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经济效益与水质提升双视角下南水北调水资源供应链契约协调

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控制与决策 2023年第3期38卷 825-833页

作者：陈军飞张学友汪倩河海大学商学院南京211100 河海大学长江保护与绿色发展研究院南京210098 江苏长江保护与高质量发展研究基地南京210098

南水北调工程是国家水网的重要组成部分,为进一步发挥南水北调工程水资源优化配置能力,确保优质南水供给,推动后续运营管理工作有序开展,助力国家水网建设,结合博弈论与供应链理论,从考虑经济效益和水质提升双目标视角,探讨南水北调水... 详细信息

南水北调工程是国家水网的重要组成部分,为进一步发挥南水北调工程水资源优化配置能力,确保优质南水供给,推动后续运营管理工作有序开展,助力国家水网建设,结合博弈论与供应链理论,从考虑经济效益和水质提升双目标视角,探讨南水北调水资源供应链协调问题.基于对南水北调水资源供应系统的概化及相关假设,建立水资源供应链的市场需求函数、水质效用函数和水质提升成本函数,分别构建包括集中决策、批发价格契约和收益共享-水质提升成本共担契约下的水资源供应链多目标模型并探讨相应的协调策略.最后通过数值分析对结论进行验证.研究表明,水质效用与经济效益之间存在冲突,批发价格契约无法实现供应链的协调,而收益共享-水质提升成本共担契约可以实现水质效用目标的协调,以及经济目标的帕累托改进.

关键词：南水北调水资源供应链契约协调收益共享成本共担水质效用

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输水管道水锤与流固耦合5阶有限体积法模型

力学学报 2023年第8期55卷 1637-1648页

作者：曹云周领方浩宇车同川河海大学水利水电学院南京210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院南京210098

针对输水管道水锤与流固耦合瞬变流现象,采用有限体积5阶精度WENO/MWENO求解格式进行建模和模拟研究.在水锤和流固耦合基本控制方程中引入动态摩阻,并在流固耦合模型中考虑管道径向形变的影响,采用5阶WENO/MWENO格式求解.提出三虚拟边... 详细信息

针对输水管道水锤与流固耦合瞬变流现象,采用有限体积5阶精度WENO/MWENO求解格式进行建模和模拟研究.在水锤和流固耦合基本控制方程中引入动态摩阻,并在流固耦合模型中考虑管道径向形变的影响,采用5阶WENO/MWENO格式求解.提出三虚拟边界单元法进行边界条件计算,既保证边界单元体精度达到5阶精度,同时又简化计算过程;采用具有3阶时空精度的龙格-库塔法进行时间积分,保证时步迭代过程中的计算精度.将本文所建模型计算结果与已有模型解析解进行对比,分析5阶有限体积法模型的计算精度和效率.结果表明:文章模型具有较高的适用性,其能更好地模拟输水管道水锤与流固耦合的瞬时压力波动,有效避免模拟结果出现虚假数值振荡;与2阶模型相比,5阶模型具有更高的计算精度和效率.

关键词：水锤流固耦合有限体积法 5阶精度格式瞬变流

泵站水力瞬变的二阶Godunov格式模型构建

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农业工程学报 2022年第19期38卷 42-50页

作者：周领胡安妮吴金远河海大学水利水电学院南京210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院南京210098

为了提高复杂泵站系统水力瞬变数值模拟的高效性和稳定性,该研究基于泵站系统水力瞬变问题,建立有限体积法Godunov格式的数学模型,对简单管道系统和复杂泵站系统进行模拟研究。与常用的特征线法求解泵站水力模型方程不同,该模型引进有... 详细信息

为了提高复杂泵站系统水力瞬变数值模拟的高效性和稳定性,该研究基于泵站系统水力瞬变问题,建立有限体积法Godunov格式的数学模型,对简单管道系统和复杂泵站系统进行模拟研究。与常用的特征线法求解泵站水力模型方程不同,该模型引进有限体积法二阶Godunov格式对模型进行离散,用Riemann求解器对离散通量进行求解。使用MUSCL-Hancock方法进行界面数值重构,采用MINMOD斜率限制器避免虚假震荡。提出双虚拟单元边界处理方法,实现计算区域与边界同时达到二阶精度。将所建模型计算结果与精确解、经典算例数据进行对比,并针对库朗数取值和计算网格数进行敏感性分析。结果表明:所建模型模拟结果与精确解、经典算例数据吻合较好;与特征线法相比,二阶Godunov格式更加准确、稳定且高效。对于简单管道系统,特征线法计算耗时0.227 s,二阶Godunov格式计算耗时0.017 s。对于实际泵站系统,由于存在多特性的管道结构,二阶Godunov格式模拟时需稍微降低库朗数。而采用特征线法进行泵站水力过渡过程计算时,若不调整管道长度或者波速,管道中库朗数会小于1,在该文算例中,库朗数为0.72~0.76,模拟计算结果偏差很大。所以需要调整局部管道长度或波速,以达到库朗数为1的条件,这样处理因改变管道特性而引入计算误差。综上,二阶Godunov格式模拟方法可以更有效提高传统泵站系统水力瞬变模拟的高效性、稳定性以及准确性。

关键词：泵站模型有限体积法二阶Godunov格式水力过渡过程特征线法一阶Godunov格式

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基于匹配场处理法的管道局部阻塞定位方法

华中科技大学学报(自然科学版) 2023年

作者：周领白光国李赟杰车同川河海大学水利水电学院河海大学长江保护与绿色发展研究院

水锤波管道阻塞定位方法具有准确、高效、检测范围广等优点。然而，管内湍流及用户取水极易产生噪声，且噪声声波与阻塞反射波高度相似，严重干扰传统方法的定位结果。鉴于此，本文在频域内严格推导了阻塞的水锤波解耦模型，并提出了基... 详细信息

水锤波管道阻塞定位方法具有准确、高效、检测范围广等优点。然而，管内湍流及用户取水极易产生噪声，且噪声声波与阻塞反射波高度相似，严重干扰传统方法的定位结果。鉴于此，本文在频域内严格推导了阻塞的水锤波解耦模型，并提出了基于全波形反演的新型阻塞定位方法，其鲁棒性表现为：(1)能够在噪声环境中(信噪比低至-10 dB)精准定位单个阻塞；(2)如果两个相邻阻塞的间距大于最小检测半波长，新型方法能够较准确地估计它们的位置；(3)当管道中的波速存在不确定性时，新型方法仍能准确定位阻塞；(4)与传统定位方法相比，新型方法抗噪声干扰能力更强，所需的信号带宽更窄。

关键词：水锤波输水管道故障检测局部阻塞匹配场处理方法反演分析

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湖南省农业干旱灾害风险区划研究

水资源保护 2023年第2期39卷 31-39页

作者：吴志勇范思琦何海李源河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098

基于自然灾害风险理论和旱灾物理成因,考虑干旱的危险性、承灾体的暴露性、环境的脆弱性以及抗旱减灾能力等方面的要素,运用“自下而上”的区划方法,对湖南省农业干旱灾害风险进行了区划。以县级行政区为最小区划单元,选取9个评价指标... 详细信息

基于自然灾害风险理论和旱灾物理成因,考虑干旱的危险性、承灾体的暴露性、环境的脆弱性以及抗旱减灾能力等方面的要素,运用“自下而上”的区划方法,对湖南省农业干旱灾害风险进行了区划。以县级行政区为最小区划单元,选取9个评价指标并利用层次分析法构建农业干旱灾害风险指数,采用基于GN算法的区域区划方法,将湖南省划分为5个干旱灾害风险等级和12个分布区,其中常德市、衡阳市、郴州市等地部分地区风险较高;划分结果与湖南省水稻生产干旱灾害风险区划的结果多数相同,验证了区划结果的合理性。

关键词：农业干旱灾害风险区划 GN算法湖南省

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科学之力辨象问天

知识就是力量 2022年第3期 4-7页

作者：张珂河海大学长江保护与绿色发展研究院

是“谁”告诉你风、雨、雷、电将要发生?又是“谁”告诉你洪水、干旱将会来临?这些都依赖于精准地获取气象和水文信息。那么,如何获取这些信息呢?获取这些信息和发布灾害预警又需要哪些探测、通信等高科技设备和人工智能技术呢?哪些带... 详细信息

是“谁”告诉你风、雨、雷、电将要发生?又是“谁”告诉你洪水、干旱将会来临?这些都依赖于精准地获取气象和水文信息。那么,如何获取这些信息呢?获取这些信息和发布灾害预警又需要哪些探测、通信等高科技设备和人工智能技术呢?哪些带有高科技元素的防灾减灾设备是普通老百姓能用到的呢?

关键词：人工智能技术高科技设备水文信息灾害预警防灾减灾老百姓

骆马湖表层沉积物微塑料的分布、来源及储存量

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环境科学 2022年第5期43卷 2566-2574页

作者：姚明轩白雪徐振佳李凤杰陆滢李畅华祖林河海大学环境学院南京210098 长江保护与绿色发展研究院南京210098

为探求骆马湖表层沉积物微塑料的分布特征,于2019年夏季和2021年冬季收集了20个采样点的样品,使用光学显微镜观察微塑料特征并分类,使用傅里叶变换红外显微镜光谱仪鉴定其聚合物成分,使用扫描电子显微镜分析其表面形态.结果表明,骆马湖... 详细信息

为探求骆马湖表层沉积物微塑料的分布特征,于2019年夏季和2021年冬季收集了20个采样点的样品,使用光学显微镜观察微塑料特征并分类,使用傅里叶变换红外显微镜光谱仪鉴定其聚合物成分,使用扫描电子显微镜分析其表面形态.结果表明,骆马湖夏季和冬季沉积物微塑料的丰度平均值为(513±201)n·kg^(-1)和(528±263)n·kg^(-1).总体而言,60~500μm、纤维、透明和聚乙烯微塑料占比最高,表层沉积物微塑料的储存量分别为111.20 t(9月)和74.16 t(1月).结果发现,夏季人工泄洪后,闸后小尺寸微塑料的比例均高于闸前30%以上,证明水流剪切力是加速微塑料破碎的驱动力.开始调水后,上游的微塑料丰度平均值从705 n·kg^(-1)下降到653 n·kg^(-1),而下游则从530 n·kg^(-1)增加到740 n·kg^(-1).上游沉积物中消失的是较小和较轻的塑料颗粒,如聚乙烯和聚丙烯.它们随着水流在上游表层沉积物中再悬浮,迁移至下游,并再次沉降.通过探讨人工泄洪和调水对蓄水湖表层沉积物微塑料分布的影响,为人工调控下微塑料的环境行为提供新的证据.

关键词：骆马湖表层沉积物微塑料环境行为人工泄洪调水工程

中国与“一带一路”国家粮食贸易驱动的虚拟水流动时空格局及其节水效益

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水文 2024年

作者：田贵良杨雨璇陈天荣河海大学商学院南京水利科学研究院河海大学经济与金融学院河海大学长江保护与绿色发展研究院

粮食贸易是“一带一路”国家经济贸易合作中至关重要的部分之一，并带动粮食生产全过程所需的虚拟水流动。将单位粮食产品虚拟水量纳入粮食贸易数据系统，进而揭示中国与“一带一路”国家间粮食贸易驱动的虚拟水流动时空格局，并测算粮... 详细信息

粮食贸易是“一带一路”国家经济贸易合作中至关重要的部分之一，并带动粮食生产全过程所需的虚拟水流动。将单位粮食产品虚拟水量纳入粮食贸易数据系统，进而揭示中国与“一带一路”国家间粮食贸易驱动的虚拟水流动时空格局，并测算粮食贸易所实现的全局性节水效益。研究发现：（1）研究时段中国粮食贸易所驱动的虚拟水净进口量逐年上升，净进口结构以稻米和玉米为主。（2）中国粮食虚拟水进口来源国结构稳定但相对单一，建议粮食贸易对象多元化；粮食虚拟水出口量较少，出口对象国相对分散。（3）结合水资源禀赋可以看出，在进口不可避免的前提下，中国考虑进口地区水资源禀赋后的粮食进口虽然未显示水资源节约，但浪费量大幅减少；粮食出口稀缺节水量为正，具有一定的节水效益。基于研究结果，提出我国可通过降低粮食进口国集中度，优化粮食贸易空间布局，在保障粮食安全的同时，通过虚拟水贸易实现水资源有效节约，拓展节水的思路与路径。

关键词：粮食贸易虚拟水流动时空格局节水效益 “一带一路”

长江下游平原河网地区生态护岸对河流生态系统影响的评价指标体系

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水资源保护 2022年第4期38卷 189-194页

作者：廖迎娣范俊浩张欢张诗敏陈达河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098

为评价长江下游平原河网地区生态护岸对河流生态系统的影响,构建了生态护岸对河流生态系统影响评价指标体系。根据生态护岸对河流生态系统的影响方式以及健康河流的特征,提出以水质状况、生物状况、水文特征、地貌特征和社会经济5个方... 详细信息

为评价长江下游平原河网地区生态护岸对河流生态系统的影响,构建了生态护岸对河流生态系统影响评价指标体系。根据生态护岸对河流生态系统的影响方式以及健康河流的特征,提出以水质状况、生物状况、水文特征、地貌特征和社会经济5个方面作为评价指标体系的准则层;采用频度分析法和相关性分析法,对现有关于生态护岸、河流生态系统评价等的研究成果进行分析,筛选出18项关键指标;提出了指标赋分、生态护岸综合影响指数计算方法以及影响等级标准,可用于长江下游平原河网地区生态护岸建设的评价。

关键词：生态护岸河流生态系统评价指标体系平原河网长江下游