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黄河流域生态系统服务供需变化及其驱动因素分析

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环境科学 2024年

作者：盖莹莹赵衡王富强华北水利水电大学水资源学院河南省黄河流域水资源节约集约利用重点实验室

生态系统服务与人类可持续发展紧密相连，研究区域生态系统服务供需特征，识别其主要驱动因素是实现生态资源有效配置和保障区域生态安全的重要前提。采用InVEST模型计算分析黄河流域2001～2021年水源涵养、固碳释氧和生境质量服务的时... 详细信息

生态系统服务与人类可持续发展紧密相连，研究区域生态系统服务供需特征，识别其主要驱动因素是实现生态资源有效配置和保障区域生态安全的重要前提。采用InVEST模型计算分析黄河流域2001～2021年水源涵养、固碳释氧和生境质量服务的时空演变特征及供需匹配状况，并基于最优参数地理探测器模型进行驱动因子分析。结果表明：①与2001年相比，2021年水源涵养、固碳释氧和生境质量服务供给量均有所增加，固碳释氧和生境质量服务空间分布相似；水源涵养服务受降水和蒸散发等综合影响，在空间上呈现无规律分布。②生态系统各项服务需求量的空间分布基本一致：流域中下游生态系统服务需求量较高，上游河源区较低，且均呈波动性增加趋势。③黄河流域水源涵养、固碳释氧和生境质量服务的空间分布在栅格尺度上呈现供需关系不均衡、地区差异较大等特征；在省区尺度上水源涵养和生境质量供需关系相对均衡，整体上供大于求，固碳释氧服务的供需指数呈现持续下降趋势，供需矛盾突出。④生态系统服务的供给侧显著受自然因素调节，而需求侧则主要受人类活动和社会经济因素的驱动，人口密度和GDP密度增加了生态系统服务需求，抑制着生态系统服务供需平衡，是生态服务供需比的主要影响因素。研究成果可为黄河流域建立生态补偿机制提供参考依据。

关键词：黄河流域生态系统服务供需关系 InVEST模型最优参数地理探测器模型

遥感降水降尺度高精度校正及不确定性分析方法

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水利学报 2024年第2期55卷 226-237,252页

作者：董甲平冶运涛顾晶晶黄建雄关昊哲曹引天津大学建筑工程学院天津300072 中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100038 水利部数字孪生流域重点实验室北京100038

为消除降水场同质部分影响,提升统计降水降尺度结果精度,提出了基于贝叶斯高精度曲面建模(Bayes-HASM)算法的遥感降水降尺度高精度校正方法。该方法通过引入模拟精度更高的高精度曲面建模方法,并结合贝叶斯优化算法,实现了模型参数自动... 详细信息

为消除降水场同质部分影响,提升统计降水降尺度结果精度,提出了基于贝叶斯高精度曲面建模(Bayes-HASM)算法的遥感降水降尺度高精度校正方法。该方法通过引入模拟精度更高的高精度曲面建模方法,并结合贝叶斯优化算法,实现了模型参数自动优化选择和高精度降尺度校正,解决了现有降尺度残差校正方法存在的误差和多尺度问题。结果表明:贝叶斯优化使高精度曲面建模的不确定性显著减少;经过Bayes-HASM残差校正后,降尺度结果的散点分布更加接近1∶1线,年、季、月和旬尺度的精度指标均得到了显著的改善,CC和IA指标提高至0.9左右,RMSE下降明显,RB也显著改善。本方法能显著降低模型的不确定性并起到消除降水场同质部分影响的作用,有效提升降水降尺度结果精度。

关键词：数字孪生流域高精度曲面建模贝叶斯优化统计降尺度遥感降水

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冻融环境下泡沫混凝土的孔结构与力学性能

复合材料学报 2024年第2期41卷 827-838页

作者：高志涵陈波陈家林袁志颖河海大学水利水电学院南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098

对4种不同密度的泡沫混凝土试样进行了冻融循环试验,借助X-CT设备扫描了泡沫混凝土的孔隙结构,并使用声发射装置测试了泡沫混凝土单轴压缩过程中的声发射特征。结果表明:泡沫混凝土在单轴压缩过程中的应力-应变关系曲线具有明显的阶段性... 详细信息

对4种不同密度的泡沫混凝土试样进行了冻融循环试验,借助X-CT设备扫描了泡沫混凝土的孔隙结构,并使用声发射装置测试了泡沫混凝土单轴压缩过程中的声发射特征。结果表明:泡沫混凝土在单轴压缩过程中的应力-应变关系曲线具有明显的阶段性,单轴压缩过程中的声发射事件主要集中在接触期和陡增期。冻融循环后,泡沫混凝土的孔隙率和平均孔隙直径均增大,孔径分布更离散,孔隙壁厚度不断减小,引起力学性能的下降;冻融循环降低了试样的脆性,使其声发射累计振铃计数曲线更光滑,信号的活跃度随冻融次数的增加而降低;密度为1000 kg/m^(3)的试样在冻融循环100次后,其大部分孔径在1000μm以下,抗压强度只降低了23.7%,具有良好的抵抗冻融侵蚀的能力。

关键词：泡沫混凝土冻融循环单轴压缩声发射孔隙结构

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中国工业用水演变驱动因素分析

环境科学 2024年第8期45卷 4520-4528页

作者：张旭张建云敖天其王小军王炳轩河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室南京210098 河海大学环境学院南京210098 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029 四川大学水利水电学院成都610065 河海大学水文水资源学院南京210098

为深化工业用水量随社会经济发展变化规律的认识,提出“双层嵌套式”的结构分解分析(SDA)方法,量化了2002~2020年我国不同行业工业用水量变化驱动因素的影响.结果表明,以消费、投资和出口为代表的规模扩张因素是不同行业工业用水量增长... 详细信息

为深化工业用水量随社会经济发展变化规律的认识,提出“双层嵌套式”的结构分解分析(SDA)方法,量化了2002~2020年我国不同行业工业用水量变化驱动因素的影响.结果表明,以消费、投资和出口为代表的规模扩张因素是不同行业工业用水量增长的主要因素,其中人均消费扩张效应增长较快,且不同行业工业规模扩张的主要驱动因素存在明显差异,直接推动了工业结构变化.而工艺用水变动和水资源重复利用率变动是遏制工业用水量增长的主要因素,两者累计已完全抵消了工业规模扩张的正向效应,累计减少工业用水量112亿m^(3);但金属采选、冶炼加工及电力等能源加工行业的工艺用水变动负向效应偏小,仅依靠水资源重复利用率提升的工业用水效率提升潜力较小.因此,需要基于不同行业影响差异有针对性地强化工业节水管理,推动工业生产结构和消费结构转型升级,保持工业用水负增长态势.

关键词：工业用水结构分解分析(SDA) 投入产出模型重复利用率不同行业

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湖北省柳林镇“8·12”山洪过程模拟分析

应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 133-144页

作者：郝思佳王文川马强李昌志刘昌军华北水利水电大学信息工程学院河南郑州450046 华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046 中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾中心北京100038

由极端暴雨引发的山洪灾害已成为阻碍社会经济发展的主要因素,为科学认识山洪形成过程,揭示山洪致灾机理,以湖北省柳林镇“8·12”重大山洪灾害为例,基于全国山洪灾害调查分析评价数据结合实地调查,采用自主研发的FFMS(Flash Flood Mode... 详细信息

由极端暴雨引发的山洪灾害已成为阻碍社会经济发展的主要因素,为科学认识山洪形成过程,揭示山洪致灾机理,以湖北省柳林镇“8·12”重大山洪灾害为例,基于全国山洪灾害调查分析评价数据结合实地调查,采用自主研发的FFMS(Flash Flood Modelling System)分布式水文模型对柳林镇暴雨山洪过程进行反演模拟.从洪水来源、产流组分变化入手,深入剖析此次山洪灾变响应过程.结果表明:采用时空变源山洪模拟方法,可以准确分析山洪过程流域产流机理及组分变化,实现对暴雨山洪过程的精细刻画.柳林镇“8·12”重大山洪灾害成因主要在于该地区超历史极值暴雨导致上游3条支流所在流域超渗产流量激增,特殊的地形条件和地理位置造成主、支流洪峰几乎同时在柳林镇断面遭遇叠加,加之下游莲花溪洪水汇流浪河后形成顶托,共同作用下导致山洪灾害放大效应,给柳林镇造成重大人员伤亡.

关键词：山洪灾害致灾机理产流组分变化水文模拟洪水分析

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轻同位素分离纯化与催化标记研究进展

化工学报 2024年第4期75卷 1284-1301页

作者：李添翼武玉泰王永胜顾佳锐宋沂恒杨丰铖郝广平大连理工大学化工学院精细化工国家重点实验室智能材料化工前沿科学中心辽宁省低碳资源高值化利用重点实验室辽宁大连116024

氢碳氮氧等稳定轻同位素广泛应用于医疗药物、临床诊断、环境地质等领域。如何获得高纯同位素原料并将其标记到目标化合物是同位素产业的核心技术。基于量子效应的同位素吸附分离方法具有选择性高、能耗低等优势,在同位素分离纯化方面... 详细信息

氢碳氮氧等稳定轻同位素广泛应用于医疗药物、临床诊断、环境地质等领域。如何获得高纯同位素原料并将其标记到目标化合物是同位素产业的核心技术。基于量子效应的同位素吸附分离方法具有选择性高、能耗低等优势,在同位素分离纯化方面展现出应用潜力;而催化同位素交换法和官能团转化法是制备同位素标记化合物的重要手段。基于量子效应的同位素分离与催化标记技术的核心之一是开发高效吸附及催化材料。总结了同位素分离及标记的最新进展,分析了核心材料的发展现状与性能强化方法,并对轻同位素分离纯化及标记方面的挑战和发展趋势进行了展望。

关键词：同位素分离量子效应吸附剂同位素标记多孔材料催化剂

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基于水足迹理论的河南省沿黄城市水资源短缺评价

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华北水利水电大学学报(自然科学版) 2024年

作者：夏帆郭辉姜欣言张晓立黄河勘测规划设计研究院有限公司华北水利水电大学水资源学院河海大学水文与水资源学院

黄河水资源是河南省经济社会发展的重要支撑，全面了解区域水资源短缺情况，对区域水—土—社会复合大系统高质量发展具有重要意义。以河南省沿黄城市为例，采用基于水足迹理论的水资源短缺评价方法，计算水量性缺水指标和水质性缺水指... 详细信息

黄河水资源是河南省经济社会发展的重要支撑，全面了解区域水资源短缺情况，对区域水—土—社会复合大系统高质量发展具有重要意义。以河南省沿黄城市为例，采用基于水足迹理论的水资源短缺评价方法，计算水量性缺水指标和水质性缺水指标，综合评价水资源短缺的类型和程度。结果表明:2012—2022年河南省沿黄城市的水足迹呈现增加趋势，蓝水足迹呈现上升趋势，灰水足迹呈现减小趋势;水量短缺指数的变化范围为0.73～2.82，水质短缺指数的变化范围为0.45～1.92;河南省沿黄城市的水资源短缺总体上自西向东逐渐增加，东部水资源稀缺程度是西部的8.89倍;水量型缺水是河南省沿黄城市水资源短缺严重的主要原因。研究结果加深了对河南省沿黄城市水资源短缺问题的了解，可为水资源治理及未来水资源利用提供参考。

关键词：水资源短缺水足迹理论水量水质河南省沿黄城市

NiW/SAPO-11催化剂对煤焦油加氢尾油模型化合物二十烷加氢异构性能的影响

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燃料化学学报（中英文） 2024年第3期52卷 395-404页

作者：赵旭红吴玉起代正华钟梅靳立军刘洋亚力昆江·吐尔逊李建周玉生新疆大学省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室化工学院新疆煤炭清洁转化与化工过程重点实验室新疆乌鲁木齐830017 大连理工大学化工学院精细化工国家重点实验室煤化工研究所辽宁大连116024 新疆宣力环保能源股份有限公司新疆哈密839009

以SAPO-11分子筛为载体,采用机械化学法制备Ni系催化剂,引入W调节其电子结构、晶粒尺寸与形态分布以及催化剂的孔结构、酸性与酸量等,基于对XRD、TEM、BET、NH3-TPD、吡啶吸附红外等结果的深入分析,探究催化剂NiW配比对催化剂性质和煤... 详细信息

以SAPO-11分子筛为载体,采用机械化学法制备Ni系催化剂,引入W调节其电子结构、晶粒尺寸与形态分布以及催化剂的孔结构、酸性与酸量等,基于对XRD、TEM、BET、NH3-TPD、吡啶吸附红外等结果的深入分析,探究催化剂NiW配比对催化剂性质和煤焦油加氢尾油模型化合物正二十烷(n-C_(20))加氢异构性能的影响规律。结果表明,Ni/SAPO-11负载W后,比表面积不同程度增加,W质量分数为0.5%时比表面积达到最大值149 m^(2)/g;Ni的平均粒径减小,W质量分数为1%时降至最小值4.43 nm,比Ni/SAPO-11减小36%,且Ni^(0)的含量和表面酸量均最高。此外,W促进了Ni的还原,使得还原峰温向低温方向移动。XPS分析表明,随着W含量的增加,Ni^(0)的结合能降低,W5+的结合能升高。二十烷(n-C_(20))的加氢异构产物分布显示,3Ni1W/SAPO-11作用下n-C_(20)的转化率和异二十烷(i-C_(20))的收率均最高,分别为88.23%和75.72%,且以单支链异二十烷(Mono-i-C_(20))为主,收率达71.65%。在线取样结果显示,n-C_(20)在金属位点与酸功能的双重作用下先生成单支链异构体,随着反应的进行向多支链异构体转化,不稳定的多支链异构体会进一步裂解成小分子烷烃。

关键词： SAPO-11 长链烷烃 NiW催化剂加氢异构

勘察数据变化条件下空间变异土坡稳定可靠度协同更新方法

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岩土工程学报 2024年第8期46卷 1613-1621页

作者：田华明李典庆武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 武汉大学水利水电学院工程风险与防灾研究所湖北武汉430072

贝叶斯理论为合理表征土性参数的空间变异性以及量化勘察数据(如不排水剪切强度值)对边坡稳定可靠度的影响提供了有效工具。然而,勘察数据随边坡空间位置变化,而且土性参数空间变异性表征模型(如随机场模型)包含高维不确定性参数。勘察... 详细信息

贝叶斯理论为合理表征土性参数的空间变异性以及量化勘察数据(如不排水剪切强度值)对边坡稳定可靠度的影响提供了有效工具。然而,勘察数据随边坡空间位置变化,而且土性参数空间变异性表征模型(如随机场模型)包含高维不确定性参数。勘察数据的动态变化与高维随机参数反演导致基于贝叶斯理论的边坡稳定可靠度更新具有显著的计算量。为此,提出了考虑变化勘察数据的空间变异土坡稳定可靠度协同更新方法。该方法首先基于贝叶斯更新框架BUS模拟条件随机场,执行边坡稳定性分析;然后基于拒绝抽样原理和协同式分析方法根据不同勘察数据表征岩土体参数的空间变异性,并更新边坡的稳定可靠度。当勘察数据在边坡不同空间位置变化时,避免了重新模拟条件随机场以及执行边坡稳定性分析,同时继承了BUS解决高维随机参数反演的特性,实现了基于贝叶斯理论的空间变异边坡稳定可靠度快速更新。以单层非平稳随机场土坡为例验证了所提方法的合理性和有效性。结果表明,所提方法为勘察数据变化条件下土性参数空间变异性动态表征以及边坡稳定可靠度实时更新提供重要工具。

关键词：土坡空间变异性勘察数据贝叶斯更新协同式分析稳定可靠度