水利與土木工程學(xué)院2017年“URP”計(jì)劃指南

1、水利與土木工程學(xué)院2017年“URP”計(jì)劃指南項(xiàng)目1：基于熱紅外遙感的作物耗水特征研究田 菲 副教授一、項(xiàng)目概況綠洲是我國內(nèi)陸干旱區(qū)的精華，綠洲的可持續(xù)發(fā)展，關(guān)鍵在于合理配合和有效利用水資源，面向國家“十三五”水安全戰(zhàn)略和水安全保障的戰(zhàn)略規(guī)劃，作物耗水研究是國際地球科學(xué)積極鼓勵(lì)的創(chuàng)新領(lǐng)域。黑河流域是我國第二大內(nèi)陸河流域，在干旱區(qū)極具代表性，黑河中游是重要的玉米種子生產(chǎn)基地，為全國糧食安全做出重大貢獻(xiàn)，同時(shí)也是重要的耗水區(qū)，長期在水資源的競爭使用中，存在過度使用地下水緩解農(nóng)業(yè)灌溉地表水的問題，導(dǎo)致植被退化、地下水位下降等一系列生態(tài)環(huán)境問題，作物耗水研究已成為中游迫切需要解決的問題。由于研究尺度及

2、方法等限制，對(duì)點(diǎn)尺度及較大尺度研究的連接仍不完善，農(nóng)田米級(jí)尺度的作物耗水和環(huán)境存在明顯的時(shí)空差異性，耗水量研究的時(shí)空精細(xì)度不能滿足區(qū)域精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理的需求。本項(xiàng)目將通過野外熱紅外觀測的手段，以期量化干旱區(qū)米級(jí)尺度的作物耗水，從而為制定合理的灌溉制度、灌溉決策打下基礎(chǔ)。二、實(shí)施計(jì)劃及方案(明確各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體思路及考核辦法)（1）野外觀測：基于熱成像技術(shù)，擬在黑河中游的大滿試驗(yàn)站開展野外觀測試驗(yàn)，擬選取典型作物類型為玉米，觀測參數(shù)主要是冠層地表溫度和瞬時(shí)氣象數(shù)據(jù)。該環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學(xué)生野外試驗(yàn)的動(dòng)手能力，借助新技術(shù)、新觀測方法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；考核辦法，觀測生長季起碼1-2周的玉米冠

3、層溫度。（2）模型構(gòu)建：基于野外觀測數(shù)據(jù)和三溫模型，估算玉米生長季的耗水量。該環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力；考核辦法，構(gòu)建玉米生長季的蒸散發(fā)耗水模型。三、項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)和條件1.地表溫度觀測所用的便攜式紅外熱成像儀TiX已做投標(biāo)購買，氣象觀測儀器也已經(jīng)具備；2.本項(xiàng)目擬在黑河中游綠洲開展，黑河流域生態(tài)-水文集成研究重大研究計(jì)劃已選取黑河中游大滿灌區(qū)為核心觀測區(qū)，基礎(chǔ)資料非常豐富。四、學(xué)生提交的成果（1）冠層地表溫度的紅外熱成像圖以及日內(nèi)變化圖；（2）提供最少某一日的玉米蒸散發(fā)量日內(nèi)分布結(jié)果項(xiàng)目2：壓力調(diào)節(jié)器的研發(fā)與優(yōu)化李光永 教授一、項(xiàng)目概況壓力調(diào)節(jié)器是微灌系統(tǒng)中重要的壓力調(diào)節(jié)設(shè)備，其作

4、用是在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)可保證下游壓力不受上游壓力變化的影響，從而避免管網(wǎng)壓力變化對(duì)灌水器流量的影響，提高灌水均勻度，同時(shí)保障系統(tǒng)安全運(yùn)行。針對(duì)壓力調(diào)節(jié)器的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有：預(yù)置壓力、起調(diào)壓力、調(diào)壓范圍和不同流量下出口壓力偏差四項(xiàng)。其中預(yù)置壓力和不同流量下出口壓力偏差是本項(xiàng)目研究重點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)室前期研究表明：壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式、彈簧參數(shù)及密封方式均會(huì)對(duì)壓力調(diào)節(jié)器的性能產(chǎn)生影響；且彈簧剛度越高，預(yù)置壓力越高。本項(xiàng)目主要研究對(duì)象為現(xiàn)已開發(fā)出的兩種結(jié)構(gòu)形式的壓力調(diào)節(jié)器。其均可提供一系列不同的預(yù)置壓力，調(diào)壓范圍廣，出口壓力穩(wěn)定，性能良好，但兩種壓力調(diào)節(jié)器分別存在調(diào)壓杯體尺寸不是最佳尺寸和組件數(shù)量較多的問題。本項(xiàng)

5、目將針對(duì)以上兩點(diǎn)問題進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)器的優(yōu)化改進(jìn)，主要內(nèi)容如下：1）對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)有的壓力調(diào)節(jié)器的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行總結(jié)歸類，并進(jìn)行部分國外產(chǎn)品和本實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品的測試及數(shù)據(jù)對(duì)比分析，提出當(dāng)前產(chǎn)品中存在的不足。閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)現(xiàn)有研究成果，提出壓力調(diào)節(jié)器性能優(yōu)化的方式方法。2）探究A型壓力調(diào)節(jié)器調(diào)壓杯體的結(jié)構(gòu)尺寸（杯體形狀、長度、杯壁厚度）和過流斷面的結(jié)構(gòu)尺寸（過流斷面大小、過流斷面結(jié)構(gòu)形式）對(duì)壓力調(diào)節(jié)器調(diào)壓性能的影響。3）探究密封方式改變對(duì)B型壓力調(diào)節(jié)器調(diào)壓性能的影響。二、實(shí)施計(jì)劃及方案(明確各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體思路及考核辦法)1.實(shí)施計(jì)劃（1）2017.042017.06，認(rèn)識(shí)壓力調(diào)節(jié)器

6、的原理與結(jié)構(gòu)，對(duì)國外產(chǎn)品和本實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品進(jìn)行性能測試和對(duì)比分析；（2）2017.072017.08，探究流道結(jié)構(gòu)形式對(duì)A型壓力調(diào)節(jié)器性能的影響，并對(duì)A型壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化；（3）2017.092017.10，通過對(duì)密封方式的改進(jìn)，減少B型壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)組件，以對(duì)B型壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化； （4）2017.112017.12，探究調(diào)壓杯體結(jié)構(gòu)尺寸及密封方式對(duì)A型壓力調(diào)節(jié)器性能的影響，并對(duì)A型壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化；（5）2018.012018.04，整理分析前期的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫報(bào)告。2.實(shí)驗(yàn)方案（1）對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的性能測試與評(píng)價(jià)本實(shí)驗(yàn)室當(dāng)前開發(fā)的壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)形式有三種，每種結(jié)構(gòu)均有一系列不同預(yù)置

7、壓力的產(chǎn)品。同時(shí)購買了部分國外產(chǎn)品以進(jìn)行對(duì)比。通過對(duì)以上產(chǎn)品的性能測試使學(xué)生掌握壓力調(diào)節(jié)器的評(píng)價(jià)指標(biāo)（預(yù)置壓力、起調(diào)壓力、調(diào)壓范圍及不同流量下的預(yù)置壓力偏差）及測試內(nèi)容與方法（壓調(diào)性能曲線與壓力流量關(guān)系）。本階段結(jié)束時(shí)需提交圖表形式的測試結(jié)果。（2）調(diào)壓杯體結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)A型壓力調(diào)節(jié)器調(diào)壓性能的影響A型壓力調(diào)節(jié)器由上游殼體、調(diào)壓杯體、下游殼體、密封圈和彈簧五個(gè)部件組成，結(jié)構(gòu)簡單。該結(jié)構(gòu)的壓力調(diào)節(jié)器在過流量穩(wěn)定的條件下出口壓力穩(wěn)定，性能較好，但由于調(diào)壓杯體過短，壓調(diào)工作初期調(diào)壓杯體不能正常軸向移動(dòng)，對(duì)壓調(diào)性能有較大影響。測試使用不同長度和壁厚的調(diào)壓杯體的壓力調(diào)節(jié)器，分析調(diào)壓杯體長度和壁厚對(duì)其性能的影

8、響，并做出最優(yōu)選擇。（3）流道面積及結(jié)構(gòu)形式對(duì)A型壓力調(diào)節(jié)器調(diào)壓性能的影響通過測試不同流道面積的壓力調(diào)節(jié)器，探究流道面積對(duì)A壓力調(diào)節(jié)器調(diào)壓性能的影響；在過流斷面面積相同的條件下，分別測試流道結(jié)構(gòu)形式“一”字形、“十”字形與“米”字形的壓力調(diào)節(jié)器，探究流道形式的復(fù)雜程度對(duì)A型壓力調(diào)節(jié)器性能的影響。（3）對(duì)B型壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化B型壓力調(diào)節(jié)器由上游殼體、進(jìn)口花籃、連接件、T形調(diào)節(jié)桿、下游殼體、密封圈和彈簧七個(gè)部件組成。該結(jié)構(gòu)的壓力調(diào)節(jié)器不僅出口壓力穩(wěn)定，且不同過流量下預(yù)置壓力偏差較小，性能良好，但組成部件較多，組裝復(fù)雜。通過改變密封圈裝配的位置，同時(shí)將上游殼體、進(jìn)口花籃和連接件的結(jié)合，將B型壓力

9、調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)簡化為由上游殼體、T形調(diào)節(jié)桿、下游殼體、密封圈和彈簧五個(gè)部件組成。（二）、時(shí)間安排2016年5月2016年6月 要求學(xué)生查閱部分相關(guān)書籍和文獻(xiàn)資料，寫出3000字左右的文獻(xiàn)綜述，培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)能力與寫作能力；細(xì)化具體方案，培養(yǎng)學(xué)生解決具體問題的能力，確定研究方案；2016年7月2014年8月 繪制擴(kuò)散管及突然擴(kuò)大管的二維尺寸圖；2016年9月2016年10月 對(duì)擴(kuò)散管及突然擴(kuò)大管進(jìn)行造型；2016年11月2017年2月 對(duì)擴(kuò)散管及突然擴(kuò)大管進(jìn)行流動(dòng)特性計(jì)算，分析不同擴(kuò)散角的逐漸擴(kuò)散管的流動(dòng)特性；2017年3月2017年4月 整理結(jié)果，存在的問題改正，提交結(jié)題報(bào)告。三、項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)

10、和條件 項(xiàng)目申請(qǐng)人李光永教授已主持和參與過多項(xiàng)國家和省部級(jí)重點(diǎn)科研項(xiàng)目的研究工作，申請(qǐng)過多項(xiàng)與壓力調(diào)節(jié)器有關(guān)的國家發(fā)明專利，對(duì)本項(xiàng)目研究內(nèi)容的研究意義、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及存在問題認(rèn)識(shí)深刻，同時(shí)具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在水利與土木工程學(xué)院灌溉與排水實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)現(xiàn)有微灌灌水器抗堵塞和水力性能綜合測試平臺(tái)，該平臺(tái)可正常運(yùn)行，具備基本的實(shí)驗(yàn)條件。本團(tuán)隊(duì)成員熟悉3維畫圖軟件creo的操作使用，可及時(shí)將相關(guān)想法落實(shí)到行動(dòng)中。同時(shí)，目前的3D打印技術(shù)成熟高效，設(shè)計(jì)完成后，打印與運(yùn)輸周期不超過一周，精度高且速度快，為項(xiàng)目完成提供了必要的支持。目前，項(xiàng)目申請(qǐng)人所在課題組承擔(dān)的東北糧

11、食主產(chǎn)區(qū)高效節(jié)水灌溉技術(shù)與集成應(yīng)用項(xiàng)目“精量化高效滴灌技術(shù)與產(chǎn)品”，所研究的內(nèi)容與本申請(qǐng)交叉、相關(guān)。四、學(xué)生提交的成果 本項(xiàng)目需要學(xué)生親手進(jìn)行試驗(yàn)測試及數(shù)據(jù)處理，并撰寫試驗(yàn)報(bào)告。具體需提交：（1）試驗(yàn)報(bào)告1篇（包括：研究背景及進(jìn)展、壓力調(diào)節(jié)器原理及結(jié)構(gòu)、測試內(nèi)容及方法、A型壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與性能評(píng)價(jià)、B型壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與性能評(píng)價(jià)、結(jié)論與建議）（2）優(yōu)化后的A、B兩種壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)圖（零部件圖及總裝圖，PRT文件）（3）相關(guān)圖表（實(shí)驗(yàn)過程中所有測試數(shù)據(jù)及其圖表）項(xiàng)目3：裝配式建筑施工工藝比較與分析郝仕玲 副教授一、項(xiàng)目概況裝配式建筑是指在工廠化生產(chǎn)的部品部件，在施工現(xiàn)場通過組裝和連接而

12、成的建筑。相對(duì)于現(xiàn)在仍然在施工當(dāng)中占主流的現(xiàn)澆建筑來說，就是把一部分原來通過現(xiàn)澆成型的構(gòu)配件，比如梁、柱、板，拿到工廠去生產(chǎn)，生產(chǎn)之后再運(yùn)到工地來組裝，把它的節(jié)點(diǎn)做好，然后采用一部分的現(xiàn)場澆筑將這兩部分結(jié)合起來，形成一個(gè)完整的建筑，我們把這個(gè)叫做裝配式建筑。衡量裝配式建筑的水平，還有個(gè)裝配率的問題，到底有多少構(gòu)件拿到工廠組裝了，現(xiàn)場的濕作業(yè)量減少了多少，都代表了裝配式建筑的技術(shù)水平。具體來說，裝配式建筑具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、構(gòu)件可在工廠內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，施工現(xiàn)場可直接安裝，方便又快捷，可縮短 HYPERLINK /s?wd=%E6%96%BD%E5%B7%A5%E5%B7%A5%E6%9C%9F&

13、tn=44039180_cpr&fenlei=mv6quAkxTZn0IZRqIHckPjm4nH00T1Y1njF-uAP-n1fkuWNBmHc10ZwV5Hcvrjm3rH6sPfKWUMw85HfYnjn4nH6sgvPsT6KdThsqpZwYTjCEQLGCpyw9Uz4Bmy-bIi4WUvYETgN-TLwGUv3EnWTLPjcsPHRs t _blank 施工工期。2、構(gòu)件在工廠采用機(jī)械化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量更易得到有效控制。3、周轉(zhuǎn)料具投入量減少，料具租賃費(fèi)用降低。4、減少施工現(xiàn)場濕作業(yè)量，有利于環(huán)保。5、因施工現(xiàn)場作業(yè)量減少，可在一定程度上降低材料浪費(fèi)。6、構(gòu)件機(jī)械化程度高，

14、可較大減少現(xiàn)場施工人員配備。與此同時(shí)，裝配式建筑也具有以下局限性：1、因目前國內(nèi)相關(guān)設(shè)計(jì)、驗(yàn)收規(guī)范等過于滯后施工技術(shù)的發(fā)展， HYPERLINK /s?wd=%E8%A3%85%E9%85%8D%E5%BC%8F%E5%BB%BA%E7%AD%91&tn=44039180_cpr&fenlei=mv6quAkxTZn0IZRqIHckPjm4nH00T1Y1njF-uAP-n1fkuWNBmHc10ZwV5Hcvrjm3rH6sPfKWUMw85HfYnjn4nH6sgvPsT6KdThsqpZwYTjCEQLGCpyw9Uz4Bmy-bIi4WUvYETgN-TLwGUv3EnWTLPjcs

15、PHRs t _blank 裝配式建筑在建筑物總高度及層高上均有較大的限制。2、建筑物內(nèi)預(yù)埋件、螺栓等使用量有較大增加。3、構(gòu)件工廠化生產(chǎn)因模具限制及運(yùn)輸（水平垂直）限制，構(gòu)件尺寸不能過大。4、對(duì)現(xiàn)場垂直運(yùn)輸機(jī)械要求較高，需使用較大型的吊裝機(jī)械。5、構(gòu)件采用工廠預(yù)制，預(yù)制廠距離施工現(xiàn)場不能過遠(yuǎn)。二、實(shí)施計(jì)劃及方案(明確各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體思路及考核辦法)1 研究內(nèi)容(1) 國內(nèi)外裝配式建筑施工相關(guān)資料搜集(2) 分析比較各種施工工藝的難點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)(3) 探討裝配式建筑在國內(nèi)的發(fā)展趨勢2 研究方案(1) 查閱文獻(xiàn)資料，獲得近年來裝配式建筑施工工藝的文字或影像資料；(2) 分別對(duì)各施工

16、工藝進(jìn)行分析分析，同時(shí)明確不同施工工藝適用的條件；(3) 探討裝配式建筑在我國的發(fā)展趨勢。3 對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思路 (1) 通過查閱資料，了解裝配式建筑及裝配式建筑施工的特點(diǎn)； (2) 通過施工方法的比較分析，掌握科學(xué)研究中提出問題、分析問題、解決問題的一般方法； (3) 有利于學(xué)生對(duì)課堂學(xué)習(xí)到的規(guī)律和知識(shí)理解得更深刻、運(yùn)用得更正確。4 考核辦法 (1) 考查資料查閱的全面性； (2) 考查裝配式建筑施工工藝比較分析的合理性； (3) 考查報(bào)告撰寫的邏輯性。三、項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)和條件 (1) 參與本項(xiàng)目的同學(xué)學(xué)習(xí)過材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)課程； (2) 在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生能夠完成

17、資料查閱和問題分析；(3) 具備計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備。四、學(xué)生提交的成果“裝配式建筑施工工藝比較與分析”報(bào)告一份項(xiàng)目4地下空間施工工藝比較與分析王東生 講師一、項(xiàng)目概況在我國隨著我國城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展、進(jìn)步，人民的物質(zhì)生活水平的不斷提高，城市出現(xiàn)了用房擁擠的情況，開發(fā)地下工程已成為城市發(fā)展壯大的必然，也是一個(gè)城市發(fā)展的亮點(diǎn)。由于世界范圍內(nèi)能源及其他原材料的短缺，尤其是人類居住、交通、環(huán)境的矛盾日益突出，使人們對(duì)于土地的開發(fā)逐漸由地面轉(zhuǎn)入對(duì)地下空間的開發(fā)和利用。因此，國際上一種普遍流行的觀點(diǎn)就是 19 世紀(jì)是橋梁的世紀(jì)，20 世紀(jì)是高層建筑的世紀(jì)，21 世紀(jì)則是地下空間的世紀(jì)。城市地下空間的開發(fā)利

18、用主要是依托地下工程建設(shè)進(jìn)行的，主要解決的應(yīng)當(dāng)是交通系統(tǒng)、市政公用設(shè)施系統(tǒng)、防空防災(zāi)系統(tǒng)和能源及物資儲(chǔ)備系統(tǒng)等。城市地下空間的開發(fā)利用對(duì)于保護(hù)和改善城市環(huán)境、節(jié)約土地資源、緩解城市交通擁擠、建設(shè)城市地下市政管線公用隧道、治理和降低城市污染、消除垃圾圍城現(xiàn)象、加強(qiáng)國防及防災(zāi)減災(zāi)能力等方面，都具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。二、實(shí)施計(jì)劃及方案(明確各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體思路及考核辦法)1 研究內(nèi)容(1) 地下空間施工工藝相關(guān)資料搜集(2) 分析比較各類型施工工藝的難點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)2 研究方案(1) 查閱文獻(xiàn)資料，獲得近年來地下空間施工工藝的文字或影像資料；(2) 分別對(duì)各施工工藝進(jìn)行分析分析，

19、同時(shí)明確不同施工工藝適用的條件；(3) 探討地下空間工程施工方法的發(fā)展趨勢。 3 對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思路 (1) 通過查閱資料，了解地下空間及地下空間施工的特點(diǎn)； (2) 通過施工方法的比較分析，掌握科學(xué)研究中提出問題、分析問題、解決問題的一般方法； (3) 有利于學(xué)生對(duì)課堂學(xué)習(xí)到的規(guī)律和知識(shí)理解得更深刻、運(yùn)用得更正確。4 考核辦法 (1) 考查資料查閱的全面性； (2) 考查地下空間施工工藝比較分析的合理性； (3) 考查報(bào)告撰寫的邏輯性。三、項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)和條件 (1) 參與本項(xiàng)目的同學(xué)學(xué)習(xí)過材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)課程；(2) 在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生能夠完成資料查閱和問題分析；

20、(3) 具備計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備。四、學(xué)生提交的成果“地下空間施工工藝比較與分析”報(bào)告一份 項(xiàng)目5：翹曲扭轉(zhuǎn)對(duì)曲梁結(jié)構(gòu)受力變形的影響 王宏志 副教授一、項(xiàng)目概況曲梁，是指截面軸線為非直線、承受與梁軸一致及（或）垂直的荷載、整體受彎受扭的結(jié)構(gòu)。從幾何形狀上看，曲梁的軸線可以是空間曲線，這樣的曲梁為空間曲梁；當(dāng)曲梁的軸線為平面曲線，即軸線在一個(gè)平面內(nèi)有曲率、垂直方向的曲率0時(shí)，曲梁為平曲梁。曲梁軸線應(yīng)該以曲線方程描述，為了描述的方便，通常用梁軸曲線的曲率半徑表示梁的彎曲形狀及彎曲大小。曲梁軸線的形狀可分為曲線及不規(guī)則曲線，規(guī)則曲梁的軸線一般有圓弧曲線、回轉(zhuǎn)曲線等。原則上，曲梁上可作用各種荷載。從形式上

21、看，曲梁上的荷載包括集中力和分布力；從特性上分，曲梁荷載分為力及力矩；從方向上看，曲梁的力可作用在軸向、徑向和豎向三個(gè)方向。一般情況下，曲梁上的荷載以豎向集中力、豎向均布力及軸向均布力矩為主。需要說明的是，當(dāng)平曲梁只作用有徑向集中力或分布力時(shí)，平曲梁只存在軸力、徑向彎矩及剪力，曲梁退化為拱。曲梁的特點(diǎn)是：（1）曲梁是典型的空間結(jié)構(gòu)，曲梁上一個(gè)方向的荷載不僅在本方向產(chǎn)生位移，還會(huì)對(duì)其他兩個(gè)方向的內(nèi)力和變形產(chǎn)生影響。因此，直梁的基本方程及基本結(jié)論在曲梁結(jié)構(gòu)中不再適用。（2）對(duì)應(yīng)于最基本的荷載作用方式，當(dāng)曲梁中存在豎向荷載時(shí)，曲梁中出來產(chǎn)生豎向彎曲變形，還導(dǎo)致曲梁中出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形。因此，彎剪扭復(fù)合（耦

22、合）受力變形，是曲梁的基本受力變形方式。（3）除了極少數(shù)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的截面（圓形或環(huán)形），其余型式截面桿的扭轉(zhuǎn)，除了產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的截面轉(zhuǎn)動(dòng)變形，還存在導(dǎo)致截面產(chǎn)生正應(yīng)力的翹曲變形。對(duì)于曲梁的彎扭耦合變形，須考慮截面的翹曲扭轉(zhuǎn)問題。本課題擬在對(duì)曲梁結(jié)構(gòu)的受力變形進(jìn)行分析，重點(diǎn)研究翹曲扭轉(zhuǎn)對(duì)其受力的影響。本課題的主要研究內(nèi)容包括：（1）熟悉曲梁內(nèi)力及變形分析方法；（2）將考慮翹曲扭轉(zhuǎn)與不考慮翹曲扭轉(zhuǎn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。（3）進(jìn)行算例及對(duì)比分析二、實(shí)施計(jì)劃及方案(明確各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體思路及考核辦法)1.研究思路及方案：（1）進(jìn)行資料查詢，收集曲梁結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀。（2）基于Vlasov彎

23、曲及約束扭轉(zhuǎn)理論，熟悉曲梁內(nèi)力及變形分析方法，分別對(duì)考慮和不考慮翹曲扭轉(zhuǎn)的曲梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。（3）通過具體算例，直觀的表達(dá)翹曲扭轉(zhuǎn)的影響。2.對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思路：（1）通過查閱資料，訓(xùn)練學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料的基本能力。（2）通過結(jié)構(gòu)分析，訓(xùn)練學(xué)生建模、計(jì)算的能力。（3）通過算例，訓(xùn)練學(xué)生實(shí)際運(yùn)用的能力。3.考核辦法：（1）考察查閱資料的全面性與典型性。（2）考察曲梁結(jié)構(gòu)模型的合理性。三、項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)和條件（1）參與本項(xiàng)目研究的同學(xué)學(xué)習(xí)過高等數(shù)學(xué)、材料力學(xué)等基礎(chǔ)課，有對(duì)曲梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形及內(nèi)力分析的基礎(chǔ)。（2）在教師的指導(dǎo)下，能夠完成曲梁結(jié)構(gòu)的受力性能分析。（3）具備計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備和Matl

24、ab數(shù)學(xué)計(jì)算軟件。（4）有足夠的網(wǎng)絡(luò)資源、圖書及工程設(shè)計(jì)資料。四、學(xué)生提交的成果研究報(bào)告一份，包括：（1）典型荷載作用下曲梁彎扭耦合受力計(jì)算模型。（2）翹曲扭轉(zhuǎn)對(duì)曲梁受力變形的影響。（3）算例及對(duì)比分析項(xiàng)目6：微納米氣結(jié)合外源硒調(diào)控對(duì)水果型黃瓜的影響李云開 教授項(xiàng)目概況（1）在我國北方地區(qū)由于氣候限制，冬季蔬菜種植受到限制，設(shè)施大棚毫無疑問是解決人們冬春蔬菜短缺的最好途徑。但同時(shí)也存在一些問題，在大棚封閉的小環(huán)境條件下，空氣流通不暢快，同時(shí)大棚內(nèi)土壤通常以一季一次的淺耕為主，易造成心土層及犁底層土壤板結(jié)，所以往往存在土壤通氣不良的問題。水、肥、氣、熱、光作為植物生長發(fā)育的五大外部因素，各因素之

25、間相互聯(lián)系共同操控植物的生長發(fā)育。其中，土壤水分和肥料作為植株生長的必備條件，對(duì)植株生長特性起到了明顯的調(diào)控作用，而灌溉施肥是土壤水分和肥料主要來源之一。合理灌溉能夠調(diào)控作物根系生長發(fā)育，使莖、根、葉各部分維持最優(yōu)生長，從而達(dá)到最佳的產(chǎn)出比。同時(shí)土壤的通氣性對(duì)作物正常的生長發(fā)育至關(guān)重要（Bhattarai S P，2006; Shahien M M，2014）。作物根系環(huán)境對(duì)作物生長有很大影響，在不同土壤通氣狀況下，作物根細(xì)胞和組織呼吸及養(yǎng)分吸收量不同，有氧呼吸可以形成較多ATP (三磷酸腺苷)，貯存更多能量，為作物生長提供動(dòng)力，保證作物正常成長（李云開，）。若根系無法得到充足的氧氣，植物根部

26、細(xì)胞膜電位及細(xì)胞內(nèi)pH改變，離子跨膜運(yùn)輸能力降低，根系活力降低，根系不能攝取到充足的養(yǎng)分（37），根系細(xì)胞能量供應(yīng)將會(huì)受到限制，進(jìn)而根系對(duì)水分和養(yǎng)分吸收減少，向地上營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸不足，導(dǎo)致植株體內(nèi)激素含量、酶活性改變，光合作用也會(huì)受到阻礙，植株?duì)I養(yǎng)器官功能受限，最終導(dǎo)致作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降（Fukao T，2004；李虎，2008） 。從作物根區(qū)需氧角度來說，灌溉過程的進(jìn)行會(huì)對(duì)作物造成不利影響。土壤分為氣、液、固三相，氣體和水分存在于土壤固體顆粒的孔隙之中，在灌溉的過程中，土壤的含水量增加，更多的水分填充土壤孔隙，從而排擠孔隙中原有的空氣，因此灌溉會(huì)使土壤中的空氣含量降低。根據(jù)已有研究，根系呼吸與

27、土壤呼吸相互影響（韓廣軒，2008），土壤中的氧氣要同時(shí)維持根系、土壤微生物、土壤動(dòng)物呼吸。因此，根區(qū)氧供應(yīng)不足會(huì)對(duì)作物本身及土壤微生物、土壤動(dòng)物均造成危害。（2）微納米加氣灌溉是一種新型的高效節(jié)水灌溉技術(shù)，它不但能節(jié)水、增產(chǎn)、提高作物品質(zhì)，還能改良土壤，提高土地生產(chǎn)力，有利于緩解當(dāng)前農(nóng)業(yè)用水緊缺的難題。加氣灌溉是指在地下滴灌的基礎(chǔ)上，將加氣設(shè)備產(chǎn)生的水氣混合物通過灌水器均勻緩慢的運(yùn)輸至作物根系周圍為土壤中，為根系呼吸提供足夠的氧氣（空氣）。微納米加氣灌溉是指利用微納米氣泡發(fā)生器作為加氣設(shè)備，該設(shè)備產(chǎn)生的是微納米級(jí)別的氣泡。本項(xiàng)目中使用的加氣設(shè)備是團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的中農(nóng)浩澤微納米氣泡發(fā)生器（ZNH

28、Z-1），該裝置以溶氣釋氣及機(jī)械剪切方式制氣。采用離心泵將水和空氣一并吸入泵中，借助葉輪高速旋轉(zhuǎn)將空氣在剪切和攪拌作用下破碎成細(xì)小氣泡，隨著壓力上升，水中的細(xì)小氣泡逐漸溶解于水中。含大量過飽和空氣的水氣混合物經(jīng)離心泵增壓后進(jìn)入混合室，流經(jīng)混合室扁嘴型節(jié)流孔時(shí)水流速度加快，節(jié)流孔處的壓力迅速降低，溶解在水中的空氣被迅速釋放出來，生成大量微納米尺度的氣泡，并在混合室中再次充分混合，最終沿出水管路流進(jìn)灌溉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)向水中加氣的過程。這種方法產(chǎn)生的氣泡持續(xù)、微細(xì)、均一，設(shè)備運(yùn)行運(yùn)行穩(wěn)定且相對(duì)便宜，更易普及。（3）加氣灌溉研究進(jìn)展加氣灌溉可以提高作物根系周圍土壤中的氧氣含量，促進(jìn)根系進(jìn)行有氧呼吸，從而形

29、成更多的能量，根系活力得以提升，從而促進(jìn)根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收(牛文全，2010)；對(duì)根區(qū)進(jìn)行通氣能夠使根系長度顯著增長，提高根系自根基至根尖生物量(王丹英，2008)。加氣灌溉對(duì)作物的光合作用起促進(jìn)作用。具體表現(xiàn)為加氣灌溉能夠增加功能葉片ATP含量(李軍，2004)，增強(qiáng)葉片捕獲光的能力，增加光合產(chǎn)物積累(杜國棟,2007)， 能夠增加葉片氣孔導(dǎo)度，提高光合速率（Bhattarai et al.2006, 2008）。加氣灌溉通過促進(jìn)根系發(fā)育對(duì)養(yǎng)分的吸收以及促進(jìn)光合作用加快營養(yǎng)物質(zhì)的積累可以促進(jìn)作物的生長、干物質(zhì)的累積、作物產(chǎn)量以及營養(yǎng)品質(zhì)的形成。Abuarab M的研究表明，加氣灌溉可以使

30、玉米灌漿速率加快，灌漿結(jié)束時(shí)間更早(Abuarab M，2013)。大量研究表明，加氣灌溉對(duì)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)的提升起重要作用（陳新明，2010；SP Bhattarai，2008；盧芳，2014；劉杰，2010），Bhattarai 的研究表明加氣灌溉可以使可以使大豆產(chǎn)量提高82%-96%，棉花產(chǎn)量提高14%-28%(Bhattarai S P，2006)，對(duì)于番茄可溶性固形物、總糖和VC含量均明顯提高(張慶龍，2013)。同時(shí)，加氣灌溉可以有效改善鹽堿地以及重黏土區(qū)域種植地的土壤通氣狀況，從而對(duì)作物的生長發(fā)育起到良好的調(diào)節(jié)作用（張慶龍，2013；Surya P. Bhattarai，2006

31、）。（4）硒是人體必需的營養(yǎng)元素，具有防癌抗癌，防止克山病、大骨節(jié)病、心血管病，延緩衰老，解除重金屬毒性等作用。但我國72%的地區(qū)都屬于硒缺乏地區(qū)，對(duì)我國13個(gè)省市的營養(yǎng)調(diào)查表明，成人每日的攝硒量僅為26.63g/d，遠(yuǎn)低于中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦的50g/d。研究表明，世界上有40多個(gè)國家和地區(qū)缺硒，我國有72%的縣是低硒或缺硒地區(qū)。1988年，中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)將硒列為人體必需的15種營養(yǎng)元素之一，并且規(guī)定了硒的RDA值(人體每日攝取推薦量)為50g(劉錚，1996)。而對(duì)我國13個(gè)省市的營養(yǎng)調(diào)查表明，成人每日的攝硒量僅為26.63g，因此缺硒現(xiàn)象普遍存在(Taylor，J.B.，eW，2008)（13

32、）。20世紀(jì)50年代，K.Schwarz和Foltz發(fā)現(xiàn)動(dòng)物缺硒會(huì)導(dǎo)致大鼠的肝壞死和家畜肌營養(yǎng)不良癥之后，人們對(duì)硒的研究重點(diǎn)才從硒的毒害作用轉(zhuǎn)移到硒的營養(yǎng)作用（Rayman M P，2000），之后硒被確定為哺乳動(dòng)物的必需元素 （Sager M，2006） 。近年來，隨著硒的毒性生理學(xué)、營養(yǎng)學(xué)功能研究的逐漸加深，硒的醫(yī)療、保健作用也得到了廣泛的實(shí)踐應(yīng)用（楊光圻，1982）。然而由于其平均地表豐度非常低，硒被歸類為痕量元素（布和敖斯?fàn)枺?995）。人類對(duì)硒的吸收遵循土壤-植物-人體的循環(huán)系統(tǒng)規(guī)律，人類對(duì)硒的攝入主要取決于所食用的糧食或者蔬菜作物，而作物中的硒來源于所種植的土壤中的可利用硒（Com

33、bs GF，2001），植物對(duì)硒的富集是通過它們轉(zhuǎn)運(yùn)無機(jī)棲為多種有機(jī)硒形態(tài)，這一過程對(duì)人類營養(yǎng)和健康具有重要的影響（Fancesco Cubadda,2010）。人體對(duì)硒的吸收率以及硒對(duì)人的生物活性均表現(xiàn)為植物性硒高于動(dòng)物性硒,而且其中的有機(jī)硒比無機(jī)硒安全有效,所以植物硒是決定食物鏈硒水平的重要環(huán)節(jié)。關(guān)于土壤-植(作)物系統(tǒng)硒的有效性、轉(zhuǎn)化過程及機(jī)理方面的研究也一直是學(xué)術(shù)界十分關(guān)心的科學(xué)問題。（5）外源硒調(diào)控研究進(jìn)展。 環(huán)境無機(jī)硒或外源硒通過高等植物的同化作用進(jìn)入生命有機(jī)體系,并通過食物鏈調(diào)節(jié)人體硒水平是目前提高人類對(duì)硒元素?cái)z取的有效方式。外源硒調(diào)控對(duì)于作物的硒含量有直接的影響（Meija E

34、urola，2004；Martin R.，2006），同時(shí)可以促進(jìn)作物的生長發(fā)育（別同玉，2010），提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)（郭婉香，2014）。作物的硒含量主要受到土壤中可利用硒含量的影響，硒在土壤中以多種形態(tài)存在,按價(jià)態(tài)分,包括元素態(tài)硒(0 價(jià))、硒化物(-2 價(jià))、硒酸鹽(+4 價(jià))、亞硝酸鹽(+6 價(jià))、有機(jī)態(tài)硒和揮發(fā)態(tài)硒（Yumei, K.，1993）。元素態(tài)硒(Se)在土壤中的含量極低,很不活潑,不溶于水,植物難以吸收利用。硒化物(Se2-)是較普遍存在于半干早地區(qū)土壤中的形態(tài),大多難溶于水,植物難以吸收,但通過風(fēng)化過程可以釋放出少量的可溶性硒。亞硒酸鹽(SeO32-)具強(qiáng)氧化性,易

35、溶于水,是植物吸收無機(jī)硒的主要形態(tài),在硒的各種形態(tài)中的含量在 40%以上,在低硒土壤中施用最為有效（Cary E，1973）。硒酸鹽(SeO42-)是硒的最高氧化態(tài)化合物,溶于水,可為植物吸收,但吸收后易導(dǎo)致植物中硒毒（ Olson O E，1942）。土壤中的硒酸鹽由于在自然條件下氧化困難,所以含量很少。對(duì)作物進(jìn)行外源硒調(diào)控，通過基施或者滴施硒肥到土壤中，可以有效提高作物的硒含量（張妮，2015；殷金巖，2014） 。又研究表明每公頃施用10克硒Na2SeO4，將最終使大部分的英國小麥籽粒的硒含量増加10倍（Martin R，2006）。對(duì)作物進(jìn)行外源硒調(diào)控的過程中，適宜濃度的硒溶液可以促進(jìn)

36、作物的生長發(fā)育和干物質(zhì)累積（別同玉，2010）, 方興漢等用亞硒酸鈉溶液處理茶樹表明，低濃度硒(0.050.1 g/g)對(duì)茶樹生長有促進(jìn)作用，株鮮重、根鮮重、根干重、著葉數(shù)、株高、分枝數(shù)及分枝總長度均比對(duì)照高，而且低濃度硒促進(jìn)了茶苗對(duì)氮鉀吸收和根系次生物質(zhì)的合成，0.51.00 g g-1的硒濃度則有降低株高、抑制生長的作用（方興漢，1992）。孫發(fā)仁發(fā)現(xiàn)對(duì)油菜等 6 種蔬菜施硒，抽樣測產(chǎn)表明葉菜類增產(chǎn)幅度 8.55%11.6%，果菜類、根菜類蔬菜增產(chǎn) 6.6%9.8%（孫發(fā)仁，1999）。別同玉等的研究結(jié)果顯示，低濃度的硒(0.001g-0.05g/g)可不同程度地促進(jìn)百合科、十字巧科、豆科

37、、禾本科植物的種子萌發(fā)和幼苗生長?？梢蕴岣咿r(nóng)作物產(chǎn)量.硒可促進(jìn)水稻生長，結(jié)籽率高，以及提高蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（別同玉，2010）。二、實(shí)施計(jì)劃及方案(明確各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體思路及考核辦法)1.試驗(yàn)?zāi)康?通過研究微納米加氣灌溉結(jié)合外源硒調(diào)控對(duì)水果型黃瓜營養(yǎng)品質(zhì)的影響，分析二者協(xié)同作用單因素及交互作用對(duì)塑料大棚種植的水果型黃瓜營養(yǎng)品質(zhì)的影響規(guī)律，為塑料大棚水果型黃瓜的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供一定的指導(dǎo)。2.試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)處理每個(gè)處理設(shè)置4個(gè)重復(fù)。作物選用水果型黃瓜，品種為密刺，種植試驗(yàn)在塑料大棚中進(jìn)行，種植模式采用寬窄行，寬行行距為90cm，窄行行距60cm，株距35cm

38、，滴灌帶布設(shè)長度為6m.每個(gè)小區(qū)的面積為3m*6m，試驗(yàn)地總面積為240m2。化肥施用量按照技術(shù)手冊的推薦施肥量進(jìn)行施肥。根據(jù)技術(shù)手冊推薦，灌溉時(shí)每次施用滴灌專用水溶肥5kg/畝，在瓜期之前每7d灌溉一次，進(jìn)入瓜期每3d灌溉一次。無機(jī)硒肥種類選擇亞硒酸鈉，施用量根據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)果推薦量設(shè)定。其中100%代表總硒肥施入量為1.2 kg/hm2，50%代表0.6 kg/hm2。硒肥的施用頻率設(shè)置為10d一次。灌水量確定，隨機(jī)選擇三個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)埋設(shè)3根TRIME管，通過灌水下限控制灌水量。在瓜期之前每5天測量一次土壤含水率，進(jìn)入瓜期之后每3天測量一次土壤含水率。灌水上限設(shè)定為田間持水量的90%。灌

39、水量根據(jù)下列公式計(jì)算： V=(1-2)wAZ/ 式中：V設(shè)計(jì)灌水量（m3）；1灌水上限（苗期為田間持水量的90%，瓜期為田間持水量的90%）；2灌水下限（均為田間持水量的70%）；w土壤濕潤比，取0.7；A小區(qū)面積(m2)；Z計(jì)劃濕潤深度（m），苗期、花期取0.3m；瓜期取0.5m；灌溉水利用系數(shù)，取1（試驗(yàn)小區(qū)全部由PVC管道供水，認(rèn)為所引灌溉水全部被利用。）在灌溉施肥的過程中采用水肥一體化技術(shù)，每次灌溉都施肥。試驗(yàn)設(shè)計(jì)詳見下表。處理加氣與否外源硒肥用量1100%2加氣50%30%4100%5不加氣50%60%3.試驗(yàn)測試指標(biāo)及分析在黃瓜收獲時(shí)期采用稱重法測定其小區(qū)產(chǎn)量。并在每個(gè)小區(qū)選擇至少

40、10以上具有代表性的黃瓜進(jìn)行營養(yǎng)品質(zhì)測試（硒含量、Vc含量、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸），分析微納米加氣結(jié)合外源硒調(diào)控對(duì)水果型黃瓜營養(yǎng)品質(zhì)的影響。三、項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)和條件中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院設(shè)有節(jié)水灌溉技術(shù)設(shè)備、水資源與水環(huán)境、水土保持、水文等專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，還設(shè)有解決本專業(yè)領(lǐng)域重大工程問題、專門從事工程設(shè)計(jì)和技術(shù)開發(fā)研究的中國農(nóng)業(yè)大學(xué)“節(jié)水農(nóng)業(yè)工程技術(shù)中心”及農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室-土壤和水實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)室、土壤-機(jī)器-植物實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備完成本研究的部分關(guān)鍵內(nèi)容。項(xiàng)目申請(qǐng)人李云開教授主持和參與過多項(xiàng)國家和省部級(jí)重點(diǎn)科研項(xiàng)目的研究工作，具有豐富的室內(nèi)和大田試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)本學(xué)科國

41、內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及存在的問題相當(dāng)了解，具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本研究可以利用中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水問題研究中心“農(nóng)業(yè)節(jié)水與水資源實(shí)驗(yàn)室”、農(nóng)業(yè)部生物環(huán)境重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室以及中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，并已經(jīng)具備相應(yīng)的基本實(shí)驗(yàn)裝置。 四、學(xué)生提交的成果（1）撰寫相關(guān)的文獻(xiàn)綜述報(bào)告（2）詳細(xì)的試驗(yàn)研究方案、樣品測試與方法（3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)集以及試驗(yàn)研究報(bào)告項(xiàng)目7：引黃滴灌系統(tǒng)運(yùn)行關(guān)鍵設(shè)備-過濾器性能試驗(yàn)研究李淑芹 副教授項(xiàng)目概況黃河水作為灌溉水源突出的特點(diǎn)是泥沙含量豐富，尤其是細(xì)粒泥沙，在內(nèi)蒙河套灌區(qū)其含量占到泥沙總含量的70%-80%，這對(duì)引用黃河水進(jìn)行滴灌構(gòu)成了很大的挑戰(zhàn)，最主要的問

42、題是如何降低對(duì)灌水器的堵塞。雖然堵塞的問題是普遍存在的，但是為盡量擴(kuò)大微灌行業(yè)的優(yōu)勢，以達(dá)到普遍推廣微灌技術(shù)的目的，應(yīng)大力開展水源處理的工作，該工作的核心內(nèi)容即對(duì)水源進(jìn)行有效并且高效的過濾，經(jīng)過高效過濾的水源不僅可以用于農(nóng)田的灌溉，且可以有效的減少灌水器堵塞的概率，對(duì)于引黃灌溉具有重大的意義。 在微灌和滴灌中所使用的過濾器大致有水力旋流過濾器、砂石過濾器、網(wǎng)式過濾器和疊片式過濾器等幾種。其中疊片過濾器和篩網(wǎng)過濾器以結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、組裝簡單、運(yùn)行可靠以及使用壽命長的特點(diǎn)占據(jù)了一定的微灌過濾市場，尤其集中的在中小型農(nóng)戶經(jīng)營中得到廣泛的應(yīng)用。作為砂石過濾器后的二級(jí)過濾設(shè)備，其過濾性能以及過濾效果

43、的好壞直接影響了過濾的有效性，且對(duì)于首部過濾后的灌溉具有很大的影響。因此對(duì)于首部過濾所使用的過濾器進(jìn)行選型和優(yōu)化是必要的工作。目前還沒有系統(tǒng)的過濾器測試評(píng)價(jià)體系，對(duì)于過濾器的好壞評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，且各種過濾器的規(guī)格相符程度較低。針對(duì)以上問題，本項(xiàng)目擬對(duì)引用黃河水進(jìn)行農(nóng)田滴灌其系統(tǒng)首部設(shè)備過濾器的性能進(jìn)行優(yōu)化，包括對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的性能測試和優(yōu)化后產(chǎn)品性能的測試，及其測試評(píng)價(jià)，為過濾器的性能測試提供標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的評(píng)價(jià)體系，并為過濾器的優(yōu)化方向提供思路。二、實(shí)施計(jì)劃及方案(明確各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體思路及考核辦法)1.試驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^對(duì)不同廠家生產(chǎn)的過濾器進(jìn)行相關(guān)過濾性能的測試，分析清水條件下和含沙水條

44、件下的過濾性能，主要測量過濾器的水頭損失以及過濾后的泥沙含量，對(duì)比前后得到的數(shù)據(jù)根據(jù)水頭損失的大小和泥沙含量的多少確定過濾器性能的評(píng)價(jià)體系。培養(yǎng)學(xué)生樣品收集整理能力。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法試驗(yàn)設(shè)置三個(gè)不同的變量：第一個(gè)變量是過濾器的形式，分兩組進(jìn)行測量，分別測量疊片式過濾器和篩網(wǎng)過濾器的性能指標(biāo)；第二個(gè)變量是水源處理，分為清水和含沙水進(jìn)行測量，其中含砂水根據(jù)不同的沙粒粒徑級(jí)配進(jìn)行測量；第三個(gè)變量是對(duì)于過濾器外殼造型的影響分析，對(duì)于有濾芯和無濾芯的過濾器分別進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)的測量，排除過濾器外殼對(duì)于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響。培養(yǎng)學(xué)生的方案設(shè)計(jì)和實(shí)際動(dòng)手能力。過濾器性能測試基本數(shù)據(jù)采集表見下表所示，對(duì)于每組試驗(yàn)以此

45、表為基礎(chǔ)添加試驗(yàn)條件和對(duì)比關(guān)系，擬定對(duì)于不同試驗(yàn)狀況和試驗(yàn)條件的具體數(shù)據(jù)采集方案。3.測定指標(biāo)（1）過濾效率由過濾之后留下的泥沙重量和加入的總泥沙重量，可以得到含沙水通過過濾器的過濾效率，根據(jù)泥沙的粒徑組成可以分析過濾器對(duì)于粒徑級(jí)配中的各不同粒徑泥沙的過濾效率，過濾效率的公式如下：其中，m為過濾器截留下的泥沙重量，g；m為加入的總泥沙重量，g。（2）過濾精度過濾精度是指過濾器對(duì)過濾不同尺寸顆粒污染物的濾除能力。根據(jù)工業(yè)用過濾器對(duì)于過濾精度的定義，即過濾器能夠?yàn)V除按照重量計(jì)的90%的大于某一尺寸的顆粒，改尺寸即為過濾精度。按照以上定義，將本研究中的過濾精度定義為M，篩分過濾器中攔截泥沙，與原始級(jí)

46、配對(duì)比，得出過濾精度，與原始的D做比較。培養(yǎng)學(xué)生分析解決實(shí)際問題的能力。3.結(jié)果及其分析方法分別測試不同形式的過濾器；不同的水源處理；以及過濾器外殼造型的影響分析，采用壓力表對(duì)過濾器前后的水頭損失進(jìn)行測量，在過濾器前后設(shè)置采樣閥門，對(duì)過濾前后的水樣進(jìn)行收集，并采用比重瓶法對(duì)過濾器前后泥沙含量進(jìn)行測定，同時(shí)使用粒度分析儀對(duì)泥沙濃度以及各粒徑泥沙含量進(jìn)行測定，統(tǒng)計(jì)所有測試結(jié)果進(jìn)行過濾器性能的評(píng)價(jià)，并形成完整的評(píng)價(jià)體系。培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析處理能力。三、項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)和條件中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院設(shè)有節(jié)水灌溉技術(shù)與設(shè)備、水資源與環(huán)境、水土保持、水文等專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，還設(shè)有解決本專業(yè)領(lǐng)域重大工程問題、專

47、門從事工程設(shè)計(jì)和科技開發(fā)研究的中國農(nóng)業(yè)大學(xué)“節(jié)水農(nóng)業(yè)工程技術(shù)中心”及農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室土壤和水實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室、土壤機(jī)器植物實(shí)驗(yàn)室，且中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院所設(shè)置的通州區(qū)試驗(yàn)站為試驗(yàn)提供了良好的平臺(tái)和環(huán)境。本實(shí)驗(yàn)可以利用中國農(nóng)業(yè)大學(xué)通州試驗(yàn)站的相關(guān)實(shí)驗(yàn)大廳進(jìn)行試驗(yàn)的開展，已經(jīng)具備試驗(yàn)所需的基本實(shí)驗(yàn)裝置和試驗(yàn)環(huán)境。四、學(xué)生提交的成果1）撰寫相關(guān)的文獻(xiàn)綜述報(bào)告；2）樣品收集整理與測試方法報(bào)告；3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和分析。項(xiàng)目8：豬舍混凝土漏縫地板粗糙度研究雷雋卿 副教授項(xiàng)目概況現(xiàn)代養(yǎng)豬業(yè)生產(chǎn)多采用舍內(nèi)飼養(yǎng)，不同的清糞工藝、環(huán)境調(diào)控方法，以及豬舍建筑結(jié)構(gòu)、地面做法等對(duì)豬的健康、生產(chǎn)性能、舒

48、適性有很大影響?？紤]各種地面對(duì)豬是否舒適及對(duì)豬腳部疾病的影響等有關(guān)動(dòng)物福利和健康問題，許多國家采用各種類型的混凝土漏縫地板，以減少地板表面糞污滯留，同時(shí)減少豬舍中的勞力損耗。研究表明，地板材料、式樣及其表面的物理特性都與豬趾病變發(fā)生率和嚴(yán)重性有關(guān)，適宜的縫隙一板條比例、板條寬度以及縫隙寬度來減輕或防止損失損傷；不同材料、不同型號(hào)的地板，用于不同豬群。除去地板材料的影響，豬舍內(nèi)的衛(wèi)生狀況和管理水平、舍內(nèi)溫度和空氣流動(dòng)以及地板的結(jié)構(gòu)、做法及安裝都能影響豬的生產(chǎn)性能和腿部疾病。選擇豬舍地板通常需要考慮以下因素：（1）安全性，地板不應(yīng)對(duì)豬蹄造成損傷。地板表面既不能太光滑，也不能太粗糙，或是邊角鋒利，漏

49、縫地板應(yīng)注意選擇縫隙適合豬蹄大小的地板。（2）保潔性，地板應(yīng)易于清潔，便于糞污處理，受傷的豬蹄在骯臟的地板環(huán)境下更容易使病原體積聚。（3）耐用性，正常使用及維護(hù)下，地板有足夠的使用壽命，從而降低豬舍的建造成本。本項(xiàng)目擬研究不同地板材料、樣式（板寬-板縫尺寸）與豬趾病變發(fā)生率和嚴(yán)重性的關(guān)系，探討影響地板表面特性（耐用性、磨蝕性、粗糙度）的主要因素，確定豬舍混凝土漏縫地板的主要參數(shù)。二、實(shí)施計(jì)劃及方案(明確各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體思路及考核辦法)1 研究內(nèi)容(1) 國內(nèi)外豬舍地板類型優(yōu)缺點(diǎn)分析(2) 影響混凝土地板表面特性（耐用性、磨蝕性、粗糙度）的主要因素2 研究方案(1) 通過查閱文獻(xiàn)

50、資料，確定國內(nèi)外豬舍地板的主要類型及材料，分析總結(jié)它們的優(yōu)缺點(diǎn)；分析豬蹄受傷與地板類型的關(guān)系。(2) 分析確定適宜的漏縫地板條寬比、板寬-板縫尺寸。(3) 分析影響混凝土地板表面特性的主要因素。3 對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思路(1) 通過查閱資料與撰寫報(bào)告，豬舍地板設(shè)計(jì)的主要要求；(2) 通過對(duì)現(xiàn)有研究資料的分析，有利于鍛煉學(xué)生結(jié)合已有專業(yè)知識(shí)、現(xiàn)有的研究成果，分析實(shí)際問題的能力；(3) 培養(yǎng)學(xué)生用創(chuàng)新性的方法解決實(shí)踐中問題的能力。4 考核辦法(1) 考查資料查閱的全面性；(2) 階段性的分析研究進(jìn)展考查；(3) 分析總結(jié)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，得出客觀性的結(jié)論。三、項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)和條件(1) 參與本

51、項(xiàng)目的同學(xué)學(xué)習(xí)過建筑材料、農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)課程；(2) 在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生能夠完成資料查閱和問題分析；(3) 具備計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備。四、學(xué)生提交的成果（1）撰寫相關(guān)的文獻(xiàn)綜述報(bào)告1篇；（2）豬舍漏縫地板研究報(bào)告1份。項(xiàng)目9：日光溫室主動(dòng)環(huán)境調(diào)控方案的構(gòu)建趙淑梅 副教授項(xiàng)目概況日光溫室是我國自主研發(fā)的設(shè)施類型，隨著生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，在最低氣溫-20 條件下，基本不加溫就可以生產(chǎn)喜溫果菜，開創(chuàng)了世界高寒地區(qū)生產(chǎn)喜溫果菜的先例 ADDIN NE.Ref.B8946C56-9B14-4C87-A93A-9A756C2136821。由于其生產(chǎn)性能優(yōu)越、成本較低，在我國北方地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，目前已占

52、全國設(shè)施總面積的25% ADDIN NE.Ref.75237EE5-2EC3-459F-AD28-641E17BF9FB62。但是日光溫室在實(shí)際使用中也出現(xiàn)許多問題，一個(gè)較為突出的就是冬季溫室內(nèi)栽培環(huán)境依然不夠理想。冬季在非加溫條件下生產(chǎn)，密閉保溫至關(guān)重要，但是由此帶來的問題就是通風(fēng)換氣很少，室內(nèi)空氣長期處于停滯狀態(tài)、缺乏擾動(dòng)，其結(jié)果，隨著作物光合作用、蒸騰作用的進(jìn)行，作物冠層會(huì)形成境界層，導(dǎo)致溫度、濕度、CO2分布不均、以及 CO2濃度不足等問題，嚴(yán)重的會(huì)影響作物生長，誘發(fā)病蟲害發(fā)生 ADDIN NE.Ref.603EE3C9-43ED-46F6-AA27-C584D66F31133。解決這

53、些問題的一個(gè)很好的方式就是對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄_動(dòng)。研究表明，在一定范圍內(nèi)為作物冠層空間提供的氣流，可以改善冠層空間的環(huán)境分布，提高溫室內(nèi)CO2的利用率，也可以打破葉面境界層和葉片氣孔限制、提升作物的蒸騰速率與光合速率4-5，促進(jìn)作物冠層CO2的吸收 ADDIN NE.Ref.58CF1EEC-5CC6-4E87-BA60-DD095B3F43F16，抑制病害的發(fā)生 ADDIN NE.Ref.58CF1EEC-5CC6-4E87-BA60-DD095B3F43F17，進(jìn)而提升作物的產(chǎn)量。目前連棟溫室、塑料大棚內(nèi)通常使用循環(huán)風(fēng)機(jī)來獲得氣流，進(jìn)而改善冠層空氣的溫度、濕度和CO的空間分布 ADDIN

54、 NE.Ref.A8C57DB9-5A0D-49F8-86F0-0369D9D80DA48，但是在日光溫室條件下，其尺寸、形狀等原因，隨著作物的生長，上部空間變小，當(dāng)作物生長至最旺盛、最需要?dú)饬鞯臅r(shí)候，往往上部空間所剩不多，很難使用循環(huán)風(fēng)機(jī)。鑒于此，本項(xiàng)目將基于前人的研究，嘗試探索一種可用于日光溫室的管道送風(fēng)的調(diào)控方案，并將其調(diào)控原理和效果進(jìn)行圖示化，使其更加直觀，為進(jìn)一步深化設(shè)計(jì)和研究提供參考。參考文獻(xiàn)：1 李天來. 2005. 我國設(shè)施園藝發(fā)展的方向. 新農(nóng)業(yè), (05):4-5.2 魏曉明，周長吉，曹楠，盛寶永，陳松云，魯少尉. 2012. 中國日光溫室結(jié)構(gòu)及性能的演變. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),

55、 (04):855-860.3 段明輝, 楊方, 王潤濤, 韓飛，刁磊，夏爽. 2014. 冬季日光溫室氣流組織研究. 農(nóng)機(jī)化研究, (10):54-57.4 古在豐樹, 后藤英司, 富士原和宏. 2007. 最新設(shè)施園藝學(xué). 東京：朝倉書店.5 楊振超. 2006. 日光溫室內(nèi)最佳風(fēng)速指標(biāo)與CFD模擬博士論文. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué). 6 Shibuya T, Tsuruyama J, Kitaya Y, Kiyota M. 2006. Enhancement of photosynthesis and growth of tomato seedlings by forced ventil

56、ation within the canopy. Scientia Horticulturae, 109(3):218-222.7 Matsuura S, Hoshino S, Kawaguchi T. 2003. Effect of horizontal air flow by circulation fan on the disease incidence, growth and yield of tomato forcing culture in a vinyl house. Bulletin of the Hiroshima Prefectural Agriculture Resear

57、ch Center, (76):11-17.8 Kuroyanagi T. 2016. Current Usage of Air Circulators in Greenhouses in Japan. JARQ-JAPAN AGRICULTURAL RESEARCH QUARTERLY, 50(1):7-12.二、實(shí)施計(jì)劃及方案（明確各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體思路及考核辦法）本項(xiàng)目擬通過以下過程和內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生基本科研素養(yǎng)和動(dòng)手能力。1、查閱文獻(xiàn)：學(xué)習(xí)文獻(xiàn)檢索、閱讀、引用等方法。2、文獻(xiàn)綜述：通過閱讀文獻(xiàn)掌握前人研究進(jìn)展、成果、存在的問題，學(xué)習(xí)文獻(xiàn)綜述的寫法。3、現(xiàn)場調(diào)研：通過生產(chǎn)溫室

58、現(xiàn)場的調(diào)研與實(shí)踐，了解日光溫室的構(gòu)造特點(diǎn)、生產(chǎn)特點(diǎn)，鍛煉現(xiàn)場觀察、理論聯(lián)系實(shí)際以及與人溝通能力。4、補(bǔ)充相關(guān)專業(yè)知識(shí)：根據(jù)現(xiàn)有基礎(chǔ)和研究需要的知識(shí)，及時(shí)補(bǔ)充學(xué)習(xí)作物與環(huán)境關(guān)系、溫室傳熱傳質(zhì)規(guī)律以及計(jì)算機(jī)繪圖等方面的知識(shí)，鍛煉自學(xué)能力。5、方案設(shè)計(jì)：總結(jié)前人的研究成果，通過實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，并對(duì)其進(jìn)行必要的測試，最終形成調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。6、成果表達(dá)：通過計(jì)算機(jī)軟件，繪出設(shè)計(jì)方案圖、系統(tǒng)原理及工作效果圖，提高工程設(shè)計(jì)及表達(dá)能力。7、成果總結(jié)：及時(shí)記錄和整理研究過程，項(xiàng)目結(jié)束時(shí)寫項(xiàng)目報(bào)告，鍛煉總結(jié)、匯報(bào)能力?？己宿k法：考核采用過程考核方式，內(nèi)容包括自主工作態(tài)度、團(tuán)隊(duì)合作精神、文

59、獻(xiàn)綜述、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、方案設(shè)計(jì)圖和效果表現(xiàn)圖、項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告。其中以系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖、系統(tǒng)原理圖為主要成果，項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告為主要考核依據(jù)。三、項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)和條件研究基礎(chǔ)：日光溫室的主動(dòng)環(huán)境調(diào)控技術(shù)的研究與開發(fā)是國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系工作任務(wù)的一部分，前期已經(jīng)有研究生對(duì)基于管道送風(fēng)方式的主動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)的可行性進(jìn)行了研究，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，為該研究項(xiàng)目的開展提供了很好的基礎(chǔ)。實(shí)施條件：本人隸屬于農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，擁有完備的溫度、光照、濕度、CO2濃度等環(huán)境測試儀器和設(shè)備，為本項(xiàng)目的實(shí)施提供了良好的條件；擁有上莊和通州試驗(yàn)基地，大量的日光溫室為本項(xiàng)目的現(xiàn)場試驗(yàn)提供了充足的平臺(tái)。四、學(xué)生提交

60、的成果1、主動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖2、調(diào)控系統(tǒng)原理及工作效果圖3、總結(jié)報(bào)告項(xiàng)目10：密度驅(qū)動(dòng)作用下咸淡水融和機(jī)理試驗(yàn)研究黃權(quán)中 副教授一項(xiàng)目概況農(nóng)田土壤次生鹽漬化和水資源短缺問題是制約我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的兩大關(guān)鍵問題。我國僅西北地區(qū)，耕地鹽漬化面積就超過五千萬畝，占全國耕地鹽漬化面積的37.4%。內(nèi)蒙河套平原是西北最主要農(nóng)業(yè)區(qū)，地處內(nèi)陸，降水少而蒸發(fā)量大，歷史上土壤鹽漬化問題一直是困擾該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素。六十年代擴(kuò)建后的河套灌區(qū)成為我國三大灌區(qū)之一，灌溉面積達(dá)900萬畝，年均引黃水量約為48億m。灌區(qū)內(nèi)含水構(gòu)造為封閉的地下水盆地，潛水徑流不暢，加之地勢平坦，地下水無水平排泄出路；同時(shí)又長期