带平衡约束矩形布局优化问题的深度强化学习算法

带平衡约束的矩形布局问题源于卫星舱设备布局设计,属于组合优化问题。深度强化学习利用奖赏机制,通过数据训练实现高性能决策优化。针对布局优化问题,提出一种基于深度强化学习的新算法DAR及其扩展算法IDAR。DAR用指针网络输出定位顺序,再利用定位机制给出布局结果,算法的时间复杂度是O（n³）;IDAR算法在DAR的基础上引入迭代机制,算法时间复杂度是O（n⁴）,但能给出更好的结果。测试表明DAR算法具有较好的学习能力,用小型布局问题进行求解训练所获得的模型,能有效应用在大型问题上。在两个大规模典型算例的对照实验中,提出算法分别超出和接近目前最优解,具有时间和质量上的优势。     

多用户动态节能资源竞争计算卸载策略

针对移动边缘计算环境下,移动设备的计算、续航、存储能力的不足,导致其响应延迟、电池寿命降低等问题,设计了一种动态节能资源竞争计算卸载（DERCO）策略。该策略综合考虑了信道容量以及设备间的相互干扰等情况,以一种贪婪算法的思想,让所有边缘设备通过迭代竞争信道资源,节能效果最好的设备将获得卸载机会,再利用一次性卸载方法,根据实时的信道状况和卸载速率进行动态的细粒度子任务卸载决策。实验结果表明,该策略优于一种近似协同计算卸载方案,有效降低了设备的能耗与时延。     

基于改进HBA算法的生鲜闭环供应链网络鲁棒优化设计

针对生鲜闭环供应链网络设计问题,建立了一种基于生鲜闭环供应链网络的鲁棒优化模型,以解决供应链网络中的不确定性问题。首先,针对涵盖五个节点的生鲜供应链网络结构建立了多周期、多产品,以最小化成本、最小环境影响为目标的混合整数规划模型,采用模糊折中规划与区间数据鲁棒优化方法进行处理;其次,在原有蜜獾算法的基础上引入差分进化原则,增强算法的全局搜索能力与收敛速度;最后,通过MATLAB数值分析与仿真实例表明,所提鲁棒优化模型与蜜獾算法在求解生鲜闭环供应链网络设计问题中具有明显优势。     

Groundwater-surface water interactions and agricultural nutrient transport in a Great Lakes clay plain system

Nutrient export from agricultural land to surface waters is a significant environmental concern within the Great Lakes Basin (GLB). A field-based watershed-scale study was completed to investigate spatial and temporal variations of phosphorus and nitrate to assess nutrient transport pathways and groundwater-surface water interactions in an agriculturally dominated clay plain system. This was conducted in the 127 km² Upper Parkhill Watershed, near Lake Huron in southwestern Ontario, Canada. Data collection occurred from June 2018 to May 2019 via continuous sensor deployment and discrete sampling of stream water, groundwater, hyporheic zone, and tile drainage water. Samples were analyzed for various nutrient species (total, total dissolved, soluble reactive, and particulate phosphorus, and nitrate-N) to examine the hydrological dynamics of principal transport pathways of agriculturally-derived nutrients. Total phosphorus and nitrate concentrations in stream water ranged from 0.007 to 0.324 mg/L and 0.32 to 13.13 mg NO₃^?-N/L, respectively. Tile drainage water total phosphorous concentrations varied from 0.006 to 0.066 mg/L. Groundwater total dissolved phosphorus concentrations ranged from <0.003 to 0.085 mg/L. Transport of phosphorus through tile drainage was observed to be greater than through groundwater over the study period. No distinct relationship was observed between nutrient concentrations in the hyporheic zone and the vertical hydraulic gradient within this zone in the studied stream reach. Preliminary correlations were discerned between water quality observations and recognized land management practices. Given the elevated stream nutrient concentrations, these results are consequential for the continual improvement of strategies and programs devised to conserve water resources within the GLB.     

考虑蓄水期弃水风险的水库长期发电调度方法

短期径流的大幅波动使得以平均径流为基础制定的水库长期调度方案面临较大弃水风险,是影响水库长期调度决策合理性的重要因素。本文考虑日尺度径流波动影响,提出一种蓄水期弃水风险量化方法,并建立了耦合弃水风险的水库长期发电调度模型。利用长系列日径流资料,结合风险最小蓄水规则,以不蓄弃水流量为指标量化蓄水期各月弃水风险;采用Copula函数构建月均入流与弃水风险的联合分布和条件概率分布,明晰了特定入流条件的风险置信区间;最后,将弃水风险以弃电损失函数融入优化模型,以获得更符合实际的长期调度方案。以澜沧江流域小湾水库为工程背景进行调度模拟分析,结果表明本文方法能够有效降低水库长期优化调度方案的弃水风险,有利于提高优化结果的可操作性,与传统方法相比,能够使多年平均弃水减少约4.76亿m³、发电量增加约1.15亿kW·h。     

全面建设小康社会进程中黄河流域水资源利用效率时空演变分析

提升水资源利用效率,减轻水资源短缺对经济社会发展产生的约束,是实现水资源与经济社会和谐发展的有力支撑。尝试将DEA视窗分析方法应用于水资源利用效率研究,结合超效率DEA模型,探究黄河流域九省区在全面小康社会建设进程中水资源利用效率时空演变特征,在此基础上,通过Malmquist指数分解效率变动的内在原因,并引用空间匹配度计算方法,研究水资源利用效率与全面小康相对水平匹配程度。研究发现:九省区2012—2018年水资源利用效率总体呈增加趋势,水资源利用水平具有显著空间差异性;九省区水资源利用效率的提升主要得益于技术进步TC,制约水资源利用效率提升的主要因素是综合技术效率EC;水资源利用效率与全面小康相对水平的匹配程度呈现出较强的地区差异,部分省区两者动态协同性较差,其中,宁夏需要同时提升水资源利用水平和经济社会发展水平,陕西需要提升水资源利用水平,内蒙古需要提升经济社会发展水平。     

基于LMDI和STIRPAT模型的区域用水影响因素定量分析研究

区域用水影响因素分析对落实最严格水资源管理制度、实现节水型社会建设具有重要意义。为定量表征区域用水变化和影响因素之间的关系,通过LMDI因素分解识别人口规模、经济发展水平、节水技术水平对用水变化的影响程度,采用STIRPAT模型解析用水总量对人口规模、经济发展水平、节水技术水平变化的变动响应关系,以榆林市2000—2017年用水及影响因素变化为例开展了实证研究。结果显示:人口规模和经济发展水平对用水增长起到正向促进作用,节水技术水平起到负向抑制作用。人口规模、经济发展水平、节水技术水平效应依次为8 163.124万m~3、144 238.924万m~3、-126 161.049万m~3;人口规模、经济发展水平、节水技术水平每变化1%,用水将分别变化1.208%、0.061%和0.037%;经济发展水平和节水技术水平是用水变化的主要影响因素,但用水对人口规模变化敏感程度最高。最后,结合榆林市水资源特点提出针对性措施和建议,以期为榆林市水资源规划与管理提供参考。     

关于饱和软土地基堤坝边坡稳定分析总应力法的讨论

在饱和的软土地基上修筑堤坝,由于孔隙水压力不易准确测定,需采用“φ=0”的总应力法进行稳定分析。这一做法在国外已明确纳入设计规范,在国内工程界较少受到重视,导致过高地估计了安全系数。本文首先系统地回顾了临界状态土力学中的伏斯列夫强度理论,在理论上阐述了饱和软土地基快速填筑时采用总应力法的原因,同时引用了Bishop和Bjerrum、美国联邦公路局、美国陆军工程师团与我国水电水利工程边坡设计规范的相关条文,确认在饱和软土地基采用总应力法进行稳定分析的合理性。以花敖泡土石坝和拉哇水电站围堰为工程实例,分别采用对土的固结不排水剪的两种做法开展稳定性分析,结果表明,直接将土的固结不排水剪强度指标ccu与φcu作为填筑后的强度参数,将严重高估其安全系数。因此建议正在修订的碾压式土石坝与边坡设计规范增加相应条文,并期望引起工程界对这一问题的重视。     

不同浊度下的泥沙对水体镉、铅、砷去除的影响分析

针对流域突发性重金属污染,不同浊度下的泥沙对重金属有一定的去除效果。以浊度为指示指标,通过试验研究了常温(25 ℃)和低温(5 ℃)条件下浊度50～650 NTU(Nephelometric Turbidity Unit)范围内泥沙对重金属镉、铅、砷吸附去除的影响。试验结果表明:泥沙对重金属镉、铅、砷的去除效果为铅＞镉＞砷,其中铅的去除率达到99%。浊度与能处理达标的最高重金属浓度呈线性关系,常温下浊度与能处理达标的最高镉、铅、砷浓度关系曲线的相关系数分别为0.996、0.998、0.999,低温下其相关系数分别为0.999、0.996、0.998。常温较低温更利于泥沙对重金属镉、铅、砷的去除,能去除更高浓度的重金属,达到生活饮用水卫生标准。