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。

汽车-驾驶员-环境闭环系统模型及计算机仿真

提出了基于模糊神经网络技术的汽车驾驶员环境闭环系统模型 ,给出了汽车运动计算机仿真算法 ,实现了利用模糊神经网络技术驾驶一辆桑塔纳轿车进行典型道路实验的运动轨迹仿真。结果表明 :实验与仿真结果具有相当的一致性 ,验证了所建立的汽车驾驶员环境闭环系统模型的正确性。

“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。

电动汽车并网下电力-交通耦合系统脆弱性评估

针对电力-交通耦合系统,提出一种电动汽车并网下基于最大流理论的脆弱性评估方法。建立电力-交通耦合网络模型,在此基础上,提出脆弱性指标,考虑充电站失效与充电需求重分配等场景,进行电力-交通耦合系统脆弱性评估。算例分析并识别了电动汽车并网下电力系统的关键线路。结果表明,指数越高的线路对点网络的影响越大,并通过网络剩余容量验证了方法的有效性。

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。

基于遗传算法的驾驶员-汽车闭环系统行驶方向稳定性研究

在驾驶员-汽车闭环系统操纵动力学模型基础上,将驾驶员模型参数变化范围用区间数表示,用遗传算法对非对称区间矩阵特征值问题进行求解,从系统与控制理论角度定量地揭示了驾驶员对汽车行驶方向稳定性的影响。分析结果表明:本文方法可以应用于“使车适合于人”的汽车操纵动力学设计。

驾驶员统计特性对人-车闭环系统响应的影响与汽车主动安全性评价

基于预瞄跟随理论,本文应用一般随机摄动法,对考虑驾驶员不确定性的人-车闭环系统进行响应分析。结合实例,说明该方法在汽车主动安全性评价中的应用。

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。

试用调节回路对驾驶员-人机系统的模拟分析

本文用调节回路对驾驶员-汽车-环境系统进行分析,通过传递函数的计算,验证了调节回路能很好的反映汽车 的行驶特性,对模拟汽车稳定性试验有一定的帮助。

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。

离心压缩机气体箔片轴承-转子系统设计与试验

氢燃料电池汽车离心空压机采用气体箔片轴承-转子系统,具有超高转速、清洁无油的运行等显著优势。然而,当前气体箔片轴承-转子系统的全面研发设计理论严重匮乏亟待解决。为此,提出了一种气体箔片轴承-转子系统的研发设计方案。基于经验公式和性能试验台,开展了氢燃料电池汽车离心空压机中气体箔片轴承-转子系统的设计与试验研究。结果表明:该设计方案可以有效保证空压机在全转速范围内的性能要求,其最大转速可达90000 r/min,最大压比和质量流量分别为3.53和0.156 kg/s。

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-车-路闭环系统驾驶员模型参数辨识

基于在驾驶模拟器上进行的人-车-路闭环系统仿真试验,使用全局演化局部寻优的辨识算法,对驾驶员模型进行参数辨识。通过大量的实际驾驶人员的试验数据,辨识出各种水平的驾驶员模型参数,为改进智能车控制系统的设计提供了依据。利用辨识得到的驾驶员模型和车辆模型进行了人-车-路闭环系统的双移线与蛇行线仿真,仿真结果与试验数据具有很好的一致性。

适应驾驶员特性的汽车追尾报警-避撞算法研究

论文通过真实道路试验获得乘用车驾驶员特性试验数据,得到不同类型驾驶员跟车行为特性参数,提出了适应驾驶员特性的基于避撞时间TTC(Time to Collision)的报警算法,确定了报警-避撞启动逻辑,并且根据驾驶员异常行为的试验数据统计得到报警-避撞阈值。试验结果表明,所提出的追尾报警-避撞算法能够体现不同类型的驾驶员特性,有效提高汽车追尾报警-避撞系统的可接受性。

轿车-载货汽车追尾事故中轿车驾驶员损伤严重性影响因素研究

针对我国高速公路上频发的轿车-载货汽车追尾情况进行了仿真分析,明确了追尾事故中不同因素对轿车驾驶员损伤的影响程度。根据国家车辆事故深度调查系统数据库(NAIS)内事故汽车质量统计数据,从美国国家车辆碰撞和分析中心(NCAC)数据库中选择了合适质量的轿车与载货汽车模型并对模型的有效性进行了验证。采用正交分析法,分别对两车相对速度、碰撞重叠度、载货汽车后侧防护装置材料强度和离地高度等4个因素对轿车乘员舱侵入量和乘员头部、颈部、胸部、大腿力和小腿伤害的影响程度进行了分析。结果表明,车速和偏置度对乘员舱侵入量影响较大,两车相对车速、载货汽车后侧防护装置材料及高度对人体头部和颈部伤害影响较大。