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中国居民膳食结构对水-土-碳排放系统的影响
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作者 朱媛媛 赵汝婧 +1 位作者 朱晓华 李艳 《中国人口·资源与环境》 北大核心 2025年第5期141-154,共14页
探讨中国居民膳食结构对水-土-碳排放系统的影响效应对于保证中国粮食安全、实现碳中和目标、促进可持续发展和健康中国建设具有重要意义。该研究基于《中国统计年鉴(2023)》及《成人肥胖食养指南(2024年版)》中的膳食数据,采用2022年... 探讨中国居民膳食结构对水-土-碳排放系统的影响效应对于保证中国粮食安全、实现碳中和目标、促进可持续发展和健康中国建设具有重要意义。该研究基于《中国统计年鉴(2023)》及《成人肥胖食养指南(2024年版)》中的膳食数据,采用2022年中国居民的膳食消费数据,引入虚拟水、虚拟土地、碳排放系数的概念对中国居民膳食结构对水-土-碳排放系统的影响效应进行探讨。研究结果表明:①中国居民肉类和粮食的消费对水-土-碳排放系统的影响较大。此外,除水果外,中国居民膳食结构的食物消费水足迹、用地需求和碳排放的变化趋势基本一致。②中国居民膳食结构对水-土-碳排放系统的影响效应存在明显地域差异。从城乡来看,农村居民的食物消费水足迹、用地需求和碳排放量均低于城市居民。从区域来看,中国中、南部地区的食物消费水足迹、用地需求和碳排放量整体高于北部地区,其中华东地区最高。③中国居民膳食消费的水土资源消耗总量实际值低于《成人肥胖食养指南(2024年版)》的理论值,而食物碳排放量实际值明显高于理论值。具体来说,牛奶和蔬菜的水-土-碳排放量显著低于理论值,而肉类和粮食显著高于理论值。④中国居民对于粮食、油籽和肉类的水、土、碳资源消耗呈现浪费状况,总体食物消费上中国的水、土、碳资源并未达到浪费状况,但对土地资源的节约率较低。建议:在遵循居民膳食平衡原则的基础上,鼓励中国居民摄入更多的蔬菜、水果及优质蛋白质;加大对相关均衡膳食知识的宣传力度,提高中国居民尤其是西北地区农村居民对均衡膳食的认识;优化食物供给,降低食物对水土资源的消耗及碳排放;推动《中华人民共和国反食品浪费法》等相关法律法规落地实施。 展开更多
关键词 膳食结构 足迹 资源 碳排放 --碳排放系统
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黄河沿线九省区“水-能-碳”系统耦合协调时空变化特征
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作者 陈洁 张芸 +3 位作者 钱会 刘玥彤 杨雨晨 赵斌 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第3期414-426,共13页
“水-能-碳”系统的协调良性发展对推动黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。通过构建“水-能-碳”系统耦合协调度评价指标体系,结合耦合协调度模型、均衡熵模型和Mantel检验,系统研究了2006~2021年黄河沿线九省区“水-能-碳”... “水-能-碳”系统的协调良性发展对推动黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。通过构建“水-能-碳”系统耦合协调度评价指标体系,结合耦合协调度模型、均衡熵模型和Mantel检验,系统研究了2006~2021年黄河沿线九省区“水-能-碳”系统耦合协调度时空变化特征与影响因素。结果表明:2006~2021年黄河沿线九省区“水-能-碳”系统综合评价指数为0.29~0.48,发展水平整体呈上升趋势;耦合协调度时空分异特征显著,时间维度上呈现向高水平耦合协调演进的趋势,空间维度上形成“西南部高、东北部次之、中部低”的分布格局;生态用水比重、污水日处理能力、发电总量、单位GDP能源消耗量、单位GDP碳排放量和第二产业占比是影响研究区系统耦合协调度的关键因素。基于此,提出上游省区强化“水-碳”协同补偿机制、中游省区推动“煤基能源+节水”技术融合、下游省份构建“产业低碳化+跨区生态补偿”模式的分区优化路径,以期提升区域“水-能-碳”系统耦合协调水平。 展开更多
关键词 “水--”系统 耦合协调 均衡熵 发展潜力 Mantel检验 生态安全 黄河
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基于投入产出的中国沿海地区水-能系统耦合研究
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作者 赵良仕 杨爽 许淑婷 《生态学报》 北大核心 2025年第6期2851-2867,共17页
随着中国沿海地区经济迅速发展和人口急剧增长,水和能源需求大幅攀升,沿海地区面临严峻的水和能源短缺挑战。将水和能源看作一个整体系统,研究水-能系统耦合对制定水-能协同管理政策、实现区域可持续发展具有重要意义。目前水-能系统的... 随着中国沿海地区经济迅速发展和人口急剧增长,水和能源需求大幅攀升,沿海地区面临严峻的水和能源短缺挑战。将水和能源看作一个整体系统,研究水-能系统耦合对制定水-能协同管理政策、实现区域可持续发展具有重要意义。目前水-能系统的研究逐渐丰富,但从虚拟水和隐含能流动视角下结合投入产出分析和耦合协调度模型探讨水-能系统耦合的研究较少。采用投入产出分析模型测度了虚拟水和隐含能的流动、水和能源的利用效率以及用水和能耗的拉动效应;从用水与能耗的相对系数和相对乘数两方面研究了水-能系统关联,分析沿海各省各部门相对于沿海地区整体水平下的水-能联系强度;考虑耦合网络中各省各部门的虚拟水和隐含能流动特性,利用耦合协调度模型衡量水-能系统耦合协调状态。研究发现:(1)虚拟水净流入的5个省同样是隐含能的净流入省,包括广东、浙江、天津、山东和福建,此外海南也是隐含能的净流入省。农业、建筑业是虚拟水流动关键部门,建筑业是隐含能流动关键部门。主要能源部门中炼焦(石油加工和炼焦)是与用水密切相关的关键领域,针对各省在水部门耗能方面存在的差异政府应采取不同的措施。(2)各省水生产供应业均呈现HwHe的特点,生产过程中应同时注重节水节能,HwLe、LwHe部门应分别将节水与节能作为缓解资源压力的重点。(3)建筑业(SwSe)的用水和能耗相对乘数均远高于沿海地区平均水平,与其他部门表现出强烈的水-能联系,是节水和节能的关键部门。(4)沿海地区各部门水-能系统的耦合协调水平都处于协调发展状态,但结合水-能利用效率和拉动效应划分,各部门耦合协调发展水平存在一定差异,需采取针对性措施以协调水和能源利用关系、部门间拉动效应及虚拟水和隐含能的流动。本文旨在为沿海地区水-能协同管理政策的制定提供参考。 展开更多
关键词 投入产出分析 -系统关联 耦合协调度 沿海地区
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水-能源-粮食纽带关系与生态系统服务耦合研究进展 被引量:2
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作者 丁童慧 陈军飞 +1 位作者 嵇娟 杨欣泽 《生态学报》 北大核心 2025年第6期3032-3045,共14页
开展水-能源-粮食纽带关系(Water-energy-food nexus,WEF-Nexus)与生态系统服务耦合研究已成为当前国内外研究的热点和重点话题。在解读WEF-Nexus、生态系统服务以及二者耦合概念内涵的基础上,从耦合关系、耦合系统、耦合管控三个维度对... 开展水-能源-粮食纽带关系(Water-energy-food nexus,WEF-Nexus)与生态系统服务耦合研究已成为当前国内外研究的热点和重点话题。在解读WEF-Nexus、生态系统服务以及二者耦合概念内涵的基础上,从耦合关系、耦合系统、耦合管控三个维度对WEF-Nexus与生态系统服务耦合研究进展进行了总结和梳理,并探讨了目前二者耦合研究存在的不足及未来展望。结果表明,现有耦合研究主要聚焦WEF-Nexus与生态系统服务作用关系和供需关系的分析与探讨、水-能源-粮食-生态耦合系统的构建与评估、耦合系统管控新理念和新方法的提出等。然而,目前WEF-Nexus与生态系统服务耦合研究仍处于起步阶段,尚且缺乏揭示二者交互耦合关系及作用机理的理论体系和技术方法,WEF-Nexus-生态系统服务耦合系统构建及演化机制分析较欠缺,面向资源环境决策管理的实践应用较薄弱。因此,以“耦合关系识别-耦合机理分析-耦合过程与格局刻画-耦合管理应用”为研究脉络,探索构建了未来WEF-Nexus与生态系统服务耦合研究框架,并提出未来研究应更加关注WEF-Nexus与生态系统服务互动耦合机理探究、WEF-Nexus-生态系统服务耦合系统构建及其协同演化机制分析以及面向国土空间管控决策的实践应用,以期满足生态文明建设和美丽中国建设等国家战略需求。 展开更多
关键词 -能源-粮食纽带关系 生态系统服务 人地关系理论 耦合研究
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基于旗鱼算法优化BP神经网络的水-能源-粮食耦合系统安全特征测度分析
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作者 刘东 刘海岳 +2 位作者 张祥敏 张亮亮 齐晓晨 《农业工程学报》 北大核心 2025年第11期229-242,共14页
针对区域水-能源-粮食耦合系统安全状况难以精准量化问题,该研究构建一种基于旗鱼优化算法改进的BP神经网络模型(sailfish optimization algorithm-back propagation neural network,SFO-BPNN),并将其应用于哈尔滨市2000—2022年WEF耦... 针对区域水-能源-粮食耦合系统安全状况难以精准量化问题,该研究构建一种基于旗鱼优化算法改进的BP神经网络模型(sailfish optimization algorithm-back propagation neural network,SFO-BPNN),并将其应用于哈尔滨市2000—2022年WEF耦合系统安全特征测度分析中。采用基于主成分分析法-R聚类分析法-皮尔逊相关系数法-变异系数法的优选方法构建WEF耦合系统安全评价指标体系。深入分析耦合系统安全时间演变特征与关键驱动因子。结果表明:哈尔滨市WEF耦合系统安全指数在研究时段内呈现先波动变化,后大幅提升,最后趋于稳定的趋势。降水量、顷均机电井数目、人均粮食产量和农机总动力等为关键驱动因子。构建的SFO-BPNN模型与传统BP神经网络模型和基于遗传算法优化的BP神经网络模型相比,平均绝对误差分别降低16.94%和3.36%、均方误差分别降低26.40%和16.93%、平均绝对百分比误差分别降低22.89%和2.66%、单次运行时间分别降低31.6%和30.5%、决定系数分别升高0.98%和0.15%,说明SFO-BPNN模型无论从精度还是效率方面都更具优势。研究结果可为水-能源-粮食耦合系统安全特征测度分析提供新模型,同时可为有效防控和降低区域安全风险提供参考。 展开更多
关键词 -能源-粮食耦合系统 安全特征 旗鱼优化算法 BP神经网络
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考虑非饱和土水-力耦合特性的加筋路堤湿化变形数值模拟研究
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作者 吴昊 栾晓寒 +2 位作者 曾长贤 郑俊杰 郑烨炜 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期46-57,共12页
路堤填土通常处于非饱和状态,降雨引起的雨水入渗会导致非饱和填土发生润湿,因而产生变形,从而导致路堤边坡发生变形。土工合成材料具有较高的抗拉强度,能减小路堤变形,并提高其稳定性。提出考虑非饱和土水-力耦合行为的本构模型,通过... 路堤填土通常处于非饱和状态,降雨引起的雨水入渗会导致非饱和填土发生润湿,因而产生变形,从而导致路堤边坡发生变形。土工合成材料具有较高的抗拉强度,能减小路堤变形,并提高其稳定性。提出考虑非饱和土水-力耦合行为的本构模型,通过二次开发嵌入有限差分程序FLAC,根据加载和湿化路径的三轴试验数据对本构模型进行验证。利用验证的非饱和土本构模型模拟路堤填料,研究非饱和土加筋路堤在降雨条件下的湿化变形行为,并对比研究筋材对路堤湿化变形的影响。结果表明:筋材在未加筋区几乎不产生影响,但能有效减小加筋区土体单元的体积应变和剪应变。筋材对路堤中线附近未加筋区的顶面沉降几乎不产生影响,但能有效减小路肩处的顶面沉降和路堤边坡的侧向位移。筋材越长,对减小路堤的顶面沉降和路堤边坡的侧向位移效果越好,路堤内部的潜在破坏面距坡面越远。 展开更多
关键词 非饱和 -耦合 本构模型 湿化变形 降雨入渗 加筋路堤
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连云港区域水-能-粮系统耦合协调演化特征研究
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作者 王凡 王舒婧 +1 位作者 金玉 钱翔翔 《江西农业》 2025年第15期61-63,共3页
通过建立耦合协调模型,以连云港地区为研究对象,采用熵值法对水资源、能源和粮食资源系统指标进行权重计算,利用耦合协调度模型对该地区水-能-粮系统的协调发展水平进行定量评价。通过计算数据分析,获取该区域系统协调演化特征。结果表... 通过建立耦合协调模型,以连云港地区为研究对象,采用熵值法对水资源、能源和粮食资源系统指标进行权重计算,利用耦合协调度模型对该地区水-能-粮系统的协调发展水平进行定量评价。通过计算数据分析,获取该区域系统协调演化特征。结果表明:连云港地区的系统耦合程度随着时间的推移呈现上升趋势并趋于稳定,但是水资源和能源的发展水平还略低于粮食发展水平,故需要进一步提升连云港地区水资源和能源的综合管理能力。 展开更多
关键词 -- 耦合协调 系统耦合
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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 被引量:9
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作者 李佳璐 潘景茹 +2 位作者 冯峰 徐鹏 刘翠 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期47-56,共10页
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... 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。 展开更多
关键词 人口-资源-经济-生态环境系统 耦合协调度 障碍因素 黄河流域
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四川县域农业高质量发展水平测度及其自然-社会经济系统耦合 被引量:10
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作者 朱冉 王保盛 张昊 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第14期6080-6096,共17页
在农业高质量发展理论内涵分析基础上,从“自然环境”和“社会经济”两个维度构建农业高质量发展综合评价指标体系,并基于2000—2020年四川省183个县级行政单元的面板数据测度了各县域的农业高质量发展水平,探究了自然系统、社会经济系... 在农业高质量发展理论内涵分析基础上,从“自然环境”和“社会经济”两个维度构建农业高质量发展综合评价指标体系,并基于2000—2020年四川省183个县级行政单元的面板数据测度了各县域的农业高质量发展水平,探究了自然系统、社会经济系统和综合系统的时空演变规律。同时,改进管理学中的多要素权衡模型来计算自然-社会经济系统耦合协调程度,量化了农业高质量发展内部不同系统之间的耦合水平。研究结果表明:(1)四川省农业高质量发展综合指数先后经历了振荡期(2000—2011年)和迅速攀升期(2011—2020年),在此过程中,自然维度指数整体上比社会经济维度指数更高,但同时也表现出了更强的不稳定性;(2)农业高质量发展水平的高值区集中在成都平原及其周围丘陵区和川南少数区县,从两个高值中心向四周延伸,高质量水平逐渐下降,川西北高原农业高质量发展水平相较于广大平原和丘陵区域仍相对滞后;(3)在自然-社会经济系统间复杂的相互关系作用下,四川农业高质量发展实现了从低值不协调向低值协调,再到高值不协调的转变,不同时期的耦合不协调区域及其面临的农业高质量发展短板差异显著;(4)农业高质量发展的自然和社会经济指数之间存在复杂交错的相互作用关系,且这种关系在不同地貌类型间存在明显差异,在山地县表现得尤为突出。 展开更多
关键词 农业高质量发展 自然-社会经济系统 耦合协调 地貌类型 四川县域
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应用TSO-SVM模型分析区域水-土-能源-粮食耦合系统风险
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作者 刘东 张晓建 +2 位作者 张亮亮 李佳民 赵丹 《东北农业大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第8期232-250,共19页
针对区域水-土-能源-粮食(Water-Land-Energy-Food,WLEF)耦合系统风险定量评估方法精度不足问题,构建一种基于金枪鱼群优化算法改进的支持向量机模型(TSO-SVM),将其应用于2001—2020年哈尔滨地区WLEF耦合系统风险测度分析。结果表明:哈... 针对区域水-土-能源-粮食(Water-Land-Energy-Food,WLEF)耦合系统风险定量评估方法精度不足问题,构建一种基于金枪鱼群优化算法改进的支持向量机模型(TSO-SVM),将其应用于2001—2020年哈尔滨地区WLEF耦合系统风险测度分析。结果表明:哈尔滨地区WLEF耦合系统风险时序变化呈先持续下降后渐趋平稳的特征,空间变化呈中西部高、西南部与东北部低的分布格局。依据TSO-SVM内置的权重系数计算得出,有效灌溉面积占比、城市化率、城镇居民人均纯收入、单位GDP能耗、人均粮食产量、万元工业增加值用水量、单位面积化肥施用量为WLEF耦合系统风险特征的关键驱动因子。与传统支持向量机模型(SVM)和基于粒子群算法改进的支持向量机模型(PSO-SVM)相比,研究提出的TSO-SVM模型均方误差分别降低76.47%和33.33%、平均绝对误差分别降低30.65%和8.51%,平均绝对百分比误差分别降低37.04%和15.00%、决定系数分别降低1.19%和0.35%、合理性系数与稳定性系数也均为最高,综合说明TSO-SVM模型在评估精度、拟合性能、合理性、稳定性等方面均更具优势。 展开更多
关键词 金枪鱼群优化算法 支持向量机模型 --能源-粮食耦合系统 风险测度
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流域尺度农业“水-土-经济”要素耦合机制与行为调控系统效应模拟 被引量:1
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作者 刘桂君 刘宇 +1 位作者 张倩 吴锋 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期631-642,共12页
农业系统的“水-土-经济”要素是刻画人类活动与生态-水文过程互馈效应耦合的关键界面之一。本研究以局部均衡理论为依据,基于栅格尺度的水、土、作物的空间分布数据与行政区尺度的粮食生产、消费与贸易数据嵌套,构建了行政区-栅格跨尺... 农业系统的“水-土-经济”要素是刻画人类活动与生态-水文过程互馈效应耦合的关键界面之一。本研究以局部均衡理论为依据,基于栅格尺度的水、土、作物的空间分布数据与行政区尺度的粮食生产、消费与贸易数据嵌套,构建了行政区-栅格跨尺度的农业部门局部均衡分析“水-土-经济”要素耦合模型(Water-Land-Economicnexus Model,WLEM)。研究以黑河流域“粮改饲”补贴政策为例,模拟种植与加工环节的农机设备补贴下水土资源消耗强度与空间布局的变化,刻画农业“水-土-经济”要素的耦合机制与政策干预下行为调控的资源消耗及经济产出的系统效应。模拟发现,对种植环节的大型农机补贴增加了非水土自然要素的投入,降低了生产成本,有助于增加青贮玉米种植面积。而对加工环节进行农机补贴,可通过提高青贮技术直接影响青贮玉米作为饲料的投入,与种植环节补贴相比,其对青贮玉米产量的拉动作用较大。种植与加工环节叠加补贴在鼓励青贮玉米生产的同时,一定程度减少了籽粒玉米种植面积,符合“粮改饲”政策目标。结果表明,在政策补贴过程中需重视加工环节的农业机械设备补贴,并完善种植补贴和加工补贴两种政策的优势互补机制。从生产和加工两个环节补贴的空间效益来看,青贮玉米与籽粒玉米在畜牧业投入上的竞争关系使作物种植过程中水土资源要素投入呈现出空间异质性特征,这与栅格尺度上水土资源要素作为农产品成本的占比以及要素供给和替代弹性差异直接相关。该研究为制定合理的水土资源配置方案与农业发展政策,实现流域水-生态-经济协同发展提供了科学依据。 展开更多
关键词 “水-土-经济”系统耦合 黑河流域 “粮改饲”政策 空间异质性 农业部门局部均衡分析模型
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黄河流域九省区水-土-能-碳关联系统网络特征 被引量:7
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作者 王菲 陈敏 +1 位作者 曹永强 杨亚锋 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2024年第4期31-37,共7页
基于区域环境扩展型投入产出模型,对黄河流域水-土-能-碳资源消耗及足迹流动、区域资源及碳排放流通状况、水-土-能-碳网络特征进行了模拟分析。结果表明:2017年黄河流域九省区水资源消耗总量为1 073.69亿m^(3),占用土地面积为266.69万k... 基于区域环境扩展型投入产出模型,对黄河流域水-土-能-碳资源消耗及足迹流动、区域资源及碳排放流通状况、水-土-能-碳网络特征进行了模拟分析。结果表明:2017年黄河流域九省区水资源消耗总量为1 073.69亿m^(3),占用土地面积为266.69万km^(2),能源消耗为6.95亿t(标准煤),碳排放量为31.57亿t。在流域内部足迹流动中,河南水、土、能、碳足迹均最大,综合循环利用率最高;宁夏是最大的虚拟水资源供应地;山西能、碳足迹调出量最大;山东土地足迹循环利用率最高;青海是主要的水、土、能资源供应地,四川承接了黄河流域19.3亿t碳足迹。黄河流域水-土-能-碳关联系统的生态关系主要以竞争关系为主,控制、掠夺关系占比较小,无互利共生关系;水-土-能-碳关联系统的生态关系处于高冗余、低效率状态,能源网络的效率最高。 展开更多
关键词 “双碳”目标 --- 关联系统 网络特征 黄河流域
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安徽省“水-土-能”系统安全评价及联合风险概率测算 被引量:1
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作者 何刚 张世玉 +2 位作者 杨霞 鲍珂宇 朱艳娜 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期4094-4106,共13页
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-... 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。 展开更多
关键词 环境工程学 “水--”系统 安全评价 COPULA函数 联合风险
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超大采高土-基型覆岩采动导水裂缝发育规律及控水开采策略
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作者 张玉军 华照来 +2 位作者 宋业杰 胡皓宇 李嘉伟 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期112-127,共16页
【背景】导水裂缝带发育高度是煤矿顶板水害防控与水资源保护的关键,不同覆岩岩性及结构是导水裂缝带发育高度及特征差异性的主要控制因素。【方法】以陕西曹家滩煤矿10m超大采高工作面开采为工程背景,在实测土-基型覆岩采动导水裂缝发... 【背景】导水裂缝带发育高度是煤矿顶板水害防控与水资源保护的关键,不同覆岩岩性及结构是导水裂缝带发育高度及特征差异性的主要控制因素。【方法】以陕西曹家滩煤矿10m超大采高工作面开采为工程背景,在实测土-基型覆岩采动导水裂缝发育高度的基础上,采用应力-渗流耦合数值模拟方法研究土-基型覆岩采动响应差异性规律,并提出顶板复合含水体下控水开采策略,分析控水开采效果。【结果与结论】(1)曹家滩煤矿10m超大采高工作面顶板属于典型的土-基型覆岩结构,受红土层遇裂缝可弥合再生隔水特性与对采动裂缝抑制作用的影响,裂采比为22.56倍,采动裂隙基本发育至红土层下部,只有极少数裂隙扩展到红土层,但红土层的整体隔水性未受破坏,基岩和土层内显现传统导水裂缝带变异规律。(2)基于超大采高土-基采动破坏演化与顶板含水层充水规律分析的基础上,提出“静储量精准疏放+动补给增排分流+全空间流场监测+局部防切顶漏顶”的控水开采策略。(3)综合开采过程中长观孔水位、工作面涌水量及水化学等多因素,采动裂缝仅导通基岩裂隙及风化带含水层,第四系含水层未受采动影响,实现了超大采高工作面控水安全高效开采。研究成果可为国内超大采高高强度开采覆岩破坏、水害防控与水资源保护提供依据。 展开更多
关键词 超大采高 裂缝带 -基型覆岩 耦合数值模拟 采动响应 开采
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土石坝护坡冻胀破坏水-热-力耦合数值模拟研究 被引量:1
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作者 李卓 姜鑫 +3 位作者 张继勋 赵昱 王虞清 方艺翔 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期136-145,共10页
针对寒区土石坝护坡普遍存在的冻胀破坏问题,选取寒区某土石坝工程为研究对象,结合土石坝工程特点,建立考虑水-热-力耦合作用的有限元计算模型。研究护坡在库水位和坝体填土水分迁移作用下冻胀破坏全过程,分析土石坝温度场、水分场和位... 针对寒区土石坝护坡普遍存在的冻胀破坏问题,选取寒区某土石坝工程为研究对象,结合土石坝工程特点,建立考虑水-热-力耦合作用的有限元计算模型。研究护坡在库水位和坝体填土水分迁移作用下冻胀破坏全过程,分析土石坝温度场、水分场和位移场的变化规律,并将位移场有限元计算结果与实测冻胀变形资料进行对比,验证有限元计算结果。研究结果表明:冻胀作用对坝坡影响深度约为2 m,坝坡浅层0~2 m范围的温度变化受外界气温影响较大,坝体内部温度相对坝坡浅层变幅小,且有一定的滞后性;负温使坝坡浅层孔隙水相变成冰,宏观上表现为未冻水体积分数的降低,坝坡浅层土石混合体孔隙水相变、坝体填土内水分向坝坡迁移和冻结峰面向坝体内部移动是护坡冻胀破坏的主要因素;大坝坝坡计算冻胀量为20~30 cm,最大值为36 cm,计算结果与实测冻胀变形资料吻合;护坡冻胀破坏主要由砂砾料垫层、坝体填土等土石混合体冻胀及冰推力共同作用引起。研究结果可为寒区土石坝护坡设计提供参考。 展开更多
关键词 石坝 护坡 冻胀破坏 --耦合 寒区
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考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度 被引量:3
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作者 邵振国 林勇棋 +3 位作者 陈飞雄 郑翔昊 郭奕鑫 颜熙颖 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期50-58,76,共10页
为了保护综合能源系统中不同运营主体的信息隐私,权衡系统运行低碳性和经济性,解决天然气网络鲁棒模型难以求解的问题,提出了考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度方法。考虑天然气网络和热力网络的动态特... 为了保护综合能源系统中不同运营主体的信息隐私,权衡系统运行低碳性和经济性,解决天然气网络鲁棒模型难以求解的问题,提出了考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度方法。考虑天然气网络和热力网络的动态特性、碳-绿证耦合机制,构建综合能源系统动态低碳经济调度模型;为了保护各网络运营商的数据隐私,根据能量耦合关系对综合能源系统解耦,建立电-气-热网络的分布式协同优化模型;在此基础上,考虑风电出力和多能负荷的不确定性,提出基于一致性交替方向乘子法的分布式鲁棒优化框架,并利用二阶锥对偶理论与交替优化方法实现含二阶锥约束和二元变量的鲁棒子问题求解。以修改的IEEE 39节点电力网络、比利时20节点天然气网络和15节点热力网络为算例进行仿真分析,验证所提方法能够在源荷不确定性条件下实现综合能源系统各网络分散自治运行,同时兼顾系统运行的低碳性和经济性。 展开更多
关键词 --热综合能源系统 -绿证耦合 动态特性 鲁棒优化 低碳经济调度 交替方向乘子法
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基于考虑变形效应的土-水特征曲线求解非饱和地基动力响应
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作者 胡静 金林廉 +2 位作者 吕志豪 张家康 边学成 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第2期397-406,共10页
为研究移动荷载作用下的非饱和地基动力响应,在传统V-G土-水特征曲线模型的基础上,建立了考虑变形效应的土-水特征曲线模型,并基于该模型推导了新的非饱和土动力控制方程,从而完整描述非饱和土在受动力作用下的水-力耦合作用。进一步的... 为研究移动荷载作用下的非饱和地基动力响应,在传统V-G土-水特征曲线模型的基础上,建立了考虑变形效应的土-水特征曲线模型,并基于该模型推导了新的非饱和土动力控制方程,从而完整描述非饱和土在受动力作用下的水-力耦合作用。进一步的,采用2.5维有限元法对控制方程进行求解,求解结果分别与单相弹性介质,双相饱和介质和三相非饱和介质的解析解进行对比,均验证了该求解方法的准确性;不同介质模型的计算耗时分析表明2.5维有限元法是目前求解多孔介质动力问题的一种优势算法。通过数值分析发现,采用传统的、未考虑变形效应的土-水特征曲线会低估非饱和地基的振动强度。 展开更多
关键词 非饱和 2.5维有限元法 动力响应 -特征曲线 -耦合
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海水淡化厂与区域水-能耦合系统的协同调度 被引量:1
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作者 赵霞 武桢寓 +1 位作者 李欣怡 孙名轶 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期573-585,I0011,共14页
海水淡化厂具有能量密集、运行灵活的特点,是理想的电力需求响应资源。然而,现有关于淡化厂与电网协同运行的研究大多关注电网和淡化厂的一体化调度、无法适应双方自主决策的工程场景,对淡化厂运行约束的刻画也比较粗糙。该文研究反渗... 海水淡化厂具有能量密集、运行灵活的特点,是理想的电力需求响应资源。然而,现有关于淡化厂与电网协同运行的研究大多关注电网和淡化厂的一体化调度、无法适应双方自主决策的工程场景,对淡化厂运行约束的刻画也比较粗糙。该文研究反渗透淡化厂与区域水-能耦合系统(waterenergy nexus,WEN)的协同运行方法。首先,考虑淡化厂的生产流程、调节特性和运行约束,分别建立传统及新能源淡化厂的水-能管理模型;其次,在保障两类淡化厂和区域WEN自主决策和信息隐私的条件下,提出以双方调度计划互动为载体的“激励型”和“价格型”两种协同运行机制及调度模型,并提出基于二阶锥松弛和McCormick包络的求解方法。用算例验证所提协同运行机制、调度模型及求解方法的有效性。 展开更多
关键词 淡化 综合能源系统 -耦合系统 协同调度 二阶锥松弛
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京津冀地区水-能源-粮食系统安全耦合协调发展特征评价 被引量:4
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作者 王璐琪 姜珊 +3 位作者 刘红卫 李溦 程金花 何凡 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期12-22,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 京津冀地区 -能源-粮食系统 耦合安全评价 耦合协调发展 影响因素分析
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海河流域水-能-碳系统耦合协调发展及驱动因素研究 被引量:2
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作者 李情情 曹永强 +2 位作者 王菲 范帅邦 陈敏 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2024年第6期20-31,40,共13页
水、能资源短缺及碳排放超标是制约区域经济转型升级和生态文明建设的主要障碍,探究水-能-碳系统耦合关系是实现区域绿色低碳发展的重要基础。以海河流域水-能-碳系统为核心,基于组合赋权法和综合分析法,构建流域水-能-碳系统综合评价体... 水、能资源短缺及碳排放超标是制约区域经济转型升级和生态文明建设的主要障碍,探究水-能-碳系统耦合关系是实现区域绿色低碳发展的重要基础。以海河流域水-能-碳系统为核心,基于组合赋权法和综合分析法,构建流域水-能-碳系统综合评价体系,利用耦合协调度、障碍度和地理探测器模型,探究2000—2021年海河流域水-能-碳系统耦合协调时空演变特征及驱动因素。结果表明:①海河流域水-能-碳系统的综合发展水平总体上呈上升态势,碳排放系统处于最高位水平,评价指数多年平均值为0.45。②海河流域水-能-碳系统的耦合协调度总体上呈现平稳发展特征,发展水平由濒临失调过渡到中级协调阶段。③地表水资源量、污水处理能力、经济发展水平、产业结构、政府调控能力和居民生活水平是制约水-能-碳系统发展最大的障碍因子和外部驱动因素。研究结果可为促进海河流域经济社会全面绿色转型和可持续发展提供理论支撑。 展开更多
关键词 --系统 耦合协调度 障碍度模型 地理探测器 海河流域
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