水足迹视角下黄土丘陵区农业水土资源匹配格局——以山西省和顺县为例

从水足迹视角出发,运用CROPWAT及标准差椭圆模型分析2010—2019年山西省和顺县乡镇域主要农作物生产水足迹和耕地面积的时空变化,运用基尼系数及空间失配指数深入研究2010年、2014年、2019年乡镇域农业水土资源时空匹配格局,并明确调控方向。结果表明,研究期间,和顺县作物生产水足迹、蓝水足迹、绿水足迹和耕地面积总体上均呈下降趋势;绿水足迹对各区域作物生产水足迹的构成贡献最大,占比均超过62.0%;和顺县西部地区作物生产水足迹和耕地的空间聚集性不断增强;和顺县作物生产水足迹、蓝水足迹、绿水足迹与耕地之间的空间失配均逐渐加剧,中部和东部地区农业水土资源分别为中度失配和重度失配,是和顺县未来农业水土资源调控的重点地区;可以将县域10个乡镇分别划分为水源涵养调蓄、水土优化调控与引水节水灌溉3个调控区。总的来说,受社会经济、生产要素投入和气候条件的影响,和顺县农业水土资源匹配协调水平处于失衡状态,但在调控区划分的基础上,有针对性地进行人工调控,仍可实现农业水土资源匹配协调水平的较大提升。

计及灰水负荷预测的区域型热补偿系统调控策略

传统供暖手段以热电联产机组作为主要热源,由于热电联产机组具有电热耦合的特性,因此运行时会产生热电负荷不匹配问题。为缓解这一问题,提出了一种集中供暖与区域型热补偿系统共同参与的供暖手段。对用户侧的灰水生产情况进行灰水生产活动预测,量化预计可回收热能,并结合光热电站的余热,将二者一同作为集中供暖的补偿热源。根据用户侧的热负荷特性以及光热电站和灰水热能回流系统的供热特性,构建区域型热补偿系统的运行优化模型,使用模型预测控制方法制定系统模型的调控策略。最后,通过设置算例仿真对比可知,所提出的调控策略能够回收利用原本废弃的热能,在实现供暖目标的同时保证了系统的经济性和环保性。

油田注水系统能耗计算与分析

为了准确地反应油田注水系统用能情况,从系统的关键因素出发,在结合生产实际分析其工艺流程的基础上,对能耗测试标准中部分指标、公式进行了调整。提出了两种解决站出口总水量与井口总水量不匹配问题的方案。据此,对大庆地区杏北注水系统进行了能耗计算。结果表明,调整后指标可以准确反映注水系统各个环节的用能情况。基于对结果的分析,提出了相应调整改造措施,对生产实际起到重要作用。

基于水资源约束的我国城市发展策略研究

水资源是城市发展的基础性自然资源和战略性经济资源,是城市生态环境的控制性要素,是城市空间的基本底色。我国水资源分布不平衡、区域结构性缺水、水污染等问题严峻,制约了城市的发展,亟需以城市为独立研究单元进行全域诊断与推演,对全国的城市水环境和用水特征进行分析并制定策略。本文通过对我国八大综合经济区的369个城市的水情总体特征以及关键要素时空分布格局进行分析,揭示了我国800 mm等雨量线、降水总量与水资源总量关系的演进规律;从未来推演视角,预测了我国369个城市2035年水平衡发展情势;在此基础上,聚焦城市用水需求与水资源供给之间的矛盾,将我国的城市划分为“城渴型”“产旱型”“房淹型”3类,分别阐述3类城市的水环境特征和空间分布。最后,本文提出了适应水条件的我国城市发展政策建议,包括“以水定城”的新型城镇化对策、“以水定产”的城市产业发展对策和“以水定人”的城市人口发展对策,以期对我国今后城市发展布局提供参考。

双光子激光扫描显微镜中折射率失配引起的图象变形研究

双光子激光扫描显微镜 (TPL SM)在观察生理溶液中的生物样品的结构时 ,水浸物镜是最好的选择 .但是 TPLSM在进行生物样品的三维结构观察时 ,需要样品和物镜在 Z轴方向上做相对移动 ,这种移动很容易引起样品在水溶液中飘动 .为了防止这种样品的漂移 ,往往要在水物镜和样品之间加入盖波片 .由于盖波片和水及样品间的折射率失配将会导致TPL SM荧光图象的变形 ,给观察结果带来误差 .本文主要利用 TPLSM的外源探测器 (ex-ternal detection)观察荧光小球的 TPLSM的荧光图象 ,比较插入盖波片前后小球荧光图象的变化情况 ,研究水浸物镜在插入盖波片后折射率失配引起 TPL SM图象的变形程度及共焦小孔对改进图象变形的作用 .结果显示盖波片的折射率失配不仅导致 TPL SM荧光图象的畸变 ,同时还导致 TPL SM图象的荧光强度和信噪比的下降 .进一步的研究表明共焦小孔可以部分改进由于折射率失配引起畸变的 TPL SM荧光图象的质量 .

基于Smith控制与预测函数控制的再热汽温多变量控制快速计算方法

针对再热汽温控制系统控制变量多、控制难度大等问题,提出了一种基于Smith控制与预测函数控制(PFC)的多变量控制快速计算方法。首先,将再热汽温多变量控制系统分解为三个单变量控制系统,在每个单变量控制系统中,将其中两个控制量作为干扰项;其次,根据Smith控制思想,设计每个单变量控制系统;最后在改进预测函数控制的性能指标的基础上,综合考虑三个单变量控制系统,实现对再热汽温度的控制。再热汽温控制仿真实验表明所提方法的计算速度是传统约束条件下预测控制的50倍左右,并且调整参数少,物理意义明确。实验结果表明该算法在现场使用中能够有效地提高再热汽温控制品质。

浅海环境参数失配对匹配场处理的影响分析

关于海底声波优化定位问题,浅海环境由于地形、季节等因素的影响,使得声场具有复杂的时变、空变特性,严重制约了匹配场处理的稳健性。为了给改善匹配场被动定位提供理论依据,有必要找出影响匹配场处理稳健性的主要因素。在简正波模型的基础上,采用常规匹配场处理进行了仿真。通过对比定位结果的声源位置估计偏差、-3dB主瓣宽度、阵的输出谱能量降低等参数,对深度失配、水中声速失配和基底参数失配进行了分析。结果表明深度失配对匹配场处理的影响最大,水中声速失配的影响次之,基底参数的影响最小。

PID-DMC算法及其在液位控制系统中的应用

提出了一种新的带PID校正环节的DMC算法,论述了其原理并将其应用于实际液位控制系统,实现了系统在模型失配明显的情况下对二阶液位对象的有效控制。由于控制阀的非线性特性使得本实验中的液位对象具有时滞弱非线性特性,常规DMC算法控制存在明显的模型失配问题并影响了系统的控制性能。为此在常规DMC算法中引入PID环节,从而得到了一种新的PID DMC算法。实验结果表明该算法能有效改善系统在模型失配情况下的控制性能,且算法简单易行,在线计算量小。

基于海床特征地貌的水下导航方法研究

在简要分析现有自主导航方法的基础上,给出了一种基于海床特征地貌,实施水下匹配导航的快速准确算法。研究了基于小波与改进型SSDA相结合的快速匹配算法,并给出了从粗匹配到精匹配的实施过程。为消除误匹配问题的影响,提出了基于距离和方位约束的匹配方法,实现了误匹配的有效检测和修正。实际海上导航试验验证了上述方法的正确性。

热带对流层顶温度异常与低平流层水汽异常“不匹配”个例的分析

利用UARS卫星卤素掩星试验(HALOE)的观测资料结合同时期的ERA-Interim再分析资料分析了1994—2005年热带对流层顶温度异常与低平流层水汽异常的关系。结果表明,1994—2005年期间大部分年份都是热带对流层顶温度异常偏高(偏低)对应平流层水汽异常增加(减小)的温度-水汽的"匹配"现象,但是在1996年则出现了温度-水汽的"不匹配"现象。对比同年中所出现的"不匹配"月份与"匹配"月份,"不匹配"月份的对流活动发生频率低于"匹配"月份,对流活动月平均强度弱于后者,但"不匹配"月份的对流活动瞬时强度较大,在四个时段内发生了强而深厚的深对流活动,地面气旋活动与海温升高则是造成这四个时段发生强深对流活动的主要因素。在较强上升气流的作用下,水汽能够从对流层低层直接传输至低平流层,使平流层水汽增加。另一方面,较强的深对流活动抬升对流层顶,使对流层顶温度降低。因而,短时强烈的深对流活动是造成1996年温度-水汽"不匹配"的关键因素。此外,"不匹配"月份期间BD环流的异常增强使得低平流层的水汽更进一步增加,加剧了温度-水汽的"不匹配"现象。

以水定城:资源节约型评比达标赛如何“去”资本错配

在加强生态文明建设、推进高质量发展的重要时期,落实“以水定城”已成为强化水资源刚性约束、建设节水型社会的关键举措。本文在厘清高耗水工业部门面临的资本过度配置与水资源过度消耗双重问题制度根源的基础上,系统阐述国家节水型城市评选驱动资本优化配置的内在机理与实践成效。研究表明,作为资源节约型评比达标赛,国家节水型城市评选将激励地方政府“为和谐而竞争”,驱动高耗水企业进入、退出动态调整,淘汰辖区内的高耗水型过度投资与落后产能,进而实现资本优化配置和节水减排双赢。本文为资源节约型评比达标赛的政策有效性提供了经验证据,为“十四五”时期全面推进节水型社会建设提供政策启示。