水-甲烷-二氧化碳-碳系统润湿性的分子模拟研究

1

作者 雍唯 未志杰 +4 位作者 刘玉洋 王德强 崔永正 张健 周文胜 《特种油气藏》 北大核心 2025年第2期89-94,共6页

针对分子尺度下润湿性研究难以开展的问题,运用分子模拟方法,探究了页岩纳米孔隙中液滴与甲烷-二氧化碳-碳系统相互作用后的润湿性表现(润湿性通过表面张力和润湿角表征)。结果表明:CO_(2)分子数占比X_(CO_(2))对CH_(4)-CO_(2)-H_(2)O... 针对分子尺度下润湿性研究难以开展的问题,运用分子模拟方法,探究了页岩纳米孔隙中液滴与甲烷-二氧化碳-碳系统相互作用后的润湿性表现(润湿性通过表面张力和润湿角表征)。结果表明:CO_(2)分子数占比X_(CO_(2))对CH_(4)-CO_(2)-H_(2)O系统表面张力γ影响显著,γ随温度上升和X_(CO_(2))增加而降低,降幅最高约40%。进一步得到液滴润湿角随CH_(4)和CO_(2)压力的变化曲线,发现在CH_(4)环境中压力超过78 MPa时,液滴脱离固体表面,形成180°润湿角,此时页岩孔隙表面达到完全疏水状态,而在CO_(2)环境中,页岩表面完全疏水的对应压力为12 MPa,模拟结果与相关实验数据一致。与CH_(4)相比,CO_(2)与页岩表面有着更强的相互作用,从而置换出附着在固体表面的CH_(4),提高了气体采收率。对于CH_(4)-CO_(2)混合物,润湿角则与CO_(2)分子数占比成线性正相关的关系。研究成果可为揭示润湿性与页岩提高采收率之间的关系提供理论指导。 展开更多

关键词 水-甲烷-二氧化碳-碳系统 润湿性 接触角 分子模拟 提高采收率 页岩

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二氧化碳-水-岩作用机理及微观模拟方法研究进展 被引量：14

2

作者 张烈辉 张涛 +6 位作者 赵玉龙 胡浩然 文绍牧 吴建发 曹成 汪永朝 范云婷 《石油勘探与开发》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期199-211,共13页

系统综述CO_(2)-水-岩复杂作用机理、多孔介质反应输运(溶解、沉淀及沉淀运移)微观模拟、CO_(2)-水-岩系统微观模拟3个方面的研究进展,指出目前研究存在的主要问题并提出了关于未来研究方向的建议。CO_(2)注入储集层后,不仅存在常规渗... 系统综述CO_(2)-水-岩复杂作用机理、多孔介质反应输运(溶解、沉淀及沉淀运移)微观模拟、CO_(2)-水-岩系统微观模拟3个方面的研究进展,指出目前研究存在的主要问题并提出了关于未来研究方向的建议。CO_(2)注入储集层后,不仅存在常规渗流体系的流动和传质作用,还会产生溶解、沉淀及沉淀运移等特殊物理化学现象,其耦合作用导致多孔介质的孔渗参数变化规律复杂。孔隙尺度的微观渗流模拟,可以得到孔喉三维空间内的详细信息,且能显性观察到多孔介质流-固界面随反应的变化。目前研究主要在复杂作用机理解耦合、多矿物差异性反应表征、沉淀生成机理及表征(晶体成核和矿物脱落)、沉淀-流体相互作用模拟方法、多物理化学过程耦合渗流机制等方面存在局限。未来研究中,需要创新实验方法对“溶解—沉淀—沉淀运移”解耦合,提高矿物地球化学反应相关参数实验测试的准确度,在不同沉淀机理可靠表征的基础上,建立沉淀-流体相互作用模拟方法,并有机耦合各个物理化学过程,最终实现对CO_(2)-水-岩系统中“溶解—沉淀—沉淀运移”的耦合渗流模拟。 展开更多

关键词 CO_(2)-水-岩系统 溶解 沉淀 沉淀运移 微观模拟 CO_(2)捕集、利用与埋存 碳中和 解耦合

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中国居民膳食结构对水-土-碳排放系统的影响 被引量：1

3

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 水足迹 水土资源 碳排放 水-土-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

4

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-能-碳”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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黄河流域九省区水-土-能-碳关联系统网络特征 被引量：7

5

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 水-土-能-碳 关联系统 网络特征 黄河流域

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长江经济带“水-能-碳”系统适应性评价及空间关联特征 被引量：5

6

作者 袁亮 程娟 +1 位作者 何伟军 徐沙沙 《中国人口·资源与环境》 CSSCI CSCD 北大核心 2024年第6期187-199,共13页

为应对全球气候变化和资源环境压力,研究水资源、能源和碳排放(水-能-碳)系统间的复杂作用关系和适应性水平,对促进“自然-社会-经济”协调发展和推动经济社会高质量发展具有重要意义。基于复杂适应系统理论,界定“水-能-碳”系统适应... 为应对全球气候变化和资源环境压力,研究水资源、能源和碳排放(水-能-碳)系统间的复杂作用关系和适应性水平,对促进“自然-社会-经济”协调发展和推动经济社会高质量发展具有重要意义。基于复杂适应系统理论,界定“水-能-碳”系统适应性内涵,建立“水-能-碳”系统交互适应性框架,从敏感性、稳定性、兼容性和可持续性4个子系统构建系统适应性评价指标体系,运用综合协同进化模型评价2010—2021年长江经济带“水-能-碳”系统适应性水平,探究长江经济带“水-能-碳”系统适应性的时空演变规律。结果表明:(1)从系统适应性影响权重来看,子系统权重排序为:可持续性>稳定性>兼容性>敏感性。(2)从指标适应性来看,各指标绝对适应性大于相对适应性。从子系统适应性来看,敏感性水平呈稳定发展趋势,兼容性和稳定性水平呈上升趋势,可持续性水平呈下降趋势;从省际适应性来看,各省系统适应性差距较大且呈“下游>中游>上游”的不均衡态势;从整体适应性来看,长江经济带系统适应性处于中等水平且呈“U”型发展趋势。(3)从子系统适应性协调水平来看,敏感性协调程度保持稳定,兼容性和可持续性协调程度不断上升,稳定性协调程度有所减小。(4)从空间关联特征来看,长江经济带系统适应性水平存在显著的正向全局空间自相关,空间聚集由弱变强再变弱,区域差异逐渐缩小;并且系统适应性水平呈现出“东高西低”的梯度格局,省域差异显著且表现出较强的路径依赖。该研究据此从敏感性、兼容性、稳定性和可持续性等方面提出提高长江经济带“水-能-碳”系统适应性的政策建议。 展开更多

关键词 “水-能-碳”系统 适应性评价 空间特征 系统协调

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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：3

7

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 水-能-碳系统 耦合协调度 障碍度模型 地理探测器 海河流域

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不同尺度下水-能-碳系统空间关联关系分析 被引量：6

8

作者 郑靖伟 孙才志 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第2期36-47,共12页

为应对气候变化和资源短缺压力的影响,研究水资源、能源和碳排放之间的关联关系,对促进“资源-环境-社会”的协调发展和推进绿色可持续发展进程具有重要意义。本文采用多区域投入产出模型,从三个尺度分析中国水-能-碳系统的变化情况和... 为应对气候变化和资源短缺压力的影响,研究水资源、能源和碳排放之间的关联关系,对促进“资源-环境-社会”的协调发展和推进绿色可持续发展进程具有重要意义。本文采用多区域投入产出模型,从三个尺度分析中国水-能-碳系统的变化情况和关联关系,结果表明:中国水资源、能源和碳排放空间转移的重心均位于东部地区,省际间水足迹、能源足迹和碳足迹贸易在产业关联路径的流量不断缩减,国际贸易水足迹的增加不利于改善中国水资源空间分布不均衡的情况;中国的30个省份水生产部门每万元产值的完全能源消耗量保持在较为稳定的低水平,完全用能效率高于直接用能效率,每万元产出的完全碳排放量高于直接碳排放量的情况居多,绝大多数省份直接和完全碳排放效率较高;五个能源生产部门每万元产出直接用水量、完全用水量和碳排放量均呈下降趋势,电力、热力的生产和供应业始终是直接和完全用水量与碳排放量最高的部门,且直接用水与碳排放量高于完全用水和碳排放量。 展开更多

关键词 水-能-碳 系统关联 产业关联 协同管理 资源压力

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基于碳足迹的水-能-粮纽带系统研究

9

作者 丁丽瑞 苗志强 +1 位作者 张瑜芝 武钰斯 《山西水土保持科技》 2024年第4期31-38,共8页

针对水资源、能源和粮食之间敏感性和脆弱性的关系,构建了不确定性条件下基于碳足迹的水-能-粮纽带系统优化配置模型。该模型以灌区经济效益最大为目标函数,设置了水资源总量约束、蒸散发约束、地表水约束、优先使用地表水约束、能源约... 针对水资源、能源和粮食之间敏感性和脆弱性的关系,构建了不确定性条件下基于碳足迹的水-能-粮纽带系统优化配置模型。该模型以灌区经济效益最大为目标函数,设置了水资源总量约束、蒸散发约束、地表水约束、优先使用地表水约束、能源约束、粮食安全约束和非负约束7个约束条件。以冶河灌区为例,求解得到灌区中井陉县、平山县、鹿泉区和元氏县冬小麦与夏玉米各个生育阶段配水结果、优化前后的用水量、农作物产量和经济效益。结果表明,优化后整体用水量减少了2.1%,农作物产量普遍呈现增加的趋势,井陉县的冬小麦增幅为12.9%,平山县的夏玉米增幅为11.8%,整体经济效益的增幅在6.2%~11.6%。 展开更多

关键词 碳足迹 水-能-粮纽带系统 优化配置 冶河灌区

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黄河中游地区水-能-粮-碳纽带关系模拟与韧性调控 被引量：3

10

作者 赵含 李占玲 +2 位作者 王红瑞 刘艺欣 李敏 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第6期9-19,共11页

水资源、能源、粮食和碳排放等对区域发展水平和生态环境质量有重要影响,其相互作用构成了复杂的纽带关系,对于区域绿色协调发展至关重要。以黄河中游地区为研究对象,采用系统动力学来探索水-能-粮-碳的关联模式,根据1999—2019年黄河... 水资源、能源、粮食和碳排放等对区域发展水平和生态环境质量有重要影响,其相互作用构成了复杂的纽带关系,对于区域绿色协调发展至关重要。以黄河中游地区为研究对象,采用系统动力学来探索水-能-粮-碳的关联模式,根据1999—2019年黄河中游地区的水资源、能源、粮食、碳排放现状的基础数据梳理这4个子系统的耦合关系,并对其未来30年的发展变化进行仿真模拟,从抵抗性、恢复性和适应性3个方面构建韧性评价指标体系来评价整个系统。研究结果表明:①在常规发展模式下,预计2050年水资源及粮食不会出现明显的供需缺口,而能源消费缺口会随着社会经济的发展越变越大。②每个情景的3个分数都存在差异,其中多子系统优先发展的情景在抵抗性、适应性及恢复性3个方面的表现均优于其他情景。③情景11的4个子系统都优先发展时及情景10的能源、粮食及社会经济子系统优先发展时,韧性指数从2020—2050年整体是最高的;情景11的碳排放量最低,水资源、能源及粮食供需指数都相对较高,因此情景11为最优发展模式。 展开更多

关键词 水-能-粮-碳纽带关系 系统动力学模型 韧性调控

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稻-鸭复合系统中灌水深度对甲烷排放的影响 被引量：15

11

作者 傅志强 黄璜 +1 位作者 陈灿 何保良 《湖南农业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期632-636,共5页

以稻田养鸭和稻田蓄水2项经典农作技术为背景,研究了稻-鸭复合系统中不同灌水深度对甲烷排放的影响以及深水灌溉下土壤氧化还原特性对甲烷排放的影响.结果表明,灌水20,10 cm与灌水5,2 cm处理之间甲烷排放通量差异显著;4个处理全生育期CH... 以稻田养鸭和稻田蓄水2项经典农作技术为背景,研究了稻-鸭复合系统中不同灌水深度对甲烷排放的影响以及深水灌溉下土壤氧化还原特性对甲烷排放的影响.结果表明,灌水20,10 cm与灌水5,2 cm处理之间甲烷排放通量差异显著;4个处理全生育期CH4排放总量分别为6.28,6.36,7.23,7.30 g/m2,灌水处理期间CH4排放量分别为1.19,1.24,2.31,2.37 g/m2,灌水20 cm的CH4排放量分别是其他处理的95.9%,51.5%,50.2%.深灌导致土壤氧化还原电位略降低,灌水20 cm土壤氧化还原电位比2 cm处理低8.2 mV.相关分析表明,甲烷排放通量与土壤氧化还原电位相关性不显著,与还原物质总量、活性还原物质总量呈正相关. 展开更多

关键词 稻-鸭生态系统 灌水深度 甲烷

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东北三省“水-能源-碳”系统仿真模拟——基于系统动力学模型 被引量：19

12

作者 李可欣 曹永强 +3 位作者 范帅邦 王菲 周姝含 任博 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第17期6999-7011,共13页

水资源和能源消费量及碳排放制约区域发展水平,也影响区域生态环境质量,区域多要素资源耦合作用与协同管理成为近年来的研究热点。水资源、能源和碳排放三个系统通过不同的流程相互连接,探究"水-能源-碳"系统耦合关系,是区域... 水资源和能源消费量及碳排放制约区域发展水平,也影响区域生态环境质量,区域多要素资源耦合作用与协同管理成为近年来的研究热点。水资源、能源和碳排放三个系统通过不同的流程相互连接,探究"水-能源-碳"系统耦合关系,是区域探索绿色协调发展的重要基础。以东北三省为研究对象,采用系统动力学研究方法,从自然、社会、经济三个维度来探索水-能源-碳三者的关联模式。以2001-2019年东北三省的水资源、能源、碳排放现状为基础数据,梳理三个子系统的耦合关系,并对未来二十年其发展变化仿真模拟。结果表明:(1)水资源、能源、碳排放在未来二十年均呈现增长的趋势,水资源增长趋势最快,在仿真情景5下,与2020年相比2040年水资源、能源消费量和碳排放量分别增长230.4%、210.7%和36.9%;(2)决策变量对"水-能源-碳"系统的影响程度依次是清洁节能>产业调控>国内生产总值(GDP)增长率,随着GDP增长率升高,水资源和能源消耗量、碳排放量升增加,随着产业转型升级,居民意识提高及清洁能源增加,水资源和能源消耗量、碳排放量减少。在综合调控情景下,未来水资源消耗量高于基础情景,能源消耗量和碳排放量则得到了良好的控制;(3)2020-2040年,水资源、能源消费量和碳排放量呈现强相关性,纽带关系呈协同优化方向改善,供需缺口减小,有效的缓解了环境压力;(4)情景3的能源结构调整和居民意识的提高可有效降低碳排放量,情景4产业结构的调整对水资源和能源的影响较为明显。情景5权衡经济发展与节能节水以减少碳排放,严格按照"双碳"目标,将水资源、能源向较高质量发展的可持续发展方向推进,更具参考性。研究结果有利于东北三省"水-能源-碳"系统可持续发展,促进经济发展水平。 展开更多

关键词 “双碳”目标 “水-能源-碳”系统 系统动力学 情景仿真 东北三省

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考虑电转气消纳水电的水-电-气系统低碳鲁棒优化调度 被引量：8

13

作者 胥洪远 龙太聪 +5 位作者 赵启道 李湃 南璐 张琪 陈宇航 谭晶 《中国电力》 CSCD 北大核心 2022年第11期163-174,共12页

针对电力系统调节能力不足引起的汛期弃水问题以及负荷侧存在的不确定性问题,本文构建了水-电-气多能源系统协同低碳鲁棒优化调度模型,并给出模型的求解方法。所提模型将电力系统中的水电机组、燃气机组、火电机组同水电系统、天然气系... 针对电力系统调节能力不足引起的汛期弃水问题以及负荷侧存在的不确定性问题,本文构建了水-电-气多能源系统协同低碳鲁棒优化调度模型,并给出模型的求解方法。所提模型将电力系统中的水电机组、燃气机组、火电机组同水电系统、天然气系统进行协同建模,考虑电转气技术将电力系统无法消纳的水电转化为天然气,存储至天然气系统中,对水-电-气多能源系统联合运行时消纳水电的能力进行分析。针对模型中的非线性约束,基于分段线性化法和泰勒级数展开方法将模型转化为混合整数线性模型;针对模型中的不确定性参数,运用列与约束生成方法将其转化为主-子问题框架,采用Gurobi求解器进行快速求解。采用改进的6节点电网-7节点气网系统进行算例分析,结果验证了所提模型能够充分利用不同能源系统间的互补特性提高电力系统的调节能力,促进水电的消纳,降低电力系统的运行成本并实现电力系统的低碳运行。 展开更多

关键词 协同优化调度 水-电-气系统 电转气 梯级水电 低碳运行

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干旱致灾因子对中亚碳水循环的解耦分析

14

作者 何然·亚合甫江 邹杰 +4 位作者 吾拉拉·唐加勒克 丁建丽 杨淼 黄帅 李俊岐 《生态学报》 北大核心 2025年第19期9515-9528,共14页

由于低土壤水分(SM)和高饱和水蒸气压差(VPD)之间存在强耦合性,因此很难确定二者对生态系统碳-水循环的影响,且鲜有研究二者与生态系统碳水循环之间的关系。通过综合运用相关性分析和分箱解耦分析方法,系统地剥离了土壤干旱与大气干旱... 由于低土壤水分(SM)和高饱和水蒸气压差(VPD)之间存在强耦合性,因此很难确定二者对生态系统碳-水循环的影响,且鲜有研究二者与生态系统碳水循环之间的关系。通过综合运用相关性分析和分箱解耦分析方法,系统地剥离了土壤干旱与大气干旱对生态系统水分利用效率(WUE)和光合效率(EPE)的独立贡献。这两项指标不仅是评估生态系统功能健康状态的关键参数,还直接关联到碳封存效率与全球植被绿化的动态变化,对于理解地球生态系统碳循环具有重要意义。研究结果表明,在中亚这一生态多样性丰富的区域,VPD对WUE的影响占据主导地位,表明大气干旱条件显著影响了植物的水分利用策略;相反,SM则为调控EPE的主要因子,揭示了土壤水分在维持光合作用中的核心作用。通过进一步分析不同海拔、纬度及干旱梯度下的数据,发现这些影响机制呈现出显著的地理异质性和环境敏感性。深化了对土壤与大气干旱如何独立及协同作用于生态系统碳水循环机制的理解,有助于生态系统科学管理。 展开更多

关键词 碳-水循环 饱和水蒸气压差 土壤水分 生态系统水分利用效率 生态系统光和效率

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陆地生态系统碳氮水循环的关键耦合过程及其生物调控机制探讨 被引量：79

15

作者 于贵瑞 高扬 +2 位作者 王秋凤 刘世荣 申卫军 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期1-13,共13页

陆地生态系统碳循环、氮循环和水循环是全球变化科学研究的三大主题,而陆地生态系统碳氮水耦合循环过程及其生物调控机制则是全球变化生态学研究的前沿性科学问题。目前,对陆地生态系统碳氮水耦合循环过程及其调控机制认识的不足是制约... 陆地生态系统碳循环、氮循环和水循环是全球变化科学研究的三大主题,而陆地生态系统碳氮水耦合循环过程及其生物调控机制则是全球变化生态学研究的前沿性科学问题。目前,对陆地生态系统碳氮水耦合循环过程及其调控机制认识的不足是制约评估陆地增汇/减排效果,预测分析全球变化对生态系统生产力和固碳功能影响的瓶颈性问题。本文在综合分析陆地生态系统碳氮水循环的耦合过程基础上,论述了制约生态系统碳氮水循环空间格局耦联关系的生物地理学机制,制约典型生态系统碳氮水循环耦合关系的生物生理生态学机制,以及典型生态系统碳氮水耦合循环的关键生物物理和生物化学过程。重点评述了生态系统碳氮水耦合循环的主要过程及其生物调控机制研究进展,包括:(1)植物叶片冠层生物学过程和根系冠层生物学过程及其对生态系统碳氮水耦合循环控制机制,以及二者之间的关联与互作关系;(2)土壤微生物功能群网络及其对碳氮循环过程的影响;(3)生态系统碳氮水交换通量的时空变化规律,以及生态系统的生态化学计量学理论与实践。本文最后还简要介绍了国家基金委重大研究项目"森林生态系统碳氮水耦合循环的生物控制机制"的研究思路及其主要研究内容。期望能够通过这些探讨对推动我国该研究领域的基础理论建设和新技术发展有所贡献。 展开更多

关键词 陆地生态系统 碳-氮-水耦合循环 生物调控机制 叶片冠层 根系冠层 土壤微生物功能群网络

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基于辅助散热与余热回收的车辆一体化CO_(2)热管理系统性能优化研究

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作者 曹锋 何凯程 +3 位作者 宋昱龙 谢宏生 白刚 杨涛 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第9期904-913,共10页

为在紧凑的车辆空间内实现高效的热管理,本文设计了一种车辆一体化CO_(2)热管理系统,该系统通过阀的切换和水-气体冷却器的多样化利用,可起到余热回收与辅助散热的双重作用,实现对电机、电池与乘员舱热管理的同时,进一步提高CO_(2)热泵... 为在紧凑的车辆空间内实现高效的热管理,本文设计了一种车辆一体化CO_(2)热管理系统,该系统通过阀的切换和水-气体冷却器的多样化利用,可起到余热回收与辅助散热的双重作用,实现对电机、电池与乘员舱热管理的同时,进一步提高CO_(2)热泵空调系统性能.通过仿真平台AMESim搭建系统仿真模型,并经实验验证了模型的可靠性,研究了将电机与电池纳入热管理CO_(2)空调热泵系统的影响.结果表明:制热模式下,水-气体冷却器可起到余热回收的作用,在冷却电机、电池的同时,利用二者的发热量提高系统制热能效;该模式下,电机、电池热负荷升高,水-气体冷却器换热量提高,系统的蒸发温度提高,对制热量和性能系数有可观增益,且环境温度越低,该增益效果越强.在-20℃/20℃的工况下,回收16 kW的余热可使系统制热量和性能系数分别提高21.42%、11.13%,但过高的电机、电池热负荷将使系统蒸发温度进一步提高至超过环境温度,室外换热器将向环境放热,从而抑制系统性能的提升效果;制冷模式下,水-气体冷却器可起到辅助散热的作用,在冷却电机与电池的同时,减少室外换热器的散热负担,辅助其散热从而提高系统制冷能效;该模式下,水-气体冷却器的换热量与电机热负荷负相关,压缩机功耗降低,系统制冷量和性能系数可分别提高2.84%、3.96%. 展开更多

关键词 二氧化碳热泵空调系统 电动汽车 水-气体冷却器 余热回收 辅助散热

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区域尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程研究进展 被引量：57

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作者 于贵瑞 方华军 +1 位作者 伏玉玲 王秋凤 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第19期5449-5459,共11页

地球系统的碳库和碳循环过程变化是影响气候系统的重要因素,而陆地生态系统的碳收支及其循环过程机制研究一直是全球气候变化成因分析、变化趋势预测、减缓和适应对策分析领域的科学研究热点。回顾了过去几十年区域尺度陆地生态系统碳... 地球系统的碳库和碳循环过程变化是影响气候系统的重要因素,而陆地生态系统的碳收支及其循环过程机制研究一直是全球气候变化成因分析、变化趋势预测、减缓和适应对策分析领域的科学研究热点。回顾了过去几十年区域尺度陆地生态系统碳循环和碳收支研究领域的国际前沿及其关键科学问题,并分析了我国在该研究领域的科技需求和发展方向。当前国际科学研究的热点和前沿领域主要包括:生态系统和区域碳储量和碳收支的清查、综合计量与碳汇认证,陆地生态系统碳通量的联网观测及其循环过程机制,陆地生态系统碳循环过程对气候变化响应野外控制试验,陆地生态系统水、碳、氮循环及其耦合关系机制和模拟模型研究等,同时指出在这些研究领域依然存在且急需解决的关键科学问题。我国近期的科技工作重点工作应该是努力构建天-地-空一体化的碳储量和碳收支动态监测体系、开展生态系统碳-氮-水耦合循环及其区域调控管理的前瞻性研究,定量评价中国生态系统的碳收支状况和增汇潜力,评估各种典型生态系统增汇技术的经济效益,为国家尺度的温室气体管理和碳交易机制与政策体系的建立提供可报告、可度量和可核查的科学数据和技术支持。 展开更多

关键词 陆地生态系统碳循环 碳收支 响应与适应 碳-氮-水耦合作用

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“双碳”目标下水资源行为调控研究框架及展望 被引量：23

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作者 左其亭 吴青松 +2 位作者 马军霞 张志卓 李赫 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期8-14,56,共8页

针对“双碳”目标下水资源行为调控研究,构建了研究框架,主要包括“双碳”目标下水资源行为作用机理研究、量化研究、调控研究3方面内容;阐明了水资源行为与“双碳”目标的相互关系及作用机理、水资源行为对“双碳”目标作用函数确定及... 针对“双碳”目标下水资源行为调控研究,构建了研究框架,主要包括“双碳”目标下水资源行为作用机理研究、量化研究、调控研究3方面内容;阐明了水资源行为与“双碳”目标的相互关系及作用机理、水资源行为对“双碳”目标作用函数确定及定量评估、面向“双碳”目标的水资源行为调控机制与定量描述3个关键问题,并介绍了这3个问题相应的研究方法;围绕上述内容,从水资源行为作用机理、定量评估、调控模型、应用实践4个方面展望了下一步的研究方向。 展开更多

关键词 “双碳”目标 水-碳系统 水资源行为 作用机理 优化调控

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下庄铀成矿古水热系统排泄区(减压区)铀成矿作用研究 被引量：5

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作者 刘金辉 李学礼 《矿床地质》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期259-264,共6页

形成于古水热系统排泄区 (减压区 )的下庄花岗岩型铀矿床是地下热水与岩石相互作用的产物。矿物流体包裹体水文地球化学分析表明 ,成矿期铀成矿古热水溶液气体成分主要为CO2 ,水化学类型为HCO3 _Ca·Na型、F_Ca型和HCO3 ·F_K... 形成于古水热系统排泄区 (减压区 )的下庄花岗岩型铀矿床是地下热水与岩石相互作用的产物。矿物流体包裹体水文地球化学分析表明 ,成矿期铀成矿古热水溶液气体成分主要为CO2 ,水化学类型为HCO3 _Ca·Na型、F_Ca型和HCO3 ·F_K型。地球化学模式和热力学计算证明 ,热水溶液中铀的存在形式为UO2 (CO3 ) 2 -2 ,UO2 F-3 和UO2 F2 -4 。热水溶液深循环过程中CO2 的加入可使溶液铀沉淀临界电位值 (EhC ,U)明显降低 ,从而保持水_铀比电位值 (ΔEhW ,U)为正值 (ΔEhW ,U=EhW -EhC ,U) ,使铀在深部相对还原的条件下仍能稳定迁移。当富铀成矿热液进入减压排泄区时 ,由于溶液物理_化学条件的改变 ,发生CO2 脱气作用和中和还原作用 ,导致ΔEhW ,U小于零 ,使铀沉淀、富集 。 展开更多

关键词 古水热系统 排泄水 水-铀比电位值 铀矿床 二氧化碳脱气作用 地下热水 流体包裹体

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甲烷化抑制剂在微生物电化学合成乙酸系统中的生物抑制效应 被引量：3

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作者 戚玉娇 BRIDIER Arnaud +3 位作者 DESMOND LE QUEMENERElie 吕凡 何品晶 BOUCHEZ Théodore 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期2033-2040,共8页

研究了利用2-溴乙烷磺酸钠(BES)选择性抑制产甲烷菌,从而提高微生物电化学系统合成乙酸产率的可行性,并对比了BES添加前后阴极室微生物菌群结构的变化。结果表明,厌氧混合菌接种物未经BES处理时甲烷是电化学系统CO_2还原的主导产物,最... 研究了利用2-溴乙烷磺酸钠(BES)选择性抑制产甲烷菌,从而提高微生物电化学系统合成乙酸产率的可行性,并对比了BES添加前后阴极室微生物菌群结构的变化。结果表明,厌氧混合菌接种物未经BES处理时甲烷是电化学系统CO_2还原的主导产物,最大生成速率达0.95 mmol·L^(-1)·d^(-1),8 d反应时间甲烷中电子回收率达55.0%,16S r RNA测序结果显示固态阴极的主要菌群为Methanobacteriaceae。BES的添加基本抑制了产甲烷菌的活动,使得乙酸成为主导产物,其合成速率最高达2.22 mmol·L^(-1)·d^(-1),系统总电子回收率达67.3%。Rhodocyclaceae(15.1%),Clostridiaceae(11.9%)、Comamonadaceae(11.1%)和Sphingobacteriales(11.0%)为主要菌群。研究结果表明了微生物电化学合成系统中抑制甲烷生成对调控微生态结构,从而调控电化学终产物的重要性。 展开更多

关键词 微生物电化学合成系统 二氧化碳还原 乙酸合成 2-溴乙烷磺酸钠(BES) 甲烷化抑制剂 控制 选择性 生物过程

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