基于不同风险源组合的水库防洪预报调度方式风险分析

水库防洪预报调度方式风险分析是设计与实施水库防洪预报调度方式的重要依据,目前对此问题的研究多数为仅考虑洪水预报的狭义风险,然而水库预报调度过程中存在着多种不确定性因素.为了能够更为全面的得到水库防洪预报调度方式的综合风险率,本文分析了水文、水力、水位-库容和调度滞时4种不确定性因素及其分布特性,建立了考虑上述4种不确定性因素的水库防洪预报调度方式的水库本身和下游综合风险分析模型,采用基于拉丁超立方体抽样的蒙特卡洛方法对模型进行求解,为实施防洪调度方式提供信息支持.结合白龟山水库实例,论证了防洪预报调度方式风险率小于常规调度方式风险率,对水库及其下游是安全的,并给出满足下游防洪安全约束的最高汛限水位抬高值.     

多沙河流的生态环境需水特点研究

输沙功能是多沙河流要求满足的一项重要系统功能,研究多沙河流的生态环境需水必须考虑河流的输沙用水.一般确定河流生态环境需水量的计算方法因其很少考虑多沙河流的生态环境需水特点而往往只适用于少沙河流.以多沙河流黄河的下游河段为例,分河段、分时段系统地分析了黄河下游不同水沙状态下的生态环境需水状况,通过对汛期、非汛期和全年不同情况的考虑,指出了黄河生态环境需水的特点(1)输沙用水需求远高于其他功能用水需求,输沙需水占生态环境需水的绝大部分;(2)当汛期输沙需水得到满足时,不仅可以输送全年的大部分泥沙,而且河流其他功能用水需求可以自动得到满足,此时的生态环境需水量与输沙需水量相当;(3)非汛期输沙需水得到满足时,同样可以满足河流其他功能的用水需求,但因输沙效率较低而导致相应的水资源浪费.根据多沙河流生态环境需水的特点,可利用水利枢纽进行适当的水沙组合调控,将非汛期来沙集中在汛期输送,从而达到减轻河道淤积,降低生态环境需水量,提高水资源利用效率的目的.     

流域水量调度自适应模型研究

针对流域水量调度中来水和用水随机性特点,将自适应控制理论引入流域水量调度,建立了黄河流域水量调度模型,提出了自适应轨迹跟踪水量调度方法.水量调度控制目标是在整个调度期,各用水单位的用水比例始终逼近既定的分水指标.系统控制参数通过约束条件实现,可调系统参数通过水量平衡模型、水库自调节模型和水量分配模型确定.模型计算表明,水量调度自适应模型能够控制分水过程,使分水比例始终逼近既定的指标.     

土壤生态位及其应用

在生态位理论的基础上,提出了土壤生态位的概念及类型,并认为,（1）生态入侵与物种对土壤生态位的竞争排斥作用密切相关;（2）土壤肥力是土壤生态位的表现形式;（3）土壤生态位是土壤与生物（尤其是植被）协同进化的产物; （4）土壤生态位理论对退化土壤生态系统的恢复与重建及生态农业建设均具有重要的指导作用。     

三峡库区消落带分区固土护岸模式

三峡库区消落带是库区陆域与水库之间生态过渡的缓冲带,在生态系统中发挥着极重要的作用,也是生态系统极度脆弱的地区之一。保护三峡水库,使三峡工程有效运转,是该地区生态环境保护的当务之急。本文以消落带为研究对象,依据消落带功能及生态环境特点,论述了植被恢复与重建对消落带固土护岸的重要性,总结了固土护岸的植被技术及其与小型工程措施相结合的治理方法,并因地制宜地提出了消落带分区固土护岸模式,以期促进该模式的推广和应用,从而为长江三峡库区消落带的生态恢复与重建提供经验及技术支撑。     

分布式生态水文模型EcoHAT系统开发及应用

水循环模拟系统（Hydro Informatic Modeling System,简称HIMS）的开发已为水循环模拟提供了综合的模拟工具.本文为扩展HIMS系统的应用,紧密集成RS/GIS技术,自主开发了生态水文模拟系统（Ecohydrological Assessment Tool,简称EcoHAT）,对生态水文过程进行模拟.该系统以基本的生态水文过程为基础,集成了参数管理、RS参数反演、模型定制工具、GIS分析等工具,实现了区域尺度的分布式生态水文模拟,为水资源可持续利用提供了新的思路.通过EcoHAT在我国黄河流域典型地区、贵州酸沉降地区及北京官厅水库库岸带等地区的应用,表明EcoHAT系统能有效模拟和分析区域生态水文过程,为流域水资源综合管理提供技术支撑.     

产业生态学和生态产业转型

本文分析了产业生态学出现的背景,详述了产业生态的基本概念,研究方法和研究热点,提出生态产业是按生态经济原理和知识经济规律组织起来的基于生态系统承载能力、具有高效的经济过程及和谐的生态功能的网络型进化型产业。它通过两个或两个以生产体系或环节之间的系统耦合,使物质、能量能多级利用、高效产出,资源、环境能系统开业、持续利用。本文还提出了生态产业建设的８个原则和方法。并提出了产业生态管理的５种方法：生命周期评价（面向产品环境管理）;产品生态设计（面向绿色产品开发）;生态产业园规划（面向区域的规划）;生态产业孵化（面向生态产业开发）;生态管理（面向持续发展）。     

长江干流梯级水库群联合调度

随着2012,2013年金沙江下游向家坝、溪洛渡水库的建成投运,形成了世界上规模最大的流域梯级水库群-长江干流梯级水库群(溪洛渡-向家坝-三峡-葛洲坝).长江干流梯级水库群防洪库容277亿m~3、调节库容239亿m~3、总装机43835 MW,具有防洪、发电、航运、供水和生态等巨大的综合利用效益.近几年,基于梯级水库群联合蓄放次序调度理论,采用库容效率法对长江干流梯级水库群在联合防洪、蓄水和消落等方面进行了初步探索和实践.结果表明:长江干流梯级水库群的联合调度不仅能充分保障长江流域的防洪安全与淡水资源安全,同时也能有效改善长江流域生态环境,发挥长江航运"黄金水道"的作用,以及进一步提高长江流域水资源利用率,服务国家"西电东送"、"节能减排"能源战略,为促进长江经济带的战略发展发挥重要作用.     

三峡工程泥沙问题解决途径与运行效果研究

泥沙问题是三峡工程的关键技术问题之一,在三峡工程论证、设计、建设和运行的各个阶段,针对重大的工程泥沙问题进行了系统和持续的研究,提出了相应的解决方案.本文对三峡工程采用的减缓水库泥沙淤积与保持长期有效库容的运用方式、水库变动回水区港口与航道泥沙问题治理措施、枢纽引航道与电站引水防沙布置方案、坝下游河道长距离冲刷预测、河势变化及对航道影响的对策等进行了分析总结.2003年三峡水库蓄水运用以来水库淤积和坝下游河道冲刷情况分析表明:水库泥沙主要淤积在死库容,有效库容损失较少,库区航运条件得到大幅改善;坝下游河道发生长距离冲刷,冲刷强度不断向下游发展,河势总体基本稳定;长江中下游航道经过治理,航道维护水深有了较大提高.三峡工程泥沙问题的解决方案已得到初步检验,泥沙问题及其影响基本未超出论证与初步设计的预测.本文还对今后一段时期需要进一步研究的泥沙问题提出了建议,包括水库优化调度、坝下游河道冲刷、江湖关系变化和长江口演变等.     

湖南省生态经济系统耦合状态分析

从系统论视角出发,深入剖析湖南省生态经济系统内部诸要素及其结构特征,构建评价指标体系,运用定量评价模型,分析区域系统的耦合状态,对于明晰湖南省区域发展战略具有重要意义.得出1996～2006年湖南省综合支撑能力呈对数型上升,而综合消耗水平呈指数型上升,两者演化速度具有非同步性,耦合度呈快速上升趋势,年均增长6.88度,从2002年起就已进入过度开发时期.针对如何有效提高综合支撑能力与改善综合消耗水平质量,最后笔者提出了五项对策：（1）突出能源、原材料以及先进技术设备、关键零部件进口;（2）完善省内交通网;（3）努力扩大服务贸易;（4）促进具有自主品牌和高附加值产品的出口,减少国内产业结构趋同商品的出口;（5）控制高耗能、高污染和资源性产品出口.     

塔里木河下游生态输水与生态调度研究

以塔里木河下游为研究对象,通过连续14年的动态监测、资料收集、野外数据采集及实验室数据处理,对塔里木河下游生态输水的特点及方式、生态输水后的生态环境变化进行了系统的分析与评估,同时对下游生态调度策略与模式进行了初步探讨,得出以下结论:(1)塔河下游生态输水经历了从单通道、双通道输水,向汊河输水和面状输水方式的转变;(2)从河水耗散分析看,补给地下水占比最大为57.7%,土壤与植被消耗占37.9%,入湖水量与河道内水面蒸发所占比例为4.4%;(3)输水后塔里木河下游地下水位上升、地下水水质明显好转,植被面积扩大,群落物种种类增加,胡杨长势好转,表明塔里木河下游生态退化的趋势得到遏止,但生态脆弱性依然没有根本转变;(4)为了更好地巩固生态恢复的成效,应制定合理的生态调度计划,在河道线状输水的基础上,进一步扩大受水区范围,有效补给地下水,合理调控地下水位;(5)生态变化是一个长期而缓慢的过程,需从地表水、地下水、植被响应、生物多样性等方面,长期监测输水对生态环境恢复的响应,以利采取更为科学有效的措施.     

清洁生产：海水养殖业持续发展的新模式

清洁生产（Cleaner Production)是20世纪70年代兴起的新型工业生产模式,实践证明这种模式有助于产业实现可持续发展,海水养殖业具有明显的特殊性,如对海洋系统水环境赞成直接的影响,养殖水产品对污染物的富集,养殖生和的病害严重等,清洁生产是实现海水养殖业持续高效发展的先决条件,本文在较为系统地论述海水养殖业开展清洁生产必要性的基础上,阐述了我国海水养殖业开展汪有洁生产的基本思路,如立足生态养殖,发展工程化养殖等,并提出亟待解决的离岸设施生态养殖,养殖用水高效处理关键技术.     

长江上游生态安全的关键科学问题

长江上游生态安全在国家生态安全和国民经济社会中具有十分重要的和不可替代的作用和地位,但脆弱的生态环境与严重的水土流失、长期的植被破坏与生态系统功能持续下降、生物多样性丧失严重、水体污染加剧、频繁的自然灾害以及全球变化等正在威胁着该区的生态安全。因此,生态与增产增收双赢共建、水环境综合治理、生物多样性保育、生态补偿机制、全球变化减缓与适应及跨省(市)的大跨度多学科交叉整合研究被认为是构建长江上游生态安全屏障的最为关键的科学问题。     

梯级水电站群长期发电优化调度多核并行随机动态规划方法

随机动态规划求解水电站群长期发电优化调度易产生"维数灾"问题,导致计算耗时急剧增加,求解效率降低.如何缓解维数灾和提高计算效率,一直是水库优化调度致力于研究的难点问题.在随机动态规划的并行性分析基础上,提出了基于Fork/Join并行框架的多核并行随机动态规划方法.该方法将单个时段内所有变量组合状态下的计算任务作为父任务,通过分治法递归分解为多个子任务,并平均分配到不同的内核同时计算实现细粒度并行求解.以澜沧江下游梯级水电站群为研究实例,建立了3个变量离散数不同的调度方案,并在多核环境下验证该方法的计算效率.结果表明,在2和4核环境下,该方法的计算耗时与串行方法相比,分别节省了约50%和70%,大幅度缩减计算耗时,可充分利用多核资源;同时,计算任务的规模越大,并行计算的耗时缩减幅度越大.因此,此方法为大规模水电系统优化调度提供了一种可行途径,其并行原理可为其他应用所借鉴.     

加工时间离散可控作业车间调度问题分解方法

给出了加工时间离散可控的作业车间调度问题（job-shop scheduling problem with discretely controllable processing times,JSP-DCPT）基于析取图的模型及其数学描述.提出一种三步分解方法,使得JSP-DCPT可以通过求解一个作业车间调度问题（job-shop scheduling problem,JSP）以及一系列离散时间-成本权衡问题得到解决.为简化分解方法,引入时间-成本相平面描述离散时间-成本权衡问题的权衡点,并详细阐释了一种基于极限模式的集合支配理论以确定用于消减JSP-DCPT分解所得离散时间-成本权衡问题的一个上界.随后提出一种基于极限模式的集合支配分解算法EMSDDA（extreme mode-based set dominant decomposition algorithm）.基于JSP标准算例FT10构造了测试算例JSPDCPT_FT10,实验仿真验证了提出的理论及分解方法的有效性.     

基于绿色流域理念的三峡库区小流域综合治理模式探讨

三峡库区水土流失和面源污染问题严重威胁水库水安全,影响当地的农业和经济社会的发展。通过开展小流域综合治理可有效控制当地的水土流失与面源污染,本文结合绿色流域建设理念,从流域产业结构调整控污减排、坡耕地整治、农业面源污染控制、分散生活污水生态净化和流域自然沟渠及库周缓冲带截留等技术层面,探讨了建立"策源地控制、流通区削减、缓冲带截留"的综合治理体系的模式,分析了当前小流域综合治理和管理中存在的问题,并提出了相应的对策。     

蓄流分离式灌溉新技术研究

蓄流分离式灌溉,是我国近年基于果树类作物需水特性和要求,自主创新研究的一项节水灌溉新技术,在探索研究农业节水增产、节能降耗、定额用水、提升水温及灌溉均匀性等关键问题上取得了新进展,为我国节水灌溉领域拓展了新空间.本文阐述分析了蓄流分离式灌溉技术方法的新理念,灌溉模式以及综合技术效应,并指出今后的研究方向.     

湖南生态经济系统的能值分析及其可持续性评估

运用能值分析理论和方法,对湖南省1999～2006年的能值投入率、净能值产出率、环境负载率、能值货币比率、能值使用强度、人均能值使用量、电力能值比率、人口承载力、基于能值分析的可持续发展指数、废弃物能值比率等10个指标及其变化趋势进行定量分析,并与其它国家和地区的相关指标进行比较研究.研究结果表明：（1）湖南社会经济水平虽然不断上升,但目前整体上较落后,处于我国各省市的中游水平,湖南发展经济和提高人民生活水平的道路还很长.（2）湖南还属于资源输出型的生态经济区域,需要尽快改变这种状况.（3）湖南资源环境压力较大,应控制耗能产品、环境污染产品出口,努力发展水电,适度抑制人口增长,遵循功率最大化原则,提升生态经济系统的可持续发展能力.     

可复用远程监控软件的设计与实现

介绍了一种在Internet环境下可复用远程监控软件设计方案。采用双向链表与列表的复式结构合理设计系统业务调度模式，结合实际监控环境特点，做到了对各生产厂家传统串口仪器的无缝兼容。使用多源异构数据查询中间件技术对SQLServer和Access数据库进行数据访问，并采用多元线性回归模型准确预测系统未来变化趋势。结合发布一订阅模式（Publish-Subscribe），提高软件的可复用性和可维护性，既有效地满足了实际监控需求，又为将来软件功能的扩展和裁剪预留了接口。实际应用表明，该设计具有很好的推广价值。     

供需动态平衡下资源环境承载力评价理论模型与方法

资源环境承载力是认知区域人地系统发展潜能、评估自然生态系统服务功能的重要判据。在系统梳理资源环境承载力相关研究的基础上,重新认知资源环境承载力：1）资源环境承载力是某一时空尺度下资源环境供给侧与区域发展需求侧的数理关系的弹性阈值,可表征为一个状态方程;2）资源利用上线、环境质量底线、生态保护红线等约束条件是资源环境承载力综合评价模型的关键主控要素;3）识别主控要素、建立供需清单、明确供需网络是资源环境承载力综合评价模型应用需要解决的关键环节;4）现代地学技术、系统结构模型化技术、地理探测器、系统动力学等技术方法的快速发展,为模型的实践应用提供了重要的技术支撑。在此基础上,构建基于供需动态平衡理念的资源环境承载力综合评价模型,并应用该模型对岷江上游典型流域进行实证研究,测算并动态评估了该流域土地资源承载力的弹性阈值及承载状态。基于供需动态平衡理念的资源环境承载力综合评价的理论和方法研究,可为区域资源环境承载力提供新的测算工具。