Optimistic Byzantine fault tolerance

The primary concern of traditional Byzantine fault tolerance is to ensure strong replica consistency by executing incoming requests sequentially according to a total order. Speculative execution at both clients and server replicas has been proposed as a way of reducing the end-to-end latency. In this article, we introduce optimistic Byzantine fault tolerance. Optimistic Byzantine fault tolerance aims to achieve higher throughput and lower end-to-end latency by using a weaker replica consistency model. Instead of ensuring strong safety as in traditional Byzantine fault tolerance, nonfaulty replicas are brought to a consistent state periodically and on-demand in optimistic Byzantine fault tolerance. Not all applications are suitable for optimistic Byzantine fault tolerance. We identify three types of applications, namely, realtime collaborative editing, event stream processing, and services constructed with conflict-free replicated data types, as good candidates for applying optimistic Byzantine fault tolerance. Furthermore, we provide a design guideline on how to achieve eventual consistency and how to recover from conflicts at different replicas. In optimistic Byzantine fault tolerance, a replica executes a request immediately without first establishing a total order of the message, and Byzantine agreement is used only to establish a common state synchronization point and the set of individual states needed to resolve conflicts. The recovery mechanism ensures both replica consistency and the validity of the system by identifying and removing the operations introduced by faulty clients and server replicas.     

Groundwater use in Spain: an overview in light of the EU Water Framework Directive

In semi-arid regions, aquifers provide a series of practical advantages that make them preferential sources of water supply. In Spain, groundwater meets about one-fifth of the total water demand and is used to irrigate over one-third of the total irrigated land. This article examines groundwater use in Spain from the perspective of the EU Water Framework Directive. Analysis of different sector uses suggests that core problems (and solutions) related to groundwater lie in agricultural uses and that the Directive's environmental requirements remain distant from reality on the ground, where economic, political and social reasons prevail on legal obligations set by national and supranational authorities.     

黄河内蒙古段干流沉积物中砷含量及形态研究

为探明黄河内蒙古段沉积物中砷含量及形态分布特征,采集黄河内蒙古段干流柱状沉积物,采用HNO4-H2SO4-HCl O4法消解沉积物样品,提取沉积物中吸附型砷(A-As)、铝型砷(Al-As)、铁型砷(Fe-As)、钙型砷(CaAs)、包蔽型砷(O-As)5种形态砷,并采用氢化物发生原子荧光分光光度法测定砷含量。结果表明:黄河内蒙古段干流柱状沉积物中砷含量为7.123~16.661 mg/kg,平均为9.292 mg/kg;从整体上看,左岸沉积物砷含量高于右岸,随深度增加砷含量呈下降趋势,从上游至下游砷含量在黑柳子段出现高值;黄河内蒙古段沉积物中砷以Ca-As为主,O-As次之;随着深度的增加,总体上,Ca-As含量略有升高,A-As和O-As含量有所下降,Al-As和Fe-As含量基本不变。     

抓住机遇迎接挑战 为保护美丽长江再谱新篇

当前长江流域水资源保护面临难得的机遇,如何推进长江水生态文明建设,打造水清地绿天蓝的生态廊道是长江水资源保护工作的重大课题。通过对长江水资源保护问题的梳理,规划了今后一段时期的总体构想,从规划体系、水功能区监管、水生态保护、应急管理和监测监控等5个方面探讨了下一步的工作重点;提出了长江干流、主要支流、三峡、丹江口和长江口以及重点湖泊的保护措施;通过健全法规体系、创新管理机制、强化能力建设等,以逐步提升长江水资源保护能力、健全长江水资源保护管理体系,为保护美丽长江再谱新篇。     

关于城市饮用水水源地风险管理的思考

在综合分析我国城市饮用水水源现有状况下,阐述如何开展城市饮用水水源地风险评价和管理风险评估、风险减免和规避、全过程风险监控和信息发布以及事故应对的工作内容。建议:1开展全国城市饮用水水源地风险评估和风险管理工作;2城市饮用水水源风险管理要以流域环境应急管理相衔接;3强化政府的监管及公共服务职能;4探索水源地保护与补偿机制。提出对于高风险的城市供水水源地难以降低风险的,必要情况下要改变水源,选择风险相对低的水源地作为供水水源。     

滁州花山水文实验流域氮流失特征分析

以滁州花山水文实验流域为研究对象,研究不同土地利用类型中各种形态的氮随径流流失的特征。基于2012年10月—2013年9月滁州花山水文实验流域氮素实验观测数据,对流域的氮随径流流失的特征进行了分析。结果表明:林地比重较大的集水区域径流中的TN质量浓度和NO-3-N质量浓度较高,农田比重较大的集水区域径流中的NH3-N质量浓度较高;在林地面积比例较大集水区域,TN质量浓度与NO-3-N质量浓度有较好的相关性;而在耕地面积比例较大的集水区域,TN质量浓度与NH3-N质量浓度表现出较好的相关性。对于嵌套子流域,NO-3-N质量浓度沿河道往下游随集水区域的增大和森林覆被比例的减少而呈逐渐递减趋势;在农田非施肥季节,各个月的TN质量浓度空间上自上而下随森林覆被比例的减少而呈逐渐递减趋势,而NH3-N质量浓度变化较小;在施肥季节,TN质量浓度随NH3-N质量浓度的上升而上升。研究还发现:研究区域汪郢左支断面和军事牌断面的集水区域林地比重高达99.92%以上,虽然人类活动较少,但TN质量浓度较高,分别为2.830 mg/L和4.028 mg/L,高于集水区域农田比重较大的竹园沟断面和新坝断面(两断面农田比重分别为39.59%和35.63%),分别是竹园沟断面和新坝断面的1.42~2.51倍、2.02~3.57倍;这一事实与人们通常的认识不一致,值得进一步深入研究。     

城市不同水体表观特征污染物及污染类型识别

选择苏州市区河网为研究对象,经过为期近3年的广域布点采样,选取DO,温度,p H,CODMn,S2-,浊度,Chl-a,UV254等作为水质监测指标,通过对各指标累计频率分布及其变化趋势的统计分析,识别出不同污染水体的主要表观特征污染物,并依此对水体污染类型进行了划分界定。结果表明:监测指标UV254值、浊度与ρ(CODMn)的比值、ρ(S2-)和ρ(Chl-a)对不同污染水体有很好的区分度,可作为表观特征污染物指标;将污染水体分为4种类型:有机主导型、无机主导型、营养主导型和混合型,前3种类型的主要筛选条件分别为UV254值·ρ(S2-)·1 000大于10 cm-1·(mg/L)、浊度与ρ(CODMn)的比值大于15 NTU/(mg/L)和ρ(Chl-a)20μg/L;利用该条件对6条定点监测河流污染类型进行初步划分。     

太湖流域西部地区面源污染特征及其控制技术

针对太湖流域西部地区源污染的主要来源,依据由单元田间试验和小流域出口营养盐输出监测值与流域土地利用结构关系推算获得输出系数,计算了种植业典型土地利用类型的COD、TN、NH3-N和TP的排放量,结合其他种类面源排放量,指出太湖流域西部地区农业面源污染呈现出农村生活污水和种植业污染为主的排放特征。提出了面源污染适宜推广的处理模式,梳理不同种类面源污染处理存在的主要问题并相应提出面源污染控制建议,为太湖流域面源控制提供参考。     

高可扩展可容错的无网格/粒子程序petaPar及其测试

petaPar 粒子模拟程序面向千万亿次级计算,在统一框架下实现两种广受关注的粒子模拟算法：光滑粒子流体动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH）和物质点法（Material Point Method,MPM)。代码支持多种材料模型、强度模型和失效模型,适合模拟大变形、高应变率和流固耦合问题。支持纯 MPI 和 MPI+X 混合两种并行模型。系统具有可容错性,支持无人值守变进程重启。在Titan 上测试表明,petaPar 可线性扩展到 26 万 CPU 核,SPH 和 MPM 算法并行效率相对 8 192 核分别为 87% 和 90%。     

淮河流域水质污染时空变异特征分析

选取淮河流域的82个水质监测站,对各站点的1986—2005年水质监测数据进行统计分析,探讨了全流域内水体污染物浓度变化的时空变异特征,为淮河流域水污染治理、水环境保护以及生态修复提供依据。采用时间序列法分析水体污染物浓度的时间变化规律,应用Mann-Kendall检验法对流域范围内水体污染物浓度变化趋势进行了分析。研究结果表明,淮河流域水质变化主要受到入河排污量、上游来水量、闸坝调控方式以及气候条件等方面因素的影响。蚌埠站的水体污染物浓度多年变化规律表明,1995年是水体污染物浓度变化的转折点,1995年前水体污染物浓度不断恶化,1995年后水体污染物浓度逐渐好转。DO浓度的年内变化主要受到水温的影响,表现为冬季浓度高于夏季浓度;CODMn浓度同时受到闸坝调控方式以及区域来水量的影响,汛期浓度低于非汛期。从全流域的水体污染物浓度变化规律看,有机污染物浓度呈显著上升趋势的河段主要分布在淮北支流上,说明在20世纪90年代后期,虽然流域进入相对丰水期以及进行了大规模的水污染联防工作,淮河流域水质污染得到了一定程度的改善。但在2000年后,随着流域内入河污水量和污染物排放量的增加,淮河流域的水质污染依然严重。