Optimal Operation of Reservoir Systems using Simulated Annealing

A stochastic search technique, simulated annealing (SA), is used to optimize the operation of multiple reservoirs. Seminal application of annealing technique in general to multi-period, multiple-reservoir systems, along with problem representation and selection of different parameter values used in the annealing algorithm for specific cases is discussed. The search technique is improved with the help of heuristic rules, problem-specific information and concepts from the field of evolutionary algorithms. The technique is tested for application to a benchmark problem of four-reservoir system previously solved using a linear programming formulation and its ability to replicate the global optimum solution is examined. The technique is also applied to a system of four hydropower generating reservoirs in Manitoba, Canada, to derive optimal operating rules. A limited version of this problem is solved using a mixed integer nonlinear programming and results are compared with those obtained using SA. A better objective function value is obtained using simulated annealing than the value from a mixed integer non-linear programming model developed for the same problem. Results obtained from these applications suggest that simulated annealing can be used for obtaining near-optimal solutions for multi-period reservoir operation problems that are computationally intractable.     

水电站进水塔动水压力研究和探讨

基于理想流体,将进水塔简化成水中悬臂梁体系,推导了其受迫振动时的动力响应方程,给出了进水塔内外表面动水压力的解析表达式。与有限元法、水工抗震规范公式计算结果进行了对比,分析验证了该方法在进水塔结构上的适用性及准确性。结果表明:动水压力表达式与结构振型密切相关。该方法的动水压力曲线趋势与有限元方法相似,均在水面以下某深度处迅速变大及达到最大值后曲线值减小弯回,两者最终在塔体底部收于相近的值;最大值大于有限元法,其最大值处曲线折回明显,幅度较大。弹性模量和进水塔高度对动水压力的曲线形态和数值有重要影响。同时,输入激励荷载的频率对动水压力影响巨大,尤其频率与进水塔某阶频率相近时会导致动水压力的异常增大。该方法对分析进水塔动水压力具有参考价值。     

木头峪水源地廊道取水允许开采量计算

简要分析了廊道的水流特征,通过引入等效渗透系数,构建廊道取水的渗流-管流耦合模型,并用之于陕北佳县木头峪水源地廊道取水工程,确定了开采方案,同时计算了开采方案枯水期廊道取水的允许开采量,最终确定木头峪地下水廊道开采方式允许开采量为16 900 m3/d。建立的廊道取水数学模型能较好地反映廊道的水流特征。     

江苏省生态农业与生态旅游业耦合研究

[目的]目前我国正处于关键的经济转型期,生态农业和生态旅游业作为生态文明建设的重要产业之一,其耦合发展对于存进产业结构优化升级具有重要作用。[方法]通过构建生态农业与生态旅游业指标体系,采用灰色关联法计算江苏省生态农业与生态旅游业的关联度,进一步通过耦合协调度模型分析两者的协调程度。[结果]生态农业系统与生态旅游系统中的旅游经济、旅游资源和旅游价值的关联度分别为0.719,0.673和0.621,大小顺序分别为旅游经济旅游资源旅游价值,而生态旅游系统与生态农业系统中生态系统、经济系统和社会系统的关联度分别为0.687,0.700和0.626,大小顺序分别为经济系统生态系统社会系统,耦合作用均分别为较强、较强和中等。2012~2016年江苏省生态农业和生态旅游业耦合度处于磨合阶段,但一直在增加,同时耦合水平经历了初级协调发展水平到中级协调发展水平的过程。[结论]江苏省生态农业和生态旅游业的耦合发展仍有进步的空间,今后应加强耦合发展机制,推动两大耦合产业走向更深更广的发展领域,促进生态文明建设,同时保证生态产业的可持续健康发展。     

陕西省耕地利用转型与粮食产量耦合关系研究

[目的]研究陕西省耕地利用隐形变化与产量的耦合关系,以此优化粮食生产系统的指导方式,提高陕西省粮食产量,协调陕西省耕地利用转型与粮食产量的耦合关系。[方法]文章运用变异系数法,以粮食生产的"投入指标"为评价依据,耕地利用强度由地均化肥施用量、有效灌溉比、复种指数及地均农业机械动力表征等4个指标构成,以及利用2005~2015年陕西省粮食产量,分析其耕地利用转型和粮食产量耦合关系时空演变。[结果]2005~2015年间陕西省各地市耕地利用强度数值上逐年增大,但空间布局变化较分散;从粮食产量方面来看,陕西省各地市粮食产量整体有所增长,空间分异特征较为明显;耕地利用转型与粮食产量高耦合值区增加,低耦合区值逐渐减少;从空间上看,陕西省中部地区耕地利用转型与粮食产量耦合度越来越高。[结论]陕西省耕地利用转型与粮食产量耦合度在2005~2015年间呈现耦合度逐渐增加的态势,耕地利用转型对粮食安全具有有利影响。     

以科技创新工程为统领全面推进现代科研院所建设

[目的]农业生态-经济系统是人地关系地域系统的重要组成部分,对该领域的研究也成为目前地理学、生态学和管理学等学科的前沿热点问题,众多学者从出于不同目的和角度进行了大量研究,取得了丰硕的研究成果,对已有的农业生态-经济系统研究进行梳理和总结,可以使其研究特征和不足更加清晰,以明确未来的研究方向与趋势.[方法]应用归纳分析法和比较分析法等,对现有国内外农业生态-经济系统耦合协同发展的有关研究进行系统性的归纳总结,重点从农业生态-经济系统协同发展的理论认知、耦合协调度与耦合类型、发展模式、仿真模拟与影响因素、研究模型方法和研究时空尺度等几个方面归纳总结了所取得的研究进展.[结果]农业生态-经济系统研究在经历了初期主要的理论探讨和定性的分析之后,相关研究已转入到定量化上来,同时发现现有研究存在指标科学性欠佳、方法运用单一化、尺度合理性欠缺和视角广泛性不足等问题.[结论]农业生态-经济耦合系统协同发展研究正在探寻一条新的道路,即未来农业生态-经济系统耦合协调发展研究趋势为尺度微观化和长时序化、方法多元化、内容复合化.     

基于耦合共生理论的田园综合体规划模式建构

[目的]随着城乡统筹发展,乡村振兴战略的实施已成为解决"三农"问题的关键。2017年中央一号文件在乡村的大背景下,首次提出了"田园综合体"的概念,旨在通过实现农业与其他产业的共生融合,来带动乡村的发展及振兴、农业的转型升级、农民生活质量的提高。通过构建多产业耦合共生的田园综合体规划模式,以期更好地实现农业转型升级以及乡村的发展振兴。[方法]引入物理学中的耦合理论以及生物学中的共生理论进行研究。[结果]从耦合共生单元、耦合共生环境、耦合共生界面三个方面提出集农旅合一、多产业联合、多方参与为一体的田园综合体模式规划理念框架。[结论]以农旅合一的耦合共生单元为基础,将文化作为农业与旅游耦合共生的介质,有助于实现文化内涵的提升以及农业与旅游的协同发展;以多产业联动的耦合共生环境为推手进行合理布局,使多产业联动发展,有助于实现资源的整合利用、农业产业附加值的增加、村落结构的完善、农村特色及文化的传承;以多方共同参与的耦合共生介质为保障,通过政府、市场和公众这三方的共同参与和合作,有助于解决三农问题,带动农村经济的发展,促进乡村统筹发展及乡村振兴战略的实施。     

NUMERICAL INVESTIGATION ON THE HYDRODYNAMIC PERFORMANCES OF A NEW SPAR CONCEPT

Recently, the spar platform concept develops quickly in the offshore oil and gas exploitations, especially in deep and ultra-deep water, owing to its benign motion performance, excellent stability and adaptation to wide range of water depth. Many new spar concepts have been put forward with the purpose of reducing fabrication difficulty and cost, while meeting the requirements of exploitation in the meantime. Based on the aims mentioned above, a new spar concept was presented in this article and its hydrodynamics both in operating and survival conditions was studied by means of numerical simulation. Basic model tests were also conducted to calibrate the numerical approach. Following aspects are highlighted: (1) new spar concept, (2) global performance of the spar concept and (3) mooring line analysis.     

堰塞坝溃决模拟研究综述与展望

堰塞坝几何形态、粒径级配和库容决定了其溃决机理的复杂性,而溃决过程的精细模拟和峰值流量的准确预测是应急处置的基础和关键.堰塞坝溃决过程与模拟技术是面向国家防灾减灾重大需求的前沿热点问题.在系统梳理国内外试验和数值模拟研究进展的基础上,指出以往试验研究坝体尺度小,足够大的库容基本未模拟,难以显示最终溃口形态;数学模型假设...     

Can Direct Payments Facilitate Agricultural Commercialisation: Evidence from a Transition Country

We investigate the impact of direct payments on agricultural commercialisation in Kosovo. Kosovo is one of the poorest countries in Europe but, with European assistance, provides substantial funds to support agriculture, made up of many small and often semi‐subsistence farms. Thus, the effect of this support is a central policy issue. Identifying the effect of direct payments on market participation faces endogeneity issues arising from the possible simultaneous determination of participation in support programmes and market participation. In order to achieve proper identification of the endogenous direct payments, we use a strategy of targeted identification search that employs several different methodological approaches. We find that direct payments for fruit and vegetables, and those for cereals and oilseeds have a positive effect on market participation. However, we cannot identify any definite effect of livestock payments.