“三生空间”统筹的科学基础与优化途径探析

党的十八大提出了将优化国土空间开发格局作为生态文明建设的首要举措,以及“促进生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的目标要求。通过文献调研和总结归纳法,系统梳理了“三生空间”统筹优化的研究进展。总结发现,现有工作主要从国土空间利用质量、土地利用适宜性评价、资源环境承载力与比较优势等角度开展了“三生空间”统筹优化研究。但由于对“三生空间”科学内涵的认识不足、定量识别方法与分类体系的构建不完善,目前“三生空间”统筹优化的技术途径存在诸多问题尚待明晰。未来“三生空间”统筹优化的技术途径应以美丽中国建设愿景为目标导向,以人地耦合系统理论为核心,系统构建识别与优化国土空间的理论体系与技术框架。     

农村居民点多功能空间格局与协调性优化模式

随着城乡融合发展和农户需求的不断提高,探讨农村居民点多功能及其协调关系,是推进农村人居环境整治和乡村振兴的重要依据。以山东省王村镇为例,基于“识别—诊断—优化”的逻辑思路,从生活—生产—生态角度构建农村居民点多功能评价指标体系,利用空间自相关、协调度和障碍诊断等模型,剖析农村居民点多功能空间格局、协调关系及其障碍因子,进而提出农村居民点多功能提升与协调的优化模式。研究发现：（1）王村镇农村居民点总体上呈现出“生产功能较好,生活功能一般,生态功能较差”的特征,且不同功能具有显著的空间异质性;（2）王村镇农村居民点“三生”功能整体协调性相对较高,但协调类型存在明显的复杂性和不均衡性;（3）王村镇农村居民点“三生”功能协调性障碍因素表现为大体相似且个别村庄无障碍性,用地强度、交通条件、资源禀赋、基础设施建设和生态环境状况是农村居民点多功能高强度协调的主要障碍因素;（4）基于障碍因子组合提出的农村居民点多功能协调性优化模式,为可持续性乡村发展提供理论借鉴。     

基于响应面法SCR脱硝反应器喷氨格栅的优化研究

利用计算流体动力学（CFD）方法,采用k-e湍流模型和组分运输模型对SCR脱硝反应器的氨浓度场进行了数值模拟,并通过实验验证了反应器内氨浓度场数值模拟的准确性,同时,基于响应面法研究了喷氨格栅各结构参数和系统运行参数对SCR脱硝反应器内氨浓度场的影响.结果表明,喷口密度N,开孔率ψ,喷口角度α及入口风速v对氨浓度分布均匀性都存在着一定影响,其中影响的显著性为N>α>v>ψ.而且存在着一组最优的喷氨格栅结构参数和最佳的系统运行参数能够使SCR脱硝反应器内的氨浓度分布不均匀系数达到最优值.在本文研究的参数范围内,喷氨格栅最优的结构参数分别是：r=8个、d=57mm、α=90°,系统最佳的运行参数为v=8.17m/s,此时氨浓度分布不均匀系数为0.0151.     

粮食安全视角下的土地资源优化配置及其关键问题

土地资源优化配置是提高土地资源利用效率、缓解土地用途冲突、促进人地和谐发展的重要手段。当前中国土地资源优化配置研究在理论探索与实践应用方面均取得积极进展,但面对土地利用急剧变化、土地管理效率低下及生态系统退化等现实问题,传统的以“数量—空间耦合”为核心的优化配置方式已难以满足当前人类追求美好生活的需求和国土空间可持续发展的目标要求。与此同时,全球粮食安全正面临一系列严峻挑战,土地资源优化配置将直接影响并作用于粮食生产与经济发展之间的冲突协调过程。改革开放以来,南京大学立足和服务于国家战略需求与重点区域发展（长三角及沿海地区）,以保障资源安全与粮食安全目标为导向,围绕土地资源优化配置开展了大量研究和实践,主要集中在耕地利用格局优化、耕地集约利用转型、耕地保护与利用规划、土地利用与城乡规划、国土整治与农用地管理、土地利用制度创新、土地经济政策优化等特色研究领域,充分发挥地理学与管理学交叉学科优势,为国家土地资源优化与可持续利用的学科发展和制度创新做出了积极贡献。综上,通过系统梳理土地资源优化配置相关研究进展,总结归纳中国土地资源配置的关键问题,进一步在回顾南京大学学术贡献的基础上提出粮食安全视角下的中国土地资源优化配置面临的机遇与挑战,试图为可持续土地利用优化提供借鉴和参考。     

基于机理模型的永川污水处理厂运行诊断与碳源优化

对重庆永川污水处理厂为期1.5年的历史数据和补充实验数据进行采集与分析,确定了其进水水质特征、运行方式、生化反应状态,对其全年平均状态及历时波动状态均完成了以机理模型为核心的数字化模拟仿真,确定了该污水处理厂现有运行状态中存在的问题与风险。通过运行参数的调整,可有效规避二沉池过负荷、系统污泥分布不均等风险;以合理的污泥龄运行,利用污水处理厂的进水水质特征,在出水水质稳定达标的前提下,减少外加碳源与药剂的投加。在平均状态、极端条件、历时波动等情景下进行了碳源投加的定量评估,动态进水状态下定量评估结果显示:一期甲醇年平均投加量可减少为原投加量的80%,二期可减少为原投加量的60%。     

响应面法优化重金属絮凝剂MAMPAM除Cu(Ⅱ)的絮凝条件

以聚丙烯酰胺(PAM)和巯基乙酸(TGA)为主要原料,经羟甲基化反应和酰胺化反应将巯基接枝到PAM分子链上,制备出具有重金属螯合能力的絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺(MAMPAM). 以含Cu(Ⅱ)水样为考察对象,采用响应面法中的CCD试验对MAMPAM除Cu(Ⅱ)的絮凝条件进行优化. 结果表明:①试验值与响应值的点基本呈线性,决定系数R2值为0.915 4,残差服从正态分布,说明模型的合理性和拟合性均较好;模型的F值为12.75,P值为0.000 2(<0.001),表明模型非常显著. ②水样初始pH(X₁)、Cu(Ⅱ)初始浓度(X₂)、MAMPAM投加量/Cu(Ⅱ)初始浓度(X₃)的P值分别为0.003 4、0.073 2、0.000 5,说明X₁、X₃为显著影响因素,X₂为不显著影响因素. 通过响应面分析,X₁X₃、X₂X₃之间的交互作用显著,X₁X₂之间的交互作用不显著. ③通过模型验证得到最佳絮凝条件为软件推荐的絮凝条件,即水样初始pH为5.8、Cu(Ⅱ)初始浓度为65.6 mg/L、MAMPAM投加量与Cu(Ⅱ)初始浓度的比值为3.7∶1,在此条件下试验测得的Cu(Ⅱ)去除率为95.05%,模型预测的Cu(Ⅱ)去除率为98.52%,相对偏差为?3.52%. 研究显示,利用响应面法优化MAMPAM除Cu(Ⅱ)的絮凝条件可行.      

环保设备设计优化及新技术采用

随着社会经济的发展,日常生活中的能源与资源消耗增多,造成了垃圾废物的产生,对社会生活环境产生了巨大的影响。因此,环境问题必须引起重视,并使用环保设备对自然环境、社会生产进行必要的控制与约束,维护经济社会发展环境。环保设备设计与优化成为发展环境保护、可持续发展理念的重要工作,核心是围绕环境质量的优化、环境检测的规划达到减小污染、降低能耗的目的。本文通过研究环保设备优化与新技术采用的重要作用,进一步分析了优化与新技术的手段,为环保工作的顺利进行提供借鉴。     

宁晋污水处理工程可行性与排水管网优化

近年来随着经济的发展和城市化的进程不断加快,企业如雨后春笋般出现和人口的迅猛发展都为城镇污水排水系统增加了负担,一些地区的排水系统本身就不够完善,不能发挥应有的功效,当污水聚集时带来的影响严重干扰了居民的生活。本文以宁晋县污水处理工程为例,讲述了其所处的地理和自然环境,分析了当前污水处理工程的现状和存在的问题,并提出了应用研发的新方向。     

构建基于IFLP方法的碳减排优化模型研究

本研究以碳减排为切入点,结合区间线性规划(ILP)和模糊线性规划(FLP)方法,构建了基于IFLP方法的碳减排优化模型,从经济产出-能源消费-二氧化碳排放以及排放成本模拟分析。优化结果:2020年实现单位国内生产总值二氧化碳排放下降40%-45%的目标,经济走势向资源优化配置、清洁能源经济的经济模式发展。单一的低碳经济政策减排效果欠佳,国家应该将减排配套政策联合成一体,构造对现实生产活动需要的低碳经济政策体系。