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基于突变理论和因子分析的黑龙江水资源利用效率评价及驱动因素分析
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作者 姜秋香 孙宇祥 +4 位作者 王子龙 宋立玲 吴云星 郭伟鹏 陶美匀 《水资源保护》 北大核心 2025年第4期19-26,共8页
构建了黑龙江水资源利用效率评价指标体系,根据突变理论和熵权法确定各指标的主次关系,对2000—2021年黑龙江水资源利用效率进行了综合评价;采用Mann-Kendall突变检验法确定黑龙江水资源利用效率的突变年份及变化趋势,并利用因子分析法... 构建了黑龙江水资源利用效率评价指标体系,根据突变理论和熵权法确定各指标的主次关系,对2000—2021年黑龙江水资源利用效率进行了综合评价;采用Mann-Kendall突变检验法确定黑龙江水资源利用效率的突变年份及变化趋势,并利用因子分析法识别了驱动因素。结果表明:2000—2021年黑龙江水资源利用效率评价值的平均值为0.883,在时间上呈波动式上升趋势;在空间上,鹤岗和七台河地区的水资源利用效率变化不大,其他地区的水资源利用效率呈上升的趋势;黑龙江水资源利用效率驱动因素为人口资源因素、用水效益因素和工业效益因素。 展开更多
关键词 水资源利用效率 突变理论 Mann-Kendall突变检验法 因子分析法 黑龙江
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基于遗传算法优化支持向量机的大坝安全性态预测模型 被引量:36
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作者 谷艳昌 吴云星 +1 位作者 黄海兵 庞琼 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期419-425,共7页
为提高支持向量机对大坝安全性态的预测效果,提出基于遗传算法优化的GA-SVM大坝安全性态预测模型,以k-CV验证误差最小作为优化目标,引入遗传算法对支持向量机的惩罚参数c和核函数参数g进行寻优。模型以影响因子作为输入,以效应量作为输... 为提高支持向量机对大坝安全性态的预测效果,提出基于遗传算法优化的GA-SVM大坝安全性态预测模型,以k-CV验证误差最小作为优化目标,引入遗传算法对支持向量机的惩罚参数c和核函数参数g进行寻优。模型以影响因子作为输入,以效应量作为输出,采用训练样本对支持向量机进行训练,并使用训练好的模型预测效应量。根据概率统计理论中的3σ准则,建立大坝安全性态三级指标和判别准则。以某大型水库大坝为例,建立该大坝的GA-SVM模型,并与SVM模型和逐步回归模型进行了对比验证。预测结果表明,GA-SVM模型渗压预测值与实测值最接近,预测精度较SVM模型和逐步回归模型提高了约3倍。 展开更多
关键词 水库大坝 安全性态 预测模型 遗传算法 支持向量机 k-折交叉验证 小波去躁 逐步回归
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基于滞后效应函数的土石坝渗流水位模型应用 被引量:18
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作者 庞琼 王士军 +2 位作者 谷艳昌 王宇 吴云星 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2016年第2期225-229,共5页
根据长期观测资料用数理统计回归分析建立土石坝渗流效应量模型,是目前普遍采用的大坝安全监测资料分析方法。传统土石坝渗流效应量模型主要受库水位、降雨和时间3个因素直接影响,并考虑前期平均库水位和降雨的影响。然而采用前期平均... 根据长期观测资料用数理统计回归分析建立土石坝渗流效应量模型,是目前普遍采用的大坝安全监测资料分析方法。传统土石坝渗流效应量模型主要受库水位、降雨和时间3个因素直接影响,并考虑前期平均库水位和降雨的影响。然而采用前期平均法并不能真实有效的反映库水位和降雨对大坝渗流的滞后影响,近年来提出了考虑库水位、降雨动态效应权重的滞后效应函数法,可以更好的描述变化库水位及降雨作用下的大坝渗流场。以此为基础,建立较为合理的大坝渗流模型,对某水库的渗流水位进行了多元非线性回归分析,采用遗传算法及最小二乘原理优化求得滞后参数及各分量系数,并进一步分析了库水位滞后参数演变规律。基于滞后效应函数的渗流水位模型拟合效果好,很接近实际情况,有利于对大坝的运行工况做出准确、合理的判断。 展开更多
关键词 土石坝 滞后效应 回归分析 渗流模型
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基于LMBP神经网络的土石坝渗流压力预测 被引量:15
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作者 吴云星 周贵宝 +2 位作者 谷艳昌 庞琼 王宇 《人民黄河》 CAS 北大核心 2017年第8期90-94,148,共6页
渗流压力是反映大坝工作状态的重要物理量,对渗流压力进行预测分析可以及时了解大坝渗流状况和趋势。为克服标准BP算法收敛速度慢、泛化能力弱和计算量大等不足,引入LM算法优化标准BP神经网络的权值和阈值,提高BP神经网络对土石坝渗流... 渗流压力是反映大坝工作状态的重要物理量,对渗流压力进行预测分析可以及时了解大坝渗流状况和趋势。为克服标准BP算法收敛速度慢、泛化能力弱和计算量大等不足,引入LM算法优化标准BP神经网络的权值和阈值,提高BP神经网络对土石坝渗流压力的预测效果。根据渗流分析,给出了渗流压力的统计模型,由统计模型选取上下游水位、降雨和时效作为神经网络输入层因子,以渗流压力作为输出层因子,建立了3层LMBP神经网络大坝渗流压力预测模型。利用MATLAB进行了多组仿真试验,确定了使本次渗流压力预测效果更好的训练样本数据量区间。以渗流压力实测数据及同期库水位和降雨资料作为训练样本,在选取适当数据量的训练样本的基础上,运用LM算法对BP网络进行训练,利用测试样本对训练好的神经网络进行测试。将同结构的LMBP神经网络和标准BP神经网络应用于某土石坝渗流压力的预测中,应用结果表明,LMBP神经网络收敛速度更快、拟合和预测精度更高,在土石坝渗流压力分析和预测应用方面是可行的。 展开更多
关键词 土石坝 渗流压力 LMBP神经网络 预测精度
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基于信息熵-变权模糊模型的土石坝震损评估 被引量:7
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作者 吴云星 谷艳昌 +2 位作者 王士军 庞琼 严吉皞 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期38-45,共8页
土石坝震损评估可为震后应急处置和除险加固提供依据,因而对评估方法和结果的可靠性提出更高要求。为了降低层次分析法(AHP)计算指标权重的主观性,并体现出指标严重程度对土石坝震损评估结果的贡献作用,建立信息熵-变权模糊评估模型。... 土石坝震损评估可为震后应急处置和除险加固提供依据,因而对评估方法和结果的可靠性提出更高要求。为了降低层次分析法(AHP)计算指标权重的主观性,并体现出指标严重程度对土石坝震损评估结果的贡献作用,建立信息熵-变权模糊评估模型。首先根据土石坝震害险情研究成果,阐述了土石坝震损评估指标体系及指标分级标准,然后以AHP法确定指标初始权重,再采用信息熵对其修正,同时考虑指标严重程度对权重的影响,引入变权法对修正后的权重进行调整,融合模糊评价法,最后建立信息熵-变权模糊的土石坝震损评估模型。工程实例评估结果表明,该模型有效降低了指标权重的主观性,并突出了不同指标的严重程度对评估结果的影响,使土石坝震损评估结果更加客观准确。 展开更多
关键词 土石坝 震损评估 信息熵 变权理论
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基于GA-LMBP神经网络模型的大坝渗流压力预报分析 被引量:5
6
作者 吴云星 王士军 +2 位作者 谷艳昌 庞琼 王宇 《水电能源科学》 北大核心 2016年第10期55-59,共5页
为克服传统BP神经网络在渗流压力预测过程中收敛慢、计算量大和易陷入局部极小等缺陷,依据渗流压力的影响因素,研究了模型的结构和输入输出因子,建立了基于遗传算法和LM算法相结合的GA-LMBP神经网络的大坝渗流压力预测模型,即通过遗传算... 为克服传统BP神经网络在渗流压力预测过程中收敛慢、计算量大和易陷入局部极小等缺陷,依据渗流压力的影响因素,研究了模型的结构和输入输出因子,建立了基于遗传算法和LM算法相结合的GA-LMBP神经网络的大坝渗流压力预测模型,即通过遗传算法(GA)的选择、交叉和变异操作得到BP网络的一组全局最优近似解(即网络的初始权值和阈值),再以该近似解为初值,利用LM算法对BP网络进行优化训练,将训练好的网络用于渗流压力的预测。实例应用结果表明,在相同精度的要求下,GA-LMBP神经网络模型收敛速度快、预测精度高,对大坝渗流压力的预测效果更佳,是值得采用的一种模型。 展开更多
关键词 土石坝 渗流压力 GA-LMBP算法 神经网络 预测
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改良全管道灌流器对副送水内镜消毒效果的影响 被引量:5
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作者 刘军 王缃兰 +5 位作者 吴云星 骆孜 张乾龙 马欧阳 蔡璇 于红刚 《中国感染控制杂志》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1109-1113,共5页
目的探讨改良的全管道灌流器对副送水内镜清洗消毒的效果。方法选取某院消化内镜清洗消毒工作站患者使用后的奥林巴斯副送水肠镜,采用随机数字表法将其随机分为3组:A组和C组各30根,B组32根。A组使用改良前的普通灌流器,且未对副送水管... 目的探讨改良的全管道灌流器对副送水内镜清洗消毒的效果。方法选取某院消化内镜清洗消毒工作站患者使用后的奥林巴斯副送水肠镜,采用随机数字表法将其随机分为3组:A组和C组各30根,B组32根。A组使用改良前的普通灌流器,且未对副送水管道进行特殊处理;B组使用改良前的普通灌流器,但使用外接连接管(MAJ-855),对每个清洗消毒步骤均使用30 mL注射器对副送水管道手工注气注液最少3次;C组使用改良后的全管道灌流器。3组内镜均按照标准步骤进行清洗消毒及干燥,比较3组内镜各管道的消毒合格率,清洗消毒工作人员(以下简称洗消员)手工操作时间以及躯体疲劳程度。结果A组内镜整体消毒合格率为30.0%,B组为78.1%,C组为100.0%。3组内镜整体消毒合格率比较,差异有统计学意义(χ^(2)=36.414,P<0.001)。3组内镜的送气送水管道和钳子管道的消毒合格率比较,差异均无统计学意义(均P>0.05)。3组内镜副送水管道的消毒合格率比较,差异有统计学意义(χ^(2)=33.473,P<0.001)。洗消员清洗消毒手工操作时间A、B、C组分别为:(4.81+0.63)、(6.72+0.42)、(4.88+0.66)min,3组比较差异有统计学意义(F=105.149,P<0.001)。洗消员清洗消毒3组内镜的躯体疲劳量表评分A、B、C组分别为:(4.67+1.32)、(5.83+0.91)、(4.33+1.03)分,洗消员清洗消毒3组内镜的躯体疲劳量表评分比较,差异有统计学意义(F=15.348,P<0.001)。结论改良的全管道灌流器可提高副送水管道的消毒合格率,节约洗消员的手工操作时间,降低洗消员的躯体疲劳程度。 展开更多
关键词 全管道灌流器 消化内镜 副送水管道 清洗 消毒
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基于逐步回归和小波神经网络的土石坝渗压预测模型研究 被引量:9
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作者 秦继辉 吴云星 谷艳昌 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1670-1674,共5页
渗流是影响土石坝安全的重要因素,在以往的大坝渗压值预测模型中,输入因子的选择缺乏具体依据,主观性较强。为使输入因子的选取更加合理,并提高模型对渗压的预测效果,建立了一种基于逐步回归和小波神经网络的土石坝渗压预测模型(SRA-WN... 渗流是影响土石坝安全的重要因素,在以往的大坝渗压值预测模型中,输入因子的选择缺乏具体依据,主观性较强。为使输入因子的选取更加合理,并提高模型对渗压的预测效果,建立了一种基于逐步回归和小波神经网络的土石坝渗压预测模型(SRA-WNN)。首先阐述了土石坝渗压影响因素,并基于土石坝传统渗压统计模型,将与上游水位、降雨和时效相关的11个因子作为模型的初始因子。然后引入逐步回归分析法筛选出与渗压相关性显著的因子,并将相关性显著因子作为小波神经网络的输入因子,以渗压作为输出。使用训练样本数据对网络进行训练,并使用训练好的网络预测渗压。预测结果表明,SRA-WNN模型渗压预测值与实测值最接近,平均绝对误差为0. 030 7 m,均方根误差为0. 001 8 m,平均绝对相对误差为0. 17%,均小于逐步回归模型和将初始因子作为输入因子的WNN模型,因此SRA-WNN模型预测精度较高,输入因子更为合理,更能反映出大坝渗流状况,在渗压分析和预测方面是可行的。 展开更多
关键词 安全工程 土石坝 渗压值 逐步回归 小波神经网络
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土石坝渗压水位极值预测 被引量:2
9
作者 何露 王士军 +2 位作者 谷艳昌 庞琼 吴云星 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期29-35,共7页
渗压水位极值预测是监控土石坝安全的主要途径之一,目前用于渗压水位极值预测方法需给出正确的自变量。渗压水位极值最主要的影响因素是上游水位,当渗压水位极值与上游水位相关性弱时,预测模型准确度低。提出一种仅考虑测值序列、不考... 渗压水位极值预测是监控土石坝安全的主要途径之一,目前用于渗压水位极值预测方法需给出正确的自变量。渗压水位极值最主要的影响因素是上游水位,当渗压水位极值与上游水位相关性弱时,预测模型准确度低。提出一种仅考虑测值序列、不考虑自变量的渗压水位极值预测及评价方法。该方法基于最大Lyapunov指数建立预测模型,利用马氏链的遍历性和平稳分布对该无自变量模型进行评价。算例表明:对于与自变量相关性弱的渗压水位极值,预测模型的预测效果优于常规方法,误差评估模型评价合理。基于混沌理论和随机过程的预测模型及评价方法能形成一套精度较高、实用性强的序列预测及评价方法,覆盖常规预测方法的弱能力区域,可用于建立自变量不明确的测值序列预测模型。 展开更多
关键词 混沌性 随机性 无自变量预测模型 土石坝 渗压水位极值
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PFMA在混凝土面板堆石坝安全监测优化布置中的应用 被引量:5
10
作者 冯龙海 王士军 +1 位作者 谷艳昌 吴云星 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期124-129,共6页
随着大坝风险管理理念的发展,潜在破坏模式分析(PFMA)方法得到了广泛应用。基于传统工程安全理念的大坝安全监测设计对隐患缺乏针对性,将破坏模式分析与大坝安全监测相结合可以提高监测的有效性和针对性。研究了混凝土面板堆石坝的结构... 随着大坝风险管理理念的发展,潜在破坏模式分析(PFMA)方法得到了广泛应用。基于传统工程安全理念的大坝安全监测设计对隐患缺乏针对性,将破坏模式分析与大坝安全监测相结合可以提高监测的有效性和针对性。研究了混凝土面板堆石坝的结构特点和常见病害,应用潜在破坏模式分析方法提出了混凝土面板堆石坝的可能破坏模式,分析了各破坏模式的可监测项目及重点部位。利用破坏模式分析方法,对某混凝土面板堆石坝的监测系统提出了改进措施。研究结果表明,基于潜在破坏模式分析的大坝安全监测具有较强的针对性,可提高监测效率和可靠性。 展开更多
关键词 混凝土面板堆石坝 潜在破坏模式 安全监测
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基于改进U-net的大坝表面混凝土裂缝图像分割方法 被引量:3
11
作者 赵普 谷艳昌 +1 位作者 张大伟 吴云星 《人民长江》 北大核心 2024年第4期252-261,共10页
大坝表面混凝土裂缝的检测与识别对大坝安全具有重要意义,为此开展了基于深度学习方法的混凝土裂缝织别方法研究。针对裂缝图像具有复杂拓扑结构和正负样本不平衡等特点,在典型U-net中嵌入了ASPP和CBAM优化模块,同时以Dice+BCE混合损失... 大坝表面混凝土裂缝的检测与识别对大坝安全具有重要意义,为此开展了基于深度学习方法的混凝土裂缝织别方法研究。针对裂缝图像具有复杂拓扑结构和正负样本不平衡等特点,在典型U-net中嵌入了ASPP和CBAM优化模块,同时以Dice+BCE混合损失函数代替了单一交叉熵损失函数。结果表明:所创建的改进U-net在自制实例大坝裂缝图像数据集上表现优异,交并比IoU和F1分数分别为47.05%和62.99%,对比典型U-net分别提高了5.41%和5.19%,对比PSPNet分别提高了3.05%和3.31%。改进的U-net在裂缝分割任务中像素分类更精确,多尺度信息更丰富,具有良好的泛化能力和鲁棒性,可为大坝混凝土结构表面裂缝检测与识别提供更优的手段。 展开更多
关键词 混凝土裂缝检测 深度学习 语义分割 U-net模型优化 大坝安全
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黑龙江省农业水足迹时空分布及用水效率分析 被引量:17
12
作者 姜秋香 李鑫莹 +2 位作者 王子龙 吴云星 曹璐 《东北农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期87-96,共10页
黑龙江省是我国粮食主产区,农业用水占全省总用水量75%,农业用水效率提升对实现黑龙江省水资源高效利用具有重要现实意义。文章运用水足迹理论计算并分析黑龙江省2000~2017年农业水足迹(其中2003~2015年为连续12年粮食增产期),并结合水... 黑龙江省是我国粮食主产区,农业用水占全省总用水量75%,农业用水效率提升对实现黑龙江省水资源高效利用具有重要现实意义。文章运用水足迹理论计算并分析黑龙江省2000~2017年农业水足迹(其中2003~2015年为连续12年粮食增产期),并结合水足迹强度分析黑龙江省各地区农业用水效率。结果表明,黑龙江省13个地级市农业水足迹在空间分布上差异显著,呈北高南低、西高东低趋势;农业蓝水足迹明显低于绿水足迹,农业对绿水依赖程度更高;黑龙江省农业水足迹强度偏高,但农业用水效率较低;黑龙江省农业水足迹具有不断增强的全局自相关性,各地区有集聚现象,并有扩张趋势。研究结果为黑龙江省农业用水效率差异分析、制定有效农业生产用水政策提供可靠的理论依据。 展开更多
关键词 农业水足迹 农业水足迹强度 空间自相关 农业用水效率
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基于区间多阶段随机规划的水资源优化配置模型及应用 被引量:17
13
作者 姜秋香 何晓龙 +2 位作者 王子龙 吴云星 廖浩宇 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2022年第6期1-7,共7页
针对水资源系统中供需水存在的不确定性和随着时间推移呈现的动态性,基于黑龙江省历年供水、用水及社会经济等数据确定规划年的水资源参数及经济参数,采用区间参数反映系统中的不确定性,利用多阶段随机规划反映水资源配置中的动态性,进... 针对水资源系统中供需水存在的不确定性和随着时间推移呈现的动态性,基于黑龙江省历年供水、用水及社会经济等数据确定规划年的水资源参数及经济参数,采用区间参数反映系统中的不确定性,利用多阶段随机规划反映水资源配置中的动态性,进而建立了多水源、多用水户的区间多阶段随机规划模型,模型通过平衡水资源配置系统中用户配置水量、系统风险与系统收益三者关系,可实现系统最大经济效益。利用该模型对黑龙江省水资源配置问题进行研究,结果表明:规划年黑龙江省生活、工业和生态用水均可以得到满足,农业用水在丰水年基本得到满足,枯水年缺水量为15.32亿~49.40亿m^(3),与现状年相比,农业缺水得到一定程度的缓解;水源供给方面,地表供水比例稳步提升,可以较好保护地下水源。 展开更多
关键词 水资源优化配置 不确定性 多阶段随机规划 黑龙江省
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黑龙江省水足迹时空分布规律及空间均衡分析 被引量:8
14
作者 姜秋香 吴云星 +3 位作者 王子龙 欧阳兴涛 李鑫莹 何晓龙 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期122-131,共10页
利用水足迹理论,量化2000—2018年黑龙江省13个地级市的不同类型水足迹,分析其时空演变规律,并结合空间均衡分析研究了各地区水足迹的差异性。结果表明:2000—2018年黑龙江省总水足迹呈波动上升趋势,但灰水足迹一直下降,2018年人均灰水... 利用水足迹理论,量化2000—2018年黑龙江省13个地级市的不同类型水足迹,分析其时空演变规律,并结合空间均衡分析研究了各地区水足迹的差异性。结果表明:2000—2018年黑龙江省总水足迹呈波动上升趋势,但灰水足迹一直下降,2018年人均灰水足迹为300.7 m^(3);水足迹空间分布不均匀,水足迹富足和水足迹匮乏同时存在,整体上呈现出北低南高、东低西高的趋势;研究时段内,黑龙江省人均灰水足迹和人均水足迹的空间分布较为均匀,其总体空间均衡度超过0.6;水足迹强度、工业蓝水足迹和生态环境蓝水足迹的空间分布存在较大差异;水足迹的总体空间均衡度在逐渐上升,但最大值不超过0.6,区域分布仍有较大差异。 展开更多
关键词 水足迹 水足迹强度 时空分布规律 空间均衡度 黑龙江省
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水足迹在“水-能源-粮食-经济”关系中的应用研究进展 被引量:3
15
作者 姜秋香 陶美匀 +2 位作者 王子龙 吴云星 郭伟鹏 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第10期71-84,共14页
【目的】为促进水、能源、粮食和经济的可持续发展,从水足迹角度对水、能源、粮食和经济间相互关系的研究进展进行总结和评述。【方法】选择Web of Science核心合集数据库,以“水-能源”“水-粮食”“水-经济”和“水-能源-粮食-经济”... 【目的】为促进水、能源、粮食和经济的可持续发展,从水足迹角度对水、能源、粮食和经济间相互关系的研究进展进行总结和评述。【方法】选择Web of Science核心合集数据库,以“水-能源”“水-粮食”“水-经济”和“水-能源-粮食-经济”等四部分为关键词分别进行文献检索;再运用CiteSpace对数据库检索结果进行可视化文献分析。【结果】根据四次检索结果和CiteSpace的运行结果,分别得到关键词共现网络图谱、突现检测表和关键词聚类图,并依次进行具体分析。【结论】(1)水-能源关系的研究大多使用生命周期评估、数据包络分析和投入产出分析等方法。(2)GEPIC模型、CROPWAT模型和AquaCrop模型等是研究水-粮食关系的主要模型。(3)对于水-经济关系的研究以Tapio脱钩模型为主。(4)在水-能源-粮食-经济方面大多主要研究水-能源-粮食纽带关系,尚未构建完整的理论框架,未来研究应进行全面的多角度分析,以期为水-能源-粮食-经济间关系的研究提供有利依据。 展开更多
关键词 水足迹 人类活动 能源 粮食 经济 可视化分析
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