北師大 環(huán)境系統(tǒng)工程復(fù)習(xí)重點(diǎn)-稍修補(bǔ)版

1、環(huán)境系統(tǒng)工程重點(diǎn)復(fù)習(xí)題1、 老三論、新三論指的什么老三論：一般系統(tǒng)論，控制論，信息論新三論：耗散結(jié)構(gòu)，協(xié)同學(xué)，突變論2、 信息熵的含義可能消息集合X的整體平均信息量稱為信息熵。設(shè)消息集合X中發(fā)出第i條消息的概率為pi(i=1,2,n)，該消息的信息量定義為log(1/pi)。則集合X所有消息的平均信息量為pi log (pi)。3、 河流水質(zhì)模型考慮哪三個混合階段，以及生物降解作用等作用、耗氧包括豎向混合階段、橫向混合階段、縱向混合階段。4、 水污染控制規(guī)劃的分類，按規(guī)劃層次分、按規(guī)劃方法分按規(guī)劃層次分類，有流域規(guī)劃，區(qū)域規(guī)劃，設(shè)施規(guī)劃。按規(guī)劃方法分類，有優(yōu)化方法（排放口處理最優(yōu)規(guī)劃（水質(zhì)規(guī)劃

2、）、均勻處理最優(yōu)規(guī)劃、區(qū)域處理最優(yōu)規(guī)劃、）和情景優(yōu)選法。5、 環(huán)境決策的分類（1） 按決策的重要性可將其分為戰(zhàn)略決策、策略決策和執(zhí)行決策，或稱為戰(zhàn)略規(guī)劃、管理控制和運(yùn)行控制三個層次。（2） 按決策的性質(zhì)可將其分為程序化決策和非程序化決策。（3） 決策問題還可分為結(jié)構(gòu)化決策、半結(jié)構(gòu)化決策以及非結(jié)構(gòu)化決策。（4） 按決策的目標(biāo)數(shù)量可將其分為單目標(biāo)決策和多目標(biāo)決策。（5） 按決策的階段可將其分為單階段決策和多階段決策，也可稱為單項(xiàng)決策和序貫決策。（6） 根據(jù)人們對自然狀態(tài)規(guī)律的認(rèn)識和掌握程度，決策問題通常可分為確定型決策、風(fēng)險型決策（統(tǒng)計決策）以及非確定型（完全不確定型）決策。書上答案：（1） 按決

3、策對象，可分為大氣環(huán)境污染控制決策、水環(huán)境污染控制決策、生態(tài)環(huán)境修復(fù)決策；（2） 按決策尺度，可分為全球環(huán)境決策、區(qū)域環(huán)境決策與局域環(huán)境決策；（3） 按決策系統(tǒng)邊界，可分為流域環(huán)境決策、城市環(huán)境決策與鄉(xiāng)村環(huán)境決策；（4） 按環(huán)境管理功能，可分為環(huán)境規(guī)劃決策、環(huán)境影響決策與排污收費(fèi)決策等；（5） 按環(huán)境決策的重要性，可分為戰(zhàn)略決策、策略決策和執(zhí)行決策；（6） 按環(huán)境決策的性質(zhì)，可分為程序化決策和非程序化決策；（7） 按對系統(tǒng)的認(rèn)知程度，可分為確定型決策、風(fēng)險型決策和非確定型決策；（8） 按環(huán)境決策的目標(biāo)數(shù)量，可分為單目標(biāo)決策與多目標(biāo)決策；（9） 按環(huán)境決策的連續(xù)性，可分為單項(xiàng)決策和序貫決策。6、

4、系統(tǒng)的特征、分類系統(tǒng)的特征：目的性、整體性、集合性、層次性、相關(guān)性、適應(yīng)性。分類：（1） 按系統(tǒng)的成因分類：自然系統(tǒng)、人工系統(tǒng)、復(fù)合系統(tǒng)。（2） 按組成成分劃分：實(shí)體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)。（3） 按狀態(tài)的時間過程特征分類：動態(tài)系統(tǒng)、穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。（4） 按系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系分類：孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、開放系統(tǒng)。（5） 按復(fù)雜程度可分為簡單系統(tǒng)、簡單巨系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)。7、模型的分類（1） 按照變量與時間的關(guān)系，可以分為動態(tài)模型和穩(wěn)態(tài)模型。 （2） 按模型變量之間的關(guān)系：線性和非線性模型；（3） 按變量的變化規(guī)律：確定性模型和不確定性模型（隨機(jī)模型與模糊模型）；（4） 按模型的用途：模擬模型和管理模型；（5）

5、 按模型參數(shù)性質(zhì)：集中參數(shù)模型和分布參數(shù)模型。8、 風(fēng)險型決策時采用的方法決策樹的單階段決策；決策矩陣；9、三維結(jié)構(gòu)哪三個維度霍爾三維結(jié)構(gòu)體系將系統(tǒng)工程的全部過程分為時間維，邏輯維，知識維。時間維劃分為前后緊密相連的六個步驟，邏輯維劃分為相互聯(lián)系的七個步驟，在知識維上考慮為完成這些階段和步驟的工作所需的各種專業(yè)知識和管理知識。時間維表示從規(guī)劃到更新，按時間順序排列的系統(tǒng)工程全過程共六個階段：規(guī)劃階段、方案階段、研制階段、生產(chǎn)階段、運(yùn)行階段、更新階段。邏輯維包括七個步驟：明確問題、選擇目標(biāo)、系統(tǒng)綜合、系統(tǒng)分析、方案優(yōu)化、做出決策、付諸實(shí)施。10、水污染控制系統(tǒng)由哪些系統(tǒng)組成污染源系統(tǒng)，污水收集與

6、輸送系統(tǒng)，污水處理系統(tǒng)，接受水體11、霍爾三維結(jié)構(gòu)與切克蘭德方法論的特點(diǎn)及其差異霍爾三維結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)工程方法適用于大型工程項(xiàng)目，尤其是搜索性強(qiáng)、技術(shù)復(fù)雜、投資大、周期長的大型研究項(xiàng)目，可以減少決策上的失誤和計劃實(shí)施過程中的困難。切特蘭德的“調(diào)查學(xué)習(xí)”模式適用于解決不良性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，即偏重社會、機(jī)理上不清楚的生物型的軟系統(tǒng)，不是尋求最優(yōu)化，而是通過“調(diào)查”“比較”或者“學(xué)習(xí)”，從模型和現(xiàn)狀的比較中，學(xué)習(xí)改善現(xiàn)存系統(tǒng)的途徑，有很強(qiáng)的反饋調(diào)節(jié)的思想。12、從湖泊分層與翻池現(xiàn)象說明其對湖庫水質(zhì)分布有何影響n 湖泊與水庫的水環(huán)境質(zhì)量特征¨ 水溫與水質(zhì)分層=翻池現(xiàn)象n 隨著一年四季的氣溫變化，湖泊水

7、溫的鉛直分布也呈有規(guī)律的變化。n 夏季的氣溫高，湖泊表層的水溫也高。由于湖泊水流緩慢處于靜水環(huán)境，表層的熱量只能由擴(kuò)散向下傳遞，因而形成了表層水溫高，深層水溫低的鉛直分布。整個湖泊處于穩(wěn)定狀態(tài)。n 到了秋末冬初，由于氣溫的急劇下降，使湖泊表層水溫亦急劇下降，水的密度增大，當(dāng)表層水密度比底層水密度大時，會出現(xiàn)表層水下沉，導(dǎo)致上下層水的對流。湖泊的這種現(xiàn)象稱為“翻池”。翻池的結(jié)果使水溫與水質(zhì)在水深方向上分布均勻。n 翻池現(xiàn)象在春未夏初也可能發(fā)生。13、水污染控制系統(tǒng)費(fèi)用優(yōu)化的決定因素及其具體內(nèi)涵水污染控制系統(tǒng)的費(fèi)用的決定因素包括：（1）水體自凈能力；（2）污水處理的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)；（3）污水處理效率

8、的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。l 水體的自凈能力 l 水體能夠同化污染物質(zhì)，保證水質(zhì)滿足某種既定功能要求的能力稱為水體的自凈能力。 l 水體自凈能力可以被看作是一種特殊的自然資源，合理利用這一資源，可以降低污水處理的費(fèi)用，但水體自凈能力又是一種有限的資源，不能濫用。 l 在決定水體自凈能力的諸因素中，水體自身的特性是不可控制的。制定合理的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，合理布置污水排放口的位置是合理利用水體自凈能力的保證。l 污水處理與輸送規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng) l 污水處理的費(fèi)用函數(shù)反應(yīng)了污水處理的規(guī)模、效率的經(jīng)濟(jì)特征。l 污水處理的費(fèi)用函數(shù)只是作為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠硖幚怼Ｏ旅媸遣捎幂^多的一種形式：l 其中K2小于1，處理單位污水的費(fèi)用將隨著處理規(guī)

9、模的增大而下降，費(fèi)用與規(guī)模的這種關(guān)系稱為污水處理規(guī)模的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，K2 稱為污水處理規(guī)模的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)指數(shù)。l 污水輸送系統(tǒng)也存在類似的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，隨著輸水量的增加，輸送單位污水的費(fèi)用下降。 l 污水處理效率的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)l 如果污水處理規(guī)模不變，即Q為常數(shù)，污水處理費(fèi)用函數(shù)可以寫成：l K4大于1，處理單位污染物的費(fèi)用將隨著污水處理效率的增加而增加。污水處理費(fèi)用與處理效率之間的這種關(guān)系稱為污水處理效率的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，K4稱作污水處理效率的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)指數(shù)。l 由于污水處理效率的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的存在，在規(guī)劃水污染控制系統(tǒng)時，應(yīng)首先致力于解決那些尚未處理的污水，或者首先提高那些低水準(zhǔn)的污水處理程度；最后，在進(jìn)行污水的更高

10、級處理。l 自凈能力、規(guī)模效應(yīng)與效率效應(yīng)在水污染控制系統(tǒng)中相互作用與相互制約：l 為了充分利用污水處理規(guī)模的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，需要建設(shè)集中污水處理廠；但由于集中排放，不利于合理利用水體的自凈能力；l 為了滿足一定水環(huán)境功能目標(biāo)，就必須提高集中污水處理廠的處理效率，于是又受到污水處理效率經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的制約。l 水污染控制規(guī)劃的出發(fā)點(diǎn)與歸宿：l 在適當(dāng)?shù)匚恢茫ㄔO(shè)適當(dāng)規(guī)模與處理效率的污水處理廠，可以達(dá)到既滿足水環(huán)境功能目標(biāo)，又使整個水污染控制系統(tǒng)費(fèi)用最低。14、耗散結(jié)構(gòu)的含義、形成條件與意義含義：一個遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，在外界條件發(fā)生變化達(dá)到某一特定閾值，量變可能引起質(zhì)變，系統(tǒng)通過不斷與外界交換能量與物質(zhì)，

11、就可能從原來無序的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N時間、空間或功能的有序狀態(tài)，這種遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的、穩(wěn)定的、有序結(jié)構(gòu)被稱作“耗散結(jié)構(gòu)”；形成條件：開放系統(tǒng)是產(chǎn)生耗散結(jié)構(gòu)的必要前提，非平衡態(tài)是有序之源（耗散結(jié)構(gòu)是一種“活”的結(jié)構(gòu)，或者說是一種動態(tài)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，是一種遠(yuǎn)離平衡的穩(wěn)定態(tài)，只有在開放和非平衡條件下才能形成，只有在與外界不斷交換物質(zhì)、能量、信息的過程中才能維持），偶然的隨機(jī)漲落為耗散結(jié)構(gòu)的形成提供良好條件；15、建立描述系統(tǒng)運(yùn)動規(guī)律的數(shù)學(xué)模型的過程和注意事項(xiàng)數(shù)據(jù)收集與分析，模型結(jié)構(gòu)選擇，參數(shù)估計，模型檢驗(yàn)與驗(yàn)證，模型應(yīng)用n 建模過程數(shù)據(jù)收集與分析：¨ 盡量多占有數(shù)據(jù)¨ 繪制變量的時間過程線

12、¨ 繪制變量的空間過程線¨ 繪制變量間關(guān)系曲線n 建模過程模型結(jié)構(gòu)選擇：¨ 白箱模型（機(jī)理模型、演繹模型）n 根據(jù)對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的了解，以客觀事物變化遵循的物理化學(xué)定律為基礎(chǔ)，經(jīng)邏輯演繹而建立起的模型是機(jī)理模型。這種建立模型的方法叫演繹法。機(jī)理模型具有唯一性與普適性。¨ 黑箱模型（經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、歸納模型）n 即輸入-輸出模型。需要大量的輸入，輸出數(shù)據(jù)以獲得經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。它們可在日常例行觀察中積累，也可由專門實(shí)驗(yàn)獲得。根據(jù)對系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)的觀測，在數(shù)理統(tǒng)計基礎(chǔ)上建立起經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆椒ㄓ纸袣w納法。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒痪哂形ㄒ恍浴?#168; 灰箱模型（半經(jīng)驗(yàn)、半理論模型）

13、：理論公式經(jīng)驗(yàn)系數(shù)n 由于人們對客觀事物的認(rèn)識不夠充分，只知道各種因素之間的質(zhì)的關(guān)系，并不確切明了量的關(guān)系，還要用一個或多個經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來加以定量化。n 這些經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的確定則要借助于以往觀測數(shù)據(jù)或試驗(yàn)結(jié)果。n 建模過程參數(shù)估值：¨ 圖解法¨ 一元線性回歸¨ 多元線性回歸¨ 最優(yōu)化方法n 模型檢驗(yàn)¨ 模型檢驗(yàn)數(shù)據(jù)要獨(dú)立于參數(shù)估計時所用的數(shù)據(jù)。¨ 圖形法¨ 相關(guān)系數(shù)法¨ 相對誤差法16、 環(huán)境決策的問題如何分類，主要區(qū)別根據(jù)人們對自然狀態(tài)規(guī)律的認(rèn)識和掌握程度，決策問題通?？煞譃榇_定性決策、風(fēng)險型決策（統(tǒng)計決策）和非確定性（

14、完全不確定型）決策。如果決策者能完全確切地知道將發(fā)生怎樣的自然狀態(tài)，那么就可在既定的自然狀態(tài)下選擇最佳行動方案，這就是確定型決策問題，如資源的分配優(yōu)化、配置等。如果一個決策問題對未來出現(xiàn)哪種自然狀態(tài)決策者不能準(zhǔn)確給定，但卻對其出現(xiàn)的概率可以估計出來，這種決策問題就稱為風(fēng)險型決策。如果決策者不但不能確定未來將出現(xiàn)哪一種自然狀態(tài)，甚至對于各種自然狀態(tài)出現(xiàn)的概率也一無所知，也沒有任何統(tǒng)計數(shù)據(jù)可循，全憑決策者的經(jīng)驗(yàn)、態(tài)度和打算，這類決策問題就是非確定型決策問題。17、 環(huán)境決策支持系統(tǒng)的五部件人機(jī)會話系統(tǒng)，環(huán)境數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，方法庫管理系統(tǒng)，環(huán)境模型庫管理系統(tǒng)，環(huán)境知識庫管理系統(tǒng)。18、 如何判斷湖泊

15、富營養(yǎng)化的控制因素根據(jù)氮磷營養(yǎng)比：滿足藻類生長所需的氮磷比為：0.7 : 0.089 : 1。自然環(huán)境中磷的豐度一般偏低，大大低于藻類的生長需要，往往成為富營養(yǎng)化的控制因素；人為影響的湖庫（城市河湖）中，氮的累積量遠(yuǎn)小于磷，對藻類生長，氮的豐度遠(yuǎn)小于磷，氮可能成為富營養(yǎng)化的控制因素。（城市污水中：9：3）19、論述污染物進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)后的運(yùn)動特征污染物在環(huán)境空氣和水中的運(yùn)動具有相似的特征，包括隨著介質(zhì)的遷移運(yùn)動，污染物的分散運(yùn)動以及污染物質(zhì)的衰減轉(zhuǎn)化運(yùn)動。推流遷移是指在氣流或水流作用下污染物產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移作用。推流作用只改變污染物的位置而不改變污染物的濃度和分布，分散作用改變污染物的分布，分為分子擴(kuò)

16、散、湍流擴(kuò)散和彌散，衰減作用改變污染物濃度。20、常用水污染控制規(guī)劃方法，其針對的問題與基本思路，以及優(yōu)缺點(diǎn)i. 優(yōu)化方法1. 排放口處理最優(yōu)規(guī)劃（水質(zhì)規(guī)劃）以每個小區(qū)的排放口為基礎(chǔ)，在水體水質(zhì)條件的約束下，求解各排放口的污水處理效率的最佳組合，目標(biāo)是各排放口的污水處理費(fèi)用之和最低。在進(jìn)行排放口處理最優(yōu)規(guī)劃時，各個污水處理廠的處理規(guī)模不變，它等于各小區(qū)收集的污水量；只是處理效率的優(yōu)化組合。2. 均勻處理最優(yōu)規(guī)劃在區(qū)域范圍內(nèi)尋求最佳的污水處理廠位置與規(guī)模的組合，在同一的污水處理效率條件下，追求全區(qū)域的污水處理費(fèi)用最低。均勻處理最優(yōu)規(guī)劃也稱污水處理廠群規(guī)劃問題。3. 區(qū)域處理最優(yōu)規(guī)劃在區(qū)域處理最優(yōu)

17、規(guī)劃中，既要尋求最佳的污水處理廠位置與容量，又要尋求最佳的污水處理效率的組合。采用區(qū)域處理最優(yōu)規(guī)劃方法既能充分發(fā)揮污水處理系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效能，又能合理利用水體的自凈能力。區(qū)域處理最優(yōu)規(guī)劃問題比較復(fù)雜，迄今尚未有成熟的求解方法。ii. 情景優(yōu)選最優(yōu)規(guī)劃過于理想化，往往有很多制約因素，而且得到的結(jié)果的可操作性往往不佳。根據(jù)污染源、水體、污水處理廠和輸水管線提供的信息，一次性求得水環(huán)境規(guī)劃的最佳方案。只有在資料詳盡、技術(shù)具備的情況下，才能順利求出最優(yōu)解，最優(yōu)方案可以被視為理想方案。與最優(yōu)規(guī)劃不同，情景規(guī)劃的工序是首先構(gòu)建水環(huán)境規(guī)劃的各種可能情景，然后對各個情景進(jìn)行水質(zhì)模擬，以檢驗(yàn)情景的可行性，并對情景的

18、效益進(jìn)行分析。通過損益分析或多目標(biāo)決策進(jìn)行情景選優(yōu)。情景規(guī)劃是水環(huán)境規(guī)劃的實(shí)用方法。21、環(huán)境系統(tǒng)工程與環(huán)境系統(tǒng)分析的異同環(huán)境系統(tǒng)工程包括環(huán)境系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)實(shí)施及運(yùn)行管理；環(huán)境系統(tǒng)分析為環(huán)境系統(tǒng)工程的一部分。從方法學(xué)范疇，系統(tǒng)分析和系統(tǒng)工程屬于相同的概念，系統(tǒng)分析屬系統(tǒng)工程的前研究階段。22、 孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、開放系統(tǒng)的特點(diǎn)及其各自的演化趨勢孤立系統(tǒng)是指系統(tǒng)與環(huán)境之間沒有物質(zhì)，能量和信息的交換，由系統(tǒng)的界限將環(huán)境與系統(tǒng)隔開，因而呈一種孤立狀態(tài)的系統(tǒng)；所以只能根據(jù)熱力學(xué)第二定律，自動地走向無序。封閉系統(tǒng)只與外界有能源交換。只能在低溫下形成“死”的有序結(jié)構(gòu)，如晶體。在低溫時，其分子呈

19、有序排列，當(dāng)溫度逐漸達(dá)到一定閾值后，就會由有序結(jié)構(gòu)變?yōu)闊o序結(jié)構(gòu)開放系統(tǒng)是指系統(tǒng)與環(huán)境之間具有物質(zhì)、能量與信息的交換的系統(tǒng)。例如，生態(tài)系統(tǒng)，生產(chǎn)系統(tǒng)。這類系統(tǒng)通過系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)的不斷調(diào)整來適應(yīng)環(huán)境變化，以使其保持相對穩(wěn)定狀態(tài)，并謀求發(fā)展。只有在開放系統(tǒng)中，才能與外界物質(zhì)、能量與信息交換過程中，不斷獲得負(fù)熵流，使系統(tǒng)向有序化發(fā)展。開放系統(tǒng)一般具有自適應(yīng)和自調(diào)節(jié)的功能。開放系統(tǒng)是具有生命力的系統(tǒng)，一個國家，一個地區(qū)，一個企業(yè)都應(yīng)該是一個開放系統(tǒng)，通過和外界環(huán)境不斷地交換物質(zhì)、能量和信息，而謀求不斷地發(fā)展。23、根據(jù)高點(diǎn)源地面濃度模型如何推導(dǎo)連續(xù)點(diǎn)源最大落地距離雨落低濃度模型大題復(fù)習(xí)：1、已知湖泊容

20、積，水面面積，河流入流量，河水中磷的平均濃度，出流的流量，出流中磷的平均濃度，試用濃度比較法判斷該湖泊的營養(yǎng)狀況。提示：，其中：；磷的危險界限：解法：計算湖泊的平均水深：計算沖刷速度常數(shù)：計算湖泊的滯留系數(shù)：計算單位面積磷負(fù)荷：預(yù)測湖泊的磷的平衡濃度：計算磷的危險界限：根據(jù)上面的計算，該湖泊實(shí)際的磷負(fù)荷已經(jīng)達(dá)到，大大超過了磷負(fù)荷的危險界限，長期排放會導(dǎo)致湖泊的富營養(yǎng)化。2、高架連續(xù)點(diǎn)源的地面濃度模型為，試推導(dǎo)連續(xù)點(diǎn)源最大落地距離與落地濃度模型。證明：（1）高架連續(xù)點(diǎn)源的地面濃度模型令0，并代入式（726），就可以得到高架連續(xù)點(diǎn)源地面污染物濃度模型：（2）高架連續(xù)點(diǎn)源的地面軸線濃度模型 地面軸線是指的坐標(biāo)線，令，有上式可以得到地面軸線濃度： （3）高架連續(xù)點(diǎn)源最大落地濃度模型地面橫向最大發(fā)生在軸線上處。將，代入上式