙微区。土壤漏失因子（土壤漏失量、漏失土壤细颗粒含量）与水分渗漏因子（水分垂直渗漏出流时间、水分渗漏量）存在显著相关关系,说明土壤漏失主要受到水文过程的驱动。土壤大孔隙形态和降雨强度控制了水分渗漏过程,进而影响到土壤漏失过程。研究结果可为该区石漠化治理和地下水污染防控提供科技支撑。 相似文献
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探针有限特性对热脉冲技术测定土壤热特性的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
在利用热脉冲方法测定热特性时,通常对探针形状做理想化处理,即假设探针为线性热源,热导率无限大而热容量为零。在实际应用中,探针本身的有限特性(有限半径以及有限热容量)会导致热特性测定误差。为了研究探针有限特性对热脉冲技术测定土壤热特性的影响,该研究采用改进的热脉冲探针(直径2 mm、长度40 mm、间距8 mm)测定土壤热特性,并分别使用PILS(pulsed infinite line source,无限长线性脉冲热源)和ICPC(identical cylindrical perfect conductors,近似圆柱形完美导体)2种理论估计土壤热特性,比较分析了探针有限特性对热脉冲技术测定热特性结果的影响。结果表明:1)与PILS理论相比,利用ICPC理论拟合得到的温度升高曲线,可以有效减少探针有限半径和热容量对土壤热特性测定结果的影响。与ICPC理论相比,在0.03~0.25 m3/m3的含水率范围内,用PILS理论得到的砂土热扩散率和热导率分别偏低11.8%和5.2%;与模拟热容量相比,PILS和ICPC理论分别将热容量高估16.1%和7.9%;2)探针有限特性对土壤热特性的影响与含水率有关:在干土上最大;随着土壤含水率的增加,其影响逐渐降低。该研究对提高热脉冲技术测定土壤热特性的准确性具有指导意义。 相似文献
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“泡沫砂”改良黏重黄壤孔隙结构的粒径效应 总被引：1，自引：0，他引：1
以贵州毕节黏重的黄壤为研究对象,通过掺入等量不同粒径的泡沫砂进行温室模拟试验,泡沫砂粒径分别为0.5?2 mm(1T)、2?7 mm(2T)和7?10 mm(3T),研究孔隙特征改良的粒径效应。研究表明:与CK相比,添加3种粒径泡沫砂的处理均增加了土壤的通气孔隙,但在同等添加比例下,随着泡沫砂粒径的增大,土壤通气孔隙度也随之增加,1T、2T和3T处理相较于CK处理分别增加了4.68%、7.39%和14.5%;不同粒径泡沫砂对不同当量孔径的孔隙影响不同,1T、2T和3T处理分别显著提升了当量孔径200?500、1 000?2 000、2 000μm的孔隙;不同处理均很好地提升了土壤孔隙连通度,但不同处理之间无显著差异。2T处理在改良土壤总孔隙和容重方面,与3T处理一同并为较优处理;在改良土壤通气孔隙度方面,2T处理的土壤通气孔隙度达到农业生产上最适宜区间,为最优处理;在改良分级孔隙配比方面,2T处理为次优处理。因此,从土壤通气孔隙、土壤分级孔隙和土壤孔隙形态等多角度考虑,2?7 mm粒径泡沫砂可作为黏重土壤改良的最佳材料。 相似文献
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仔猪配合料比热预测模型的构建 总被引：5，自引：5，他引：0
为探究调质、制粒等热处理过程中仔猪配合粉料传热的基本特性,有效控制热量供给并实现调质温度、时间等工艺参数的优化评估,该文以4种粉碎粒度（粉碎筛片孔径：Φ1.0、Φ1.5、Φ2.0和Φ2.5 mm）的仔猪配合粉料为研究对象,采用DSC (differential scanning calorimetry,差示扫描量热法)的方法测定了其在不同含水率范围（10%～18%,湿基）和不同温度范围（25～100℃）的比热,并分析了3个变量对比热的影响规律,构建了比热关于研究变量的预测模型。结果显示：仔猪配合粉料的比热受含水率、温度、粉碎粒度的显著影响,其中含水率的影响最为显著,温度及粉碎粒度次之;比热亦受含水率与粉碎粒度及其与温度的交互作用影响。比热随含水率和温度的增加在1.533～2.881 kJ/(kg·K)范围内升高,且与含水率呈线性关系,与温度呈非线性关系。粉碎过Φ2.5和Φ2.0 mm的仔猪料比热较粉碎过Φ1.5和Φ1.0 mm的大,在高温（60～100℃）和高含水率（18%）时表现尤为明显。基于试验数据建立了比热关于含水率、温度、粉碎粒度的多元回归模型（R2>0.993）,可以有效预测仔猪配合料在此研究变量范围内的比热。研究结果为仔猪配合料调质过程传热方程的建立提供基础数据,并为其热处理工艺参数的优化提供理论依据。 相似文献
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H.A. Gr⊘nsten T. B⊘rresen 《Acta Agriculturae Scandinavica, Section B - Plant Soil Science》2013,63(6):567-575
Abstract Soil aggregate stability is a crucial property regarding soil erodibility. However, results from different stability-assessment methods differ. The objective of this study was to compare two such methods on a set of southeast Norwegian agricultural soils. Traditionally, a raindrop-impact method has been used to determine the soil aggregate stability of Norwegian soils. Here, a more common, less destructive method was also used, a wet-sieve method using one sieve. Two soil fractions were studied, aggregates of 0.6–2 mm and 2–6 mm in diameter. The soil samples were chosen to give a wide range in clay content (5.7–68.0%) and soil organic matter (1.7–8.5% SOM). Using the wet-sieve method two different pre-treatments were performed; either using air-dried aggregates or slowly pre-wetted, air-dried aggregates. The aggregate stability found using the wet-sieve method gave generally higher stability values for soil aggregates 2–6 mm in diameter than using the standard raindrop-impact method (21% higher on average). Soils with high contents of silt and very fine sand (0.002–0.2 mm), however, were found to be more susceptible to destruction due to raindrop impact than to wet-sieving. Hence, using the wet-sieve method, the silty soils were ranked as more stable than by using the standard raindrop-impact method. Aggregate stability was positively correlated with the SOM and Al-oxides content and negatively correlated with the silt and the very fine sand content (0.002–0.02 mm). Using slowly, pre-wetted air-dried aggregates, which induce rebonding and reduce the effect of slaking, resulted in distinctively higher stability values than using air-dried aggregates in the wet-sieving method (34% higher on average). The wet-sieve method is less laborious and more widely used elsewhere, but the lower disruptive effect on silty soils should be kept in mind when using this method. 相似文献
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[目的]对陕西省各地市水资源承载力(WRCC)状况进行评价,为区域水资源的合理利用和分配提供科学依据。[方法]在引入信息熵进行指标权重计算的基础之上,采用变权法对权重指标反常现象进行修正。依据计算所得权重,采用改进TOPSIS法建立模型。并结合2012年陕西省各地市涉及水资源承载力的相关数据,对陕西省各地市的水资源承载力综合状况评价中进行了应用。[结果]得出了陕西省各地级市的水资源承载力情况排序为:安康市宝鸡市商洛市延安市汉中市渭南市榆林市铜川市咸阳市西安市。发现西安市水资源承载力不足情况最为突出。[结论]利用变权信息熵改进TOPSIS模型计算水资源承载力,操作简便、实用性强,在该领域应用前景广泛。 相似文献
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青海湖芨芨草干草原浅层土壤温度和导温率的基本特征 总被引：2，自引：0，他引：2
通过解析芨芨草(Achnatherum splendens)干草原原生植被生长季中期5、10、20、40、60和80cm 6个土层连续监测的土壤温度资料,探讨其生长季土壤温度和土壤导温率的基本特征。结果表明:芨芨草干草原表层(<20cm)土壤温度日变化明显,遵循正弦波动规律;20-40cm为正弦波动和线性振荡的过渡层,40cm以下无显著日变化。土壤温度日变化振幅(A)和相位(φ)随土壤深度(z)增加分别呈现几何级数衰减(A=4.60e-6.74z,R2=0.93)和线性延迟(φ=6.14z+7.67,R2=0.95)模式;表层土壤温度对脉冲式降水表现为渐变式响应并出现同温层;典型晴天下土壤导温率(κ)随土壤深度增加而指数升高(κ=2×10-7e4.21z,R2=0.92),34.7cm土层的土壤温度日变化与5.0cm反相,而土壤温度日变化恒温层为86.0-102.0cm土层。 相似文献
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移植是园林绿化种植施工中难度较大的栽植工程,费工费时,因此确保树木移植成活率就显得十分重要。而确保移植树木成活率重要的方法即树木移植后的养护工作,如何做好后期的养护工作是主要研究探讨的内容。 相似文献
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Mykhailo I. Romashchenko Tetiana V. Matiash Volodymyr P. Kovalchuk Iuliia Iu Danylenko 《Archives of Agronomy and Soil Science》2020,66(10):1424-1435
ABSTRACT The paper presents the results of computational experiments for evaluating the impact of different evapotranspiration assessment methods usage on the accuracy of soil moisture dynamics simulation for the conditions of sprinkling irrigation. We consider a differential one-dimensional model of moisture transport stated in terms of water head which uses as an initial data the estimates of evapotranspiration according to the methods of Ivanov, Shtoiko, Penman–Monteith and SEBAL. The differential moisture transport model was discretized using the finite-difference scheme. Its unknown parameters values were found by solving an inverse problem using the metaheuristic particle swarm optimization algorithm. We perform water head modeling accuracy assessment using different methods of evapotranspiration evaluation along with their linear combination. The Ivanov’s method was found to be the most accurate in the conditions of soybean growing in the south of Ukraine under sprinkling irrigation while linear combination of four considered methods gives an additional increase of accuracy by 6.5%. 相似文献
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植物水分系统由于与周围环境的非线性相互作用，通常表现出复杂的时空格局。为了探究植物水分系统中的混沌特性，该研究以相空间重构、相关维数（correlation dimension,CD）、最大李雅普诺夫指数（largest Lyapunov exponent,LLE）为基础，研究了植物茎干水分时间序列中可能存在的混沌行为，研究树种包括海棠、花楸、黄丁香、铅笔柏和杨树。结果表明，植物水分系统存在混沌现象，且植物水分动态特性由控制变量数量有限的确定性系统决定。不同种类植物的茎干水分混沌参数普遍存在差异，同种植物生长状态相近时茎干水分的混沌参数相近，当生长状态出现差异时混沌参数随之发生变化。对不同生长状态的植物茎干水分混沌参数分析发现，杨树在干旱胁迫下LLE不高于0.006，而对照组平均值为0.010，木质部破坏胁迫后LLE不高于0.007，而对照组平均值为0.019，表明混沌参数可有效表征植物茎干水分数据变化趋势，并与植物生长状态存在联系，可以尝试利用这一规律对植物生长状态进行预测与回溯。该研究尝试从混沌理论的角度分析植物水分系统的复杂性，可为理解植物水分动力学的混沌行为提供新的途径。 相似文献
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[目的]为坡面流水深的快速、准确测量提供技术支撑。[方法]采用超声波系统测量变坡试验水槽不同坡度和流量条件下坡面流水深,同时用测针法和染色法对其进行平行测量,利用平均绝对误差(MAE),平均相对误差(MRE),相对均方差误差(RRMSE)和Nash—Sultcliffe系数(NSE)4个指标比较超声波法和染色法或测针法测量数据的接近程度。[结果]通过对3种方法测量结果的比较分析发现,不管以测针法还是以染色法的测量值为参照,超声波法测量的水深值与参照值更接近且相关程度更高。[结论]超声波法能快速有效地测量坡面流水深,用于侵蚀静床坡面流水动力学、土壤侵蚀机理等相关的研究工作。 相似文献