Toward an Alignment of Stormwater Flow and Urban Space

Urban stormwater practices are individually diverse, but they are components of an overall urban watershed system. This study proposes a conceptual model of that system, including its component spatial areas, their arrangement along the flow route, and their associations with urban land uses and values. The model defines three spatial areas along the flow route which have evolved over time into their present forms: (1) the source area, which is arranged and furnished primarily or entirely for human use, accommodation, and comfort; (2) the perimeter area, where specialized stormwater facilities carry away source‐area runoff or buffer downstream areas from its impacts; and (3) the downstream area, which receives the discharges from the perimeter or directly from the source area. Each area presents a specific combination of stormwater features and human interactions, and excludes others. Considering stormwater flows and functions in the context of physical urban spaces brings into view the spaces’ urban structures and interacting agendas. This model allows practitioners to navigate conceptually through the system, and to focus appropriate objectives and structures on each project site.     

A real-time simulating non-isothermal mathematical model for the passive feed direct methanol fuel cell

In order to understand the complex transport phenomena in a passive direct methanol fuel cell (DMFC), a theoretical model is essential. The analytical model provides a computationally efficient framework with a clear physical meaning. For this, a non-isothermal, analytical model for the passive DMFC has been developed in this study. The model considers the coupled heat and mass transport along with electrochemical reactions. The model is successfully validated with the experimental data. The model accurately describes the various species transport phenomena including methanol crossover and water crossover, heat transport phenomena, and efficiencies related to the passive DMFC. It suggests that the maximum real efficiency can be achieved by running the cell at low methanol feed concentration and moderate current density. The model also accurately predicts the effect of various operating and geometrical parameters on the cell performance such as methanol feed concentration, surrounding temperature, and polymer electrolyte membrane thickness. The model predictions are in accordance with the findings of the other researchers. The model is rapidly implementable and can be used in real-time simulation and control of the passive DMFC. This comprehensive model can be used for diagnostic purpose as well.     

复合链式结构下中国林业碳库系统测度模型构建

温室气体上升导致的全球气候变暖问题不容忽视,增加森林碳汇和木质林产品碳储是缓解温室效应的有效途径。根据森林碳汇功能与林产品碳储功能的关联理论与模型,推导和改进包括森林子碳库、土壤子碳库及木质林产品子碳库在内的林业碳库核算模型及方法,以实现目标碳从森林碳库向木质林产品碳库的过渡与转移。基于气候变化背景下森林-林产品产业链的发展现状,构建包括森林子碳库和林产品子碳库的复合一体化林业碳库模型,使之为中国林业碳库的计量与评价提供判据。首先,对包含森林子碳库和木质林产品子碳库在内的世界林业碳库的发展现状进行探讨,归纳和比较国内外主流的关联林业碳库评估方法模型,从而对中国林业碳库模型的构建提供理论背景支持和逻辑方法支撑。其次,分析现有中国林业碳库评估存在的优势和弊端,找出适合中国林业特点的国家碳库创新评估路径,运用政府间气候变化专门委员会指定的生产法的思路,通过分析目标碳在林产品产业链生产、加工等过程中的流入和支出,提出创新中国林业碳库的模型构想并对其系统内涵进行分析。最后,赋予中国林业碳库系统模型数学表达,分析其数理结构并进行逻辑演绎,在森林子碳库和木质林产品子碳库两个复合链式体系下构建中国林业碳库系统测度模型(ForestProducts Carbon Model/FPCM)。     

中国虚拟水贸易的测算及影响因素研究

本文测算2005年、2007年与2010年3个年度中国虚拟水进出口贸易量,采用投入产出及IO-SDA等方法分解分析其变化的影响因素。研究结果显示部门间用水系数差距都非常大,直接用水系数最大的农业部门857.9 t/万元(3年平均值,下同),与直接用水系数最小的部门差距达600倍之多。完全用水系数最大的也为农业部门1 078.7 t/万元,与完全用水系数最小的部门亦达113倍。各部门的完全用水系数和直接用水系数也存在较大不同,有些部门完全用水系数和直接用水系数差距很大,如服装皮革羽绒及其制品业部门差距达115倍,食品制造及烟草加工业部门差距达618.5 t/万元;而有些部门差距非常小,如农业部门差距仅仅0.24倍,煤炭开采和洗选业部门差距仅为8.2 t/万元。虚拟水出口量和进口量分别从2005年的1 774.3亿t和1 378.7亿t增加到2010年的2 254.1亿t和1 836.5亿t,且出口量一直大于进口量。影响因素分解显示,在此期间,进出口规模的增加是虚拟水贸易量增加的主要影响因素,其中出口规模合计为103 698.8×10~6t,进口规模合计为80 401.2×10~6t。进出口贸易结构的影响在不同部门间存在较大的差异。真实用水系数和真实中间投入技术是虚拟水贸易变化的主要负向因素,其中真实用水系数对虚拟水出口与进口的影响分别为-36 793.2×10~6t和-34 668.3×10~6t,真实中间投入技术对虚拟水出口与进口的影响分别为-1 719.7×10~6t和-1 660.8×10~6t,表明在此期间用水效率和中间投入效率都得到了改善。另外,直接用水系数和中间投入技术分解出的结构效应都不明显,中间投入进口比率效应也不明显。     

家庭部门生活能源消费碳排放:测度与驱动因素研究

本文运用IPCC的二氧化碳排放量测算方法,在省际层面测度了我国家庭部门直接能源消费碳排放,并基于扩展的STIRPAT和Kaya模型,构建家庭部门直接能源消费碳排放影响因子动态面板数据模型,对我国2003-2012年分省面板数据样本及城乡子样本进行系统GMM估计。本文研究表明,第一,我国城乡家庭部门碳排放总量和人均碳排放在近十年都呈快速上升趋势,家庭部门碳排放的空间分布具有明显的地域差异特征,高碳排放地区主要集中在东、中部地区,西部地区的碳排放水平较低;第二,城乡家庭部门生活能源消费的上期碳排放量对本期碳排放产生重要的正向影响,这反映出我国家庭部门碳排放具有显著的惯性特征和路径依赖性,是一种动态自适应机制;人口规模、居民消费水平、能源消费结构、碳排放强度、能源消费强度和城镇化因素,都对我国居民能源消费碳排放总量及人均碳排放具有显著的影响,城乡之间的家庭能源消费碳排放驱动因素存在差异。本文研究得到如下启示及政策含义:家庭部门碳减排将是一个有步骤、分区域的渐进过程,我国碳减排政策应当兼顾消费升级和碳排放的双重目标,努力构建分层次碳减排的适应性预期机制。具体而言,一方面应着眼于引导和激励居民低碳消费,缓解人口规模增加、消费水平提升和城镇化对家庭部门碳减排的压力;另一方面要通过能源价格改革、财政政策和环境规制政策等优化我国能源消费结构,不断降低煤炭消费比重,提高清洁能源的消费。同时,通过技术创新、设备改造等科技手段提高煤炭利用效率,降低碳排放强度,这些政策将更有利于城镇家庭部门碳减排。     

农业机械化、非农就业与农民的承包地退出意愿

工业化和城镇化必然要求部分农民与农村土地"人地分离",农业生产方式的转变加快了上述进程。理论分析表明,农业机械的广泛使用,不仅可能对农民的承包地退出意愿直接产生正负两种作用,还可能会通过非农就业这一中介变量间接影响农民的退地意愿。为了考察当前我国农民的农村土地退出意愿以及农业机械化、非农就业对其造成的影响,本文首先采用两阶段随机抽样法,对河北、山东、河南三省九县(市、区)620个农户进行了问卷调查,发现相当一部分农民愿意有偿退出农村承包地,且对不同的退出方式有不同的选择偏好。利用上述农户调查数据,本文将农村承包地退出划分为"换工资收入"、"直接出售"和"被政府征用"三种具体方式,通过构建mvprobit模型,计量分析了农业机械化、非农就业与农民的承包地退出意愿之间的联系。研究发现,农业机械使用比例的提高会强化农民以承包地换养老保险等工资性收入的意愿,而农民对农机作业服务满意程度的提升,则会抑制其直接出售承包地或用之换养老保险等工资性收入的意愿。整体来看,农业机械化对农民"弃地进城"有显著的积极作用。非农就业是农业机械化影响农民退地意愿的中介变量,但它对退地意愿的作用不显著。成员非农就业较稳定的农户家庭,更愿意以一次性卖断(直接出售或被政府征用)的方式处置承包地。为了避免陷入"日韩陷阱",推动农业转型发展和农民市民化,需要实施农民的承包地退出制度,尽快为有意愿、有能力的进城农户彻底放弃农村土地提供制度出口。     

土地城镇化与人口城镇化的非协调性和互动关系

土地城镇化与人口城镇化失调是我国目前城镇化进程中的一个突出问题。但对各地区土地城镇化与人口城镇化的非协调性进行全面系统分析的研究相对较少。此外,鲜有研究对土地城镇化与人口城镇化之间的互动关系进行实证检验。本研究利用我国2005—2013年间的省级面板数据考察各省级行政区土地城镇化与人口城镇化的非协调性,并通过构建和估计面板向量自回归模型探究土地城镇化与人口城镇化之间的互动关系。研究发现,土地城镇化与人口城镇化的非协调性存在着显著的时空差异。在样本期的后半段(2009—2013年),多个省级行政区人口城镇化滞后于土地城镇化的程度有所加深。根据全样本期内土地城镇化与人口城镇化非协调性的严重程度,可将各省级行政区划分为5个等级。城镇常住人口变化对建成区面积变化具有显著的正向影响;建成区面积变化对城镇常住人口变化的影响方向虽然为正,但该影响不具有统计显著性。从而表明人口城镇化对土地城镇化起到了推动作用,但土地城镇化却未能有效地带动和促进人口城镇化。此外,第二、三产业增加值变化对城镇常住人口变化具有显著的正向影响。研究从改革新增建设用地指标分配方式、抑制城市空间粗放扩张及推动户籍制度改革和基本公共服务均等化等方面提出了促进土地城镇化和人口城镇化协调发展的政策建议。     

Rebound effect and its decomposition – an analysis based on energy types in China

Rebound effect derived from energy efficiency improvement has been widely invested. However, most of studies focus on the rebound effect of the energy composite level and neither distinguish nor compare different energy types. We compare the differences in energy saving and energy rebound between primary and secondary energy sources, and further decompose the rebound effect into production rebound part and final demand component. To do so, we add a module for rebound into a comparative state China-CGE model. We design and test two simulation scenarios using the model. In Scenario 1, all production sectors’ energy efficiency of using primary energy increases by 5%. In Scenario 2, all production sectors’ energy efficiency of using secondary energy increases by 5%. The results show that Scenario 2 leads to more GDP growth and more energy saving. Our scenarios show rebound effects range between 9.6% and 27.9%, and in general are higher when energy efficiency of using primary energy sources is improved. Our decomposition analysis shows that improving energy efficiency in production sectors would stimulates energy use of final demand. Indeed, the consumption side has significant contribution to rebound in secondary energy use, especially in crude oil and gas. This study reveals that improving efficiency of using secondary energy is better than improving that of primary energy, both in terms of economic impact and energy rebound. And complementary policies that prevent energy services prices from falling too much can be adopted to reduce rebound. Controlling residential energy use could also be effective in reducing rebound, this has particular implication to economies in which residential energy consumption are far from saturation.     

基于LCA的废旧资源循环利用节能减排效果评估模式与方法研究——以吉林省某钢铁企业为例

促进废旧资源循环利用是加快推进我国生态文明建设,完成节能减排目标的必然选择。本文基于生命周期评价模式,从微观企业层面入手,构建产品全生命周期基准流程,引入能量输入与环境输出参数,建立废旧资源循环利用节能减排效果量化核算模型,评估再生产品的节能减排经济成效,并以吉林省某钢铁企业为例,评估"废钢-电炉"短流程和"铁矿石-高炉-转炉"长流程的能源、环境、成本差异,辨识影响废钢再循环节能减排效果的主要因素和重要环节。结果显示,再生钢铁全生命周期与原生钢铁全生命周期相比,节能588.48kgce/t,节能率为84%;主要污染物中SO2减排率最高,达92%;CO2总减排1 180.92 kg/t,减排率为67%;总成本却高出198元/t。其中,炼铁工序的节能量和减碳量最大,烧结工序SO2、NOx和烟(粉)尘减排量最大,焦化工序COD和氨氮减排量最大,回收、加工处理、炼钢环节节能量和减碳量以及SO2、NOx和烟(粉)尘减排量均为负。成本方面,再生钢铁生产成本高于原生钢铁308元/t,虽然再生钢铁由于污染减排可节省56元/t的排污费并获取54元/t的碳交易收益,但都不足以扭转电炉炼钢费用较高的现状。因此,国家应在电炉炼钢方面给予钢企及相关企业适当的财税扶持政策,在电价方面给予钢企一定的优惠或补贴,并完善废钢回收加工体系等,以促进废钢循环利用。基于LCA的废旧资源循环利用节能减排效果评估可以实现对产品生命周期全过程的资源、环境、成本的优化管理。     

基于SD和CLUE-S模型的区域土地利用变化对土壤有机碳储量影响研究

土地利用/土地覆被变化改变土壤呼吸条件,进而对土壤有机碳储量变化产生影响,而土壤有机碳储量则是影响农业可持续发展和全球碳平衡领域的重要因素。以上海市崇明岛为例,运用系统动力学模型(System Dynamics Model)预测2020、2030年土地利用需求变化,结合CLUE-S模型(Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent Model)得出各种用地类型的空间分布,并引用碳密度法估算三种发展幕景下土地利用变化对土壤有机碳储量的影响。结果表明:2030年三种发展幕景土壤有机碳储量分别为:低速发展幕景为3 093.03×106kg,惯性发展幕景为3 079.47×106kg,高速发展幕景为3 059.81×106kg;研究期内土壤有机碳储量呈现缓慢下降趋势,但人类活动对其扰动较小;SD和CLUE-S耦合模型可以从时间和空间两方面对土壤有机碳储量进行模拟,具有可行性;建议通过加强城镇用地集约利用、农田保护、林地建设来减少人为活动对土壤有机碳储量的影响。