黄河流域九省(区)人口-水资源-经济-生态环境系统耦合协调发展及障碍因素分析

黄河流域九省(区)人口扩张和经济发展带来一系列资源和环境问题,亟待探究其人口-水资源-经济-生态环境(PWEE)系统耦合协调关系,促进黄河流域高质量发展。针对黄河流域九省(区)构建了PWEE系统耦合协调发展评价指标体系,采用熵权法、耦合协调度模型和障碍度模型,对2008—2020年黄河流域九省(区)PWEE系统综合发展水平、耦合协调状态和障碍因素进行分析。结果表明:黄河流域九省(区)PWEE系统及其各子系统综合发展水平呈上升趋势,耦合协调度从2008年的0.56上升至2020年的0.69,由勉强协调进入初级协调阶段,水资源子系统一直是影响九省(区)PWEE系统协调发展的限制因素,其平均障碍度从2008年的49.05%增加至2020年的55.48%,人均水资源量为主要障碍因子。

河西走廊水资源-生态环境-社会经济系统耦合关系及时空分异

推进水资源、生态环境与社会经济系统协调发展为促进区域经济增长、社会进步和生态和谐与高质量发展提供技术支撑。文章基于修正耦合协调度模型评价河西走廊水资源-生态环境-社会经济系统耦合协调水平,运用灰色关联度模型和泰尔指数揭示驱动因素和空间异质性,并利用趋势面映射耦合协调度全域分布。结果表明:(1)由经济发展带动水资源-经济-生态系统综合发展水平逐年上升,综合发展指数由2006年0.29增长至2021年0.65。(2)河西走廊水资源子系统、经济子系统、生态子系统两两之间的耦合协调度呈不同趋势上升,水资源-生态-经济系统耦合度发展处于颉颃阶段向磨合阶段升级;协调度经历“轻度失调衰退-濒临失调衰退-勉强协调发展-初级协调发展-中级协调发展”五个阶段。(3)区域空间异质性逐渐发展为减小趋势,2021年空间分布表现出东南部发展优于西北部格局,金昌和张掖逐步成为河西发展优势区域。(4)城市化率、排污总量、节水灌溉面积对河西走廊水资源-生态环境-社会经济耦合发展起到较大的驱动作用。研究结果对河西走廊经济-生态-水资源系统协同发展具有一定的借鉴意义。

“人-机-环境”共融的工业数字孪生系统智能优化方法

工业数字孪生系统是智能制造应用实施的重要手段,但现有工业数字孪生系统主要面向机械系统探索研究理论和关键技术,缺乏从“人-机-环境”全局开展系统建模和优化。鉴于此,分析了“人-机-环境”系统建模和智能优化研究进展,总结了“人-机-环境”共融的工业数字孪生系统基本特征,建立了系统参考架构。然后,提出了“人-机-环境”共融的工业数字孪生系统智能优化方法与关键技术体系,主要包括数据驱动的快速动态建模与仿真方法、基于生成式人工智能(AI)的数字孪生快速建模方法、多模态感知与智能交互方法、虚实同步映射与模型校正方法、基于分布式计算的运行优化控制方法、“人-机-环境”安全监测与态势感知方法和基于AI agent的系统自学习与优化控制方法等。最后,通过典型案例展示了智能优化方法的应用效果。所提出的工业数字孪生系统智能优化方法为实现智能制造过程中的“人-机-环境”共融提供了重要支撑。

祁连山地区水资源-人口-经济-生态环境系统协调发展的时空演变及预测

利用熵权TOPSIS模型测度2007—2021年祁连山地区30个县域水资源-人口-经济-生态环境系统综合发展水平,采用耦合协调模型分析水资源-人口-经济-生态环境系统的协调度,采用GM(1,1)灰色预测模型预测2022—2031年水资源-人口-经济-生态环境协调发展状况。结果表明:祁连山地区水资源-人口-经济-生态环境系统综合发展水平逐年升高,水资源子系统发展水平呈波动上升趋势,人口子系统发展水平缓慢上升,经济子系统发展起点较低但增速较快;生态环境子系统发展起点相对较高但波动较大,且除水资源子系统外,甘肃片区指标优于青海片区。祁连山地区水资源-人口-经济-生态环境系统耦合度处于高水平耦合状态,协调度等级波动上升已达到中级协调;各地区增速具有异质性,南部增速最快,西北部次之,中部最慢。祁连山地区水资源-人口-经济-生态环境系统协调度呈现稳步上升态势,逐渐由中级协调升至良好协调等级,且甘肃片区协调度略高于青海片区。

安徽省“水-土-能”系统安全评价及联合风险概率测算

水、土、能是人类生存和发展的重要自然资源。基于稳定性(S)、协调性(H)、可持续性(F)构建安徽省“水-土-能”系统安全评价指标体系,利用“单指标量化-多指标综合-多准则集成”(Single index quantification-multi-index comprehensive-multi-criteria integration,SMI-P)法测算各子系统指数及其系统安全水平,引入Copula函数分别探究S-H、S-F、H-F和S-H-F等不同组合的联合概率分布,测算其联合风险概率。结果显示:2012—2021年,安徽省“水-土-能”(“Water-Land-Energy”,WLE)系统安全水平波动上升,均值为0.5685,其中稳定性对系统安全水平影响最大;S-H、S-F、H-F分别呈弱正相关、强正相关、较强负相关关系,S-F联合风险概率最大,为0.2807;S-H-F系统联合风险概率为0.0712。当S、H、F其中一个固定时,另外两个的值越大,相应的联合风险概率越大。探究“水-土-能”系统安全水平及风险发生频率,有利于保障区域可持续发展,提高风险分析精度,为决策部门提供有效信息。

长江经济带物流-经济-环境系统耦合协调度评价及时空效应

长江经济带作为重大国家战略发展区域,物流业的高速发展对推动其经济高质量发展提供了强大助力。与此同时,物流业与经济的快速发展也对长江经济带绿色发展带来了一定影响。通过构建长江经济带物流-经济-环境系统(简称长江经济带LEES)耦合协调度评价模型,基于长江经济带11个省(直辖市)2011—2021年面板数据,对其耦合协调度进行实证分析,并运用变异系数法、探索性空间分析法对其耦合发展时空效应进行研究。结果显示:长江经济带LEES耦合协调水平整体呈上升趋势,区域差异则呈现出由大到小的变化趋势。其中,全局空间自相关分析发现,长江经济带各省份LEES耦合协调水平存在正向的全局空间自相关性,但其空间集聚现象不断减弱,区域间差异越来越小;局部空间自相关分析发现,长江经济带区域LEES耦合协调水平局部空间自相关性逐年下降,且随着时间的推移,正向作用开始减弱,负向作用开始增强。因此,应结合长江经济带实际情况,逐步完善长江经济带LEES耦合协调发展的互动作用和良性价值循环机制,积极推动长江经济带区域经济协同创新发展,加大物流基础设施建设的投入力度,加快环境规章制度的制定与落实,同时加强各省级政府的统领引导作用,共同推动长江经济带LEES耦合协调发展。

基于水-经济社会-生态环境协同演变的生态流量阈值适宜性研究

针对天门河-汉北河流域生活-生产-生态“三生”用水矛盾突出、水生态退化及经济社会发展受限等问题,基于水系统理论与系统动力学方法,构建“水-经济社会-生态环境”耦合模型,从系统层面研究河道内生态流量阈值的适宜性。应用情景模拟法,考虑高效节水、再生水利用率提高等调控措施及未来天然来水的不确定性,设置9种情景模拟2022—2035年研究区高、中、低3种生态流量阈值下的水资源供需及经济社会发展态势。结果表明:高效节水和再生水利用率提高均有利于缓解因生态流量阈值增大而引起的区域水资源用户间的冲突问题;从“水-经济社会-生态环境”协调发展的角度分析,建议研究区丰水年(P=25%)生态流量阈值设置为年径流量的30%~50%,平水年(P=50%)和枯水年(P=75%)生态流量阈值设置为年径流量的10%~30%;增大生态流量阈值的同时应采取提高水资源利用效率的调控措施。研究结果从“水-经济社会-生态环境”耦合系统的协同演化机制出发分析河流生态流量阈值的适宜性,为复杂水资源系统的优化运行与科学管理提供了理论基础。

小流域经济-环境-社会系统协调发展评价研究

以克什克腾旗大东沟小流域为研究对象,通过现状调查,选取反映经济-环境-社会协调发展的主要指标,采用主成分分析与回归分析相结合的综合评价方法,对大东沟小流域经济-环境-社会系统协调发展进行评价。研究表明,大东沟小流域经过9 a的水土流失治理,取得了一定成效。其中:大东沟小流域植被覆盖率、水土流失治理率逐年提高,土壤侵蚀模数逐年下降,水土流失面积逐渐减少;人均产值、人均纯收入以及单位面积粮食产量逐年增加,土地利用结构趋于合理;小流域内生产生活条件得到明显改善。虽然大东沟小流域经济-环境-社会系统的动态协调状态在治理过程中呈波动性递增趋势,但是在治理末期(2020年)仍未完全实现协调发展,在今后的社会经济建设以及水土流失治理工作中仍需长期不懈的努力。

青海省水资源-环境-社会经济系统耦合协调特征

水资源、环境、社会经济系统之间相互影响、协同演进,对3个系统相互作用关系的研究是目前的热点。为探究水资源-环境-社会经济系统的耦合协调特征,以青海省为研究对象,构建多系统评价指标体系,利用耦合协调模型及灰色关联模型对2000—2020年青海省水资源-环境-社会经济系统耦合协调特征进行定量评价。结果表明:(1)研究期内,青海省水资源、环境、社会经济子系统的评价指数呈现不同程度的增大趋势;(2)水资源-环境-社会经济系统耦合度处于融合高水平阶段,耦合协调度处于由中级协调向良好协调过渡的阶段;(3)在3个子系统中,水资源子系统的发展水平对青海省水资源-环境-社会经济系统耦合协调发展影响较大,环境子系统次之,社会经济子系统的影响相对较小。

基于车-车通信的列车运行控制系统后备系统

[目的]目前,以TACS(列车自主运行系统)为代表的基于车-车通信列车运行控制系统后备系统尚不完善,需对其后备系统进行进一步地深入探讨和研究。[方法]分析了新的运营需求,结合新技术的发展,对一种基于环境识别的TACS后备系统进行探讨。详细介绍了TACS后备系统的架构及功能,分析了TACS后备系统建设的技术难点,阐述了TACS后备系统的列车运行空间监测场景及降级运行场景应用情况。[结果及结论]在发生故障后列车降级运行的情况下,TACS后备系统能提高运营TACS系统效率,并能增强运营安全性。

基于城市生活垃圾发电系统的热-环境特性分析

在建立城市生活垃圾发电热力系统数学模型的基础上,研究了垃圾组分和质量流量对系统热效率和污染物排放量的影响,得到城市生活垃圾对系统热-环境特性的影响规律。结果表明:城市生活垃圾组分中碳元素质量分数是影响垃圾发电系统性能的主要因素;城市生活垃圾逐月碳元素质量分数最高为30.23%(11月),此时发电系统热效率和总等效污染物排放量分别为30.24%和20.70 kt,能源-生态效率指标ε达到全年最高值,为0.610,且逐月垃圾组分变化导致ε月度变化率最大为3.60%。当生活垃圾质量流量从28.53 kg/s降低到14.27 kg/s时,系统热效率从28.53%降低至26.90%,总等效污染物排放量从19.07 kt降至9.54 kt,ε则从0.590降至0.530;垃圾质量流量每降低10%,ε下降率最大为1.80%;垃圾组分变化相比于垃圾质量流量变化对ε的影响更大;采用实际工程中NO_(x)、PM和SO2减排控制措施均可提高ε,ε的变化受NO_(x)排放量的影响最大,ε从0.605提升至0.667,提升了10.25%。

人-服装-环境系统热湿舒适性的理论研究

在大量阅读的基础上,试图从3个方面概要阐述对热舒适性的理论研究、热舒适性相关因素、热湿传递方式以及描述热湿传递的基础理论公式。

人-机-环境系统论(MMESE)视角下的跨境电商直播人才核心技能研究

近年来,直播带货作为跨境电商行业中的新兴领域,以高速增长的势头成为推动跨境电商和数字贸易发展的重要力量。主播作为直接影响外贸直播效果的核心要素,不仅要具备高超的外语沟通、表达能力和营销知识,还要驾驭现代信息通信技术手段,充分利用国际商务环境中的有利因素,并认识客户群体的文化背景,以促进跨境电商贸易的达成,这对跨境电商直播人才跨文化理解能力和跨领域综合能力提出了挑战。本文以人-机-环境系统论为理论框架,以新职业主义教育运动的核心理念为基本概念,对跨境电商直播带货人才的核心技能进行较为细致的界定,旨在明确其能力特征、复合性的属性及培养的紧迫性和必要性,为政府、企业和院校人才培养实践活动提供理论参考。

高原抗缺氧技术及装备:基于人-机-环境系统的研究策略

人-机-环境系统工程是一门人体科学和工程技术相互渗透的交叉学科,通过揭示人、机、环境之间相互作用的规律,确保人-机-环境系统的总体性能最优。高原抗缺氧是在高原环境下,以制供氧装备等为平台,实现人的健康防护和效能提升,属于典型的人-机-环境系统工程。本文对高原抗缺氧技术及装备研究中的人-机关系、人-环关系和人-机-环境系统进行了分析和论述,阐明了人的生理特性对高原单兵制供氧装备研发的推进,阐述了人-环协同对高原弥散供氧技术研究的推进,阐释了人-机-环境协同对高原弥散富氧营帐研制的推进。最后,本文提出了目前高原人-机-环境系统亟待解决的问题,为高原抗缺氧技术及装备研究提供了借鉴与参考。

黄河流域城市群能源-经济-环境-科技耦合协调水平评价

推动黄河流域多系统协调发展是落实国家发展战略的重要举措。为此,文章使用耦合协调度模型测算了2011—2020年黄河流域七大城市群能源-经济-环境-科技四元系统综合发展水平及耦合协调度,并对其时空演化特征与外部驱动因素进行分析。结果表明:(1)黄河流域四元系统综合评价指数总体呈稳定上升态势,且各城市群均属于科技滞后型;(2)四元系统耦合协调度得到显著提升,区域特征主要表现为耦合协调度从流域东部向西部逐渐递减;(3)各地级市四元系统耦合协调发展存在显著正向空间相关性,少数地区发生跃迁现象,跃迁路径存在差异,且数字基础设施已经成为推动区域能源-经济-环境-科技耦合协调发展的重要外部驱动力。

植物-微生物电化学耦合降解底泥中氯硝柳胺的特性

以植物-底泥-微生物电化学系统中氯硝柳胺的降解为研究对象,研究了外加电压、植物(菖蒲(Acorus Calamus L.)和黑麦草(Lolium Perenne L.))以及生物表面活性剂(鼠李糖脂)对氯硝柳胺降解的影响。研究结果表明:外加适量的直流电压可以对底泥-微生物电化学系统中氯硝柳胺的降解产生一定的促进作用,1.2 V外加电压作用下的底泥-微生物电化学耦合系统中氯硝柳胺降解的半衰期比0.2 V减少了11.59%;植物对底泥中氯硝柳胺降解具有促进作用,1.2 V电压作用下的菖蒲和黑麦草微生物电化学耦合系统氯硝柳胺降解半衰期比无植物时分别减少7.43%和1.58%;外加适量的鼠李糖脂对于底泥中氯硝柳胺的降解具有促进作用,外加1.2 V电压,在且菖蒲-底泥-微生物电化学耦合系统中加入0.50 g·kg^(-1)鼠李糖脂,氯硝柳胺降解半衰期最小,比不加入鼠李糖脂减少26.45%。耦合系统中的氯硝柳胺通过生成2-氯-4-硝基苯胺、5-氯水杨酸等中间产物逐渐降解,最终生成CO_(2)、H_(2)O等。

流沙固定过程中土壤-植被系统演变对水环境的影响

横穿腾格里沙漠的防风固沙体系始建于 1 95 6年 ,确保了包兰铁路近半个世纪的畅通无阻。在几十年的土壤 -植被系统演变中 ,花棒 +柠条 +油蒿 -干旱砂质新成土的人工系统演变为油蒿 +雾冰藜 +小画眉草 -简育正常干旱土的半天然、天然系统 ;生物结皮发育、结皮层形成改变了降水的再分配过程 ;在 2 0～ 5 0 0cm深度的干旱层因灌木的排水作用而形成 ,低等植物也开始与草本和灌木竞争水分 ,深根系的灌木很难得到降水的补给 ,逐渐退出了防护体系 ;土壤 -植被系统趋于更薄的活动层。

水稻田土-水系统中磷素行为及其环境影响研究

土壤测试表明供试土壤已富P .大田试验结果表明 ,P肥投入提高了土壤树脂P和田面水总P水平 ,且两者随着时间的推移而下降 .但施P后的 2 0d内 ,有机无机配施P肥对土壤有效P的贡献大于单施化肥P .在施P第 7d时 ,有机无机配施P的田面水总P水平是单施化肥P的 3 .4倍 ,是施P量 2倍的处理Ⅲ的 2 .8倍 .与有机肥配施的处理 ,其田表水P素流失潜能较单施化肥大 .经 33d后 ,P肥结构对田面水P素的影响不明显 .两次水稻季节性排水而导致的P素净流失负荷和P素表观流失率变幅分别为 -0 .0 38～ 0 .0 76kg·hm-2 和 0 .0 34～0 .10 0 % .从减少水稻田排水P素流失角度考虑 ,可以认为 ,施P或土层被搅动后 1周内是控制P素流失的主要环节 .

区域经济-环境复合生态系统协调发展动态评价--以连云港为例

经济与环境协调发展评价是发展中国家可持续发展领域研究的热点问题。目前协调评价的模型取得了新的进展,但在应用方面多集中在现状评价,预测的案例较少;另外现有的研究多以经济子系统的发展水平与环境子系统的发展水平进行协调性评价,忽略了发展潜力这一重要变量。以连云港为分析案例,把发展潜力作为重要变量与发展水平变量相结合计算得到的综合发展指数纳入经济与环境协调评价模型中,并尝试根据系统历史与现状协调发展的演变规律运用GM(1,1)灰色模型预测系统未来的协调发展状态。现状评价与未来的预测结果表明:(1)1996—1999年连云港经济与环境系统从低级共生向环境资源的粗放利用转变;(2)2000—2006年,经济与环境的关系进入快速调整期,经济-环境复合生态系统综合发展指数不断增强,协调程度较上一阶段变化稳定;(3)到2007—2009年,环境对经济的限制作用将又逐渐显现;(4)2010—2015年,经济-环境复合生态系统整体协调度和综合发展指数都相应处于快速上升阶段。综合来看,1999年以后连云港经济-环境复合生态系统的协调度均处于0°以下,说明连云港在经济快速发展的初期往往是以环境破坏为代价的,因此在以后的发展中应主要处理好经济发展与环境保护的速度和公平问题。

论环境-经济系统协调度

以持续发展理论为核心，以环境-经济系统为研究对象，借助系统工程多目标技术和协同论的观点，建立了环境-经济系统协调度模型。模型分为3个部分：功效函数、协调度函数和环境-经济系统指标体系。模型正确与否关键在于功效函数中的上下限值和指标体系中指标的选取。这两项因子的确定可以参照应用地区的实际情况和因子数据的可获得性来确定。最后应用此模型分析了某市环境-经济系统协调度现状及变化趋势。