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1.
The effects of natural disasters, pandemic-induced lockdowns, and other disruptions often cascade across networks. In this work, we use minimum cost of resilience (MCOR) and operation-based resilience metrics to quantify network performance against single-connectivity failures and identify critical connections in interconnected networks. MCOR corresponds to the minimum additional infrastructure investment that is required to achieve a certain level of resilience. To guarantee MCOR, we incorporate the metrics in a multi-scenario mixed-integer linear program (MILP) that accounts for resilience in the design phase of interconnected networks. The goal is to obtain optimal generation and transportation capacities with flexible operation under all single-connectivity disruption scenarios. We demonstrate the applicability of our resilience-aware framework on a water-energy nexus (WEN) example focusing on grass-root design and retrofitting. We further apply the framework to analyze a regional WEN and observe that it is possible to achieve “full” resilience in the expense of additional regional investments.  相似文献   
2.
针对经济社会发展中水与能源的消耗问题,从水资源开发利用过程中的能耗与能源生产过程中的水耗两个角度进行双向的定量分析,并采用双向核算法估算了全国主要能源产业生产现状总用水量与水资源利用的总耗能量,厘清了水与能源之间的纽带关系。研究结果表明:水与能源之间存在着环环相扣的关系;6类能源中火力发电耗水量最大,水力发电次之,其后分别为原煤、原油、天然气,太阳能发电耗水量最小,2016年中国主要能源生产过程中耗水量约占全国用水总量的3.14%;水资源利用过程中地表水取水总能耗最大,非常规水源利用总能耗较小,2016年中国水资源利用过程中的能耗约占全国能源消耗总量的2.44%。  相似文献   
3.
本文基于水热耦合平衡方法,对我国北方108个流域的水文气象数据分析发现,流域实际蒸发量不仅取决于降雨量和潜在蒸发量的大小,还与二者的同步性密切相关。本文引入气候季节性指数(S)来定量描述水(降雨)热(潜在蒸发量)的同步性。相关性分析表明S是水热耦合平衡的重要影响因素,将其引入估算水热耦合平衡方程参数的经验公式中,可以显著提高流域年蒸发量的模拟精度。在过去40年,部分流域气候季节性指数发生了趋势性变化,引起的流域蒸发的变化在20%的流域超过总变化量的20%。  相似文献   
4.
干旱内陆河区绿洲稳定性分析   总被引:53,自引:2,他引:51  
王忠静  王海峰  雷志栋 《水利学报》2002,33(5):0026-0031
本文分析了人工绿洲发展的特点及我国干旱内陆河区绿洲稳定性要素,按各要素对绿洲稳定性贡献,划分出绿洲绿色生态系统和绿洲灰色生态系统,并指出农田更具有灰色生态系统的成分。通过对比分析绿洲景观及与其相应的水热平衡关系,提出评价现代经济意义下绿洲稳定性及其开发利用方向的绿洲绿色指数和计算方法。通过绿洲绿色指数,可以快速诊断绿洲宏观水资源开发利用问题,设计绿洲适宜的发展规模。  相似文献   
5.
China’s strategy to meet increasing water demand is to increase the use of inter-basin transfer water and unconventional water. This study evaluates the energy requirements of this strategy by disaggregating and quantifying the regional energy use for water supply in 2020 and 2030; the energy use in 2014 is calculated to represent the present situation. We find that the energy use for water supply in 2014 amounted to 81 billion kWh. This value is expected increase to 90 and 109 billion kWh by 2020 and 2030, respectively. In 2030, the urban domestic sector will overtake the agricultural sector as the most energy-intensive sector, with major contribution from inter-basin transfer water.  相似文献   
6.
随着可再生能源的持续开发利用和高效能源转换技术的不断涌现,电、天然气、热等能源系统之间的相互依赖性不断增强,使得供能系统呈现多能耦合发展趋势。水是能源生产和转化过程中最必需的物质之一,而供水系统中水泵的运行依赖于电能驱动,使得供能系统和供水系统存在双向耦合关系。以工业园区为对象,综合考虑其水资源及多种能源需求,针对工业园区供水-供能耦合系统规划开展研究,采用典型场景建立了基于多场景的水-能耦合协同规划模型。同时,考虑园区中分布式光伏发电出力的不确定性,提出了供水-供能耦合系统的鲁棒规划方法,保障了供能、供水的可靠性。采用列和约束生成算法求解建立的鲁棒规划模型,仿真结果验证了所提出模型和方法的有效性和合理性。该联合规划可有效提升供水-供能联合系统的灵活性,并降低能源和资源系统的规划投资及运行成本。  相似文献   
7.
A solution is proposed to make use of the rainwater thermal energy in highly urbanised areas. It is demonstrated that the stormwater heat represents an additional on-site renewable energy available for hot water production. The proposed solution increases multi-functionality in the urban infrastructure that is essentially used to mitigate impacts from extreme climate events. The integrated system model applications correspond to local area conditions in the north-eastern Baltic region. This study considers the optimal collection of stormwater through maximizing the water absorbed heat usage in relation to hot water consumption in different building types (residential, public and commercial). Two key parameters, ‘stormwater volume in storage tank’ and ‘rainwater catchment area’, are determined. A genetic algorithm finds a number of storage tank fillings corresponding to rainfall statistics and the hot water consumption of buildings. System cumulative expenses are related to the stormwater storage and the rainwater harvesting expenses.  相似文献   
8.
由于区域蒸散发时空变异性较大,难以采用点位监测方法来测定,因此,流域蒸散发估算是目前水文学领域的难点和重点问题。从水热耦合平衡理论入手,采用傅抱璞公式估算嫩江流域及典型汇水区的实际蒸散发。结果表明,傅抱璞公式的逐年蒸散发估算结果具有较高精度,且干燥度较大的汇水区的估算结果精度较高。然后,对嫩江流域蒸散发进行时空演化分析。结果表明:在1956—2000年,年实际蒸散发和潜在蒸散发均无趋势性变化;在2000—2013年,多年平均实际蒸散发与潜在蒸散发在空间上呈相反分布,整体上从上游至下游递减(递增)。最后,分析了下垫面参数w的分布规律,其表现为由上游至下游随植被覆盖率的减小而减小的特征。研究表明,傅抱璞公式为流域的蒸散发估算提供了可靠的方法,对于流域水资源预测和生态需水推求等具有十分重要的意义。  相似文献   
9.
基于Budyko假设的黄河流域水热耦合平衡规律研究   总被引:10,自引:1,他引:9  
本文通过对黄河流域内63个子流域的年降水、径流深及实际蒸散发和蒸发能力的分析,证实了基于Budyko假设的流域水热耦合平衡关系是成立的。根据各子流域的长期水量平衡结果拟合并检验了水热耦合平衡模型中的唯一参数,结果显示,该参数具有显著的区域分布规律,黄土高原区平均为3.22,青藏高原区平均为2.27。 同时,研究结果表明,模型参数综合反映了流域的下垫面条件,并提出了根据流域相对入渗能力、相对植被-土壤有效蓄水能力和流域平均坡度估算模型参数的经验公式。  相似文献   
10.
气候和下垫面变化对流域蒸散发产生显著影响,然而,如何定量分解两者对蒸散发变异的贡献程度,一直以来是流域水文学研究的重点和难点。本研究基于水量与能量平衡基本原理,建立水量-能量分配空间坐标系统,分离并量化气候及下垫面变化对流域蒸散发的影响。基于优化的水量-能量分配框架,对全球83个典型流域的实际蒸散发变化(1900—2008年)进行归因研究,对比该方法与基于Budyko-Fu公式的分解法的计算成果,检验该框架在全球范围大尺度流域的科学性和适用性。结果发现,实际蒸散发的变化,在持水能力低的湿润流域主要受下垫面因素的驱动,而在持水能力强的湿润流域中主要受气候因素的影响;对于持水能力低的半湿润流域以及干旱与半干旱流域,其水热状态的变化轨迹主要沿干燥指数线移动,流域内实际蒸散发的变化主要受下垫面因素驱动。与已有基于Budyko-Fu公式的分解法计算结果的比较表明,本研究建立的基于水能分配框架的蒸散发归因方法具有较好的可靠度。此外,相对于传统的Budyko分解法,基于水量-能量分配法的水能空间坐标系能直观地分析气候及下垫面变化分别对流域实际蒸散发的贡献大小、方向及不同时段下流域水能状态的变化轨迹,具有较强的实用性。  相似文献   
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