流域绿水管理博弈建模及应用分析

绿水资源表示水循环通过降水渗透入土壤非饱和层并由植物蒸腾或土壤蒸发返回大气层的水汽，是农业作物生产的重要基础，但是通常被传统流域水资源管理所忽视。基于流域水量平衡和蓝水绿水综合思维，将绿水资源纳入流域水资源管理体系。在绿水信贷理念和博弈建模分析框架下，结合SWAT分布式水文模型、多目标优化及情景比较分析，利用绿水管理措施合理优化配置流域蓝水绿水资源，采用绿水生态补偿协调处理上下游利益冲突的博弈问题，探索性地提出了流域绿水管理博弈框架。该框架通过博弈建模可以识别分析流域绿水管理问题的博弈空间、博弈结构和纳什均衡等博弈特征；通过合作博弈约束条件改进的多目标优化，可以计算流域绿水管理情景的绿水补偿标准和帕累托最优收益。将建立的绿水管理博弈框架应用于涟水流域实例研究，NSE、R2、PBIAS、p-factor与r-factor等模拟效果评价和不确定性分析结果表明，涟水流域SWAT分布式水文模型的蓝水绿水模拟均达到可信程度。上下游收益变化、绿水补偿标准与帕累托最优解集等博弈分析结果显示，涟水流域整体社会经济与生态环境收益明显改善，其帕累托最优收益平均增长2.72亿元/a，年均绿水补偿标准折合1.94、1 253.7元/hm²。实例分析表明提出的绿水管理博弈框架在涟水流域具有较好的适用性和可行性。因此，该方法可以为流域蓝水绿水管理试点研究及其绿水补偿标准核定提供相关理论依据和技术参考，具有一定程度的的应用价值和现实意义。     

五台山地区生态脆弱性评价及其时空变化

以五台山地区为研究区,基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度模型,较为全面地选取11个指标构建五台山地区生态脆弱性评价指标体系,以GIS技术为支撑,应用空间主成分分析、重心迁移、差异性分析等方法,对五台山地区2000、2005、2010、2015年4期的生态脆弱性进行评价,并进一步分析其时空变化、重心迁移及差异性特征。结果表明:(1)五台山地区2000—2015年生态脆弱性指数的均值为4.83,整体处于中度脆弱状态,各等级所占的面积虽处于波动状态,但仍以轻度和中度脆弱性为主,重度脆弱区域分布在北部和东北部地区;(2)2000—2015年生态脆弱指数的重心均落在繁峙县境内,且变化幅度较小;(3)2000—2015年3个县级行政区均属于中度脆弱性状态,从高到低依次为繁峙县、五台县和代县;(4)不同土地利用类型的生态脆弱性差异显著。耕地、未利用地和城乡建设用地的生态脆弱性总体水平偏高,处于中度脆弱状态;而林地和草地的生态脆弱性较低,处于轻度脆弱状态。对该地区的生态脆弱性进行定量研究,不仅能正确认识该地区生态脆弱的程度,而且能掌握其空间分布差异,从而进一步对生态脆弱区进行治理,促进资源的有效利用和生态系统的可持续发展。     

轨道交通车辆基地的LID布置优化

近年来，极端天气发生频繁，城市化建设急速发展，由于强降雨导致的城市轨道交通内涝，给轨道交通正常运营带来极大的安全隐患，基于雨水管理的海绵城市建设对解决车辆基地径流问题具有重要作用。基于NSGA-Ⅱ构建以径流总量控制率、节点超载总时间和LID工程总成本为目标函数的LID优化布置算法，从模型角度优化LID措施的组合方案及规模，避免情景方案中人工枚举不全面的问题；并以上海市某车辆基地为研究区域，探究区域的LID布设方案。模拟结果表明：耦合SWMM和优化算法可生成一系列兼顾上述三目标的LID布设方案，有效削减了区域雨水径流总量和洪峰流量，提高区域排水能力，为车辆基地的LID方案设计提供技术支持。     

污泥热干化含水率实时监测的HBA-SVM回归模型研究

利用网格划分法和黑盒法采集分析污泥含水率的实时监测数据，探讨热干化系统湿热空气的性质和计算方法，研究回风口排湿速率和干化时间与污泥含水率的关系。在污泥干化领域尝试引入最新蜜獾算法(HBA),优化支持向量机(SVM),构建HBA-SVM回归模型，并与粒子群算法(PSO)和遗传算法(GA)优化的SVM回归模型进行对比分析。结果表明：回风口排湿速率和污泥含水率随干化时间增加呈非线性降低，排湿量下降的变化速率略高于含水率。HBA-SVM的决定系数(R²)是0.996 5,均方根误差(RMSE)是0.979 2,离散度更低，精确度更高；将模型移植到嵌入式系统，经现场试验验证，综合预测精度可达90%以上，是实际污泥含水率监测的一种有效方法。     

CO2海底封存泄漏引起海水pH变化的动态数值模型描述

将CO2注入海底已经成为目前碳封存的一种有效方式,而CO2海底封存泄漏会引起pH降低造成海水酸化,改变海水化学环境及海洋生态系统等。本文分析并建立了含有缓冲项的CO2与pH之间换算的动态数值模型,并针对CO2海底封存泄漏对pH的影响做了模拟实验研究,通过实验验证模型的可行性并完善数值模型,旨在为中国CO2海底封存风险控制研究工作提供科学依据。     

海洋颗粒有机碳的遥感探测与应用分析

海洋颗粒有机碳(POC)监测对研究海洋碳循环和全球变化有重要意义。为寻求POC探测的有效方法,先讨论了POC的定义组成,介绍了POC的常规测定方法及国内外POC相关研究进展,接着介绍了国外POC遥感探测方法原理。通过对常规测定方法和遥感探测方法优缺点对比分析,我们认为遥感探测海洋POC方法将成为海洋环境监测的重要手段。采用2009年8月的MODIS数据,借鉴蓝绿光比值法建立的POC遥感反演模型,进行了渤海POC的遥感探测,从大尺度揭示了整个渤海POC的分布态势,最高值达370 mg/m3。结果表明:POC遥感探测方法可有效、迅捷、直观反映海区POC变化,因此研究建立具有区域特点的POC生物光学遥感模型用于POC监测,将是海洋环境监测和海洋碳循环研究的重要方向之一。     

基于耦合协同理论的泥石流危险性评价研究

泥石流地质灾害是降雨、松散物源和自然地理条件共同作用的结果,在泥石流暴发形成过程中,降雨条件、物源条件和自然地理条件三者之间存在着复杂的耦合关系,各要素之间相互作用、协同演化。因此,根据系统耦合协同理论和熵值赋权理论,本文建立泥石流暴发系统的耦合协调评价模型,并对重庆市北碚区典型泥石流单沟进行了耦合协调程度和危险性评价,评价结果与泥石流暴发的实际情况相吻合,能够为泥石流灾害的预防提供理论支撑。     

基于DRASTIC的丽水市地下水防污性能评价

地下水防污性能反映地下水系统遭受污染的可能性,可以为土地利用规划、地下水资源保护规划、地下水水质监测等提供科学依据。此论文结合丽水市的水文地质条件,对DRASTIC评价模型进行了改善,建立了符合丽水市的DRAMTIC评价模型。该模型由大气降雨入渗补给量、地下水埋深、包气带介质、水力传导系数、含水层厚度、地下水开采强度、地形坡度等7个因子组成,以乡镇单元等为界线划分不规则评价单元,评分体系由单因子区域分布规律确定,采用主成分—因子分析法分析各因子的权重体系;利用差分法对各因子加权叠加的综合指数进行等级划分,应用GIS技术得到丽水市地下水防污性能评价图。该模型的评价结果客观科学,能有效的为规划部门及地下水资源管理部门服务。     

基于改进RPS的共因失效模型及在安全仪表系统中的应用研究

基于安全仪表系统共因失效机理的定性分析,在单一冲击下的RPS模型基础上,以泊松分布作为冲击的先验分布,建立了多冲击下考虑共因失效的安全仪表系统可靠性模型;采用基于专家经验和估计的方法,对模型参数进行估计;并通过定量分析确定出影响系统共因失效的最大冲击因子,为降低系统共因失效对可靠性的影响提供辅助决策支持。将改进的多冲击RPS模型的可靠性分析结果与β模型和PDS模型进行比较,验证了该模型的工程准确性。     

GM(1,1)灰色模型在真空预压沉降预测中的应用

土体固结度是真空预压法加固土体效果的一个重要评价指标,地基最大沉降量的计算是确定土体固结度的关键。本文结合工程实例,分析了GM(1,1)灰色模型在真空预压沉降预测中的可行性,根据部分实测数据计算了地基最大沉降量及土体固结度,并与常用的三点法和双曲线法计算结果进行对比,结果表明GM(1,1)灰色模型的预测结果更符合工程实际。该研究对真空预压施工具有一定的指导意义。