Resilience-aware design of interconnected supply chain networks with application to water-energy nexus

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.     

二维库伦摩擦力系统的精确解及新数值算法研究*

在路径坐标系下,引入了恒定外部激励力二维库伦摩擦力系统滑移轨迹的精确解。当量纲一的外部激励力F>1时,系统会最终进入黏滞状态,给出了对应的黏滞的位置和黏滞发生的时刻;当F<1时,系统会保持滑移状态。当初始时刻外部激励力的方向与初始速度方向之间的夹角值较大时(接近于反向),则在轨迹中存在一个滑移方向发生剧烈变化的拐点,特别的,当F>1时,拐点接近于黏滞位置。传统积分算法不易求解含有转换及捌点的二维库伦摩擦力系统。假设在足够小的时间步长内,时变外载荷激励可以近似认为保持恒定不变,则利用上述解析解能够建立一种新的库伦摩擦力系统数值求解算法,进而分析粗糙接触表面多结点模型的微滑移以及微滑移诱发的磨损与能量损耗等。     

疏水亲油材料研究进展

采用疏水亲油材料进行油水分离是解决频繁发生原油泄漏事故的关键,如何提高其油水分离效率已成为亟待解决的问题。自然界中,一些植物、昆虫和动物的身上就具有可以使其在自然环境中更好地生存的超疏水结构。受到自然界中超疏水现象的启发,开发具有超疏水性能的油水分离材料引起了人们广泛的关注。目前常用于油水分离的材料主要可分为零维疏水粉体/一维纤维材料、二维疏水网/织布材料和三维疏水多孔材料。本文着重综述了近年来这3种疏水亲油材料的制备及其对有机物的吸附性能,并对其未来的发展进行了展望。     

轻质高弹乙烯-辛烯共聚物发泡鞋用材料的研究

采用模压法制备了一系列乙烯-辛烯共聚(物POE)发泡材料,并测得了发泡材料的密度和冲击回弹性。重点研究了发泡剂AC的用量、交联剂DCP的用量、发泡促进剂氧化锌和硬脂酸锌的用量、滑石粉的用量、两种不同牌号的POE及其配比对发泡材料密度和回弹性的影响。实验结果表明:在合适的工艺和配方条件下,可制得密度为0.11～0.18g/cm3冲、击回弹性为60%～67%的轻质高弹POE发泡材料。     

超薄二维材料光/电催化CO2还原的最新进展

能源短缺和环境污染是全人类面临的巨大挑战,对化石燃料的过度依赖使CO₂的排放量急剧增加,如何将过量的温室气体通过清洁的方式转变为燃料或其他高值化学品,已成为全球范围内的研究热点和难点。在过去几十年的研究中,通过太阳能和电化学方法来还原CO₂被证明是十分清洁有效的方法,可以有效降低全球碳足迹,实现化石资源的高效利用。近几年来,超薄二维材料（诸如水滑石、氧化物、钙钛矿等）在催化领域的卓越性能引起了人们的广泛关注,其电子结构存在更多的调变可能,并且可以通过修饰其表面,使其在更多催化反应中发挥作用。本文总结了近几年来超薄二维材料在光催化和电催化还原CO₂的前沿进展,并总结其调变规律,为设计高效光、电催化剂提供参考。     

二维金属有机框架材料的制备及其应用

二维金属有机框架（MOFs）作为一类新型的二维多孔材料,具有厚度小、比表面积大、孔隙率高、可接触活性位点丰富等优点,在众多领域都具有研究和潜在的应用价值。本文简要综述了近年来二维MOFs的制备方法,包括“自上而下”和“自下而上”两种策略。自上而下法操作简单,有广泛的适用性;自下而上法可以通过控制实验条件在一定程度上实现对材料的可控制备。阐述了二维MOFs在电化学储能、催化、传感、气体分离等领域的应用研究。深层剖析了二维MOFs的特性对储能器件电化学性能以及反应催化活性的影响。此外,二维MOFs的高电导率和电荷转移率还促进了其在电化学传感器方面的发展;基于二维MOFs的分子筛膜也越来越受到研究人员的关注。最后指出了二维MOFs存在易团聚、厚度难以精确控制、制取成本较高、产率偏低等问题,提出了解决方案及其未来的发展方向。     

层状Mg/Al氢氧化物/聚乙烯醇复合膜的制备及染料截留性能的研究

二维膜因其可控的结构和通道特有的物理化学性质,在气体分离、海水淡化、污水处理等诸多分离领域展现出巨大的应用潜力。通过层状Mg/Al氢氧化物（LDH）单片与聚乙烯醇（PVA）高分子链之间的氢键相互作用,层层堆叠构建了PVA/LDH复合膜。利用SEM、XRD考察了PVA与LDH的配比对于复合膜层状结构与层间距高度的影响规律。考察了PVA/LDH复合膜的纯水通量及染料模型分子的截留率。结果表明,不同PVA混合量的复合膜断面都具有层状结构。由于氢键作用导致复合膜较之于纯LDH膜的层间距有所缩小,随着PVA含量增加复合膜层间距先减小后增加;在PVA含量为15%时达到最小值,PVA含量超过15%后复合膜层间距有所增加。不同比例复合膜,以PVA质量分数为25%的复合膜的纯水通量最大;同时,该复合膜对分子量在300~800的染料分子具有优异的截留性能,截留率均超过97%。该工作为PVA/LDH复合膜在印染废水处理提供了新思路。     

航运码头边坡影响因素分析及影响规律研究

在以往的航运码头工程建设中,由于码头工程结构复杂、自重大、受力集中等特性,往往给码头地基基础造成极大的负担,严重影响航运码头边坡的稳定性,本文在此背景下,结合二维数模计算结果以及大量实测资料,对航运码头边坡影响因素及影响规律进行了详细的分析与研究,本文研究结论可为同类工程提供重要的参考与借鉴,具有十分重要的意义。     

白龙湖水质模拟预测及保护方案的研究

在分析白龙湖坝前区的例行水质监测数据的基础上,构建白龙湖水域二维水流水质数学模型,对白龙湖的氨氮、总氮、总磷、COD等水质指标进行模拟分析,预测规划期内的白龙湖水质变化趋势。结果表明:2016年白龙湖区域按目前的排放,白龙湖总氮、总磷等水质指标将继续下降,无法满足水功能要求,其中总磷降为IV类标准。根据白龙湖流域的现有状况,提出社会经济调控、污染源防治工程、生态保育工程、生态环境监管工程等方案,提出削减的污染量计划,再次预测水质,各项指标稳中有升,其中总磷从IV类提高到Ⅱ类。以上4个方案的实施对于保护白龙湖的现有水质具有建设性的意义,同时对于同类型的湖泊保护起到了很好的借鉴作用。     

基于改进模糊物元模型的区域农业水资源系统恢复力评价

区域农业水资源是农业可持续发展的基础 ,各种生态环境问题的发生致使农业水资源系统退化特征日益明显 ,识别区域农业水资源系统恢复力对于维持农业大系统稳定发展具有重要意义.以黑龙江省农垦红兴隆管理局为研究对象 ,在建立农业水资源系统恢复力评价指标初选集的基础上 ,选取主成分-相关分析法筛选评价指标 ,构建评价指标体系 ,采用指标相关性的指标权重法计算指标权重 ,运用改进模糊物元模型评价农业水资源系统恢复力.文中研究成果为维持农业水资源系统良性运行、保障区域水安全与粮食安全提供了科学依据.