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基于水足迹的山西省农业水资源压力评价及其驱动力分析

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基于水足迹的山西省农业水资源压力评价及其驱动力分析

作者：冯变变山西师范大学

学位级别：硕士

山西省地处干旱半干旱地区,降水少且时空分布不均,水资源短缺严重制约着山西省农业生产,提高用水效率是解决山西省农业发展的重要途径。水足迹概念的提出拓宽了传统水资源评价体系,为科学评价农业生产过程中水资源使用状况提供了新的视... 详细信息

山西省地处干旱半干旱地区,降水少且时空分布不均,水资源短缺严重制约着山西省农业生产,提高用水效率是解决山西省农业发展的重要途径。水足迹概念的提出拓宽了传统水资源评价体系,为科学评价农业生产过程中水资源使用状况提供了新的视角。本文基于水足迹理论,分析山西省11个市2005-2014年粮食作物生产水足迹及其组成的时空变化特征,构建基于水足迹(GWSI)和水消耗(BWSI)的农业广义水资源压力指标体系并进行农业生产水资源压力评价,采用对数迪氏指数分解(LDMI)法,分析作物水足迹的不同影响因素,揭示山西省作物水足迹的驱动力。本研究的主要结论如下:(1)基于CROPWAT软件和区域实际耗水量两种方法量化山西省作物生产水足迹,结果表明:基于实际灌溉耗水量计算方法的作物生产水足迹整体高于基于CROPWAT软件的计算值,CROPWAT软件量化的的是作物在理想条件下的蒸散发,而基于实际灌溉耗水量的水足迹计算方法考虑了灌溉过程中输配水及田间灌溉的损失,能够较为真实的反映山西省作物生产过程中的水资源利用情况和农业用水水平。(2)2005-2014年山西省作物生产水足迹、蓝水足迹和绿水足迹在作物和区域间差异显著,且在年际间均呈下降趋势。作物生产水足迹、蓝绿水足迹在区域间整体表现为北部高、南部低的特性,其中大同、吕梁、太原地区生产水足迹较高,临汾和晋中较低;从蓝、绿水足迹构成来看,山西省蓝水足迹在作物生产水足迹中的比例较低,蓝水足迹比例空间分布同灌水的空间分布基本一致。(3)2005-2014年山西省广义农业水资源量和作物水足迹及其组成在作物和区域间差异显著,在年际间均呈上升趋势。山西省广义农业水资源量多年均值为128.57×10m。区域间忻州和运城市水资源较多,阳泉、太原和晋城市较少。山西省绿水资源在可用水资源中占据重要地位,多年均值为73%。山西省作物水足迹在作物和区域间差异显著,且在年际间皆呈明显的增加态势,区域间表现为由北向南增大的趋势。山西省粮食作物总水足迹十年间均值为77.3×10 m,绿水足迹占比69%。(4)山西省BWSI和GWSI多年均值分别为1.8和0.48,蓝水资源压力较大,在近十年呈波动中下降的趋势,农业生产的水资源压力得到改善但是比重较低,山西省农业水资源仍然面临不可持续性危机。区域间阳泉、太原、朔州、运城市水资源压力较大。(5)对数迪数指数分析显示,种植规模和人口变化是使山西省作物水足迹增加的主要驱动力,城镇化、种植结构和节水技术抑制了山西省作物水足迹的增长。五种因素作用效应在作物和区域间有差异,玉米、小麦对山西省作物水足迹主要起增加效应,高粱和谷子则对水足迹增加起抑制作用。区域间太原人口变化是太原市作物水足迹增加的主要驱动力,而在其它地区,规模效应是导致水足迹增加的主要驱动力。大同、太原和晋城的节水技术节水效应低下,农业生产应注重提高节水技术,调整种植结构。考虑到节水效应,推荐玉米作为山西省农业生产的最佳作物。

关键词：水足迹山西省水资源压力对数迪氏指数分解法

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大开孔结构变角度纤维铺层优化设计研究

航空科学技术 2023年第8期34卷 37-43页

作者：王丽平刘世丽冯变变航空工业第一飞机设计研究院陕西西安710089

变角度纤维铺层能有效地增强结构刚度、减小应力集中,在很多领域得到广泛应用。本文对比了分区域设计直纤维铺层和变角度纤维铺层零件结构的优缺点,基于Patran的PCL语言开发出了纤维轨迹主应力法优化程序,以某飞机襟副翼复合材料层压板... 详细信息

变角度纤维铺层能有效地增强结构刚度、减小应力集中,在很多领域得到广泛应用。本文对比了分区域设计直纤维铺层和变角度纤维铺层零件结构的优缺点,基于Patran的PCL语言开发出了纤维轨迹主应力法优化程序,以某飞机襟副翼复合材料层压板树脂传递模塑成形(RTM)支臂为例进行了纤维轨迹优化设计,分析了不同变角度纤维铺层数目和迭代次数对设计结果的影响,并和传统的分区域设计直纤维铺层模型进行了对比,得出了变角度纤维铺层能明显改善模型应变和位移的结论,且通过承载能力试验分析对比了分区域设计直纤维铺层和最外两层更换为变角度纤维铺层的RTM支臂的试验结果,得出了变角度纤维铺层能提高结构孔边强度和整体刚度的结论,验证了变角度纤维铺层的可行性及其优点。大开孔结构变角度纤维铺层优化设计对大开孔复合材料结构设计具有重要意义。

关键词：主应力法复合材料开孔结构变角度纤维铺层变角度纤维轨迹优化

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黄河流域小麦生产水足迹量化与评价

农业机械学报 2019年第9期50卷 264-271页

作者：卓拉王伟冯变变谢朋轩高学睿吴普特西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

为准确评价区域不同时空尺度作物生产耗水量及耗水效率的动态变化及其分布规律,以黄河流域典型年为例,基于作物水分生产力模型AquaCrop,考虑不同供水和灌溉方式,在5′空间尺度对流域内小麦生产水足迹进行了量化与评价。结果表明:流域小... 详细信息

为准确评价区域不同时空尺度作物生产耗水量及耗水效率的动态变化及其分布规律,以黄河流域典型年为例,基于作物水分生产力模型AquaCrop,考虑不同供水和灌溉方式,在5′空间尺度对流域内小麦生产水足迹进行了量化与评价。结果表明:流域小麦水足迹总量和单位生产水足迹年均值分别为2.19×1010m^3和1.22m^3/kg,蓝水足迹占65%,单位生产水足迹呈现上游向下游递减的趋势。传统地面灌农田小麦生产蓝、绿水足迹量分别为流域总量的92%和50%。流域灌溉条件下小麦生产水足迹(1.40m^3/kg)高于雨养条件(1.12m^3/kg);灌溉方式对小麦生产水足迹影响显著,其中微灌仅为1.67m^3/kg,喷灌条件下高达2.07m^3/kg。供水与灌溉方式对区域农作物生产水足迹的影响不可忽略,考虑不同供水与灌溉方式的作物生产水足迹量化与评价将成为农业水资源高效利用的重要基础。研究结果可为不同时空尺度农作物水足迹核算和区域农业节水策略制定提供参考。

关键词：小麦生产水足迹灌溉方式空间分布农业高效用水

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供应链视角小麦与初加工产品生产水足迹分析

农业机械学报 2021年第12期52卷 358-367页

作者：冯变变卓拉杨西王伟徐增辉吴普特西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

针对农产品水足迹量化仅关注农田直接耗水,而忽略间接水足迹的问题,基于国际水足迹标准量化框架,结合生命周期法,构建考虑生产资料及其上游产品完整供应链、国际和国内贸易的农产品生产水足迹量化框架,计算2016年中国大陆省级行政区尺... 详细信息

针对农产品水足迹量化仅关注农田直接耗水,而忽略间接水足迹的问题,基于国际水足迹标准量化框架,结合生命周期法,构建考虑生产资料及其上游产品完整供应链、国际和国内贸易的农产品生产水足迹量化框架,计算2016年中国大陆省级行政区尺度小麦原粮及其初加工产品(面粉和麦麸)的生产水足迹,分析其耗水特征。结果表明:供应链视角下,全国平均小麦生产水足迹为4869 m^(3)/t,生产资料的间接水足迹占比为6%;面粉和麦麸生产水足迹分别为3781 m^(3)/t和11037 m^(3)/t;省级小麦及其初级加工产品生产水足迹的大小与构成存在显著空间异质性,福建省小麦生产间接蓝水足迹占比高达25%。研究结果可为全面解析区域间农业和工业用水投入内在联系,制定合理的配水方案、落实"以水定产"战略提供一定科学依据。

关键词：供应链水足迹生产资料小麦生命周期蓝绿水

人口规模巨大的现代化:景象与支撑、约束与破解

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北京行政学院学报 2024年第4期 108-119页

作者：王金营曲变变河北大学经济学院河北保定071000

不同于欧美日等发达国家和地区的现代化模式,中国式现代化是在人口规模巨大的前提下,通过走和平发展的道路,实现物质文明与精神文明相协调、人与自然和谐共生,并最终实现共同富裕的现代化。这需要以自主、庞大、完整的产业体系,完善的... 详细信息

不同于欧美日等发达国家和地区的现代化模式,中国式现代化是在人口规模巨大的前提下,通过走和平发展的道路,实现物质文明与精神文明相协调、人与自然和谐共生,并最终实现共同富裕的现代化。这需要以自主、庞大、完整的产业体系,完善的城市体系,完备的基础设施体系,健全的公共服务体系以及人口高质量发展作为支撑。在这一发展过程中,不仅会面临人口规模巨大和生育率过低带来的种种挑战,同时还会受到资源和能源存量不足、生态环境承载力有限等方面的制约。对此,要大力推进人口的高质量发展,提高资源利用率、保障能源供给,加强污染防治、提升生态环境承载力,实施高水平对外开放、营造友好国际环境。

关键词：中国式现代化人口发展人口回旋空间资源环境

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山西省主要粮食作物生产水足迹研究

干旱区资源与环境 2018年第3期32卷 133-137页

作者：冯变变刘小芳赵勇钢李轲山西师范大学生命科学学院临汾041000

基于水足迹理论,利用气象和农业数据,对山西省2005-2014年11个市主要粮食作物生产水足迹及水足迹进行量化,并对其时空差异进行分析。结果表明:1)山西省各地区粮食作物生产水足迹在研究时段内均呈下降趋势,全省综合作物生产水足迹由1.75m... 详细信息

基于水足迹理论,利用气象和农业数据,对山西省2005-2014年11个市主要粮食作物生产水足迹及水足迹进行量化,并对其时空差异进行分析。结果表明:1)山西省各地区粮食作物生产水足迹在研究时段内均呈下降趋势,全省综合作物生产水足迹由1.75m^3/kg减少到1.31m^3/kg;2)作物生产水足迹在区域间有由南向北增加的趋势,其中大同、吕梁、太原生产水足迹较高,具备提高水资源利用效率的空间;3)山西省粮食作物年均水足迹总量为163.65亿m^3,高于全省水资源总量,水资源利用呈不可持续状态。该结果可为山西省制定水资源管理策略提供参考。

关键词：水足迹粮食作物用水效率山西省

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高岭石表面水化特性及颗粒自聚合结构研究

洁净煤技术 2024年

作者：尚颖泽李振王进常静王宏郭变变赵凯西安科技大学化学与化工学院自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西新能选煤技术有限公司

粘土矿物表面的水化现象调控是提高我国煤炭资源开发利用效率和煤泥水循环利用效率的关键，本文以选煤过程中的主要粘土矿物—高岭石为研究对象，基于EDLVO理论，采用原子力显微镜胶体力测量-力曲线拟合法探究了溶液条件对高岭石三种表... 详细信息

粘土矿物表面的水化现象调控是提高我国煤炭资源开发利用效率和煤泥水循环利用效率的关键，本文以选煤过程中的主要粘土矿物—高岭石为研究对象，基于EDLVO理论，采用原子力显微镜胶体力测量-力曲线拟合法探究了溶液条件对高岭石三种表面水化特性的影响，结果显示高岭石表面水化力常数与矿物表面化学组成无关，且不受溶液pH影响，而衰减长度则呈现出Al基面>Si基面>端面的规律。在本研究体系下，发现水化力和DLVO力具有叠加性，并基于此构建了高岭石自聚合结构的微观力学计算模型，通过分析高岭石不同缔合结构的相互作用能，预测其在pH为5时达到最佳固液分离条件，该预测得到了宏观沉降试验的验证，为煤泥水中微细粒矿物固液分离研究提供了理论依据。

关键词：煤泥水高岭石 EDLVO理论水化力固液分离

山西省作物生产蓝绿水足迹核算及影响因素分析

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水土保持研究 2018年第4期25卷 200-205,214页

作者：冯变变刘小芳赵勇钢李轲山西师范大学生命科学学院山西临汾041000

基于水足迹理论,对山西省2005—2014年11个市主要粮食作物生产蓝水和绿水足迹进行了量化,并结合农业与气候数据分析了其时空变异及气候影响因素。结果表明:近10年山西省各地区粮食作物生产水足迹呈下降趋势,且蓝水足迹下降趋势较绿水足... 详细信息

基于水足迹理论,对山西省2005—2014年11个市主要粮食作物生产蓝水和绿水足迹进行了量化,并结合农业与气候数据分析了其时空变异及气候影响因素。结果表明:近10年山西省各地区粮食作物生产水足迹呈下降趋势,且蓝水足迹下降趋势较绿水足迹显著;全省综合作物生产蓝水足迹从1.11降到0.64m^3/kg。不同作物间生产水足迹差异显著,大豆生产蓝绿水足迹均最高,分别为2.74,2.11 m^3/kg;前者是玉米生产蓝水足迹的6.5倍,后者是小麦生产绿水足迹的5.1倍。从蓝绿水构成来看,山西省绿水比例南多北少;其多年均值为46%,具备提高绿水资源利用效率的空间。不同区域间作物生产蓝绿水足迹均表现出由北向南波动中下降的趋势,大同和吕梁地区水足迹较高。通径分析结果显示气候因子中的日照、气温和降雨是影响作物生产水足迹的主要影响因素。在山西省范围内,气候条件的时空差异是造成作物生产水足迹时空变异的主要原因,农业生产资料投入的影响较小。

关键词：水足迹蓝水绿水粮食作物用水效率山西省

基于“教-学-评”一体化的高中生物单元主题教学

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甘肃教育 2024年第16期 70-73页

作者：李胤宁杜变变静宁县威戎中学

文章以“细胞的生命历程”单元为例,基于“教-学-评”一体化的设计理念,认真解读单元内容和核心素养目标,围绕核心概念,整体设计单元教学目标,通过问题情境和实践活动,在学习过程中获得感性体验,构建知识体系,逐步凝练生物学科思想,让... 详细信息

文章以“细胞的生命历程”单元为例,基于“教-学-评”一体化的设计理念,认真解读单元内容和核心素养目标,围绕核心概念,整体设计单元教学目标,通过问题情境和实践活动,在学习过程中获得感性体验,构建知识体系,逐步凝练生物学科思想,让学生的学习过程真正发生。

关键词：高中生物单元主题教学 “教-学-评”一体化实施路径