【摘 要】
：
降雨是造成水土流失和地表径流紊动的关键因素,植物叶片作为雨水的直接接触面,在雨滴动能作用下会发生弯曲、扭转并产生一定振动,通过振动将雨滴下落动能逐渐耗散,减缓高空雨水对土壤表面直接侵蚀。雨滴撞击树叶过程受多种因素影响,复杂程度也远远超出直接研究普通固体或液体表面的情况,以悬臂梁为代表的简化模型其性质与真实树叶差异较大,难以完全反映叶片振动的真实过程,而直接用于监测树叶振动的装置系统又相对较少,这就
【基金项目】
：
国家自然科学基金面上项目（41771309）； 陕西省教育厅重点科学研究计划项目（重点实验室项目）（20JS082）；
论文部分内容阅读
降雨是造成水土流失和地表径流紊动的关键因素,植物叶片作为雨水的直接接触面,在雨滴动能作用下会发生弯曲、扭转并产生一定振动,通过振动将雨滴下落动能逐渐耗散,减缓高空雨水对土壤表面直接侵蚀。雨滴撞击树叶过程受多种因素影响,复杂程度也远远超出直接研究普通固体或液体表面的情况,以悬臂梁为代表的简化模型其性质与真实树叶差异较大,难以完全反映叶片振动的真实过程,而直接用于监测树叶振动的装置系统又相对较少,这就造成对雨滴接触叶面发生后的撞击、溅射、回弹、脱离与存储等一系列过程相关的动能耗散过程研究不足,限制了对植被水土保持功能机制的认识。为研究植物叶片被雨滴击打时的振动过程和能量变化,依据聚偏氟乙烯（Poly vinylidene fluoride,PVDF）压电薄膜传感器能有效检测物体振动和质量轻的特点,结合信号系统等领域知识研制了一套雨滴动能测量装置系统,其薄膜传感部分能将叶片的振动信号转换为电信号输出。通过室内模拟实验分析总结出用于评价叶片对雨滴动能耗散能力的耗散模型,最后利用该装置和模型对单雨滴和连续雨滴撞击树叶的能量变化特征和耗散情况进行观测,得出以下结论:（1）雨滴动能测量装置系统由薄膜传感系统、叶片振动的监测捕捉和雨滴发生装置三个模块构成,其中薄膜传感系统的精度为0.01953 V,量程在-2.000～3.000V,在雨滴击打下输出的电压信号具有明显波形,大致呈现振荡衰减趋势,系统固有频率在34.50～48.50 Hz;电压信号峰-峰值变异系数最小值为0.513%,该薄膜传感系统测量结果的精确度和稳定性满足捕捉叶片振动的要求。（2）薄膜传感器在极化轴方向受力产生的形变是叶片弯曲和表面震动综合作用的结果,捕获到的电压信号实际反映了雨滴第一次撞击使得叶面弯曲产生的形变大小。撞击过程中能量的转化经历了从雨滴动能→树叶弯曲能→PVDF弯曲能的过程,经传感器得到的振动信号能量实质上是雨滴动能转化为叶片弯曲能的一部分。（3）随着雨滴动能增大,同一物种电压最大上峰值存在明显增大的趋势,以二球悬铃木为例,五种动能击打下该值相差可达12.71倍。叶面积大小在雨滴能动的耗散中起重要作用,这表现为毛白杨对小于150μJ的雨滴动能耗散力最强,二球悬铃木这种大叶面积树叶对大于150μJ的大雨滴动能耗散表现更为突出,女贞树叶存储的弯曲能在所有雨滴动能击打下表现最低。（4）连续雨滴撞击的电压-时间曲线在局部与单滴雨滴撞击时波形相似,都呈现震荡衰减趋势,同一曲线上两个撞击点之间震荡曲线波形清晰且并未出现交叠。随着雨滴频率增加,树叶受冲击的程度增大,时域指标分析发现总体能量呈增长趋势,振动频谱低频段鉴别出4.33 Hz和2.07 Hz的雨滴频率。连续降雨中树叶存储的弯曲能呈阶梯增加的趋势,同一树叶存储雨滴动能总量受雨滴频率以及单个雨滴动能大小影响。叶片质量、叶片面积以及叶柄中部直径与叶片振动能量及耗散关系复杂。
其他文献
我国气候多样,湖泊众多,湖泊不仅承担了观赏,娱乐和生态功能,还是人们重要的饮用水来源。然而随着社会经济的发展,越来越多的湖泊水质受到严重污染,在2020年中华人民共和国生态环境部发布的中国生态环境公报中显示,我国有28.1%的湖泊处于富营养状态,爆发藻华则是水体富营养化发展到最高阶段的表现。藻华的爆发严重影响了湖泊的饮用水源地功能、旅游观光功能、渔业养殖功能等功能,而且一旦饮用水源地发生藻华,还将
近年来,随着居民生活水平的提高,游客较为重视在游览过程中获取科学文化知识,科普旅游活动开始蓬勃发展。自然保护区生态环境良好,物种资源丰富,是发展科普旅游的绝佳场所。对自然保护区科普旅游资源开发潜力进行合理评价是自然保护区科普旅游资源的开发前提和基础,也是学术界较为关注的热点话题之一。自然保护区科普旅游资源开发潜力评价主要研究科普旅游资源的禀赋状况、科普旅游市场条件以及科普旅游资源开发条件,本文选择
木质纤维素作为玉米秸秆中重要组分,经微生物分解为养分后更容易被植物吸收利用。EM菌液中含有大量木质纤维素分解菌,在秸秆中施加EM菌液可通过微生物一系列活动达到降解纤维素的目的。为充分发挥EM菌和蚯蚓在秸秆分解中的生物转化作用,本研究在前期用EM菌对玉米秸秆进行发酵处理,改善物料适口性,后期通过蚯蚓对秸秆的取食使秸秆中有机物质分解转化。为寻找对秸秆分解适宜的EM原液稀释倍数和蚯蚓适宜接种量,于202
随着全球气候变化引发越来越多的关注,各国已将生态环境问题放在重要位置,诸多学者亦对其进行了大量研究。湿地具有水陆双重性是重要的环境资源,也是人类最重要的生存环境之一,湿地生态系统更是与海洋生态系统和森林生态系统并称为“全球三大生态系统”,在调节水循环、生态平衡等方面有着重要意义。湿地对气候变化反应敏感,其对全球气候变化带来的气温上升现象的响应,表现在越来越多的湿地出现退化现象,如湿地面积减少、湿地
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》（以下简称“十四五”规划）提出推动绿色发展,促进人与自然和谐共生的发展理念,将提升生态系统质量和稳定性、持续改善环境质量以及加快发展方式绿色转型作为工作重点,对绿色发展做出了明确而具体的筹划。在《全国国土规划纲要（2016-2030年）》（以下简称《纲要》）中,明确强调在推进新型城镇化发展的过程中,对东北地区城市群建设应加
在中国数十年来经济发展和人口增长的大背景下,形成了独特的城市化路径与模式。局部地区的城市收缩对中国的新城镇化建设带来了巨大的冲击。然而,目前关于城市收缩的研究主要是建立于西方语境框架下,对中国独特的城市化并不适用。并且,中国对于城市的定义也明显区别于西方城市的定义。在中国的城市管理和城市研究中,许多研究基于行政视角审视城市,而忽略了城市空间本身。以上种种,无疑使得中国的城市收缩陷入困境。因此,以实
地理作为高中教学的必修课程,地理课堂教学活动的效果很大程度上影响着学生的发展。课堂总结教学环节对整个地理课堂的教学内容承担着归纳、延伸、应用与反思等的重要作用。应用行之有效的地理课堂总结方式组织教学可以起到开拓学生的思路、引起学生的情感共鸣、帮助学生构建知识体系等作用,提升了高中地理课堂总结教学的效果。本文以高中地理课堂总结的方式为主题,主要阐述了高中地理教学中的课堂总结方式及在实践中的应用。通过
随着科学技术的飞速发展,智能手机、平板电脑等移动设备已经非常普及,但这种手持移动设备拍摄的照片不可避免地会出现模糊现象,严重影响了图像分类、语义分割等后续的处理和应用。因此研究图像去模糊问题具有研究意义和应用价值。传统盲去模糊方法主要利用自然图像的一些先验信息作为正则化项来求解图像去模糊数学模型,迭代估计模糊核进而估计出清晰图像,但此方法计算复杂,且恢复出的图像质量偏低。近年来,深度学习技术在图像
随着时代的发展,素质教育改革的深入推进,教育部于2017年颁布了《普通高中地理课程标准（2017版）》,提出了“培养当代公民必备的地理核心素养”的基本理念。同时新课标也提出选取典型的或者身边的案例加强对学生区域认知素养的培养,了解区域及其发展的多样性,引导学生通过案例与地理知识的结合进行思考,从而形成独立的结论。在目前的高中地理教学中,老师习惯于直接利用教材所给的案例,但是课本中的案例比较单一,不
目前我国经济增长非常迅速,城市化与工业化迎来了高速发展,同时也造成了越来越严峻的环境问题,其中工业部门作为主要污染源,面临着碳减排与大气污染物减排的双重压力。因此,开展工业部门的协同效应研究,对我国工业转型升级、构建环境友好型社会、推动绿色经济可持续发展,有着重大的意义。本文以工业部门温室气体与大气污染物为研究对象,立足于行业异质性视角,将我国工业33个行业划分为资本技术密集型、劳动密集型和资源密