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。

“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。

IEA国家经济-能源-环境-社会四元系统时空演化特征研究

经济、能源、环境和社会之间存在耦合协调关系。基于46个IEA国家的样本,构建经济-能源-环境-社会(3E1S)综合评价指标体系,并利用改进的耦合协调度模型,对3E1S耦合协调度进行时间和空间差异分析。研究发现,IEA国家2000-2020年整体的耦合协调度呈现波动上升趋势,维持在0.60~0.70之间,属于初级协调水平。若进一步将46个国家划分为14个地理亚区,可以看出各地区空间上呈现随机分布趋势,总体上差异较小,但北欧、西欧形成了明显的“高-高”集聚效应,能够带动周边地区发展。研究的结论强调了促进3E1S协调发展的重要性,建议政府加强政策协同、促进区域合作与经验交流,激励创新和技术发展,并加强耦合协调度的监测与评估。

京津冀地区水-能源-粮食系统安全耦合协调发展特征评价

以京津冀地区为研究区域,选取28个代表性指标,利用层次分析法构建水-能源-粮食耦合安全综合指标体系,运用耦合协调度模型和障碍度模型分析2000-2020年水-能源-粮食系统耦合安全性和影响因素。研究结果表明:京津冀地区水安全、能源安全和粮食安全系统综合评价指数呈整体上升的趋势,其浮动范围为0.3~0.7;水-能源-粮食系统耦合协调度年际间均呈上升趋势,北京市耦合协调度最高,河北省耦合协调度较低;人均水资源量、废水中COD排放量、人均能源消费量和亩均农用机械总动力为京津冀地区主要障碍因子。未来北京应调整用水结构、挖掘节水潜力。天津市和河北省要注重优化能源消费结构,进行低碳技术创新,加大脱碳步伐,其中河北省农业发展需要进一步采取节水灌溉措施、减少农作物受灾面积。

区域社会-生态系统恢复力协调发展时空演变研究——以陕西省为例

在人口增长、资源开发、城镇化等多因素驱动下,恢复力为区域社会-生态系统可持续发展提供了新的研究视角。以陕西省为研究区,基于社会、经济、生态3个子系统,综合考虑系统的脆弱性与应对能力构建指标体系,通过集对分析法对陕西省107个县级行政单元的社会-生态系统恢复力进行测度,根据恢复力测度结果,运用耦合协调度模型分析二元(社会-经济、社会-生态、经济-生态)及三元(社会-经济-生态)子系统的协调发展程度,从区域层面揭示其2000—2020年的时空演变特征,然后引入双变量空间自相关模型进一步探究二元与三元子系统协调发展度变化的数量及空间关联特征。结果表明:(1)研究期间陕西省社会、经济恢复力增长显著,生态恢复力呈微弱的下降趋势,社会-生态系统恢复力由0.303上升至0.779。(2)子系统协调发展度均呈上升趋势,社会-经济子系统南高北低的协调发展差异减弱,社会-生态、经济-生态子系统形成中部低南北高的协调发展格局,社会-经济-生态子系统协调发展度整体维持南高北低的空间分布特征。(3)二元子系统协调发展变化在数量及空间上与三元子系统协调发展变化有较大的正向关联性,以高-高、低-低类型评价单元在省域北部、中部的集中分布为主。

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。

潜艇内部人-机-环境系统的多级模糊综合评判

潜艇是一个典型的、庞大的、复杂的人 -机 -环境系统 ,对潜艇的设计方案运用人机工程原理进行评估 ,建立相应的评价体系 ,对于充分发挥人员和机器的效能 ,提高潜艇的可靠性都具有非常重要的意义 .由于人 -机 -环境系统存在很多具有模糊性的难以模型化的概念和因素 ,所以文中运用多级模糊综合评判的方法 ,根据人机工程学的原理选择了评价因素 ,采用专家调查的方法确定隶属函数 ,对通常状态下潜艇内部人 -机 -环境因素进行分析并得出相应的评判结果 .评判结果说明了模糊综合评判方法在设计、评判潜艇人 -机 -环境系统的时候是一种简单、经济。

黄河流域水资源-生态-社会系统耦合协调分析

充分认识水资源-生态-社会系统的耦合协调状态,对缓解黄河流域水资源和生态压力、实现流域可持续发展具有重要意义。选取2006—2021年黄河流域九省(区)的面板数据,基于压力-状态-响应理论(PSR)确定各子系统的评价指标,采用主成分分析法、耦合协调度模型分析水资源-生态-社会系统耦合协调状态及其时空变化特征,并利用GM(1,1)灰色预测模型进行协调度预测。结果表明:1)黄河流域水资源-生态-社会系统综合评价指数整体呈上升趋势,各省(区)历年水资源子系统综合评价指数波动较大但整体向好,大多省(区)生态子系统发展情况较好,社会子系统发展在经济和人口大省有较大优势;2)各省(区)的水资源-生态-社会系统耦合协调度在研究期内均逐步上升,但各省(区)发展差距较大,2021年内蒙古和四川已达到良好协调,而宁夏刚迈入中级协调;3)预测显示,2022—2025年黄河流域整体水资源-生态-社会系统耦合协调度会继续上升至0.798,接近良好协调。

人-机-环境系统工程安全分析与评价研究

分别从"人"、"机"、"环境"的角度,定性分析了在生产过程中影响三者安全性的主要机理及其对整个人-机-环系统的安全影响,并同时分别建立了三者的安全性数学模型,最后以这些模型为依据,以济钢集团的一个生产车间的现场所测数据为基础,对人-机-环境系统工程进行了定量的分析,取得了良好的效果,为生产现场的安全分析、评价和管理工作提供了依据。

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。

中国“能源-环境-经济”复合系统的协调性分析

能源、与能源消费相关的环境功能、经济是一个复合系统,如何实现能源-环境-经济复合系统的协调发展是中国实现可持续发展面临的重要问题。本文在分析协调的能源-环境-经济复合系统特征的基础上,建立了中国能源-环境-经济复合系统协调性分析模型,并提出了相应的调控措施。研究结果表明,中国近15年来"能源-环境-经济"复合系统正在向协调方向缓慢演化。

基于哈肯模型的中国能源-经济-环境系统演化机制分析

基于协同学理论，运用哈肯模型，建立了能源-经济-环境（energy—economy—environment，3E）系统的演化方程，并以中国的30个省份为样本，分别对我国3E系统在2000-2005年和2005-2010年两个阶段的演化机制进行了实证分析，结果表明能源效率是3E系统演化的序参量，深刻影响着大气污染物排放强度的降低，是决定3E系统可持续发展与否的关键因素，在演化过程中能源效率的提高与污染物排放强度的降低之间还未形成协同效应，说明我国节能和减排还未形成相互促进的良性互动机制，节能减排工作中，除了关注经济效率指标外，更应关注环境效率指标，特别是能源消耗的环境效率指标。

人-机-环境系统设计中人的性能研究

为了提高人－机－环境系统的性能特性，目前发展了以人为核心的人－机－环境系统设计思想，本文结合该设计思想，进一步分析了人－机－环境系统中人的性能研究的主要方面，提出了多因素耦合作用下人机特性模型将成为今后的主要研究方向．

矿井通风"人-机-环境"系统可靠性研究

矿井通风系统是矿井生产系统的重要辅助系统,其可靠性高低对矿井生产和安全管理有着直接的影响。在其生命周期中与其它子系统共同孕育发展,也是人机环境系统相互作用而构造的整体结果。对由人、机与环境组成的通风系统可靠性,除了研究机的可靠性之外,还应该对人和环境的可靠性进行全面而深入的探讨。用可靠性工程方法、从人机工程学的角度对矿井通风系统可靠性进行研究,给出了矿井通风"人-机-环境"系统可靠性的定义和数学模型。指出只有对系统进行全面分析,才能有效提高矿井通风系统的可靠性。

浙江省海洋经济-资源-环境系统协调性的定量测评

海洋经济、资源、环境的协调性是衡量海洋经济可持续发展水平的重要依据。本文在对浙江海洋经济、资源、环境现状分析的基础上,构建海洋经济-资源-环境系统的评价指标体系,同时运用协调系数测度模型分析浙江海洋经济-资源-环境系统的协调发展水平。结果显示,浙江海洋经济-资源-环境系统协调系数呈现"V"型;海洋经济-资源系统的协调系数基本高于经济-环境系统的协调系数,且呈现波动性;浙江海洋经济可持续发展水平亟待提高。最后,提出有利于浙江海洋经济可持续发展的对策与建议。

呼包鄂能源-经济-环境系统协调发展评价

呼和浩特包头鄂尔多斯城市群已经成为内蒙古经济增长的火车头和助推器,其一体化发展备受专家学者的关注,而呼包鄂城市群中研究各市能源-经济-环境系统协调发展的较少。通过构建能源-经济-环境系统协调发展评价指标体系,收集整理2006—2013年呼包鄂各市的指标值,采用熵值法确定各指标权重并分别求出呼包鄂三市能源、经济和环境各子系统的综合评价值,再利用耦合协调度模型对能源-经济-环境系统的协调发展水平做出评价,并运用灰色模型GM(1,1)预测未来5年能源经济环境系统的协调发展状况。结果表明:2006—2013年,能源和环境子系统评价值包头最高,其次是呼和浩特,鄂尔多斯最差;经济子系统评价值呼和浩特最高,包头次之,鄂尔多斯最差。2014—2018年,能源-经济、能源-环境、经济-环境、能源-经济-环境系统耦合协调度均表现为包头最高,其次是呼和浩特,鄂尔多斯最差。

我国钢铁行业资源-环境-经济系统耦合协调分析

耦合协调发展水平的测度对于钢铁行业可持续发展问题的研究具有重要意义。本文将耦合协调度应用到钢铁行业,首先构建资源-环境-经济(REE)系统耦合协调度评价指标体系,利用加权TOPSIS法计算中国钢铁行业2000~2018年资源-环境-经济系统以及各子系统的评价值,然后采用耦合协调度发展模型对资源-环境-经济系统的耦合协调发展水平进行分析。结果表明:钢铁行业资源-环境-经济系统综合评价值呈现平稳-上升-平稳的发展趋势,耦合协调度经历了从勉强协调到良好协调的过渡,耦合协调状态不断改善。

综采工作面人-机-环境系统安全性分析

运用人-机-环境系统工程理论,对新庄煤矿综采工作面系统中的人、机、环境三大要素及其对事故的影响进行了分析.指出了人因失误的原因,提出了相应的控制对策.得出了综采面事故与人的因素的关系,计算出该矿综采队群体的可靠度为0.9924.对机器设备的可靠性进行了分析,并对事故进行了事件树分析和事故树分析,得出了各种系统状态的发生概率和顶上事件的发生概率.对综采面事故与环境因素进行了灰色关联分析和模糊聚类分析,指出了影响安全的主次因素.最后对综采面的安全性进行了灰熵综合性评价,指出了综采工作面在人、机和环境等方面存在的问题,并提出了相应的改进或控制措施.