Distribution of available soil water capacity in China

The available soil water capacity (ASWC) is important for studying crop production, agro-ecological zoning, irrigation planning, and land cover changes. Laboratory determined data of ASWC are often not available for most of soil profiles and the nationwide ASWC largely remains lacking in relevant soil data in China. This work was to estimate ASWC based on physical and chemical properties and analyze the spatial distribution of ASWC in China. The pedo-transfer functions (PTFs), derived from 220 survey data of ASWC, and the empirical data of ASWC based on soil texture were applied to quantify the ASWC. GIS technology was used to develop a spatial file of ASWC in China and the spatial distribution of ASWC was also analyzed. The results showed the value of ASWC ranges from 15 × 10-2 cm3·cm-3 to 22 × 10-2 cm3·cm-3 for most soil types, and few soil types are lower than 15 × 10-2 cm3·cm-3 or higher than 22 × 10-2 cm3·cm-3. The ASWC is different according to the complex soil types and their distribution. It is higher in the east than that in the west, and the values reduce from south to north except the northeastern part of China. The "high" values of ASWC appear in southeast, northeastern mountain regions and Northeast China Plain. The relatively "high" values of ASWC appear in Sichuan basin, Huang-Huai-Hai plain and the east of Inner Mongolia. The relatively "low" values are distributed in the west and the Loess Plateau of China. The "very low" value regions are the northern Tibetan Plateau and the desertified areas in northern China. In some regions, the ASWC changes according to the complex topography and different types of soils. Though there remains precision limitation, the spatial data of ASWC derived from this study are improved on current data files of soil water retention properties for Chinese soils. This study presents basic data and analysis methods for estimation and evaluation of ASWC in China.

Multiproduct and multistage integrated production planning model and algorithm based on an available production capacity network

This research attempts to devise a multistage and multiproduct short-term integrative production plan that can dynamically change based on the order priority and virtual occupancy for application in steel plants. Considering factors such as the delivery time, varietal compatibility between different products, production capacity of variety per hour, minimum or maximum batch size, and transfer time, we propose an available production capacity network with varietal compatibility and virtual occupancy for enhancing production plan implementation and quick adjustment in the case of dynamic production changes. Here available means the remaining production capacity after virtual occupancy.To quickly build an available production capacity network and increase the speed of algorithm solving, constraint selection and cutting methods with order priority were used for model solving. Finally, the genetic algorithm improved with local search was used to optimize the proposed production plan and significantly reduce the order delay rate. The validity of the proposed model and algorithm was numerically verified by simulating actual production practices. The simulation results demonstrate that the model and improved algorithm result in an effective production plan.

Available capacity and robust wireless mesh connectivity of TDD-based networks

This paper addresses the available capacity and robust connectivity of time division duplex based wireless mesh networks （TDD-based WMNs）. A stochastic model is presented for TDD-based WMNs. Considering the parameters that affect the network performance like ratio of control slots number to data slots number, collision probability, node density and average hopcounts, the availa- ble capacity for each node is inferred. Meanwhile, the order of transmission range for robust connec- tivity of large scale WMNs is derived. With the stochastic model and inferred available capacity per node, the performance of TDD-based WMNs using IEEE 802.16 standard is analyzed under various conditions. Simulation results indicate that the available capacity of IEEE 802.16-based TDD-based WMNs and the theoretical result have the same increasing and decreasing trend as the node density increases. Simulation results also illustrate the optimal value of the ratio of control slots number to data slots number that maximizes the available capacity.

Cognitive Congestion Control for Data Portals with Variable Link Capacity

Network congestion, one of the challenging tasks in communication networks, leads to queuing delays, packet loss, or the blocking of new connections. In this study, a data portal is considered as an application-based network, and a cognitive method is proposed to deal with congestion in this kind of network. Unlike previous methods for congestion control, the proposed method is an effective approach for congestion control when the link capacity and information inquiries are unknown or variable. Using sufficient training samples and the current value of the network parameters, available bandwidth is adjusted to distribute the bandwidth among the active flows. The proposed cognitive method was tested under such situations as unexpected variations in link capacity and oscillatory behavior of the bandwidth. Based on simulation results, the proposed method is capable of adjusting the available bandwidth by tuning the queue length, and provides a stable queue in the network.

Investigations on the Thermodynamic Stability and Availability of Nutrients for Plants by Humic Substances Extracted from Peat Samples

This work evaluated the complexation capacity, exchange constants and availability of micronutrients for plants and humic substances extracted from peat samples. Samples of humic substances extracted from two tropical peats （HS-P1 and HS-P2） were enriched with the micronutrients Cu（II）, Co（II）, Fe（II）, Mn（II）, Ni（II） and Zn（II） and the parameters for formation of the complexes （HS-N） were evaluated at different pH. The Scatchard model was used to calculate the maximum complexation capacity and the nutrient availability was studied using exchange capacity experiments based on ultrafiltration procedure. The optimum pH for complexation was 4.5 and the order of affinity was： Fe（II） 〉 Cu（II） 〉 Co（II） 〉 Mn（II） = Ni（II） 〉 Zn（II）. The maximum complexation capacity reached 56.8 mg·g-1 Fe of HS-P1 （the highest） and 1.7 mg.g1 Zn of HS-P2 （the slightest）. The exchange experiments showed that HS-P-Fe complexes were formed preferentially. The least stable complex was formed with Zn, which was therefore, more easily available. The results contribute to understand the behavior and availability of some nutrients in soils.

基于多项式混沌展开的电力系统概率可用输电能力评估

大规模开发和利用风能有利于实现电力系统清洁低碳转型,是实现国家“碳达峰、碳中和”战略目标的重要技术手段,但风电出力的强不确定性对电力系统区域间可用输电能力(available transfer capability,ATC)评估带来了全新的挑战,传统用于求解计及风电出力不确定性的概率ATC评估模型在计算效率和计算精度方面均存在一定的不足。为此,该文提出一种基于多项式混沌展开(polynomialchaos expansion,PCE)的电力系统概率ATC评估方法,该方法首先构建基于机会约束的电力系统概率ATC评估模型;然后,根据风电出力预测误差的概率分布特征,选择对应的正交多项式为基函数以近似风电出力预测误差及电力网络中与之相关联的其他随机变量;进一步,借助Galerkin投影和基于一阶矩、二阶矩的机会约束转化方法,将所构建的机会约束模型的概率约束转化为确定性约束,实现基于机会约束的概率ATC评估模型向易于求解的确定性优化模型的转化;进而,将概率ATC评估模型的求解问题转化为ATC的最优多项式逼近系数的求解问题,根据求得的最优多项式逼近系数和选取的基函数计算电力系统ATC的概率分布特征;最后,通过修改后的PJM-5节点测试系统、IEEE-118节点测试系统及吉林西部电网实际算例验证了所提基于多项式混沌展开的电力系统概率ATC评估方法的准确性和有效性。

若尔盖沙化草地土壤理化性质与植被承载力关系

为了探究若尔盖草原不同程度沙化地土壤水分有效性并确定其土壤水分植被承载力(SWCCV),选取若尔盖草原极重度沙地、重度沙地、中度沙地和轻度沙地为研究对象,基于野外调查、室内实验和模型模拟等方法,分析了土壤物理性质、持水量、土壤水分有效性并确定SWCCV。结果表明:(1)在0~60 cm土层,极重度沙地土壤容重最大(1.43±0.12 g·cm^(-3)),轻度沙地最小(1.30±0.20 g·cm^(-3)),其中>20~40 cm土层表现为轻度沙地土壤容重与极重度沙地和重度沙地差异显著(P<0.05)。在>0~20 cm、>20~40 cm、>20~40 cm三个土层内,四种沙化草地土壤剖面团聚体整体表现在>0.25~0.5 mm粒级的百分点占比最高,平均分别达到66.72±15.97%、56.28±14.44%和44.67±12.57%,随深度增加表现为降低的变化趋势。极重度沙地和中度沙地>0~20 cm土壤非毛管孔隙度和毛管孔隙度最大(4.68%和46.13),而>20~40 cm、>40~60 cm土层,主要表现为轻度沙地土壤孔隙特性最好,而极重度沙地土壤孔隙特性相对较差。(2)轻度沙地稳定土壤含水量为16.45%估和17.53%测,中度沙地稳定土壤含水量为13.74%估和15.62%测,重度沙地稳定土壤含水量为13.14%估和15.56%测,极重度沙地稳定土壤含水量为9.1%估和13.34%测。(3)轻度沙地土壤水分植被承载力为4 765沙、3 200高、4 507金株·hm^(-2),植被覆盖度为52%。中度沙地为7 668沙、5 255高、6 873金株·hm^(-2),植被覆盖度为76%。重度沙地为6 933沙、4 618高、5 980金株·hm^(-2),植被覆盖度为70%。极重度沙地为5 755沙、3 850高、5 165金株·hm^(-2),植被覆盖度为61%。研究结果为揭示若尔盖沙化草地的植被恢复机理和技术参考提供重要依据。

高比例分布式光伏接入下低压配电台区最大可开放容量多阶段评估方法

针对高渗透率分布式光伏接入低压配电网导致台区反向重过载、电压越限、三相不平衡等问题,提出了一种考虑高比例分布式资源接入的配电台区可开放容量多阶段评估方法。首先,分析了分布式光伏与负荷的逆调峰时序特性,考虑光伏超发引起台区反向重过载和电压越限约束以及三相不平衡对台区变压器负载能力的影响,提出了提升配电变压器负载能力的台区需求响应鲁棒优化模型。其次,考虑分布式光伏选相配置、电动汽车有序充电和柔性负荷需求响应,构建了高比例分布式光伏与电动汽车接入下配电台区最大可开放容量的选相配置-虚拟增容-校验修正多阶段协同评估模型。最后,基于嵌套列与约束生成算法(nested column and constraint generation algorithm,N-C&CG)将该模型转化为光伏选相配置优化、灵活性资源需求响应和上级变电站容量校验3个子问题进行交互式求解。通过典型配电台区仿真对比分析可知,所提方法能提升配电台区可开放容量9.84%以上,为配电网业扩报装配套接入方案优化和可靠运行提供了技术支撑。

计及多重交易耦合的省间交易通道可用输电能力优化方法

省间电力交易模型的简化使得虚拟交易流和实际电力流不一致,在区域电网内存在安全运行风险。对此,提出一种考虑多重省间交易耦合及潮流阻塞的区域电网省间交易通道可用输电能力优化方法,在保证电网安全运行的前提下,最大化交易可行域空间,以发挥区域电网资源配置优势。首先,以虚拟交易网络和实际物理网络关联关系为基础,构建了省间电力交易的网络约束模型。其次,采用平面外拓方法搜索网络约束的可行域边界,从而将可用输电能力优化问题归结为可行域覆盖问题。然后,引入有向测度的概念定量刻画可行域的大小,并设计了以智能算法为外层框架、经典线性规划为内层主体的双层混合求解算法。最后,在实际场景中验证了所提方法的适用性和时效性。

基于可行域投影的多区域电力市场交易模型与算法研究

随着跨省输电规模日益扩大,跨省跨区间输电通道数目逐渐增加且耦合紧密,传统可用输电容量(available transmission capacity,ATC),无法反映省内安全约束对跨区输电功率范围的影响和区域联络线之间的耦合关系。基于可行域投影理论,提出了省间多通道联络线可传输功率安全域的概念,以及考虑省级发电情况、负荷特性和网络约束条件的省间多通道联络线安全域刻画方法,实现了对多联络线、大规模省间电力系统模型可行域的高效、精细刻画。提出了基于安全域的省间市场优化出清模式,既可满足省间市场出清目标需求,又可兼顾省内约束,并且实现了跨区域无迭代的高效协同运行。基于IEEE 39与IEEE 118节点的互联系统模拟了跨区电力交易,算例结果验证了所提模式的有效性。

考虑电动汽车充电与常规负荷时空相关性的配电网可开放容量评估

传统配电网可开放容量评估未充分考虑电动汽车充电负荷与常规负荷的时空相关性,导致评估过于保守,难以指导配电网实际规划。为此,提出了一种考虑电动汽车(EV)充电负荷与常规负荷时空相关性的配电网可开放容量评估方法。首先通过考虑EV充电负荷与常规负荷的时空相关性选取负荷典型日;接着构建可开放容量评估鲁棒随机优化模型,并采用KKT条件将其转化成单层模型;最后,在改进IEEE33节点系统上仿真,验证了所提方法的优点。结果表明,相较于传统方法,所提方法基于对负荷相关性的量化,可获得更准确合理的配电网可开放容量。研究结果可为配电网规划提供科学依据。

基于改进类电磁机制算法的UPFC多目标优化配置

统一潮流控制器(UPFC)能在不改变线路拓扑结构的条件下有效地改善电力系统潮流,从而提高输电能力与电压稳定性。针对系统可用输电能力、电压偏差和L指标等目标,建立了UPFC的多目标优化配置模型,采用结合差分进化算法(DE)的改进差分类电磁机制算法(DEEM)对所建模型进行求解,通过对算法中粒子的带电量、合力计算方式进行改进,同时添加自适应因子,进一步平衡算法的全局搜索与局部搜索能力。配置后的结果表明UPFC对增强系统输电能力、电压质量及电压稳定性的性能均有提高,且改进算法寻优效率的提升也得到了验证。

基于阻塞线路潮流约束的动态价区划分方式

区域电力市场的出清和结算完全基于价区,价区的划分是该市场机制的根本。动态的价区划分方法基于功率传输分配因子、节点价格等参数进行聚类,能准确地反映线路容量限制,然而该方法下系统仍可能存在严重阻塞。基于一种谱聚类的价区划分策略上提出了阻塞线路潮流约束,考虑多种价区功率分布拟合系数以表示净功率变化对阻塞线路潮流的影响。结果表明,约束有效缓解了阻塞,对现有分区方法提供了有效改进。

基于配电台区可开放容量精准计算的业扩报装策略

为解决电力营销业扩报装业务的配电台区可开放容量计算不准确,导致配电台区设备资源利用不足及运行效率低的问题,提出一种基于配电台区可开放容量精准计算的业扩报装策略。基于电力系统配电台区关口数据和用电客户的负荷数据,分析电气时序并构建典型行业特征库,精准计算配电台区的可开放容量,给出配电台区新增用户的最优接入决策,为电力公司业扩报装工作提供指导。案例分析结果表明,用此方法可以在业扩报装中做出最优的负荷接入决策,接入负荷后不需要立即改造也可稳定运行,有效延长配电变压器使用寿命,提升经济效益。

土壤有效含水量的经验估算研究——以东北黑土为例

土壤有效含水量(AWC)是评价土壤抗旱性、水资源规划和管理以及指导灌溉的重要依据。对土壤AWC进行经验估算,是一种有效方法。文章首先介绍了土壤有效含水量(AWC)的概念、计算方法、经验估算建模的依据及意义,并分析了土壤AWC与土壤其它特征因子如土壤质地、土壤有机质、土壤容重等的相互关系,对国外已有的经验估算的统计模型及其建模思路进行了介绍。其次,运用统计技术,对我国东北黑土土壤AWC进行了经验估算研究并建立相应的估算模型。结果表明,土壤质地组成及有机质含量为与东北黑土AWC有着密切关系的理化参数,运用它们所建立的土壤AWC估算模型是比较简单而且可行的。

IP网带宽测量技术研究与进展

网络带宽表征网络传输信息的能力,是衡量网络服务质量的重要指标.本文在分析IP网带宽测量的重要作用及其技术分类的基础上给出了链路/路径带宽、可用带宽、批量数据传输能力等测度定义,系统总结了当前最具代表性的各种IP网带宽测量技术,剖析了它们的内在机理及各自优缺点,同时介绍了多种对应的开源带宽测量工具,并对影响带宽测量收敛速度、准确度的因素进行了讨论,最后对带宽测量的应用前景和研究趋势进行了展望.

砒砂岩与沙复配“土壤”的质地性状

为解决毛乌素沙地砒砂岩与沙对生态环境的危害,变废为宝,有效利用土地资源,本研究将二者复配成土,对其不同质量比下复配所得新型"土壤"的质地类型、颗粒级配和水分参数进行分析测定。结果表明,随着砒砂岩含量增加,砂粒含量降低、粉粒含量增加、粘粒含量增加缓慢,粘粒在所有复配土中都很缺乏,最大值出现在全砒砂岩处为7.06%,质地类型呈现出由砂土-壤砂土-砂壤-粉壤的变化趋势;当砒砂岩的含量大于沙时,复配"土壤"能表现出良好的颗粒级配性质;田间持水量、萎蔫系数和有效持水量随砒砂岩含量的增加而增加,在复配"土壤"中,当砒砂岩与沙质量比为5∶1时,有效持水量达最大值为10.04%,且在此比例下的颗粒级配和保水储水性能都表现最好。

我国土壤中的固定态铵

叙述了全国除高山土带和亚高山土带外各主带土壤中固定态锭的绝对含量和相对含量以及各主要土壤的固按能力，讨论了固定态钦的来源、影响固定态按含量和土壤固按能力的因素，以及镇的固定和释放在土壤氮索内循环中的意义。以土带为单位，各土带中，黄棕壤带内的土壤的固定态按含量最高，为257mg／kg，砖红壤带内的土壤最低，仅为48mg／kg。耕地土壤0～20cm主体中，固定态铁的储量全国平均约为全氮储量的15％。各土壤中固有的固定态锁的有效性，主要决定于土壤母宕（质）的种类和土壤的风化程度，一般变动在3％～20％间。各土带中，黄棕壤带的土壤的固接容量最大，砖红壤带、赤红壤带、灰棕漠土带和棕漠上带的土壤以及红壤带的部分土壤则不具有固定加入铵的能力。根据固定态镇的绝对含量、它对土壤N库的贡献以及表土固按能力大小等的不同，将全国除高山上带和亚高山土带外分成了10个土区。

中国湖泊水量调节能力及其动态变化

湖泊水量调节是指湖泊生态系统通过洪水蓄积和径流补给实现水资源的再分配,进而减轻洪旱灾害。在围湖造田、退田还湖和气候变化影响下,科学评估我国湖泊水量调节能力现状及变化情况,是实现湖泊洪水调蓄功能和水资源调节功能评价的重要基础。基于全国湖泊调查数据,将全国划分为5个评价区,探讨了面向全国尺度的湖泊水量调节能力评价方法,在此基础上对全国湖泊的水量调节能力及其动态变化进行了分析评价。结果表明:(1)我国湖泊(面积>1 km2)水量调节总量为1500.02亿m3,其中东部平原区和青藏高原区的调节量最高,分别占全国总量的44.46%和43.63%;(2)湖泊调节水量的效能以东部平原区最高(310.19万m3/km2),其次是东北平原与山区(191.19万m3/km2),围湖造田/退田还湖将导致该区湖泊水量调节能力明显削弱/增强;(3)近几十年来,我国湖泊水量调节能力呈小幅增长(增长量9.76亿m3,增幅0.65%),5个评价区仅蒙新高原区湖泊水量调节能力明显削弱,其余区域均呈不同程度增强,且以东部平原区增加最多,东北平原与山区增幅最大。研究可以为评估我国湖泊生态系统水量调节能力、分析土地利用变化对流域洪水调蓄和水资源调节功能的影响提供参考。

基于主成分分析红壤有效含水量估算模型

季节性干旱是南方红壤地区农业可持续发展面临的关键科学问题,土壤有效含水量是评价土壤对植物给水能力的重要因子之一。该文以红壤为研究对象,在江西省采集了34个红壤样品,测定了土壤田间持水量、永久萎蔫系数、有机质含量、土壤容重、土粒密度和土壤质地组成(砂粒,粉砂粒和黏粒)的百分含量等土壤物理参数,并对这些因子进行主成分分析,建立经验回归模型,相关系数为0.87。结果表明:区域红壤有效含水量可以通过土壤物理参数估算,通过主成分分析等统计方法对于大面积估算土壤有效含水量是可行的。