DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 4. 可识别受害者效应的调节因素 可识别受害者效应的早期研究主要集中在可识别受害者效应是否存在，以及发生的潜在机制方面。近几年来，该领域的研究者开始从情境因素与个体因素交互作用的视角，关注助人者自身的特点对可识别受害者效应的调节作用，如助人者的公正世界信念、依恋风格、认识加工方式和自我构念等因素对可识别受害者效应的调节效应。 4.1. 责任归因 前人研究表明，人们对一个单一的可识别的受害者的同情和痛苦的情绪反应是产生可识别受害者效应的机制(Erlandsson et al.， 2015)。但情况并不总是如此，如果当人们将单一的可识别受害者所处困境归因于受害者本身时，人们会减少对单一可识别受害者的帮助，尤其是当人们具有强烈公正世界信念时，这种情况更强烈(Kogut & Kogut， 2011)。Kogut指出责任归因包括受害者对自己的问题是否负有责任以及受害者是否对寻找解决方案负有责任，当人们帮助他人时，通常意味着人们认为受害者不对自己的困境负责任并且无法寻找解决方案。公正世界假说(the just world hypothesis)是指，个体相信自身所处的环境是公正的、有序的，人们通常会得到他们应得的一种信念，可以分为自我公正信念与他人公正信念(Lerner， 1980)。有研究发现，他人公正信念的存在将会减少人们对可识别的单一受害者的帮助行为，同时他人公正信念对于群体受害者的帮助行为的影响更小。Kogut和Kogut (2011)认为拥有强烈他人公正信念的人，当他们面对受害者时，他们为了坚持自己的信念，试图寻找方法来平衡这种不一致，通常方法就是责任归因，将受害者面临的这种困境归因到受害者自身，从而维持自己的信念。因此，Kogut和Kogut (2011)考察了他人公正信念在预测参与者对身份确定和身份不明确的受害者实际贡献情况，结果表明当受害者是单一的可识别情况时，人们对受害者责任归因就要比那些身份不明确的受害者更强烈，个体集中关注可识别的单一受害者会增强个体关于他人公正信念的强度，相对于群体受害者，当人们面对单一的可识别受害者时，人们对后者更容易进行责任归因。因此有强烈的他人公正世界信念的个体，单一的可识别的信息会使他们对受害者的帮助行为减少，相反则会有更多的帮助行为。 总之，人们对于单一的可识别的受害者的帮助行为与他人公正信念的关系是负相关，即一个人有着越强烈的他人公正信念那么他们对于单一的可识别的受害者的帮助行为就会越少，但前提是，这个帮助的目标是单一的明确身份的受害者，只有这样，这些有着强烈他人公正信念的人，他们对于受害者的责任归因才会明确。 4.2. 依恋风格 个体的依恋模式与他们生活的各个方面息息相关(Kogut & Kogut， 2013)。在面对相同的受害者时，不同依恋类型的个体的帮助行为也有所不同。T. Kogut和E. Kogut (2013)通过呈现依恋人物的图片来启动个体不同的依恋类型，结果发现可识别受害者效应与帮助者依恋类型相关显著，即安全型依恋的个体对可识别与不可识别受害者给予相同的帮助，回避型依恋个体对两种类型的受害者提供的帮助都较少，而焦虑依恋的个体倾向于对可识别受害者给与更多的帮助，这是因为焦虑依恋的个体在面对困境时是激活依恋系统的，个体通过最大限度的与他人进行联系来获得安全感，单一的、可识别的受害者更容易引起个体的情感共鸣，所以焦虑型依恋的个体在面对单一的、可识别的受害者时会增加相似性与联结性，从而增加其帮助行为密切，所以焦虑型依恋的个体会更愿意帮助单一的可识别的受害者。逃避型依恋的个体在面对受害者时会屏蔽自己的依恋系统，以增加自己与他人的心理距离，尤其是单一的、可识别的受害者可能会给自己带来痛苦，逃避型依恋的个体帮助的意愿就更低(Kogut & Ritov， 2011)。 4.3. 认知加工方式 双加工模型将人类的认知系统划分为系统1与系统2，拥有系统1的个体处理信息是自动的、整体的、深刻的、直观的，并且是基于情境的，拥有系统2的个体往往是理性的分析性思维，处理信息时伴随着个体的意志努力，并且是脱离情境的。个体的认知加工方式对其决策行为具有很大的影响(Stanovich & West， 2000)。对于亲社会行为，系统1是具体的和情感的思维模式，该系统会使个体对单一的、可识别的受害者产生更大的情感反应，从而产生更多的帮助行为，而系统2是理性的和脱离具体情境的思维模式，拥有该系统的个体可能会对那些统计上的、不可识别的受害者群体产生更多的帮助(Loewenstein & Small， 2007)。有研究这探讨了个体的分析性思维对可识别受害者效应的影响，结果发现分析性思维会抑制个体对单一、可识别受害者的同情的情绪反应，减少了个体对情感启发式的依赖，最终减少了对单一的、可识别的受害者的帮助行为，但是人们对统计意义上的受害者仍然是保持较低的帮助意愿，同时发现，当人们做出情感性的抉择之前，如果使用分析性思维思考就会使人们更容易做出对社会有利的抉择(Small， Loewenstein， & Slovic， 2007)。Friedrich和McGuire (2010)在Small等人研究的基础上，对可识别受害者效应中认知加工方式这一中介进行了更直接的研究，探讨了系统1与系统2在可识别受害者效应中的调节作用，尤其是系统1与系统2特点的差异与受害者可识别效应的关系，研究发现拥有系统2的个体对比例的敏感度不高，在面对高参考群体比例的、单一可识别的受害者时，不会产生可识别受害者效应，具有分析性思维的个体更关注的是绝对数量而不是相对比例。
system: [SYSTEM]

user: 5. 小结 可识别受害者效应不仅影响着日常生活中人们的帮助行为，还会影响到政府部门对有关公共政策的决策。如，在医疗、卫生和保健等方面的资源分配上，可识别受害者效应有着重要影响，它可能会导致医疗资源的分配不公，因为同样的医疗资金或许可以拯救更多的受害者。可见，对可识别受害者效应的研究具有十分重要的实践价值。该领域研究还需要进一步解决以下问题： 首先，在我国集体主义文化背景下，该效应是否依然存在仍有待于验证，例如有研究就发现，瑞典是一个强调集体主义的国家，瑞典被试更倾向于帮助群体受害者而不是单一的、可识别的受害者(Wiss， Andersson， Slovic， Västfjäll， & Tinghög， 2015)；其次，以往研究对可识别受害者效应的情境机制、认知机制和情绪机制进行了研究，还需要对可识别受害者效应的神经水平的发生机制进行探讨，一项神经影像学的研究发现，伏隔核活动可以预测人们对可识别的受害者捐款数量(Alexander， Daniel， Paul， & Brian， 2013)，该效应是否还存在其他的神经机制尚需研究；最后，进一步探讨可识别受害者效应发生的边界条件。亲社会行为受到多种因素的影响，研究者不能只从某单一维度对其进行研究，社会认知理论提出了个体与情境交互作用的理论视角，从助人者自身的个体因素和所面临的情境因素，深入探讨可识别受害者效应发生的边界(Graziano， Habashi， Sheese， & Tobin， 2007)。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 介绍了高密度聚乙烯HIC处理工艺流程，对比分析了钢桶处理技术、混凝土桶处理技术和高密度聚乙烯HIC处理技术。高密度聚乙烯HIC工艺简单，产生的废物包总量少，符合废物管理的最小化原则。 关键词 :高整体容器，交联聚乙烯，放射性废物
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 高整体容器(HIC)是在预期300年以上的使用寿命内，能有效包容其中盛装的低、中水平放射性固体废物的容器。脱水的泥浆、蒸发残渣和废树脂可用加热烘干或用真空过滤、加压过滤、离心过滤等脱水后直接装入高整体容器，不经固化处理就可送去处置。HIC 按其材料可分为混凝土HIC、高密度聚乙烯HIC 和球墨铸铁HIC [ 1 ] [ 2 ] 。 混凝土容器HIC分为三类: 一类为带有钢衬里的混凝土容器；另一类为聚合物浸渍混凝土容器；第三类为钢纤维混凝土容器。在法国，高整体性能纤维加固混凝土容器用于整备后处理厂产生的低、中水平放射性废物 [ 3 ] 。 球墨铸铁HIC主要由德国研制。可用有轻微污染的废金属熔炼制造，不同尺寸和壁厚的容器盛装不同类型的废物，必要时在容器内部可增设厚度不同的铅内衬。球墨铸铁HIC的材料综合性能接近于钢，低、中水平放射性不会对材料的性能产生影响，可将球墨铸铁HIC应用于中水平放射性废物的贮存和运输 [ 2 ] [ 3 ] 。 高密度聚乙烯HIC由交联的高密度聚乙烯材料制造，是由美国Energy Solutions (ES)公司针对核电产生的废物体制作的包装容器 [ 1 ] 。高密度聚乙烯HIC在美国等核技术发达国家广泛使用，具备良好的工程应用业绩，拥有被不断验证和改进的成熟配套设备，特别适用于盛装、暂存和处置核电站产生的低、中水平放射性废树脂和废过滤器芯。我国阳江核电厂、海阳核电厂先后引进了高密度聚乙烯HIC工艺处理废树脂和废过滤器芯。本文对高密度聚乙烯HIC处理工艺进行了简述。
system: [SYSTEM]

user: 2. 高密度聚乙烯HIC的特性 高密度聚乙烯HIC的材料为交联聚乙烯，使用滚塑成型工艺制造而成。高密度聚乙烯HIC具有足够的机械强度、化学稳定性(抵御暂存和处置场的外部腐蚀、内容物的内部腐蚀)、热稳定性、抗生物性能，其密封性能、防水和被动排气等具有特殊设计，以保证其达到300年以上的使用寿命。HIC应在设计寿期内能保持结构完整性和对废物的包容性，防止放射性核素对环境造成影响。 高密度聚乙烯HIC在美国用得较多，有多种规格型号，有自重轻、有效装载废物系数大等优点。但有非刚性、承受荷载能力低、抗蠕变性能较低、耐紫外线能力差等不足，且由于通常装容的废物活度大，表面剂量率高，贮存和处置需具备特殊设备和条件 [ 4 ] [ 5 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 3. 高密度聚乙烯HIC处理工艺 使用钢桶或混凝土桶装载废过滤器芯和废树脂，需进行固化处理。而使用高密度聚乙烯HIC装载废过滤器和废树脂不需要进一步处理，将废物直接装入高密度聚乙烯HIC，经脱水后封盖后即可暂存或处置。 HIC处理工艺主要设备包括：自动脱水系统、高密度聚乙烯HIC (如图1、图2所示)、高整体容器扣盖工具、高整体性容器抓具、辅助厂房吊吊装附件等。HIC自动脱水系统包括填料头装置、脱水泵、废物阀门系统、控制系统等，HIC自动脱水系统可将NPP一回路系统废树脂和SRTF二次废树脂远程传输到HIC。 图1. 盛装废树脂的HIC 图2. 盛装废过滤器的HIC 废树脂通过电厂水力冲排，经过控制阀进入脱水头，再被注入HIC。废树脂通过脱水头实现进料、排气、脱水，再进料、排气、脱水。HIC装满后正式进入脱水循环，脱水泵的作用是通过真空抽吸将HIC中多余的游离水抽出。连接到HIC内部的过滤系统远程为树脂或残留液体脱水，使HIC游离液体满足处置要求即游离液体不超过体积的1%。加料脱水完成后的HIC封盖后，由屏蔽转运容器送至暂存库暂存 [ 2 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 4. 高密度聚乙烯HIC处理技术经济分析 核电站操作要兼顾现场人员及公众、操作的局限性和经济性，以减少放射性废物的体积。废物最小化的原则是尽可能减少产生的废物总量。 选择钢桶、混凝土桶与海阳使用的HIC进行比较，钢桶、混凝土桶、HIC处理废过滤器和废树脂比较如表1所示。 Table 1 Contrast analysis of the steel drum， concrete drum and high density polyethylene HI 钢桶 混凝土桶 HIC 废物桶内部尺寸(m) Ф0.7 × 1.04 Ф1.1 × 1 Φ1.5 × 1.61 废物桶外部尺寸(m) Ф0.703 × 1.08 Ф1.4 × 1.3 Φ1.52 × 1.87 废物桶标称容积(m 3 ) 0.4 0.95 2.86 废物桶外部体积(m 3 ) 0.42 2.0 3.36 废树脂+过滤器芯/每年/一个机组(m 3 ) 11.48 11.48 11.48 废物桶量/每年 83 35 5 产生的废物包总量(m 3 ) 34.86 70.0 16.8 表1. 钢桶、混凝土桶、HIC处理技术比较 从表1可看出，采用HIC处理废树脂和废过滤器产生的废物包总量、需要的废物通量最少，HIC处理优于钢桶和混凝土桶。
system: [SYSTEM]

user: 5. 总结 高密度聚乙烯HIC作为废物处置容器在美国等核技术发达国家广泛使用，具有广泛的工程实践。将废树脂直接装入高密度聚乙烯HIC，经脱水后封盖、转运、暂存，减少了固化/固定及其他处理步骤，显著节约了废物处理成本。且工艺简单，设备量少，自动化程度高，具有一定的减容比，符合废物管理的最小化原则。 但高密度聚乙烯HIC通常装容的废物活度大，表面剂量率高，贮存和处置需具备特殊设备和条件。国内缺乏HIC处置的经验，特别是在转运、吊装、码放等关键环节存在特殊性和复杂性。因此，需要开展HIC处置技术研究。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文首先简要介绍信息几何的基本内容，包含随机的情形和非随机的情形。通过引入Fisher信息矩阵、对偶联络的引入，来处理随机的统计流形；通过利用一般线性群的李子群以及子流形的理论，建立矩阵信息几何理论。然后介绍信息几何在控制理论中的应用，包含随机的情形和非随机的情形。 关键词 :信息几何，矩阵信息几何，Fisher信息矩阵，Lie群
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 信息几何旨在利用黎曼几何的方法来解决信息领域里的问题。经过多年的研究，信息几何的理论体系不断完善，所涉及的范围愈加广泛。特别是，随着信息几何的理论在统计推断、神经网络、纠错码、雷达信号处理、图像处理、控制理论等领域的成功应用 [ 1 ] - [ 9 ] ，信息几何受到越来越多的关注。一方面，许多学者试图把各种数学工具引入到信息几何的框架，另一方面越来越多的学者在尝试信息几何能不能用来解决自己研究领域的问题。当然，信息几何的理论不是万能的，它的适用范围也是有条件的。究竟什么研究领域能够利用信息几何来解决，需要不断的尝试。经过多年的研究人们发现信息几何主要分为两种体系：随机的信息几何与非随机的信息几何。通过引入Fisher信息矩阵作为黎曼度量把要研究的对象看成黎曼流形，再引入对偶联络和Kullback-Leibler散度，由此建立起随机的信息几何理论框架。对于非随机的情形，主要利用一般线性群的李子群和子流形的理论来构建信息几何的理论，其中所涉及到的几何与拓扑等理论，使得信息几何的面貌焕然一新，随之而来的利好是应用范围迅速扩大，特别是在核磁共振等领域的应用令人振奋。 本文我们首先介绍信息几何的基本内容，然后介绍信息几何在控制领域中的应用。
system: [SYSTEM]

user: 2. 黎曼几何 微分流形是一个带有拓扑结构和微分结构的集合，在其上面可以进行求导和积分等运算。例如 维欧几里得空间 、 维球面 以及一般线性群 都是微分流形。 是平坦的空间，其上面连接任意两点的最短线是直线。对于一般的微分流形，其上面连接任意两点的最短线就不一定是直线了，例如球面 上连接其上面任意两点的最短线是大圆的一部分。设 是一个 维流形，其上面每一点 处的切空间 是一个线性空间。在 上可以定义黎曼度量 这是一个双线性的对称映射。于是， 成为黎曼流形。例如 、球面 以及一般线性群在适当的黎曼度量下都是黎曼流形。在黎曼流形上要定义一个联络(求导方式) 满足线性和莱布尼兹法则。特别地，我们关心特殊的联络——黎曼联络，满足对称性 和相容性 其中 称为Lie括号。有了黎曼我们就可以定义黎曼曲率张量 流形的曲率定义为 其中 为曲率张量的分量。例如 的曲率为零， 维球面 的曲率为1。测地线是流形上连接相邻两点距离的最短线，满足 ，其中 ，用分量表示为 ，其中 是联络系数。另外，通过变分方法通过求能量泛函的极值同样可以获得测地线方程。对于一般的黎曼流形，其上面的测地线不容易求解，但是对于矩阵流形，我们就可以获得显式的解。通过对能量泛函的二阶变分，我们可以获得沿测地线 的Jacobi方程 其中 表示曲率张量。利用Jacobi方程我们可以研究Jacobi场的稳定性 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] 。此外，指数映射和对数映射是联系光滑流形与其切空间的重要数学概念。通过指数映射，我们可以获得流形上过一点和一个切方向的测地线的表达式。
system: [SYSTEM]

user: 3. 随机信息几何 信息几何不研究单个随机现象，而是把要研究的随机现象全体(概率密度函数)看成一个集合，加上一些条件使之成为一个微分流形，研究该流形的性质以及应用 [ 1 ] [ 2 ] 。设 是一个 维统计流形，其中 是概率密度函数， 表示参数。作为特例，一元正态分布全体构成的流形 是一个2维流形，其中 通过引入Fisher信息矩阵 流形 成为一个黎曼流形，其中上式中的 表示数学期望。 Amari， S.提出了对偶联络的概念，是对经典联络中关于相容性的推广 其中 与 为对偶联络。当联络 满足对称性以及相容性时， 称为黎曼联络。经计算，我们可以计算得到：上述的一元正态分布全体所构成的黎曼流形是一个具有负常曲率的双曲空间。进一步地，Amari， S.定义了特殊的对偶联络 与 上述定义的好处在于， 是对称联络而且 与 是对偶联络。另外，如所周知，指数分布族 包含了许多重要的分布，其中 表示势函数。通过计算可知，指数分布族流形的几何量由 完全确定。不同于标准的距离函数，在随机信息几何中可以利用Kullback-Leibler散度 来衡量两个分布的差异，其中 是密度函数。另外，可以引入散度(Divergence) 其中 是势函数。该散度只满足非负性，不满足对称性和三角不等式。此外还可以引入Bregman散度等来推广Kullback-Leibler散度。 自然梯度广泛用于求定义在黎曼流形上的目标函数的最优值，其中的迭代公式与黎曼度量有关。设 是黎曼流形， ，通过迭代公式 来求 的最小值，其中 表示迭代步长。
system: [SYSTEM]

user: 4. 矩阵信息几何的基本内容 李群是以一个流形同时又是一个群 [ 13 ] [ 14 ] 。抽象的李群是很难去使用的，矩阵李群具有广泛的应用。通过在李群上引入适当的度量，使得李群具有很好的几何性质，以便使用。 或 是实数域或复数域上的一般线性群，可以证明，它们是光滑的流形而且在通常矩阵的乘法意义下构成群，从而它们是李群。 对于非随机的情形，上面的理论已经不再适用，一般线性群的李子群以及子流形发挥重要的作用。我们关心它们的李子群，例如正交群 酉群 以及特殊辛群 ，它们都是紧致的李群。同时， 的一些子流形，例如正定矩阵全体构成的流形 ，特殊欧几里得群 Steifel流形 以及Grassmann流形等在信息几何的应用中发挥重要作用。既然对于同一个流形，赋予其不同的度量将具有不同的几何结构，我们需要根据解决问题的需要定义适当的度量。 测地线的理论在信息几何的研究中有重要的作用，局部上它是连接流形上两点的最短线。但是对于抽象的流形，测地线的方程往往满足一个非线性的方程，无法给出解析解。然而，对于矩阵流形，我们可以给出测地线的显式表达。另外，在求解一个定义在一般的黎曼流形上的函数的最小值时，我们需要利用自然梯度给出相应的迭代公式。但是，其中的求逆运算在求解过程中增加了复杂性。在矩阵流形上，根据具体的情形我们可以给出黎曼梯度的简洁表达式，使得运算过程变得相对简单 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 5. 矩阵流形上的几何度量 在统计流形上我们可以定义Fisher信息矩阵，使之成为黎曼流形，而对于矩阵流形 ，我们可以定义不同的黎曼度量，使之成为黎曼流形 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] 。例如在一般线性群 上定义欧氏度量 则 成为一个欧氏空间，其中 与 为 上任意一点处的切空间的元素，该定义与 上点的选取无关。另一方面，如果我们定义 则 成为一个弯曲的黎曼流形。但是，由于 不连通，具有两个连通分支，我们只能在每一个连通分支上给出相应的测地线，以及进行最优化的计算等。 正定矩阵流形 在信息几何的研究中发挥重要的作用，例如多元正态分布的协方差矩阵就是正定矩阵，在核磁共振、雷达信号处理等领域具有广泛的应用。如果我们在 上定义欧氏度量 此时 成为一个欧氏空间，其上面连接任意两点 的测地线是一条直线 ，从该式子我们发现：该直线不能总是在 上，这是我们不希望的结果，因为我们经常要在一个流形上衡量连接任意两点的最短距离(测地线的最短距离)。现在我们定义另一个黎曼度量 其中 ， 属于 的切空间。于是 成为一个Hadamad空间(完备的，带有非正曲率的空间)。此时，在 上，任意两点 都可以用测地线连接，测地线的方程为 此时连接 两点的距离(测地距离)定义为 Pennec，Xavier [ 5 ] 在等 上定义了另一个黎曼度量，通过指数映射给出 的切空间与其本身的线性等距，使得 成为一个特殊的欧氏空间，因此在 上获得更加简洁的衡量两点间距离的函数。 在一般线性群 的紧李群上，我们可以定义双不变的黎曼度量 其中 和 分别是相应的李群以及切空间上的元素。在该黎曼度量意义下，紧李群成为带有非负曲率的黎曼流形，而连通的紧李群是测地完备的，换句话说，连通的紧李群上任意两点都可由测地线来连接。另外，还有一些重要的李群或流形属于一般线性群的李子群或子流形。例如特殊欧几里得群 在机器人控制与图像处理等领域具有重要的应用。 不是紧李群，其上面不存在双不变度量，但是存在左不变度量或右不变度量，由此在 定义上述度量后它成为一个黎曼流形。同时， 上的测地线可以显式地给出。Steifel流形是紧致的，正交群和单位球面属于Steifel流形的特例。Steifel流形的几何结构在流形的优化等领域具有重要应用 [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 6. 信息几何与控制理论 本章介绍信息几何理论在控制理论中的应用。首先，研究随机系统的控制 [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] ，然后通过几何算法来求解Lyapunov方程与Riccati方程，研究线性系统的稳定性与最优控制 [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] 。 既然几乎所有的控制系统都受制于随机信号，随机控制系统是常用的系统，如传感器的噪声，系统参数的随机微小变化等都会对控制系统产生随机影响。在造纸工艺中，要求得到的成品纸张的重量及密度都近似地服从正态分布。但当生产线发生异常时，就不再严格服从正态分布。于是就要设计控制， 使得这些质量参数重新服从正态分布。Dodson，Christopher T. J.和Wang，Hong [ 21 ] 设计了随机分布控制系统的输出服从Gamma概率密度函数时控制器的两种方法。具体来说就是利用测地线得到对控制器的方法以及利用B-spline函数得到的控制方法。 随机控制问题的核心思想是：要设计一个控制系统，使得系统的输出所满足的概率与事先指定目标越接近越好。随机分布控制也被认为是对概率密度函数形状的控制，其成功地克服了目前最小方差控制仅能研究高斯型随机控制系统的局限。 对于这个问题，我们的主要思想是把输出概率分布全体看成一个统计流形，通过把函目标函数参数化，使之具有概率分布的形式，而且把这样的参数化的目标函数看成流形，把要研究的问题归结成为求两个流形之间的最小距离问题。再引入Kullback-Leibler散度作为距离函数，来求解该问题。进一步，可以考虑带有噪音的情形以及带有反馈的情形。 对于系统的结构未知、系统输出可测的随机分布控制系统， 通过引入B-spline流形， 借助于自然梯度-投影算法和测地-投影算法可给出随机分布控制系统的控制策略。 关于线性系统的稳定性问题，通常可以寻找一个Lyapunov函数，它满足非负性而且其导数是非正的。问题最后归结为对于给定的一个正定矩阵，求解一个Lyapunov方程。例如，对于线性系统 ，设 ，其中 是正定矩阵，可以验证 是非负的而且其导数是非正的。要研究该线性系统的稳定性问题归结为对于给定的正定矩阵 ，方程 关于正定矩阵 是否有解。我们把 和 都看成正定矩阵流形 的点，它们由测地线连接。 我们利用测地距离衡量 和 的差异，我们希望连接这两点的测地距离越小越好。可以使用 上的自然梯度的迭代方法来求数值解，从而给出稳定性问题的求解。对于Lyapunov方程的求解问题，已经有许多数值解法。我们利用信息几何的方法来求解，获得的算法具有迭代步骤少的特点。 另外，人们经常要面临这样的需求：对于一个线性系统，给定的一个目标函数，寻找系统输入使得目标函数取得最优值。问题最终归结为求解Riccati方程。我们给出了Riccati方程几何求解方法，给出了最优控制的几何算法。具体地，对于线性系统 要设计输入 使得指定的目标函数 达到最小值，其中 是正定矩阵。该问题可以归结为求解关于正定矩阵的Riccati方程 利用上述类似的方法我们可以给出Riccati方程的数值解，从而获得最小值。与其它的方法相比较我们的方法具有迭代次数少的优点。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 随着长江中上游流域水资源的不断开发利用，大型水库数量逐渐增多，水库间联系日益密切，汛末蓄水期流域水资源调控与利用矛盾日益突出。本文总结了当前长江中上游流域水库群建设情况，分析了水库群汛末集中蓄水带来的相关问题，综述并展望了以三峡水库为核心的长江中上游水库群汛末蓄水调度相关研究成果与方向，以期为长江中上游流域水库群联合调度的进一步深入研究提供参考。 关键词 :长江中上游水库群，三峡水库，汛末蓄水，联合调度
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 近年来，随着长江流域水资源的持续开发利用，长江中上游水利工程不断兴建，大型水库数量逐年增加。为保证汛期防洪安全，各水库必须在汛前腾空库容，按汛限水位运行，以备有足够的空间来抵御汛期洪水；而在汛后枯水期，为了满足兴利要求，各水库又必须在汛末完成从汛限水位到正常蓄水位的蓄水任务 [ 1 ] ，从而导致各水库竞争性蓄水，下游水库来水量减少，水库无法蓄满的机率增加，各水库在蓄水期内水资源利用矛盾突出。此外，三峡水库作为长江上游水资源调控的关键工程，如果三峡水库长期无法实现蓄满，不仅影响水库自身兴利目标的实现，而且还会影响长江中下游地区的抗旱补水、航运和生态等方面的正常需求。因此，为了长江中上游水库群充分发挥其综合运行效益，更加合理有效的利用长江水资源，流域管理部门和各水库运行机构应共同制定出合理、统一的流域水库群汛末蓄水联合调度方案，使得水库群以及控制的长江中下游流域获得最大的综合效益。
system: [SYSTEM]

user: 2. 长江中上游水库群建设及调度运行概况 2.1. 长江中上游大型水库群建设 长江流域水资源丰富，中上游水库群共同承担着防洪、发电、航运、灌溉和工业与城镇供水以及渔业、生态环境、排冲砂、旅游等多重任务 [ 2 ] 。目前，长江中上游主要干支流的大型水库已建23座，在建17座，拟建63座，主要控制性水库如表1所示，它们之间以串联、并联或混联的方式相互联系，各河段、各水库间水力联系紧密，上游干、支流水库的蓄放水时机和调度方式将直接对下游水库正常运行有控制性作用。例如，位于长江中上游的金沙江干流，乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝四座水库组成的梯级水库群调节能力巨大，其运行方式在很大程度影响其下游水库的径流大小和来水分布 [ 3 ] 。另外，长江中游的第一大支流清江流域水资源总量丰富，其中水布垭、隔河岩两座水库分属多年调节和年调节水库，如果能够配合长江上游干流水库群联合调度，在枯水期将进一步对长江中下游用水起到积极作用，也在很大程度上提高了长江流域水资源的利用效率 [ 4 ] 。因此为降低上游水库对下游水库蓄水和长江中下游水资源利用的影响，以及合理、有效利用流域水资源，各水库应考虑在防洪、兴利目标实现的基础上，从全流域出发，根据水库群调度原则，制定出合理、有效、统一的水库群联合蓄水调度方案。 长江中上游部分大型水库分布图，如图1所示。 Table 1 The construction of control reservoirs in the middle and upper reaches of the Yangtze Rive 水系名称 水库 名称 正常蓄水位H/m 兴利库容V 兴 /亿m 3 防洪库容V 防洪 /亿m 3 总库容V 总 /亿m 3 开发任务 建设情况 雅砻江 锦屏 一级 1880 49.10 16 77.65 发电、防洪 已建 二滩 1200 33.70 9 58 发电 已建 金沙江 乌东德 975 26 14.5 76 发电、防洪 在建 白鹤滩 820 104 75 206 发电、防洪 在建 溪洛渡 600 64.60 46.50 126.70 发电、防洪 已建 向家坝 380 9.03 9.03 51.63 发电、防洪 已建 岷江 (含大渡河) 瀑布沟 850 38.82 10.56 53.90 发电、防洪 已建 紫坪铺 877 7.740 1.67 11.12 发电、防洪、灌溉、供水 已建 嘉陵江 宝珠寺 588 13.40 2.80 25.50 发电、防洪 已建 亭子口 458 17.50 10.60 41.16 发电、防洪、灌溉、供水 已建 乌江 洪家渡 1140 33.61 49.47 发电 已建 乌江渡 760 13.50 21.40 发电 已建 构皮滩 630 29.02 4 64.54 发电 已建 干流 三峡 175 165 221.50 393 发电、防洪、航运 已建 葛洲坝 66 7.11 15.80 发电 已建 清江 水布垭 400 43.12 5 45.80 发电、防洪、航运 已建 隔河岩 200 22 5 37.7 发电、防洪、航运 已建 高坝洲 80 4.30 发电、航运 已建 合计 677.25 431.16 1359.67 表1. 长江中上游控制性水库建设情况 2.2. 长江中上游水库群调度运行方式 水库群联合调度是指各个相互联系的水库，为共同实现防洪和兴利目标，对各水库运行调度方案进行统一规划 [ 5 ] 。在进行水库群联合调度时，除了满足各水库单独承担的任务外，还应综合考虑流域水文特征及各个水库间的相互关系 [ 6 ] ，在运行过程中能够充分配合，使得水库群系统获得最大效益。长江中上游水库群主要考虑以下运行调度方式。 1) 防洪调度 [ 7 ] - [ 9 ] 。长江中下游地区是长江流域防护任务的核心地区，三峡水库投入运行后，长江中下游地区的防洪能力有了极大提高。长江流域的汛期一般在6~9月，根据长江流域各水库以及中下游河段防洪设计标准，汛期上游梯级水库群应预留适当的防洪库容，一方面保证自身的防洪安全，另一方面配合三峡水库防洪调度，减少三峡水库的入库流量，为其减少防洪压力，并分担长江中下游地区的防洪任务。 2) 发电调度 [ 10 ] 。长江中上游控制性水库在满足流域防洪任务的基础上，还需满足发电要求。一般而言，水库遵循汛期水位控制在汛限水位，汛后水位回蓄至正常蓄水位，由于汛期来水量大，为了保证流域防洪安全，水库产生大量弃水，造成电能损失。据统计，三峡水电站平均每年由于弃水损失电量31.9亿kwh，长江上游水库群年均总损失电量估算约为870亿kw.h [ 11 ] 。因此，为增加发电效益，应在保证防洪安全的前提下，上下游水库群之间协调蓄放水次序，使得水电站群尽可能少弃水多发电。在枯水期，考虑到长江中下游航运、供水和 生态需求，梯级水库群可在保障负荷要求的条件下，采用耗能最小的方式进行水库群联合调度，满足梯级水库群在运行过程中总水头最大化。 3) 航运调度 [ 12 ] 。长江流域水库群的修建，阻断了天然航道，对长江航运有着重大影响。长江干支流通航里程达6.7万km，是主要的航运路线，2005年长江流域航道货运量达到14.6亿吨 [ 13 ] ，可见长江航运事业发展迅速。特别地，流域上游水库群在汛末蓄水期大量蓄水，使得下游来水量明显减少，为了满足下游航运正常运行，上游各水库应在枯水期增加下泄流量，改善航运条件。 4) 供水调度 [ 14 ] 。长江中上游水库群实施联合调度，统一管理，需考虑下游枯水期水位、流量以满足灌溉和生活、工业用水要求。长江中上游水库群应在1~2月适当增加下泄流量，及时对长江下游地区进行补偿调节，缓解下游水量不足的状态；9~10月汛末蓄水期间，应适当延长蓄水时间，保证下泄流量，避免由于水库群集中蓄水对长江中下游供水造成的破坏。目前三峡水库调度运行按9月最小下泄流量不低于8000~10000 m 3 /s，10月上旬、中旬和下旬分别不低于8000 m 3 /s、7000 m 3 /s、6500 m 3 /s进行控制 [ 15 ] 。 5) 生态调度 [ 16 ] 。生态调度是以实现人和自然和谐发展为宗旨，在满足水库及下游防洪安全的前提下，既考虑水(电)资源合理充分利用、又维护流域生态环境健康的要求，进而达到社会经济效益和生态效益总体最优为目标的综合调度方式。为了保护长江流域生态环境，在进行水库群联合调度规划时，应将生态环境因素增加到水库调度方式中，创造适合水生动植物生存和自然环境恢复的水文条件，尽量保留自然流态。如乌江洪家渡水库在进行水库调度方式规划时，考虑到下游航运和流域生态环境要求，使得下泄流量不小于75 m 3 /s [ 17 ] ；三峡水库为了保护四大家鱼繁殖所需的水环境，对其生态调度过程进行研究，并采取“先蓄后泄”的调度方式，以加快水流流速和增加水流流量，刺激四大家鱼产卵 [ 18 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 3. 长江中上游水库群汛末蓄水调度研究概述 回顾水库调度领域国内外研究的历史，从产生到发展迄今已有60多年，经历了常规调度和优化调度两个阶段，研究对象也从单一水库的单目标调度发展到水库群联合多目标调度。在调度理论、调度模型、求解方法等方面取得了大量成果，形成了一套较为完整的研究体系，成为水文学及水资源学科的重要研究方向之一。长江中上游水库群汛末蓄水调度作为水库群在特定时段内的特殊调度方式，研究对象复杂，涉及汛末蓄水、防洪、发电、生态、下游抗旱补水、航运调度等诸多方面，其相关研究现状总结如下。 3.1. 三峡水库汛末蓄水调度研究 三峡水库是长江中上游水资源调控的核心工程。对于三峡水库汛末蓄水调度问题，成果主要集中于三峡水 图1. 长江中上游部分大型水库分布图 库提前蓄水方案的制定及其对防洪风险与发电、航运、汛末蓄满率等综合效益的影响方面。彭杨、石涛等 [ 19 ] [ 20 ] 研究了水库提前蓄水对防洪、发电、航运方面的影响，并对水库蓄水时间和蓄水进度进行优化计算，得出提前蓄水不会影响水库防洪安全，对发电效益、下游航运都有利。李义天等 [ 21 ] 在探讨三峡9月份特大洪水发生可能性的基础上，提出了9月分旬控制蓄水以解决提前蓄水带来的防洪问题，并对9月分旬控制蓄水与连续蓄水的发电效益进行了比较。刘攀等 [ 22 ] 从防洪、发电、航运角度出发建立三峡水库的调度模型，并采用遗传算法，得到水库最佳汛限水位和蓄水时机。刘心愿等 [ 23 ] 通过建立基于上下游防洪、发电、航运、汛末蓄满率的水库多目标蓄水调度模型，采用“优化-模拟-检验”算法流程，得到了三峡水库优化蓄水调度图。刘志武等 [ 24 ] 分析比较了不同汛末提前蓄水方式下综合发电、防洪、航运、电网运行要求的优化设计方案。阂要武等 [ 25 ] 提出了在保证水库来水保证率和防洪安全的前提下的三峡水库分阶段蓄水调度图计算方法。李雨等 [ 26 ] 主要从风险率和风险损失率两方面分析了三峡水库在不同提前蓄水方案下的下游防洪风险，并对提前蓄水方案的综合效益进行了分析计算。李英海等 [ 27 ] 针对长江中下游抗旱补水问题，提出了基于改进调度图的三峡水库汛末蓄水调度方案。 3.2. 长江中上游水库群汛末联合蓄水调度研究 长江中上游水库群因其研究对象的复杂性和调度目标的多样性而使得问题异常复杂。陈进 [ 28 ] 根据长江流域特性、大型水库建设和运行情况，分析了水库竞争性蓄水产生的问题，在讨论水库蓄水面临的主要技术和管理问题基础上，提出长江大型水库统一蓄水原则和方案的建议。丁胜祥等 [ 29 ] 通过对三峡水库按既定蓄水规则模拟蓄水计算，分析了不同水平年三峡水库的蓄水受上游大型水库蓄水的影响程度。何小聪等 [ 30 ] 实现长江流域水库群汛期防洪联合调度，提出了基于等比例蓄水的溪洛渡、向家坝、三峡水库联合防洪调度策略。付湘等 [ 31 ] 针对三峡上游水库群汛末竞争性蓄水矛盾，根据水能价值原理，提出上游水库群提前蓄水方案，确定了上游水库群蓄水时间及水库提前蓄水量。丁毅等 [ 32 ] 根据各水库自身的蓄水调度原则和方式，采用常规调度方法，对长江中上游各水库的蓄水调度方案和调度模型进行了初步研究，为进一步探索梯级水库群汛末蓄水优化调度提出了相关建议。欧阳硕 [ 33 ] 、黄草 [ 34 ] [ 35 ] 、王冬 [ 36 ] 、周研来 [ 37 ] 等以金沙江梯级水库和三峡梯级水库为研究对象，针对梯级水库汛末集中蓄水造成的水资源短缺问题，在保证防洪安全的前提下，根据梯级水库群蓄水调度的不同原则和优化方法，提出各水库的最佳蓄水策略。 3.3. 研究展望 综上可见，目前关于长江中上游水库群汛末联合蓄水调度问题的研究更多集中于单一的三峡水库提前蓄水调度及其对防洪风险与综合效益的影响，以及干流梯级水库群防洪和竞争性蓄水问题的解决方法方面，在以下几个方面还有待进一步研究。 面向下游抗旱补水需求的汛末蓄水调度研究。由于气候变化和下垫面变化的双重影响，长江流域特别是中下游流域干旱灾害的发生频率呈上升趋势。然而，目前为止，关于长江中上游水库群联合抗旱调度问题更多的是从定性角度进行研究，还没有一套完整的汛末蓄水调度理论和方法用于指导长江中上游干支流控制性混联水库群联合运行，来应对长江中下游干旱水情的发生。 面向流域生态环境保护的汛末蓄水调度研究。长江中上游水库群在联合调度过程中，更多的是考虑水库群防洪、兴利目标的实现，对维持河流生态需水、改善流域水环境、补偿水利工程建设运行对生态环境影响等方面考虑较少。因此，在水库群汛末联合蓄水调度研究发展中，应从全流域出发，综合考虑各个因素，重视竞争性蓄水对生态环境带来的影响，维护河流健康和促进可持续发展。 面向复杂长江中上游水库群系统的联合调度研究。长江中上游干支流水库数量众多，水力联系复杂，调节能力差异巨大，调度目标不尽相同。由于技术限制，目前汛末蓄水调度更多考虑的是金沙江下游梯级和三峡梯级水库群，对于如此复杂的长江中上游巨型水库群系统联合蓄水调度还有待进一步深入研究。 三峡下游支流水库群对上游水库群的补偿调节研究。以三峡为核心的上游水库群调度对长江中下游的影响毕竟有限，难以完全满足中下游对水量的时空再分配需求。如何充分利用三峡水库下游支流水库群的调节库容(例如清江梯级)，对三峡下泄流量进行补偿调节，发挥错峰补枯、稳定流量的作用，将有利于进一步提高中上游水库群联合调度效益的发挥。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结语 长江中上游水库群的修建在改变长江干支流天然径流的情况下必然带来全流域水资源调控与利用的失衡。尤其是在汛末蓄水期，各水库之间竞争性蓄水、上游水库群与长江中下游地区水资源利用矛盾等问题更加突出。这就要求我们从流域整体角度出发，充分认识汛末蓄水期长江流域不同区域水文变化规律和特点，结合干支流各个水库特性和调节能力，以及长江中下游用水需求过程，综合考虑，制定出合理、统一的水库群联合蓄水调度方案，实现水库群的防洪、兴利、生态目标，保障长江流域的健康、可持续发展。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 针对陕北能源化工基地水资源短缺、突水溃砂以及疏排水资源浪费问题并存，如何统筹兼顾，既充分利用地表水、地下水和矿区疏排水资源又规避矿井突水溃砂灾害，是研究区内水资源可持续利用面临的科学问题。本文以陕北侏罗纪煤田为示范研究区，在系统分析区内疏排水资源现状以及利用的可行性分析的基础上，将矿区疏排水资源纳入水资源优化配置中，构建了考虑疏排水资源的多水源优化配置模型，采用改进多目标粒子群算法进行模拟求解，科学合理分配极其短缺的水资源，以供管理者进行科学决策。 关键词 :矿区疏排水资源，水资源优化配置，多目标粒子群算法，陕北侏罗纪煤田
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 全国91个国有重点煤矿区中，75%的矿区缺水，44%的矿区严重缺水 [ 1 ] 。在我国，煤炭生产以地下开采为主，为了确保井下安全，必须排除大量的矿井水 [ 2 ] 。根据国家发展改革委员会2006年编制的《矿井水利用专项规划》，目前全国吨煤矿井水涌水量为2.15 m 3 ，每年涌水量约42 × 10 8 m 3 ，利用率仅为26%。矿井水是煤矿生产的伴生物，作为煤矿废水排出地面，造成水资源的浪费和污染。因此，在缺水严重的矿区，对矿井水进行资源化利用是缓解水资源供需矛盾，改善矿区生态环境的有效途径，具有良好的社会、环境和经济效益 [ 3 ] 。 在疏排水资源利用研究方面，陈科 [ 4 ] 、修海峰 [ 5 ] 等人详细分析了神东矿区矿井水水质特征，探讨了资源化的处理技术、综合利用途径等。在对矿井水资源利用进行详细调查的基础上，李翔 [ 2 ] 等人将矿井水进行分类优化设计，不仅节约了水资源避免污染环境，而且降低了煤矿经济投入成本，具有良好的经济效益、社会效益和环保效益。党学亚等人 [ 6 ] 也从生态水文地质学的角度，提出了充分利用煤田地下水满足强劲用水需求，保护水资源的对策。刘永娟等人 [ 7 ] 结合矿井污水和采空区及其充填物的特点，重点开发了矿井污水采空区过滤净化技术，为矿井污水的净化与利用开辟了一条新途径。因此，加强对矿井水的利用，是建设资源节约型、环境友好型社会的需要，也是陕北干旱半干旱缺水地区建设大型煤炭基地的必由之路，也为资源枯竭型城市经济转型提供了有力的探索 [ 8 ] 。 陕北侏罗纪煤田是我国煤炭资源富集程度最高、煤质最好、开发前景最好的煤田，是世界七大煤田之一 [ 9 ] 。采煤引起的突水溃砂、疏排水资源浪费以及污染问题成为威胁着矿井生产和人身安全的关键科学问题，而矿区排水大多都以工业废水形式排出，使水资源受到严重污染、水质难以保证，在一定程度上影响了煤矿所在地区国民经济的发展 [ 10 ] 。而解决这一关键问题，使疏排水资源合理优化利用，为保障矿区可持续发展提供科学支撑，是本文的宗旨。
system: [SYSTEM]

user: 2. 疏排水资源现状分析 经调查分析，陕北侏罗纪煤田矿坑排水污染主要表现在色度、浊度等物理指标和个别化学指标超标，污染物主要是悬浮在排水中的煤、岩微粒，属以煤尘、岩粉为主的单纯性物理指标及硫酸盐、化学需氧量等化学污染物(表1、表2和表3)。随着煤炭开采规模的逐步扩大，矿坑排水对水环境的污染将呈现增加的趋势，建议将矿坑水优先为生产用水所利用，经处理使色度、浊度、悬浮物等指标达标后作为辅助水源复用或排放到周边地表水进行水循环，而对于一些工业用水对水质要求不是很高，因而可以采取适当处理，如建立污水处理厂等方式，加以净化处理使矿坑排水满足一般工业和农灌用水的需要从而进行重复使用，如电厂的冷却用水、井下水力采煤用水等，从而减少对未污染水资源的开采量 [ 11 ] 。 Table 1 The indexes of drainage in the coal field in Kaokaowusu Ditc 分析项目 单位 限值 狼窝渠煤矿 神源煤矿 测试值 超标程度 测试值 超标程度 色度 度 15 5.0 未超标 5.0 未超标 浑浊度 度 3 >200.0 严重超标 180.0 严重超标 臭 无异臭 无 未超标 无 未超标 味 无异味 有，煤焦油气味 严重超标 有，煤焦油气味 严重超标 肉眼可见物 无 有，含煤粉岩粉 严重超标 有，含煤粉岩粉 严重超标 表1. 考考乌素沟煤矿排水感官性指标测试成果统计表 Table 2 The harmful indexes of drainage in the coal field in Kaokaowusu Ditc 分析 项目 限值 (mg/L) 狼窝渠煤矿 神源煤矿 测试值(mg/L) 超标程度 测试值(mg/L) 超标程度 汞 0.001 <0.001 未超标 <0.001 未超标 砷 0.05 <0.02 未超标 <0.02 未超标 六价铬 0.05 0.02 未超标 0.03 未超标 挥发酚类 0.002 0.003 超标 0.003 超标 氰化物 0.05 <0.002 未超标 <0.002 未超标 表2. 考考乌素沟煤矿排水有毒有害指标测试成果统计表 Table 3 The chemical indexes of drainage in the coal field in Kaokaowusu water sourc 分析 项目 单位 限值 (mg/L) 狼窝渠煤矿 马家盖沟煤矿 测试值(mg/L) 超标程度 测试值(mg/L) 超标程度 pH 6.5~8.5 8.1 未超标 7.7 未超标 铁 mg/L 0.3 0.02 未超标 0.04 未超标 氯化物 mg/L 250 28.36 未超标 95.72 未超标 硫酸盐 mg/L 250 32.08 未超标 260.51 超标 溶解性总固体 mg/L 1000 315.96 未超标 683.68 未超标 总硬度 以CaCO 3 计，mg/L 450 182.32 未超标 339.32 未超标 化学耗氧量 以O 2 计，mg/L 3 10.99 严重超标 3.30 超标 氟化物 mg/L 1.0 0.97 未超标 1.10 超标 表3. 考考乌素沟水源地煤矿排水一般化学指标测试成果统计表
system: [SYSTEM]

user: 3. 矿井水资源利用的可行性和必要性 矿井水是伴随煤炭开采产生的地下涌水，是一种地下水资源 [ 12 ] 。通过以上调查数据分析，陕北侏罗纪煤田矿井水资源化利用有两个有利的条件：① 在开采过程中排放量相对稳定，作为水资源其水量有保证 [ 10 ] 。② 水质优良。而且，矿区排水主要来源于含水层的水和极少量的井下废水，其水质与地下水质特征基本一致，水质是比较好的。如果将矿井水资源化后，可大大减轻由于矿区地下水资源过度开采而造成的环境资源破坏，具有良好的环境效益，同时处理后的矿井水可不同程度的满足生产生活用水，还可免缴排污费和水资源损失费，经济和社会效益十分明显。面对区内煤矿普遍缺水的状况，有必要对矿井水进行处理，因地制宜，因水制宜，因需而用，实现矿井水资源化。研究区地表水–地下水–矿区疏排水之间存在着密不可分的转化关系，不能单一地研究和开发某一部分水资源，必须统筹兼顾，联合调度，实现水资源的最优化利用。陕北侏罗纪煤田具有较丰富的矿井水资源，充分利用矿井水资源，不仅是基地建设的需要，也是促进基地建设持续健康发展的必然选择。
system: [SYSTEM]

user: 4. 考虑矿区疏排水资源的水资源优化调度模型 水资源优化配置问题一般是多目标优化的问题 [ 13 ] ，求解多目标优化问题的方法一般是将多目标问题转化成为单目标问题 [ 14 ] ，本文以社会效益、经济效益和生态效益最大化为总体目标，进行地表水、地下水及矿区疏排水等多水源优化调控研究，并采用改进多目标粒子群算法求解多目标优化模型的非劣解，详细刻画煤炭开发条件下多种水源的立体开发和优化调控，为大型煤炭基地的可持续发展提供新思路。考虑矿区安全和生态环境保护约束条件下，建立水资源优化调度问题一般是多目标优化的问题，目前求解多目标优化问题的方法一般是将多目标问题转化成为单目标问题，转化方法根据决策者的不同而不同，因此求解结果有可能不同。针对上述问题，利用pareto支配观念，针对粒子群算法容易陷入局部极值点、早熟等缺点，引入线性变换的惯性权重、遗传算法的变异思想、混沌优化思想去改进多目标粒子群算法，应用改进的多目标粒子群算法求解多目标的水资源优化调度模型 [ 15 ] 。 4.1. 模型建立 水资源复杂系统的影响因素较多，且具有不同的量纲，大小不成比例，目标之间往往是相互制约的，因此对水资源系统进行优化配置是多目标的。根据水资源优化配置原则，模型设置经济及社会两个方面的目标，生态环境保护方面，体现在对生态用水的供水次序即供水系数上。 4.1.1. 目标函数 模型目标函数可以表示为： (1) 1) 采用供水带来的直接效益作为经济目标。 (2) 式中： 为第i水源向第k子区第j用户的供水量； 为第i水源向第k子区第j用户供水的效益系数； 为第i水源向第k子区第j用户供水的费用系数； 为第k子区水源i的供水次序系数； 为第k子区第j用户的用水公平系数； 为第k子区权重系数；k为区域内用水系统个数；I(k)为用水系统水源个数；J(k)为k用水系统用户个数。 2) 由于社会效益难以度量，而区域缺水量的大小或缺水程度对社会的发展有所影响，因而采用区域总缺水量最小作为社会目标。 (3) 式中： 为第k子区第j用户的需水量； 为第i水源向第k子区第j用户的供水量。 3) 生态目标均在用水顺序上体现。 4.1.2. 约束条件 1) 供水保证率约束 对各行业采用不同的保证率进行水资源配置，其中生活用水系统供水保证率为98%，生态用水系统的保证率为97%，工业、建筑业和第三产业用水系统的供水保证率为95%，农业用水系统的供水保证率为75%。 2) 水源可供水量约束 (4) 3) 变量非负约束 (5) 4.1.3. 模型参数 1) 用水系统权重系数 用水系统权重系数 是k用水系统对整个研究区的重要程度，可以根据AHP法确定。 2) 供水次序系数( )与用水公平系数( ) 研究区属于多水源综合利用，联合供水，各水源的供水次数为：疏排水、城市中水、地表水、地下水以及外域调水。 (6) 式中： 为k用水系统i水源供水次序， 为ｋ用水系统供水次序最大值。 用水公平系数 ，是指k用水系统内j用户相对其他用户优先得到水资源的程度。即城镇生活 > 农村生活；绿地 > 环卫；工业 > 建筑业；大牲畜 > 小牲畜 > 农田灌溉 > 林地 > 人工草地。 3) 效益系数和费用系数 效益系数：① 工业用水的效益系数，取用水定额(工业万元产值取水量，单位：m 3 /万元)的倒数；②第三产业用水的效益系数按第三产业产值除以第三产业总用水量确定；③ 农业用水效益系数按农业产值除以农业总用水量确定；④ 生活用水和生态用水效益系数一般难以定量化，为保证其得到满足，效益系数赋予较大值。 费用系数：不同水源供水于不同用户的费用系数，可参考其水费征收标准确定。对于有资料的水源工程，根据资料计算确定；缺乏资料时，可参考临近地区类似水源工程选取。 根据榆林地区或者临近地区的相关情况，确定该研究区效益系数及费用系数如下： 效益系数：① 生活用水的效益系数一般难以定量化，为保证其得到满足，应赋予较大值。根据矿区的实际情况，生活用水的效益系数取为500元/m 3 。② 生态用水，主要指研究区城镇生态环境用水；由于城镇生态环境与城镇居民的生活息息相关，所以取环境用水的效益系数等于生活用水的效益系数，为500元/m 3 。③ 工业用水的效益系数，取用水定额的倒数。2005年，榆林市工业总产值174.3亿元，工业总用水量为6393万m 3 ；参考现状国内相关城市工业用水情况的基础上，将工业用水定额取为36 m 3 /万元；所以工业用水的效益系数为280元/m 3 。④ 农业灌溉用水的效益系数按灌溉后的农业增产效益乘以水利分摊系数确定。2005年，榆林市农业总产值为23.53亿元，农业灌溉总用水量为49，779万m 3 ；此处，将农业灌溉万元产值取水量定为 2115 m 3 /万元，水利分摊系数取0.3，则农业灌溉用水的效益系数为1元/m 3 。 费用系数：榆林市供给居民生活用水的费用系数定为2.38元/m 3 ，供给工业用水的费用系数定为3.78元/m 3 ，供给城镇生态环境用水的费用系数定为2.38元/m 3 。灌溉用水系数定为0.3元/m 3 。 4.2. 模型求解 借鉴多目标进化算法的思想，对多目标粒子群算法求解多目标优化问题所存在的问题，引入了全局最优解和个体最优解的选择策略、精英保留策略以及约束主导原理。根据以上思想，将改进后的多目标粒子群算法引入到水资源优化配置中，得到了该区域水资源优化配置的非劣解集。由于非劣解较多，需要选择出最佳协调解的问题，引入了基于模糊近似理想点法的非劣解集评价模型。对多个目标函数提出一个大致的权重范围，利用三角形模糊法对权重进行模糊处理，并将该模糊权重加权到目标函数的满意度中，通过计算该满意度的三角形模糊数的重心和均方差，确定最佳方案。 本文采用Matlab进行汇编多目标粒子群优化算法程序，然后采用Matlab、JavaScript与Visual Studio混合编程技术，实现多目标多水源优化配置模型与前台界面的无缝链接，界面如图和图。系统可以进行配置管理层次的选择，配置层次包括水源地层次、重点工业区层次、流域层次以及行政区层次。年份可以选择2010、2020以及2030年，方案这次研究中建立10个配置方案可进行选择。通过模拟，2020年、2030年配置结果见图1。 图1. 考虑矿区疏排水资源的优化配置结果
system: [SYSTEM]

user: 5. 主要结论 本文针对陕北能源化工基地生态环境–水资源–煤炭资源系统特征，如何要实现水资源和煤炭资源的合理开发利用、生态环境良性循环和经济社会可持续发展的目标，仍存在很多关键性技术难题。在系统收集已有煤田地质勘查资料与采煤保水研究成果的基础上，构建了考虑疏排水资源的多水源开发利用模式，在行政区、流域以及重点水源地三个层次上，将矿区疏排水资源纳入水资源优化配置中，并基于多规则理论，结合层次单排序法进行供水水源赋权，在保证人–水–生态和谐发展的前提下，建立水资源多目标多层次的水资源优化配置模型，基于改进多目标粒子群算法，科学合理分配极其短缺的水资源，以供管理者进行科学决策。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文通过对泉林泉域的水文地质特点的调查，收集了泉林泉群30多年的泉流量资料，分析了泉水的成因；根据泉流量的历史演变过程，划分了泉水喷涌的历史阶段，并分析了不同阶段影响泉水流量衰减的主要因素，降雨是泉水衰减的自然因素，现状条件下深层地下水的开采是泉流量衰减的主要人为因素；在对地下水位和泉流量历年数据相关性分析的基础上，建立了地下水位与泉流量的数学模型，以泉群的出露标高为底限水位，计算出了不同预警条件下泉水喷涌的景观流量，保证四大主泉眼喷涌的地下水位为133.45 m，此时泉林泉群的景观流量为8.12万m 3 /d，保证泉林泉群全部泉群喷涌的地下水位是134.13 m，此时泉林泉群的景观流量为10.89万m 3 /d。该成果对于保障泉林泉水持续喷涌、泉群生态环境健康、泗河源头水源地供水安全具有重要的意义，为泉域地下水及泉水的管理、保护、预警等提供基础数据支持。 关键词 :泉林泉群，泉水流量，景观流量，保泉水位
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 据历史资料泗水县出露泉水多如牛毛，记载有300多个，目前可查的尚有岩溶泉水出露176处，分为泉林泉群、石缝泉群、石漏泉群、安山寺泉群、岩店泉群、鲍村泉群、南玉沟泉群、白仲泉群、南珍珠泉群等十大泉群 [ 1 ] 。泉林泉域位于泗水县灰岩区的东端，泉林镇以东及东南广大地区皆为泉林泉域，泉林泉域分布泉林泉群、石缝泉群、石漏泉群三大泉群。泉林泉群位于泗水县东部的陪尾山下，地处泰沂低山丘陵边缘，东部为汶泗断层，中部为泗河冲积平原，地势南北高，中间低，山麓盆地相接处，众泉汇聚，泉林，以名泉荟萃，泉多如林而得名 [ 2 ] [ 3 ] ，主要包括红石泉、甘露泉、涌珠泉、胜水泉、黑虎泉、趵突泉、珍珠泉等二十余眼泉水，多为石灰岩裂隙上升泉。2014年由于降雨量减少，以及岩溶地下水的大量开采，已有70%的泉水干涸或者是断流，出流的泉眼仅有20多处。本文利用1981~2012年泉林泉流量资料与21号井水位资料进行分析，建立泉林泉群水位与驸马井水位之间的线性关系，推算出泉林泉群的历年地下水位，进而分析地下水位和泉林泉群流量之间的数学模型，根据泉群出露标高，计算出了各大泉群的景观流量和“最低保泉水位”的流量，该成果对于保障泉林泉水持续喷涌、泉群生态环境健康、泗河源头水源地供水安全具有重要的意义。