DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 针对京津冀低碳城市建设的对策建议 课题组根据上述问题提出具有针对性的对策，以此来减少京津冀的碳排放量，促进京津冀城市一体化发展。 4.1. 加快完善治理碳排放政策法规的步伐 当下国家虽然出台一些环境保护法，但并不完善，缺乏与发展低碳城市相关的法律法规。因此，京津冀政府可以出台与各地低碳发展现状相配套的法规文件和奖惩标准。在立法上进一步完善地区的《环境保护法》，在保护和改善环境方面增加二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、飘尘、降尘、铅等大气污染指标，为政府监测和治理雾霾提供法律依据。在监测上，可以建立统一的监测体系，针对各地实际情况制定相应的碳排放标准，并严格按照标准执行，互相监督，对于未达标的地区给予对应的惩戒。同时要将监测结果、污染物名称、污染物的排放超标情况实时公开，让三地公民一同参与到监督大气污染治理过程中。从而树立人与自然和谐发展、环境利益优于经济利益的理念。立法的目的在于要将相应的法律条文落实到实处，因而在践行相应的法律时，严格的奖惩措施是其取得明显成效的保障。对于三地地方政府而言，要努力摒弃地方利益，为京津冀一体化做出更多的贡献。 4.2. 促进河北省第二产业结构的优化升级 通过所提供的图表数据来看，河北省第二产业大气污染排放在京津冀地区占最大比重。因此，产业的升级主要针对和集中于河北省。一方面河北省政府对于省内一些传统的高消耗、高污染的企业必须严格控制其碳排放量，对于超标严重的企业可以强制关停或处以大数额的罚金。另一方面政府可以帮助传统企业完成转型和升级，可派遣相关技术人员对企业的员工进行培训，或给予部分资金支持与政策优惠，从而激励企业购买先进的设备机器或是提高废弃物的处理技术。在节能服务产业中，河北省可以京津冀两地发展较好的企业为模板，借鉴模仿其结构与运营方式，最后融入自身的特点与优势进行经营与发展。这就要求三地要为企业搭建交流沟通平台，让企业自身树立低碳环保意识，不断加大对低碳技术或产品的应用。 4.3. 提倡利用新能源，强化科技创新 京津冀政府在科技创新方面应该给予雄厚的资金设备支持，创立京津冀低碳科技园，鼓励科学技术人员在能源资源、低碳环保方面的研究和实践，借此来优化能源结构，促进能源应用的多样性。可把人工智能应用到低碳建设中，将人工智能与清洁能源的利用储存相结合，通过人工智能每日的监测与分析环境与天气情况，来最有效地储存清洁能源，最大限度地减少浪费与降低碳排放；将人工智能同生活垃圾的分类处理相结合，将生活垃圾正确分类后，利用人工智能分析废物利用情况，最大限度地使生活垃圾变为可再利用的能源；将人工智能运用到减少汽车尾气当中，在大数据对路面交通状况分析后，提供交通畅通、行程最短的道路，进而提高燃油的经济性，最后可以检测车辆是否安装颗粒过滤装置。 4.4. 发挥公民主体地位让低碳理念落实到实处 公民是社会的主体，每个人每天都是社会环境的破坏者，但却只有少数人会在生活中注意，最大限度地减轻对环境的破坏。面对愈演愈烈的天气情况，公民必须意识到，自觉养成低碳环保习惯是我们必须履行的责任，也是应尽的义务。因此在日常消费中应践行“低碳化”的消费方式 5 ；出行更多乘坐地铁、公交或使用共享单车；在日常生活中本着节约能源、低碳环保的意识，节电、节气、熄灯一小时，从生活的点滴做起；在闲时植树，种花种草，在不降低生活质量的情况下，尽可能地去节能减排。
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user: 5. 小结 京津冀低碳城市的建设需要政府发挥主导作用，通过本课题组的研究、计算与分析得出，工业企业的污染物排放、居民生活都会造成京津冀地区的大气污染。而这些年京津冀采取的治理措施在一定程度上减少了京津冀的碳排放，但是仍有不完善之处。城市碳排放的治理并不能一蹴而就，应需要政府、企业、居民共同努力，京津冀的碳排放才会得到有效控制。
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user: 摘 要 通过AB(Adsorption/Bio-oxidation)法的A段可以吸附去除污水中碳源，实现对碳源的回收利用。本文研究了吸附方式、污泥浓度、pH对活性污泥吸附性能的影响及活性污泥处理低浓度市政污水吸附等温线。结果表明，活性污泥进行厌氧吸附在10 min左右达到吸附平衡，进行好氧吸附在20 min左右达到吸附平衡，好氧吸附的吸附量高于厌氧吸附；吸附率均达到50%以上。在好氧吸附条件下，污泥浓度不会影响到达吸附平衡点的时间；污泥浓度越低，吸附量越高，吸附率越低，解吸过程越迅速；活性污泥吸附量几乎不受pH值的影响；pH越高，活性污泥的解吸过程越迅速。活性污泥对市政污水中化学需氧量(COD)的吸附等温线既符合Freundlich型，也符合Langmuir型。Freundlich型吸附等温线的吸附常数n在1~10之间，表明活性污泥是良好的吸附剂。 关键词 :活性污泥，吸附性能，低浓度市政污水，吸附等温线 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，随着社会的发展和技术的进步，对污水处理技术的要求也由简单的无害化，逐渐提升到资源化和能源化。开发高效、节能、对环境友好的污水处理技术已成为水污染控制工程领域的研究重点，而如何实现高效率地回收和利用污水中的碳源是一个热点问题 [ 1 ] [ 2 ] 。 吸附/生物氧化(A/B)法的A段是典型的高效活性污泥(HRAS)法。低污泥龄和高污泥负荷条件使A段通过内源呼吸消耗的有机物较少，因此达到较高的污泥产量来回收污水中碳源。它通常根据进水化学需氧量(COD)负荷，温度和所需的COD去除效率选择采用水力停留时间(HRT) 30 min，污泥停留时间(SRT) 0.2至1天。相比于设计出水达到二级排放标准(总悬浮固体(TSS)：30 mg∙L −1 ；生化需氧量(BOD 5 )：30 mg∙L −1 )的更传统的HRAS工艺(SRT：1~4天；HRT：1~3 h)，A段之前不设初沉池，COD负荷一般大于2 kg-COD∙kg-MLSS −1 ∙d −1 ，设计去除率为50%~70% [ 3 ] [ 4 ] 。然而当采用传统的硝化和反硝化来进行脱氮时，A段去除的COD不能再用作B段反硝化的内部有机碳源，这是A/B法的主要缺点 [ 5 ] 。典型的A段出水COD/凯氏氮(COD/TKN)范围为4~6，在传统生物脱氮工艺中最佳的COD/TKN为7~9，很难保证B段的脱氮要求。而短程脱氮技术需要的COD/TKN较低，比如亚硝酸盐分流(亚硝化/反硝化)和全程自养脱氮(短程硝化-厌氧氨氧化)，它们分别只要求进水COD/TKN为5~8和<2 [ 5 ] [ 6 ] 。如何提高A段对市政污水的COD去除效率，满足后段生物脱氮的需求，这是一个亟待解决的问题。目前关于A段的研究主要集中在微生物学特性、净化机理、抗冲击能力及其运行稳定性、动力学性能等方面 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] ，而关于A段吸附去除低浓度市政污水中COD性能的研究却很少。 本文以活性污泥为研究对象，以污泥的吸附量和吸附率为指标。通过吸附试验，研究吸附方式、污泥浓度及pH对活性污泥吸附作用的影响，研究其吸附规律，旨在为回收低浓度市政污水中碳源和低浓度市政污水的生物脱氮提供理论基础和技术支撑。
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user: 2. 材料及方法 2.1. 实验材料 实验用水为上海市曲阳污水厂曝气沉砂池中污水，水样的COD浓度为120~180 mg/L，pH值为7.6左右，颜色略显浅黄色，有稍许臭味。实验用活性污泥为曲阳污水厂曝气池中活性污泥。 实验装置如图1所示，反应器有效容积为500 mL，取200 mL污泥和300 mL污水投入反应器中，在室温25℃条件下，用磁力搅拌器搅拌，每隔10 min取样，重力沉降30 min，取上清液测量COD。 2.2. 实验方法 COD，快速消解分光光度法 [ 11 ] ；pH，WTW(Multi350i)pH测定仪；溶解氧(DO)，WTW(Multi350i)DO测定仪；MLSS/MLVSS，马弗炉燃烧减重法；温度，不锈钢温度计(精确度0.1℃)。 污泥吸附性能通过污泥吸附量和污泥吸附率来表示。 污 泥 的 吸 附 量 q t = 1000 ( C 0 − C t ) ρ 污 泥 的 吸 附 率 R t = ( C 0 − C t ) × 100 % 式中，q t 为t时刻污泥的吸附量，mg∙g −1 ；R t 为t时刻污泥的吸附率；C 0 ，C t 分别为原水和吸附时间为t时沉淀后上清液中COD的浓度，mg∙L −1 ；ρ为污泥质量浓度，g∙L −1 。 RDA分析：实验数据应用国际标准通用软件CANOCO4.5进行运算。 技术路线图如图2所示，本研究通过平行实验降低了随机误差的影响。 图1. 实验装置示意图 图2. 技术路线图
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user: 4. 结论 1) 在25℃时，活性污泥进行厌氧吸附在10 min左右达到吸附平衡，进行好氧吸附在20 min左右达到吸附平衡；好氧吸附的吸附量高于厌氧吸附。达到平衡时，两种方式的吸附率均达到50%以上，说明在污泥和污水混合的初期就开始了吸附作用。 2) 在好氧吸附条件下，污泥浓度不会影响到达吸附平衡点的时间；污泥浓度越低，吸附量越高，吸附率越低；随着时间的增加，污泥浓度越高，解吸过程越缓慢。 3) 在好氧吸附条件下，活性污泥吸附量几乎不受pH值的影响；pH越高，活性污泥的解吸过程越迅速。 4) 活性污泥对低浓度市政污水中COD的吸附等温线既符合Freundlich型，也符合Langmuir型。Freundlich型吸附等温线的吸附常数n在1~10之间，表明活性污泥是良好的吸附剂。 5) 污泥浓度与吸附率的相关性更高，可以通过提高污泥浓度来获得更高的吸附率；而pH与吸附平衡时间的相关性更高，pH的增大可以减少到达吸附平衡的时间。
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user: 摘 要 采用文献计量学的方法，在《中国学术期刊网络出版总库》中，以“镉污染”作为关键词，检索了中国学者在国内期刊上发表的中文文献，并对镉污染领域年代分布、文献被引用频数及下载量、期刊分布、研究机构、核心作者、学科领域、研究领域及基金资助进行统计分析。结果表明：我国镉污染研究起步较晚，近40年从年代发文量分布显示，镉污染研究整体呈上升的趋势；每篇文献平均被引用9.34次，每篇文献平均被下载239.87次；文献刊登分布较为分散，农业环境科学学报、安徽农业科学和生态环境学报是刊登镉污染文献最重要的组成部分和发表阵地，迫切需要一种镉污染研究的专业期刊；研究单位也较为分散，主要集中在高等院校；镉污染研究涉及的学科颇多，但主要集中在“环境科学与资源利用”学科；土壤是镉污染最严重的，修复材料主要集中在植物和微生物；国家自然科学基金是镉污染研究最重要的基金；镉污染研究领域将进入一个全新的发展阶段。本研究具有一定的影响力，研究极具代表性，可为我国镉污染领域的研究提供参考价值。 关键词 :镉污染，文献计量学 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，由于人类活动、工业及采矿业的快速发展，重金属污染的问题日益突出，其治理也越来越受到广大科研工作者的重视。镉作为重金属“五毒之首” [ 1 ] ，具有分解周期长(半衰期超过20a)、移动性大、毒性高、难降解等特点 [ 2 ] ，在生产活动中容易被作物吸收富集，不仅严重影响作物的产量和品质，而且可以通过食物链在人体的积累危害人体健康 [ 3 ] [ 4 ] ，“镉大米”事件就使很多人深受其害 [ 5 ] 。 本文从文献计量学的角度分析了中国近40多年来收录的关于重金属镉污染研究的相关文献，并对镉污染领域年份发文量、文献被引用频数、期刊分布、研究机构、作者、基金项目、研究对象等进行数据统计分析，以期了解我国镉污染研究发展态势，为政府相关部门制定环保政策，科研人员把握科研重点、进行科研选题、选择适合发文渠道提供参考。
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user: 2. 研究与方法 2.1. 文献来源与筛选 文献来源于中国知网的《中国学术期刊网络出版总库》，检索以“关键词 = 镉污染”方式，查看文献摘要判断是否属于镉污染文献，共检索出了5130篇文献，时间跨度从1973年到2018年。考虑到可能与其他文献有重复，对文献筛选时都排除了报纸类558篇、国内会议类194篇、教育期刊类31篇、国际会议类16篇、学术编辑类4篇共计803篇，占检索总文献的15.65%；最终筛选出期刊学术文献3545篇、硕士论文769篇和博士论文115篇，共计4429篇，占检索总文献的86.34%。 2.2. 文献信息提取与分析方法 对于所检索出的文献，提取以下信息：镉污染领域年代分布、文献被引用频数及下载量、期刊分布、研究机构、核心作者、学科领域、研究领域及基金资助。其中研究领域分为土壤、植物、动物、大气、水、微生物及其他7类。利用Excel软件对上述信息进行分析处理，最终获得我国镉污染领域相关的信息，以期了解当前我国对镉污染研究的发展态势，并为治理提供参考价值。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 文献的年代分布 如图1所示：在1990年之前，镉污染文献数量相对较少，平均每年仅11.6篇。在1990年之后，镉污染的文献数量进入快速增长期，尤其是1991年到2013年增长速度迅猛。从2013到2017年镉污染的文献数量较之前有相对的下降，但总体而言，中国镉污染文献数量在近40多年中处于波动中成上升的趋势，从一定程度说明了随着我国对生态环境问题的日益重视，对镉污染也得到更加深入与广泛的研究。 3.2. 文献的被引用及下载次数分析 在检索的5130篇镉污染文献中总共被引用47，929次，篇均被引用9.34次。其中(如图2)年总引用次 图1. 发表镉污染文献的年代分布 图2. 发表镉污染文献的年总引用次数 数从1999年到2006年增长尤为迅速，呈直线上升。2006年到2017年虽然年文献引用次数都相对较大，但其年总引用次数却呈现下降的趋势，究其原因是其年发文量虽多，但由于文献出版年限相对较短，故而出现下降的情况；但总体年引用次数是呈上升的趋势，与年均引用次数的情况相同(图3)。 检索的所有文献中总下载次数为1，230，511次，篇均下载为239.87次。其年总下载与年均下载次数出现的情况与年引用与年均引用次数类似，总体都是呈上升的趋势(图4、图5)。 3.3. 文献的期刊分布 1973年到2017年间刊载5130篇镉污染文献的期刊数量众多，其中根据载文数量排名位于前十名的期刊如表所示，载文总量为589篇，仅仅占总文献的11.48%。这也充分说明了镉污染的文献在期刊中分布面非常广，具有较大的集散性，也反映了当代学科研究交叉、渗透的现象。在刊登的期刊中，由表1显示农业环境科学学报、安徽农业科学及生态环境学报是目前我国镉污染研究文献最重要的组成部分和文献发表阵地。 3.4. 文献的研究机构分析 检索出的5130篇文献中，发文量超过18篇文献共40所研究机构，其中高等院校有34所，科研机构占6所。如表2所示，发文量前十的研究机构都是高等院校，即高等院校是从事镉污染研究的主要单位。 3.5. 文献的核心作者分析 所检索的文献中，发文超过7篇的作者共有40位；发文量超过14篇的作者有5为，由表3显示： 图3. 发表镉污染文献的年均引用次数 图4. 发表镉污染文献的年总下载量 图5. 发表镉污染文献年均下载量 Table 1 Main journals published by Chinese scholars on cadmium pollutio 排序 期刊名称 文献数量 所占比例 1 农业环境科学学报 121 2.36% 2 安徽农业科学 86 1.68% 3 生态环境学报 68 2.33% 4 湖南农业科学 49 0.96% 5 中国环境报 47 0.92% 6 中国卫生检验杂志 45 0.88% 7 环境与健康杂志、中国农学通报 31；31 0.60% 8 环境工程学报、四川农业大学 29；29 0.57% 9 湖南农业大学 27 0.53% 10 西南大学 26 0.51% 表1. 中国学者发表镉污染文献的主要期刊 他们分别是四川农业大学的林立金老师、四川农业大学的廖明安、中国国医科大学的冯兆良老师、农业部产地环境质量重点实验室的徐应明老师和农业部环境保护科研监测所生态毒理与环境修复研究中心的宋正国老师，可见他们是目前研究镉污染领域的主力军。 3.6. 研究学科分析 在检索的文献中，涉及到的学科达到40多个，其中学科“环境科学与资源利用”的发文量为3362 Table 2 Major research institutions on cadmium pollutio 排序 机构单位 文献数量 所占比例 1 湖南农业大学 171 3.33% 2 四川农业大学 115 2.24% 3 西南大学 83 1.62% 4 浙江大学 79 1.54% 5 南京农业大学 73 1.42% 6 华中农业大学 69 1.35% 7 沈阳农业大学 62 1.21% 8 西北农林科技大学 58 1.13% 9 广西大学 53 1.03% 10 中国农业大学 50 0.97% 表2. 镉污染的主要研究机构 Table 3 Core authors of cadmium pollution published by Chinese scholar 排序 发文量 作者人数 作者姓名 1 26 1 林立金 2 19 1 廖明安 3 17 1 冯兆良 4 15 1 徐应明 5 14 1 宋正国 6 13 3 秦鱼生、涂仕华、石军 7 12 2 徐卫红、陈涛 8 11 4 王正银、周启星、喻华、宗良纲 9 10 4 孔庆新、王凯荣、纪雄辉、吴燕玉 10 9 8 杨代宇、尚琪、张文丽、黄运湘、梁学峰、汪再娟、王林、刘昭兵 11 8 7 徐兆发、林立金、王昌全、王焕校、杨寅楣、李革新、孔庆瑚 12 7 7 胡曙光、范仲学、樊璞、蔺心芳、雷鸣、孙约兵、戴清文 表3. 中国学者发表镉污染文献的核心作者 篇，占总文献的65.56%。其他学科依次如表所示，“其他”学科中分别包含林业、冶金、中药学等31个学科，总的发文量为784篇，占总文献的15.28% (图6)。因此，镉污染研究的学科主要集中在“环境科学与资源利用”，其次分别是生物学、预防医学与卫生学、农作物、园艺等学科领域。 3.7. 研究领域分析 在检索的5130篇文献中，根据其研究领域进行分析(图7)，发现涉及到镉污染的土壤文献1080篇、水环境567篇、大气80篇、植物797篇、动物144篇和微生物277篇，各占总文献的21.05%、11.05%、1.56%、15.54%、2.81%和5.40%。其中镉污染土壤的文献占总文献的比例比其他几个研究领域相对较大，不难看出我国镉污染较为严重的还是土壤方面，而且可以看出修复的手段主要集中在植物和微生物的修复，动物修复站的比例相对较少。 图6. 发表镉污染文献涉及的学科 图7. 发表镉污染文献的研究领域 图8. 发表镉污染文献资助基金类型 3.8. 文献的基金项目分析 在检索的文献中，发文量超过7篇文献的基金共40类(图8)，其中国家自然科学基金发文量共554篇，占总文献的10.80%；其次分别为国家级基金、省级基金、省级自然科学基金、其他基金、市级基金、中国科学院基金和高校基金，发文量分别为：371篇、185篇、141篇、64篇、40篇、40篇和27篇，占总文献的比例分别为：6.99%、3.61%、2.75%、1.25%、0.78%、0.78%和0.53%。从文献的项目基金资助情况表明，国家自然科学基金作为我国科学研究中最重要的基金，在生态环境中镉污染的治理中所占的地位是及其重要的。
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user: 4. 讨论 4.1. 镉污染研究进入新的发展阶段 从镉污染的年代分布中表明，镉污染的文献数量与年份呈直线上升的趋势，这不仅仅反映出我国对生态环境的日益重视，也从侧面显示我国从事科研工作者在镉污染领域所取的研究成果。 从研究领域的分析表明，目前在我国镉污染研究领域的对象主要集中在土壤和水环境，其中研究所用材料主要是植物、微生物，这为我国科研工作提供了具体的研究方向。 从基金资助的分析显示，我国对镉污染研究基金资助的力度之大，种类之多，这些条件为我国的科研劳动者提供了良好的工作平台与资金流通，为镉污染研究的顺利进行提供了保障。 相信在我国基金大力资助、研究学者的创新及科研爱好者加入的情况下，我国镉污染研究领域将进入一个全新的发展阶段。 4.2. 研究缺陷 本文运用文献计量学的分析方法，以“关键词 = 镉污染”，在《中国学术期刊网络出版总库》中，尽可能的找全找准与镉污染有关的所有文献。另外，考虑到可能与其他文献有重复，对文献筛选并排除报纸类、国内会议类、教育期刊类、国际会议类和学术编辑类文献，最大程度的确保检索的文献具有说服力和代表性。 但是，本文的研究也存在着缺陷。本文仅仅在《中国学术期刊网络出版总库》检索镉污染的相关中文文献，而未在外文期刊检索类似的外文文献，对研究的结果有一定的偏差。然而，本文不论从文献年代分布、被引用次数、期刊分布还是涉及的学科领域、研究领域，都做了详细的筛选与统计，其研究结果对镉污染以后的研究都具有一定的影响力，研究也极具代表性，相信可以为我国有关镉污染领域的研究提供一定的参考价值。
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user: 5. 结论 研究表明，我国镉污染研究起步较晚，近40年从年代分布分析，整体呈上升的趋势；每篇文献平均被引用9.34次，每篇文献平均被下载239.87次；农业环境科学学报、安徽农业科学和生态环境学报是刊登镉污染文献的最重要的组成部分和发表阵地，文献刊登分布较为分散，迫切需要一种镉污染研究的专业期刊；研究单位也较为分散，主要集中在高等院校；虽然镉污染研究涉及的学科频多，但主要集中在“环境科学与资源利用”；镉污染较为严重的是土壤，手段集中在植物和微生物的修复；国家自然科学基金是镉污染研究中最重要的基金；镉污染研究领域将进入一个全新的发展阶段；本研究具有一定的影响力，研究也极具代表性，可为我国有关镉污染领域的研究提供一定的参考价值。
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user: 摘 要 在分析了当前水污染及其治理现状的基础上，根据水质参数检测现场的实际需求，提出了基于大数据的水质参数检测系统整体方案。利用传感器技术、微处理器技术开发了具有密封和无线通信功能的检测模块，构建无线网络，利用群体智能优化算法实现网络节点定位优化，并进行了实验测试。结果表明系统具有速度快、数据处理及分析能力强、性能可靠的特点。提出大数据模式下水质参数检测系统的设计思路及方法，为水环境监测和预警提供了可行的技术方案。 关键词 :水质参数，检测模块，无线通信，大数据 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 水质检测是水资源环境管理与保护的重要基础，是保护水环境的重要手段 [ 1 ] 。近年来，随着水产养殖规模化、集约化程度的不断提高，养殖种类的增多和养殖密度的增加，养殖水域水质环境日趋恶化，病害发生率越来越高，由此引发的水产品质量安全问题也日益突出 [ 2 ] [ 3 ] 。传统的水质检测采用仪表结合人工经验操作的方法，存在耗时费力、检测范围小、检测周期长，不能实时反映水环境的动态变化等弊端。采用串行总线、现场总线的水质自动检测系统却需要铺设大量的电缆线，布线困难、施工难度大，且线路易受破坏和腐蚀、维护成本高、检测范围有限 [ 4 ] 。 无线传感器网络具有智能化程度高、信息时效强、覆盖区域广、支持多路传感器数据同步采集、可扩展性好等特点 [ 5 ] ，将其应用于水质环境监测领域有着广阔的应用前景。当前无线水质检测系统大多数使用自动检测仪进行，确定无线网络节点位置，构建无线检测网络，实现网络化水质检测系统。目前，大数据时代已到来，大数据已经介入到各行各业，数据资源已成为未来的重要财富，将大数据应用于水环境监测领域，构建数据平台，势在必行 [ 6 ] 。 本文以水体溶氧量、pH值、电导率和温度为检测参数，设计了水质检测模块，构建了无线水质检测系统，实现了整个检测过程的无线化。提出大数据模式下水质参数检测系统的设计思路及方法，为水环境监测和预警提供了可行的技术方案。
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user: 2. 系统的原理与结构设计 从环境监测角度，水质检测主要包括水温、pH值、浊度、溶氧量和电导率五个主要参数。利用水质检测传感器实时检测水质参数，对数据进行处理、分析并存储，通过本地串口总线传输给无线通信模块，并启动数据发送。监控中心的无线通信模块接收到数据后，通过串口传输给上位机，上位机对水质检测模块的位置和参数进行存储并进行分析，得到相关的位置和水质参数，通过监测界面进行显示并录入水质参数数据库。监控中心通过以太网将数据传送至网络服务器中，进行大数据处理。 无线水质检测系统由水质检测模块、无线通信模块和监控中心组成，水质检测模块和监控中心通过无线通信模块进行数据传输，检测系统总体结构如图1所示。水质检测模块有传感器组、微处理器、接口单元、无线通信模块和电源模块组成；监控中心由无线通信模块和上位机组成，监控中心通过以太网与网络服务器链接。
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user: 3. 水质检测模块设计 水质检测模块需要在水面甚至水下工作，对所在位置的水质参数进行实时检测。传统的水质检测装 置通常利用水上架构，检测模块固定在水面以上的支撑结构上，只有传感器探头与被测水面接触，并通过总线与模块相连接，这样大大降低了检测装置的灵活性，使其应用受到极大的限制，支撑结构的架设也非常困难。 本文设计的检测模块采用密封盒结构，利用双侧浮力瓶使密封盒直接在水面漂浮，并能够在一定的范围内移动，省去了支撑架构的设计和安装，密封盒机构如图2所示。检测模块由传感器组、信号采集及处理单元、无线通信模块、接口单元、控制单元和电源模块组成，传感器探头伸出密封盒，与被测水面接触，其余部分被封装在密封盒内，模块结构如图3所示。 控制单元是水质检测模块的指挥中心，协调其他单元按统一的步调工作。水质检测参数信号检测单元包括温度、pH值、电导率和溶氧量参数检测传感器，控制单元启动水质参数信号检测，信号经处理单元处理后经接口单元传送至无线通信模块；控制器按设定的逻辑关系启动无线模块发送数据，在无线网络系统中，经过一系列中间节点，将数据传送至监控中心。监控中心对数据检测点位置及水质参数进行分析和处理，在上位机中进行显示；通过本地网关将水质参数数据上传至以太网，组成水质参数大数据， 图1. 水质检测系统结构图 图2. 密封盒结构图 图3. 参数检测模块结构图 进一步分析，为水质总体评估提供可靠的依据。利用无线通信技术构建水质参数检测网络，可以进一步开发水质参数监测站。
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user: 4. 无线检测网络的设计与构建 4.1. 算法原理 在无线检测网络系统中，传感器节点定位方法是系统设计的关键技术之一，是节点间路由算法设计、拓扑管理、覆盖控制等技术的重要基础，其热点研究问题是无线传感器节点精度的提高 [ 7 ] 。典型的定位算法有距离无关算法和基于距离的定位算法，距离无关算法无需相关的硬件配置，只根据网络连通性实现定位，具有抗干扰能力强、硬件成本低的优点，所以被广泛采用 [ 8 ] 。在群体智能优化算法中，布谷鸟搜索算法(CS)作为一种新兴的仿生群体智能算法，具有简单、参数少、易于实现等优点，而且能高效的平衡算法的局部搜索和全局搜索 [ 9 ] ，这为优化无线传感器网络的定位性能提供了一种新的研究思路。 通过布谷鸟搜索算法节点定位模型的建立和目标函数的分析，将节点定位问题转化为一个常见的数学多维约束优化问题，引入全局和局部搜索能力强的布谷鸟搜索算法对节点位置进行估算与校正。 在传感器节点定位的过程中，未知节点(自身位置不确定的节点)通过一定的通信方式获取锚节点(已知自身位置信息的节点)的位置信息，以该信息作为参考，并根据某种算法确定自身位置信息。未知节点获取三个以上的锚节点信息时，利用自身到锚节点的距离，建立距离线性方程组如式(1)，根据最小二乘原理使随机误差向量达到最小值，进一步估算自身的位置，具体模型建立过程详见文献 [ 9 ] 。 { d 1 = ( x − x 1 ) 2 + ( y − y 1 ) 2 d 2 = ( x − x 2 ) 2 + ( y − y 2 ) 2 ⋮ d n = ( x − x n ) 2 + ( y − y n ) 2 (1) 为了减小测距误差对定位精度的影响，进一步改善系统性能，将最小二乘原理转换为数学约束优化问题。建立未知节点与各锚节点间的距离误差函数组，确定目标函数如式(2)，误差方程组为求解目标函数的一个可行解空间，最优解包含在该空间内，只需在该空间内寻找最优解。利用布谷鸟搜索算法结合莱维飞行机制模拟布谷鸟寻巢产蛋方式，实现基于全局误差函数的节点位置最优化算法。 f ( x ， y ) = ∑ i = 1 m ( ( x − x i ) 2 + ( y − y i ) 2 − d i ) (2) 4.2. 节点定位步骤 以布谷鸟搜索算法为依据，无线传感器节点定位方法的具体步骤如下： ① 初始化：随机确定各参数的初始值，m-鸟巢的数量，Pi-产卵被发现的概率，E-搜索精度，n-循环次数；鸟巢的初始位置-无线传感器锚节点的坐标。 ② 根据初始化鸟巢的位置，采用莱维飞行方式搜索，利用更新公式进行计算，产生新一代鸟巢的位置。 ③ 分别计算更新前后鸟巢的适应值，并进行比较，保留较优的适应值对应的鸟巢的位置，作为当前种群中的最优位置。 ④ 若循环次数到限后，鸟巢适应值和搜索精度没有达到，则放弃本次搜索，产生新一代鸟巢位置，返回步骤3，继续搜索。 ⑤ 存储最优解，满足条件，搜索结束。 无线传感器节点定位，利用MATLAB仿真软件构建仿真系统，设定200 ´ 200 m的二维区域，分布一定数量的锚节点和未知节点，锚节点的位置为已知，位置节点域锚节点之间的距离通过无线测距装置测定，并输入到仿真系统。按照4.2节的实验步骤，计算获得未知节点的位置坐标，重复计算50次后，取平均值，作为待测未知节点的位置坐标。确定各无线节点位置后，构建水质参数检测无线网络。 为了验证布谷鸟搜索定位算法的性能，以锚节点比例对传感器节点定位误差的影响及定位速度作为衡量指标，与最小二乘算法(LS)和人工蜂群算法(ABC)进行对比，各项性能指标均优于以上两种算分。传感器节点定位误差如图4所示，定位速度对比如图5所示。 图4. 传感器节点定位误差对比 图5. 节点定位速度对比
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user: 5. 大数据技术及应用 5.1. 理论基础 大数据近年来受到广泛的关注，是指通过对大量的、种类和来源复杂的数据进行高速地捕捉、发现和分析，用经济的方法提取其价值的技术体系或技术架构。所以，广义上讲，大数据不仅是指大数据所涉及的数据，还包含了对这些数据进行处理和分析的理论、方法和技术 [ 6 ] 。 大数据早期主要应用于商业、金融等领域，后逐渐扩展到交通、医疗、能源等领域，环境监测被看作是大数据应用的重要技术领域之一，水环境监测是其发展的主要分支 [ 10 ] 。一方面，水环境监测是关系民生的大问题，运用大数据技术服务于水环境公共治理，既是大数据时代发展的选择，也是技术发展与新型社会的需求，更是未来建设数字化智慧城市的基础。另一方面，水环境参数数据的利用价值巨大，不仅可将环境水参数自身的监测、管理水平提升到新的高度，甚至产生根本性的变革，而且可为管理部门、产业界和广大用户提供更多更好的服务，形成新的环境大数据体系，建构以大数据为核心的新环境治理状态 [ 11 ] 。 由于数据规模大，数据处理时效性高，传统的数据处理技术无法满足技术要求或经济要求；因数据类型多样，包含半结构化、非结构化数据以及空间矢量数据等，传统的处理技术不能满足要求。水环境参数监测大数据研究方法与环境监测传统的基于数据计算分析的方法相比，在解决问题的方法和研究过程方面都有很大不同，具体表现为：传统方法通常基于抽样数据，而大数据方法则采用尽可能多的数据；传统的水质参数数据分析通常基于某个部门或某个专业的数据，水环境监测大数据分析则是在实现跨专业、跨部门数据融合基础上进行多维度数据分析。 5.2. 研究方法 水质参数检测大数据的研究过程包括科学假设、数据获取、数据挖掘和分析、实验结果分析和科学假设的证实、证伪或新知识、新规律的发现等几个主要步骤。 ① 科学假设 相关领域的专家根据水质监测及保护的知识，同时兼顾大数据分析存在着超越先验知识的可能性，提出科学假设，设计应用场景，提出需要的数据源和数据量。 ② 数据获取 数据获取包括数据采集、数据预处理和数据传输。首先从特定数据生产环境获得原始数据的，数据采集完成后，去除一些无意义的数据并消除冗余，利用高速的数据传输机制将数据传输到合适的存储系统。 ③ 数据存储 数据存储系统一般包括硬件基础设施和数据管理软件两部份。硬件基础设施能够向上和向外扩展， 并能进行动态重配置以适应不同类型的应用环境；数据管理软件于维护大规模数据集，存储系统应提具有功能接口、快速查询和其他编程模型。 ④ 数据挖掘与分析 领域专家、数据分析专家和计算机专家一起，根据需要解决的问题，研究需要的数学挖掘与分析方法，包括常规的数学挖掘与分析方法，以及领域专用的数学计算分析方法。 ⑤ 数据结果分析 领域专家对数据挖掘和分析结果进行专业分析，解释分析结果的内在原因。对科学实验结果进行分析论证，科学假设得到证实、证伪或新知识和规律的发现。 5.3. 发展的驱动力 ① 中国共产党十九大报告指出：“绿水青山就是金山银山”，把环境治理放在了非常重要的战略地位，水环境的监测及改善势在必行。 ② 我国水资源辽阔，覆盖面积大，水环境的监测和运维涉及到大量复杂的数据，通过数据分析，可提高资源的利用率和设备管理水平，存在着巨大经济效益。 ③ 对水环境的监测和预警能建设社会，优化基本公共服务，将大数据的实时、精准、高效率充分融入到环境公共服务建设中来，提升环境公共服务的整体水平，提升地方政府的决策能力。 ④ 运用大数据技术与算法对水环境监测点进行过程中实时监测，分析实际的环境问题，并对严重污染下的水环境进行监测和预警，通过协同处理提升水环境监测与预警的处理能力，提高公共服务的质量。 ⑤ 通过大数据分析，可探索新的商业模式，促进水资源的合理开发和利用。 5.4. 面临的挑战 ① 行业认同 在环境监测领域，尤其是水环境监测领域的专业人员对大数据的基本概念、理论和应用的认识不足，甚至存在着一定程度的怀疑，需要有令人信服的结果才能得到普遍认同。 ② 技术挑战 大数据超出了现有硬件和软件平台的处理能力，新的硬件和软件平台反过来要求新的基础设施和编程模型解决大数据带来的挑战。主要包括数据表示、冗余缩减和数据压缩、数据生存周期管理、数据隐私和安全、近似分析以及深度分析等。 ② 资金及效益 水环境监测大数据研发需要大量的投入，而领域中大数据应用获得的效益尚不明确，需要建立大数据应用的资金回收模型和评价方法，才能刺激资金的持续投入。 ④ 管理理念冲突 大数据的在管理上的创新，主要体现在技术方法和运算工具能够为环境公共服务提供关于信息收集、实时监测过程、环境预警决策等方面的重要支持，同时也能为政府在环境公共服务上的政策制定和治理模式带来新的管理方式变革。因此，学会将大数据的新管理理念和新方法应用于环境公共治理中，将对传统的管理理念产生巨大的冲击。 ⑤ 数据安全问题 各个领域及各行各业都有自己的行业标准和技术秘密，在水环境检测领域的个别数据不能公开使用，有些数据涉及到安全问题，需在有限范围内使用，隐私保护和安全是大数据应用首先需要解决的问题。
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user: 6. 结语 本文研究了大数据模式下，水环境监测及预警系统；研制的无线水质参数检测系统具有集信号采集、数据实时处理及显示的功能，设计并构建无线通信节点，组建无线通信网络，通过中央管理单元实现水质参数数据的集中采集、分析和管理。利用传感器技术、微处理器控制技术和无线通信技术开发具有密封和通信功能的水质检测模块，模块具有精度高、实时处理、重量轻、操作简单、防水等特点。采用智能群体算法实现传感器节点的优化，构建无线网络监测系统，提出水质监测大数据平台的构建方案。 该系统解决了目前水质参数检测设备体积较大、防水性能差、数据精度低及分析处理能力差等缺点，通过详细分析水质检测的实际需求，运用新型检测技术，开发本系统，通过实验测试表明，该系统具有检测精度好、数据处理及分析能力强和性能可靠等特点，具有极强的实际运用价值。提出大数据模式下水质参数检测系统的设计思路及方法，为水环境监测和预警提供了可行的技术方案。
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user: 摘 要 梯级水坝系统能够对水能进行梯级开发，达到河流水力资源的合理开发和综合利用的目的。本文以卡里巴大坝为例，假定将原有水坝改建为梯级水坝系统。在获得赞比西河中游河段卫星高程数据后，利用地理分析软件得到其中数百公里河段有条件建立梯级水坝的地点及相关地理信息。在利用线性回归拟合模型分析数据误差后，论文利用分析软件筛选出千余组水坝可能选址地点的河流截面和库容数据。最后，利用层次分析法建立了综合评价目标函数，并建立线性优化模型利用软件对水坝选址方案进行优化求解，得到成本和经济效益均超越原有大坝的优化解集。本文的研究方法对水利系列的开发有较大的借鉴意义。 关键词 :高程数据处理，层次分析法，线性优化模型 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 美国大坝安全委员会(Association of State Dam Safety Officials)指出，大坝的平均寿命为50年，NID数据库中确定的美国大坝中有1/4的大坝寿命已经超过了50年。由于建坝时间过长，于“大坝建设的黄金时期(1950~1970)”完工的大量坝体安全问题不断增多，一旦溃坝将会对下游地区造成灾难性影响。随着水电发展“十二五”规划的推进落实，大型流域梯级水库系统将逐渐形成，其联合调度必将获得巨大的电力补偿效益和水文补偿效益，对缓解能源短缺、落实科学发展观、贯彻国家“节能减排”战略以及履行减排承诺均具有重要的理论指导意义和工程实用价值 [ 1 ] 。而本文将以世界库容量排名首位的卡里巴大坝为范本，将梯级水坝系统应用于赞比西河卡里巴水库上下游流域，建模分析其选址位置，并进行优化。 经过对赞比西河流域的数据分析，对于赞比西河上中下游的水利开发价值评估方面，本文可以得出以下结论： 1) 赞比西河上游河段：自河源至维多利亚瀑布为其上游河段，长1285 km，主要流经高原地带，河道多弯曲、纵坡缓、水流缓慢，基本不具备水力开发价值。 2) 赞比西河中游河段：自维多利亚瀑布往下游，沿赞比亚与津巴布韦边境直至莫桑比克境内的卡奥拉巴萨为干流中游河段，长约870 km，该段大部分河道切过砂岩层，部分河段切过玄武岩层，水流缓急依河流宽窄而变化，多瀑布及峡谷急流，落差达670 m (未包括维多利亚瀑布)，水电资源非常丰富，开发条件非常好。 3) 赞比西河下游河段：卡奥拉巴萨以下直至河口为干流下游河段，长约580 km。卡奥拉巴萨水库拦河坝以下约70 km长为峡谷河段，河道宽约100~430 m，落差约70 m，水流湍急，两岸山体雄厚，与河谷高差一般为100~380 m，水电资源丰富，开发条件好。其之下约150 km河段河道受两岸地形制约，开发条件较差或不具备开发价值 [ 2 ] 。
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user: 2. 梯级水坝系统能力分析 2.1. 梯级水坝系统分布状态分析 梯级水坝系统指的是从河流某段开始，从上而下拟定一个河段接一个河段的小型水坝组成的、呈阶梯状分布形式的水利枢纽系统 [ 3 ] 。它在水头利用上能够做到分级开发、分段利用，在水量利用上做到多次开发、重复利用。梯级水坝系统在发电量方面理论上是原卡里巴发电站难以比肩的，于是本文希望梯级水坝系统在水资源管理的泄洪能力与原卡里巴水库能力持平的情况下，能创造更高的经济效益。 2.2. 梯级水坝系统中各水库库容关系分析 卡里巴水库作为世界最大的蓄水库之一，其周边形成了众多的产业链和城镇用水关系。基于这些因素的存在，梯级水坝系统不允许原水库消失或完全失去其原有作用。为了满足该实际条件，卡里巴大坝原址堤坝不能被完全拆除。在下文中本文将这个有着特殊意义的水坝称为“原址坝”，并改建该坝为漫水坝。当发生极端洪涝情况时，原址坝难以达到“卡里巴大坝”的强大泄洪以及储蓄能力，直接表现就是超过年均水位的大量水体将漫过原址坝冲向下游，这时就需要梯级水坝系统中的其他组成坝承担起存蓄该部分溢出水体的任务。 亦即从数值上来看，水坝系统的若干水库的最大总库容应在考虑修建成本的前提下等于或超过原卡里巴水库总库容。而在丰水期到来时新系统在水资源管理的洪水积蓄能力方面将与原卡里巴水库达到同一层次。 2.3. 多水坝水利系统中各水坝作用分析 建立水坝的作用就是拦高补低，即在洪水期蓄水，减少下游发生洪灾的可能性；在旱季放水，补充河流，使河道中水流不至于太少。 总体来说，卡里巴大坝建成后，下游的水量会减少，但是由于水库的调节作用，全年河流下游水流会比较平稳，流速减慢。而在大坝上游，受水库影响，水库所在河段水位明显上升，而以原水库河段作为侵蚀基准面的流域内高差减小，流速减缓，这会对河流以及其中的生物等产生影响，从某种程度上来讲，水库的蓄积的调控不当也会造成地下水位的升高，加剧上游的内涝。对于水库自身来说水库的修建从长期来看容易引起泥沙淤积，严重影响水库寿命期 [ 4 ] 。 为了避免这些问题，水坝系统采用以下策略： 1) 降低卡里巴大坝原址水坝的高度至近十年的年平均水位。目的是为了减小大坝两端的高度差，提高大坝的稳定性，减轻其压力，并将减轻的压力分散到梯级水坝系统的其他水坝上。 2) 通过对卡里巴湖上下游的精确高程数据分析，本文得到的结论是：梯级水坝系统中的下游水坝应主要承担原卡里巴大坝的蓄水量，由于高度差较小以及水流速度较小的原因，发电机组方面应考虑减少安装。而上游水坝承担少量蓄水任务，主要承担发电和拦沙的任务。
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user: 3. 数据收集 高程数据的收集是利用软件BIGEMAP地图下载器锁定相关点坐标，本范例获取了赞比西河从卡里巴大坝(东经28˚45'43.10，南纬16˚31'20.79)至(东经30˚28'30.1144，南纬15˚38'20.3040)流域和维多利亚瀑布(27˚1'5.4737E，17˚57'4.7648S)至卡里巴水库西段(25˚51'3.2032E，17˚56'30.1579S)的精确高程DEM图。 河宽因为没有官方数据，在软件Geogle Earth中利用“标尺”工具获得相关数值。 其中高程数据导入软件Global Mapper中进行后续处理，生成图见图1。 图1. Global Mapper高程生成像
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user: 4. 数据处理 4.1. 河流平面高程数据处理 由于梯级水电站发电的特性，本文需要了解卡里巴湖下游流域的河流平面高程。其中下游部分数据经过Global Mapper的处理后本文可以得到赞比西河在该流段的纵截剖面图见图2。 该部分数据共1254组(其中卡里巴水库上游部分200组，下游部分1054组)，每一组中有两个数据分别为该观测点海拔高度和该观测点与上一个观测点沿河的长度。在赞比西河该流段河流长度与水面的海拔高度可以大致的看作一元一次函数，于是本文建立了线性回归函数模型，并对该部分数据进行误差分析，线性回归模型为： H = β 0 + β D (1) 式中： H i ——第i组观测点水坝高出河流平面部分的高度； D i ——第i组观测点沿赞比西河到原址坝的长度。 利用Matlab软件中的regress函数对该组数据进行处理，得到参数值为： β 0 = 395.54 ； β = 0.00025817 ；拟合方差为91.361，拟合优度为0.83，误差在可接受范围内。 得到的线性回归模型函数为： H = 395.54 − 0.00025817 D (2) 利用该模型，本文可以得到每一个观测点的河床高度数据。 由官方发布的图片资料如图3所示，本文可以推测出观测起始点的河床高程为380米，那么河床数据的变化应顺应河面高程数据趋势，即本文可以得到河床高程与观测点沿赞比西河到原址坝距离的函数为： H S 0 i = 380 − 0.00025817 D i (3) 式中： H S 0 i ——下游第i组观测点河床高程值； 同样的，本文可以使用同样的模型，计算出卡里巴湖上游部分156 km河段河床高程与观测点沿赞比西河到维多利亚瀑布的函数为： H U 0 i = 780 − 0.002947603 D i (4) 式中： H U 0 i ——上游第i组观测点河床高程值。 图2. 河流平面高程纵截剖面图 图3. 卡里巴大坝泄洪概念图 4.2. 水坝选址与库容的理想化计算模型 本文利用ArcGIS地理分析软件处理赞比西河中游河段卡里巴大坝至东经30˚28'30.1144，南纬15˚38'20.3030位置约276.34 km河段的精确高程DEM图，可以得到1054组观测点分别对应的河岸宽度，其中在前21 km (共102个观测点)和之后的河段(共952个观测点)河宽有较明显区别，部分数据见表1。 本文可以根据以上数据，计算出第i个观测点的河流截面积以及水库在原有河面以上的库容。 如图4所示，水坝高度可以被表示为： h 0 i = H i + h i − H 0 i (5) 式中： h 0 i ——第i组观测点水坝坝高； h i ——第i组河流水面高程值； H 0 i ——第i组观测点河床高程值。 水库总库容： Table 1 River wide data of the observation poin 编号 河宽 编号 河宽 编号 河宽 1 119.09m 103 400.74m 303 400.74m 2 97.62m 104 407.78m 304 407.78m 3 128.25m 105 467.99m 305 467.99m … … … … … … 100 134.45m 1052 540.97m 1252 540.97m 101 175.42m 1053 559.44m 1253 559.44m 102 207.10m 1054 574.02m 1254 574.02m 平均河宽 145.50m 平均河宽 508.75m 平均河宽 508.75m 表1. 部分观测点河宽数据 图4. 水坝横截面示意图 S 1 i = 1 2 L i 2 arccos ( R i − h 0 i R i ) − 1 2 ( R i − h 0 i ) 2 R i h 0 i − h 0 i 2 S 2 i = L i 2 ( 1 8 π − 1 4 ) S 3 i = S 1 i − S 2 i (6) 式中： S 1 i ——第i组观测点总库容横截面积； S 2 i ——第i组观测点河流横截面积； S 3 i ——第i组观测点水库的原河上方库容横截面积； L i ——第i组观测点的河宽； R i ——第i组观测点的河底圆弧半径。 如图5所示，则第i组观测点下辖河面部分库容计算模型为： V U ， i = S 1 i ⋅ D i (7) 式中： V U ， i ——第i组观测点下辖河面部分库容。 图5. 水库库容示意图 本文把河面阶梯化以便于计算，第i个观测点水坝的水库大小将取决于前k个观测点的河面高度，如上图所示，该水库长度是k个观测点河面以上部分库容之和。则河面以上部分库容计算模型为： V i = ∑ j = i − k i V U ， j = ∑ j = i − k i S 1 i ⋅ D i ，                     ( i > 1 ， i ∈ Z ) (8) 式中： ——第i组观测点水库的原河上方库容量。
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user: 5. 水坝系统线性优化模型 5.1. 目标函数的确立 1) 成本尽量低：本文使用兴建水坝的总截面面积的概念，去近似替代在水坝系统的建造成本中占比最大的工程材料费用 [ 5 ] 。 (9) 2) 蓄水量(总库容)尽量大：在成本可控的条件下，更大蓄水量意味着汛期到来时更高的安全指数。 (10) 3) 本文寻求在成本尽可能低、蓄水量尽可能大、兴建水坝数量尽可能少三个方面之间的平衡，这里利用层次分析法建立综合评价目标函数Q(x)，通过对当地具体情况的分析，本文建立比较矩阵如表2所示。 最大特征根的归一化特征向量： (11) 一致性检验： (12) 由检验结果可知该模型的误差在容许的范围内，将权重值代入综合评价目标函数，可得： (13) 式中： ——0-1变量，表示第i个观测点在水坝系统是否确认为修建点。 Table 2 Comparison matrix dat 成本 库容 水坝数量 成本 1.00 2.00 3.00 库容 0.50 1.00 2.00 水坝数量 0.33 0.50 1.00 表2. 比较矩阵数据 5.2. 约束条件的确立 1) 修建的水坝在河面以上的总库容应大于极端条件下的原卡里巴水库泄洪总量： (14) 2) 由于梯级水坝系统所占据的河段较长，且水坝个数过多会对生态环境等各方面造成不利的影响，为了权衡水库经济效益和环境影响，本模型中梯级水坝系统兴建的水坝总量应介于10到20之间： (15) 3) 使用0-1变量矩阵f表示第i个观测点在水坝系统中是否确认为修建地： (16) 5.3. 优化模型的建立与求解 本文将第一小节中的三个目标分别作为最优先目标，将数学模型转化为程序语言利用Lingo软件求解，在这里用成本、蓄水量和综合指标代替，得到最优方案如表3所示。其中，由卡里巴大坝兴建历史上汛期的最大泄水量为1978年测量的65，000，000立方，库容优化倍数是指每种方案所得到的梯级水坝系统总库容与该最大泄水量的比值。 对目标为水坝系统综合目标时，本文建立的优化模型为： 具体最优解集见表4。模型给出的水坝兴建数为20个，总库容为104，739，521立方米，截面总面积411，527平方米，目标函数值为0.4610013。梯级水坝系统能够提供原大坝1.6倍的泄水库容。证明梯级水坝优化计算方案可行。 Table 3 Comparison of optimal solutions under different prioritie 成本 蓄水量 综合指标 坝体数量 10 20 20 总库容 69380874.0 210139857.3 104739521.3 截面总面积 228638.0 787811.9 411527.7 库容优化倍数 1.067 3.233 1.611 表3. 不同优先目标下的最优方案比较 Table 4 LINGO programming optimal solution se 编号 高程 与原址坝间距 水坝高度 水坝横截面积 水库库容 1 355.197 105047.490 3.514 7613.157 2016573.126 2 357.973 105312.370 7.937 11259.682 2982464.695 3 340.970 170527.370 5.951 14788.148 4059938.182 4 328.947 264628.850 17.973 17574.468 4412948.828 5 329.105 264879.950 17.647 26158.848 6568486.720 6 327.370 271175.860 17.379 19159.240 5265725.415 7 328.897 272000.380 18.844 25046.944 6883902.011 8 328.142 272275.220 18.293 24965.193 6861433.650 9 328.900 272550.060 18.364 25324.178 6960097.109 10 327.622 273374.580 18.199 22340.914 6140176.742 11 326.661 273649.420 17.309 15762.838 4332258.267 12 328.983 273924.260 22.024 22310.882 6131922.813 13 328.756 274199.100 19.546 29052.474 7984781.923 14 328.028 274480.620 18.891 16898.981 4757401.190 15 328.220 275043.660 19.538 31958.250 8996886.416 16 327.300 275325.180 18.081 27537.036 7752226.369 17 326.498 275606.700 17.651 17051.731 4800403.180 18 327.000 276169.740 18.345 14918.877 4199962.184 19 327.231 276256.617 18.321 20831.682 1809794.073 20 327.389 276343.494 19.122 20973.763 1822137.614 表4. LINGO编程得到的最优解集
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user: 6. 结语 世界上存在很多水库隐患问题，隐患问题又有诸多分支，本文很难对这样一个范围极大且分类众多的问题直接进行建模分析。但是本文选取极其具有代表性的隐患水坝，去进行第一部分的建模分析。通过这种分析，可以由点即面，建立适应各地水坝分析的数学模型，以便于研究的顺利进行。本文的计算过程中存在一些理想化假设，数据获取时因为具体情况过于复杂而存在一定的不精确性，这对结果会造成一定的影响，在这方面，还有待进一步的细化和研究。
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user: 摘 要 本文主要研究商品的定价问题，在给定的社会网络图G中，我们希望商家的收益最大化。商品的总价值取决于两个因素： 该商品对于消费者的固有价值； 不断变化的外部性影响。在图G中，商品的固定价值以及外部性影响都是给定的，其中外部影响包括负外部性影响和正外部性影响，在这样的完全信息网络中，我们得出：找到最优的交互式定价策略是NP-难的。在星状网络图中，我们给出了最优的定价方案以及最大收益，并且证明了，通过单一定价能得到近似比为2的定价策略。 关键词 :社会网络，外部性影响，定价模型，NP难，近似比 Copyright © 2018 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/