河库系统内供水-发电-环境互馈关系机理与演进规律

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91647106
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0901.工程水文与水资源利用
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The water supply-hydropower generation-water environment nexus in river-reservoir system is important for water use, reservoir operation and water resources management. The water supply-hydropower generation-water environment nexus has been determined by the results from multi-objectives model in reservoir operation and cannot reflect the all interactions among the water supply, hydropower generation and water environment. Furthermore, the nexus is static which is contradicted with the impacts of the variations from climate change and human activities. We will take the cascade reservoirs or hydropower plants which are located above Rumei hydropower plant in Lancang River as the case study. In essence, the water supply-hydropower generation-water environment nexus is the water flow in the river-reservoir system because the interactions among the water supply, hydropower generation and water environment are in the forms of the discharge, and velocity, quality of the water flow in river-reservoir system. Therefore, the de Saint-Venant system of equations and the convection diffusion equation, which can be used to reflect the laws of water quality, sediment transportation and biogenic element, are adopted to simulate the temporal and spatial distribution of the discharge, and velocity, quality of the water flow in river-reservoir system. Then, the water supply-hydropower generation-water environment nexus equation will be determined through the water supply, hydropower generation and water.environment functions whose input are the discharge, and velocity, quality of the water flow in river-reservoir system. If the boundary condition of the river-reservoir system is varied with the climate change and human activities, the evolution of the nexus can be derived from the water supply-hydropower generation-water environment nexus equation which response to the varying boundary conditions. And the law and characteristics of the nexus will be obtained. Our study results help the water resources manager to mediate the conflicts from the different agents in the basin, reservoir operation and the adaptive water resources management. The conclusions will also be used for supporting improvement in the water security, energy security and environment protection in our country.
河库系统内供水-发电-环境互馈关系是水资源开发、调度和决策的理论基础。针对现有以多目标优化模型为手段所求得的互馈关系仅是优化条件下的一种数学关系且未能反映出这种关系的机理,也尚未能反映出气候变化和人类活动对该关系的影响及其动态性特点,本申请书将以西南河澜沧江如美梯级电站以上河段为典型研究对象,根据河库系统内供水、发电、环境之间相互作用是通过径流的量、能、质属性相互连接的特性,利用河库系统内径流连续方程、水动力方程、水质方程、泥沙方程和生源要素迁移转化方程及其各自数值求解技术,在求得径流属性时空分布的基础上,结合供水、发电、环境与径流属性的函数关系,确定出供水-发电-环境之间的互馈关系模型及其随边界条件动态变化的演化规律。该项目研究将为协调流域梯级开发中供水-发电-环境不同主体间的利益以及变化条件下的径流适应性利用提供理论与方法,从而为保障我国水、能源安全和生态环境提供理论与技术支撑。

结项摘要

河库系统内供水-发电-环境互馈关系是水资源开发、调度和决策的理论基础,也是水资源安全、能源安全和环境保护的重大国家现实需求。但现有互馈关系的研究主要还集中在评估方面,采用的模型和方法也主要属于统计方法范畴,未能反映出不同互馈关系连接体的内部结构,从而不能揭示互馈关系的机理及其演化规律。本项目以西南河流澜沧江流域为例,将其河库系统为主要研究对象,从研究供水、发电、环境各系统与径流不同属性之间的关系入手,重点研究了:河道径流与污染物输移扩散为连接体下推求的供水-发电-环境互馈函数关系;水资源与能源连接体下构建的供水-发电-环境互馈关系的网格描述与优化模型;以及应用量化的供水-发电-环境互馈关系,模拟与预测水资源系统中不同子系统面临外来扰动事故的应对过程及动态回弹性能。主要结果如下:(1)以来水量和水质保护目标为边界条件,推求了发电量、环境(污水允许排量)与供水量之间的函数关系,由于生态流量与发电流量未分离,供水和发电的关系不随水质指标及其保护目标而改变;来水量的增加会相应提高发电量及污水允许排量;而在给定供水量的情况下,发电的效率和污水允许排量的敏感性对来水量这一边界条件不敏感。(2)以供水量与能源产耗量构建二维关系图定量分析需水与来水量对供水-发电-环境互馈关系的影响,并设置分别以最大电能产量和最大供水满足为目标对供水-发电互馈关系进行优化。结果表明供水量主要取决于需水,而来水量主要影响发电量大小;优化目标的选择对供水-能源之间互馈关系影响甚微,主要是由于供水与污水处理消耗的能源在发电量中所占比例较小。(3)假定突发水污染事故为外在扰动,利用脉冲响应函数量化外在扰动影响强度及影响过程,并通过供水-发电-环境互馈关系实现各子系统中扰动的传递与再分配过程,进而实现了各子系统动态回弹性能的参数化表征以及面临外在扰动时各子系统的响应过程模拟预测。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Evaluating the dynamic resilience process of a regional water resource system through the nexus approach and resilience routing analysis
通过联系方法和弹性路由分析评估区域水资源系统的动态弹性过程
  • DOI:
    10.1016/j.jhydrol.2019.124028
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Hydrology
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Liu Dedi
  • 通讯作者:
    Liu Dedi
Evaluation of the BMA probabilistic inflow forecasts using TIGGE numeric precipitation predictions based on artificial neural network
使用基于人工神经网络的 TIGGE 数值降水预测评估 BMA 概率流入预测
  • DOI:
    10.2166/nh.2018.177
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    HYDROLOGY RESEARCH
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Zhong Yixuan;Guo Shenglian;Ba Huanhuan;Xiong Feng;Chang Fi-John;Lin Kairong
  • 通讯作者:
    Lin Kairong
金沙江梯级与三峡水库群联合蓄水优化调度
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何绍坤;郭生练;刘攀;陈柯兵;熊丰;张剑亭
  • 通讯作者:
    张剑亭
Water Supply-Water Environmental Capacity Nexus in a Saltwater Intrusion Area under Nonstationary Conditions
非平稳条件下咸水入侵区供水-水环境容量关系
  • DOI:
    10.3390/w11020346
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
    Water
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Liu Dedi;Zeng Yujie;Qin Yue;Shen Youjiang;Zhang Jiayu
  • 通讯作者:
    Zhang Jiayu
Optimisation of water-energy nexus based on its diagram in cascade reservoir system
基于梯级水库系统图的水能关系优化
  • DOI:
    10.1016/j.jhydrol.2018.12.010
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF HYDROLOGY
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Liu, Dedi;Guo, Shenglian;Zhang, Jiayu
  • 通讯作者:
    Zhang, Jiayu

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  • 作者:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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