環(huán)境系統(tǒng)工程復(fù)習(xí)!!!!

1、第一章掌握系統(tǒng)工程解決問題的基本步驟：系統(tǒng)地提出問題，明確其目標(biāo)和范圍；選擇評價系統(tǒng)功能的指標(biāo)或目標(biāo)函數(shù)；明確系統(tǒng)的組成因素，提出各種可選用的方案；建立數(shù)學(xué)模式或進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬；分析模式特點，確定選優(yōu)方法，使系統(tǒng)最優(yōu)化；按選定的最優(yōu)方案，建立環(huán)境污染控制系統(tǒng)。掌握系統(tǒng)分析的過程方法：分解和綜合是系統(tǒng)分析的基本方法；分解：研究和描述組成系統(tǒng)的各個要素的特征，掌握各要素的變化規(guī)律。模型化過程，研究描述環(huán)境系統(tǒng)主要功能的邏輯模式（定性的）和數(shù)學(xué)模式（定量的）；綜合：研究各要素之間的聯(lián)系和有機組合，達(dá)到系統(tǒng)的總目標(biāo)最優(yōu)。最優(yōu)化過程，利用數(shù)學(xué)模式進(jìn)行最優(yōu)化分析。記住環(huán)境系統(tǒng)工程的定義：定義：以環(huán)境質(zhì)量的變

2、化規(guī)律、污染物對人體和生態(tài)的影響、環(huán)境自凈能力以及有關(guān)環(huán)境工程技術(shù)原理為依據(jù)，運用系統(tǒng)工程學(xué)的理論和方法，研究如何建立起一個合理的環(huán)境污染預(yù)防/控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并研究如何利用它來分析各種污染控制過程可調(diào)因素（或各種可替換方案）對環(huán)境目標(biāo)或費用、能耗等的影響，以及尋求最優(yōu)決策方案。第二章掌握數(shù)學(xué)模型的建立過程、方法：分類：白箱模型（機理模型）、黑箱模型（經(jīng)驗?zāi)Ｐ停?、灰箱模型（半機理半經(jīng)驗?zāi)Ｐ停┻^程：數(shù)據(jù)U攵集-模型結(jié)本選擇-參數(shù)估值-模型檢驗參數(shù)的估計方法：圖解法、一元線性回歸、多元線性性回歸、最優(yōu)化法模型的檢驗與驗證：圖形法、相關(guān)系數(shù)法、相對誤差法靈敏度分析：狀態(tài)目標(biāo)對參數(shù)的靈敏度、目標(biāo)對

3、狀態(tài)的靈敏度第三章污染物在環(huán)境介質(zhì)中的運動特征：推流遷移、分散（分子擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散、彌散）、衰減和轉(zhuǎn)化環(huán)境質(zhì)量基本模型：零維模型（認(rèn)為排放的污染物或其他物質(zhì)進(jìn)入該環(huán)境單元后，很快混合均勻，單元內(nèi)污染物41.單軸模型苧=0G-P+§+/v七 V一環(huán)境單元體朝，M： Q流入環(huán)境單元的流眼,mM安 G流入流體中污染物濃度Wm- C單元內(nèi)污染物平均濃度，wmL S為環(huán)境型元中源成匯，R%僅用一個平均濃度表示）、一維模型（通過對 r污染物的衰減速度，r=-AC.處面，噌.一個微小體積單元的質(zhì)量平衡分析，得到一維模型。）、二維模型基本模型的解析解：零維模型穩(wěn)定排放和非穩(wěn)定排放：零維模型穩(wěn)態(tài)解：穩(wěn)

4、態(tài)條件：如果環(huán)境介質(zhì)處于均勻穩(wěn)定的條件下，且污染源穩(wěn)定排放，那么污染物在環(huán)境中的分布也將穩(wěn)定，也就是污染物在某一空間位置的濃度不會隨時間變化。一維模型穩(wěn)定排放（考慮和忽略彌散）和非穩(wěn)定排放：穩(wěn)定排放：UxX.4KDxCC0exp1.12QC1qC2Qq考慮彌散：2Dx'UxKx忽略彌散:CC0expCoUx一維流場中污染物分布特征（斷面最大濃度及出現(xiàn)時間）斷面處出現(xiàn)最大濃度的時間是:Ux相應(yīng)的最大濃度值為:Cx，tMaxexpktAx、2二維流場中污染物分布特征（擴(kuò)散羽、中心及岸邊排放情況下污染物到達(dá)岸邊及完成橫向混合所需的縱向距離）擴(kuò)散羽：定義擴(kuò)散羽的寬度為包含斷面上95%的污染物總

5、量的寬度，則擴(kuò)散羽的寬度為4y（岸邊為2y）污染物到達(dá)岸邊的距離：中心排放:岸邊排放:完成橫向混合所需的距離:中心排放:岸邊排放:第四章污染物在河流中的遷移轉(zhuǎn)化過程影響溶解氧變化的因素：污染物的生物化學(xué)分解；藻類呼吸作用；藻類光合作用；大氣復(fù)氧;底泥和底棲動物耗氧物和溶解橇濃度工；是施邕部鹿和TH：峋畸勁.東壓卜淡水的值卬溶第管液變受溫：變響t對一河口,憎和溶解氧空溫方人制i影響士(-1462J4-DJ6l43r+0,0966丁：一0.965+0.0020557+0.0O027J9X-飽和溶解氧的計算:水中才蟹量-ppmTOEL單一河段水質(zhì)模型:牛P模型是丈BUD稱DO聃耦公枚也1河水中的8所

6、值.mgl：H河水中的號輒如ng/L；Ki河水中的1R)1衰M速度常就.”此一利就要M曜度需就，d'iSP基本模型:基本假設(shè)：I河水前流廳時間,軸(1)河流中BOD的衰減符合一級反應(yīng)動力，反應(yīng)速度定常;(2)河流中的耗氧是由BOD衰減引起；(3)溶解氧的來源是大氣復(fù)氧。托馬斯模型：考慮了污染物的沉淀與再懸浮的影響，在S-P模型中引入沉淀作用對BOD去除的影響，其速度常數(shù)為ks臨界點的計算和應(yīng)用：溶解氧含量最低，氧虧值最大，溶解氧濃度變化速度為零dDKdLKaDc0ac多河段水質(zhì)模型斷面設(shè)置方法：1 .在河流斷面形狀發(fā)生劇烈變化處，這種變化導(dǎo)致河流的流態(tài)(流速、流量、水深的分布等)發(fā)生相

7、應(yīng)的變化；2 .在支流或污水匯入處（流量、流速及污染物濃度變化）3 .河流取水口處（流量、流速變化）；4 .在碼頭、橋涵等便于采樣處；5 .在水文、水質(zhì)監(jiān)測斷面等可共享水文水質(zhì)資料的地方。湖庫水質(zhì)模型湖庫水質(zhì)特征：1 .流速很低、停留時間長數(shù)月淡年2 .水生生態(tài)系統(tǒng)相對比較封閉由于與外系統(tǒng)質(zhì)量、能量交換較小，一般處于靜水狀態(tài)，其物理、化學(xué)、生物過程比較穩(wěn)定。3 .水溫和水質(zhì)分層分布4 .湖泊或水庫的邊緣至中心，由于水深不同而產(chǎn)生明顯的水生植物分層5 .主要水質(zhì)問題一一富營養(yǎng)化完全混合箱式模型：沃倫威德爾模型，吉柯奈爾-迪龍模型CpIcrsVCCpCo-CpexpsrtcpIc1RcLc1Rcr

8、Vrh平衡濃度和時間的計算CColLertrVrV富營養(yǎng)化判別方法：（1） 富營養(yǎng)化水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（2）迪龍和瑞格勒方法（3）沃倫威德爾方法（4）沃倫威德爾和迪龍模型其他模型：河口水質(zhì)影響：由地表水側(cè)向滲入；含水層之間地下水污染途徑：通過包氣帶滲入；由集中通道直接注入;的垂直越流重金屬的遷移、釋放第五章大氣污染擴(kuò)散特征分析：影響擴(kuò)散的主要氣象要素：氣象要素風(fēng)向、風(fēng)速（風(fēng)對大氣污染物起著輸送和稀釋擴(kuò)散作用）、湍流、垂直溫度梯度（波浪型（翻卷型）溫度層結(jié)強烈遞減，大氣非常不穩(wěn)定，氣流上下混合劇烈，污染擴(kuò)散良好。常出現(xiàn)在中午前后；圓錐型溫度層接近中性。常出現(xiàn)在陰天或多云天氣、陽光照射不強烈、風(fēng)力較大時；扇

9、型（平展型）溫度層逆溫。垂直方向?qū)α魇艿揭种?。常出現(xiàn)在冬、春季節(jié)微風(fēng)的晴天午夜至清晨時間；屋脊型（上揚型）煙流的上部大氣不穩(wěn)定，下部穩(wěn)定。常出現(xiàn)在日落前后；漫煙型（熏煙型）煙流的上部大氣穩(wěn)定，下部不穩(wěn)定。常出現(xiàn)在日出前后。）、混合層高度、降水、霧等氣溫層結(jié)和大氣穩(wěn)定度的關(guān)系：不穩(wěn)定的層結(jié)熱力湍流得到加強，擴(kuò)散能力提高，混入污染物中的空氣增多，污染物濃度明顯降低。穩(wěn)定的層結(jié)造成大氣湍流抑制，擴(kuò)散不通暢，污染物的稀釋和轉(zhuǎn)移相對較慢。混合層高度：地面熱空氣對流所能達(dá)到的高度大氣擴(kuò)散模型概述工燃爆薛放選武印泅模地徽媒的銅h排放源強一股他割博增。牛=1.劭wl-捫H-地是洞料*:.一慳中生玳分才*,腹特

10、/事。一柯牝鼻排放因干.我小誠惆況*f的將訛率隨幗媒電1；措放價售鼓物測報巾Q=HA&（1切螳的取分.%：括一煙，小塘山的度用分船：源強預(yù)測與有效源高計算:點源擴(kuò)散模型：無邊界瞬時、連續(xù)排放點源模型，高架連續(xù)點源擴(kuò)散模型（地面、軸線、地面最大濃度及出現(xiàn)距離:uxH：xe4EzCX,0,0maxCX,0,02QEz2QzeUxH2EyeuxH2y、逆溫、傾斜煙流模式）線源和面源排放模型線源（垂直、平行、角度、分段）、面源（虛擬點源在中心、前置、積分）、箱式（單箱模型平衡濃度:CpC0Qluh、多箱）復(fù)雜條件下的大氣質(zhì)量模型逆H消退到姻流的上邊綴如均充假怫向卜海介，斗堆向煙出荒席送前/人伯

11、地向軸排菁度最大熏煙濃度成立條件:單大震燃球度發(fā)生時釉成集件£z=hfl15cr,M大液度發(fā)卡地點中標(biāo)；比一因第六章水污染系統(tǒng)規(guī)劃的組成和分類：1.污染物發(fā)生子系統(tǒng)2.污水收集輸送子系統(tǒng)3.污水處理與回用子系統(tǒng)4.接受水體子系統(tǒng)；按層次分類：1 .流域規(guī)劃（總量控制）2 .區(qū)域規(guī)劃3 .設(shè)施規(guī)劃按照規(guī)劃方法劃分1 .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（污水處理廠群規(guī)劃）3 .區(qū)域處理最優(yōu)規(guī)劃水域環(huán)境容量和允許排放量計算河流的環(huán)境容量、河流允許排放量（一維模型有/無混合區(qū)、二維模型）環(huán)境容量：允許排放量一個環(huán)境單元在滿足環(huán)境目標(biāo)的前提下，所能接受的最大污染物量。:在環(huán)

12、境容量的約束下，污染源的最大排放量。無混合區(qū):GqC'Cs(qQ)C0Q有混合區(qū):GqC'(Qq)Csekx/uxQC0湖泊的環(huán)境容量和允許排放量水污染系統(tǒng)的費用分析污水處理規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)：隨著流量的增加，處理和運輸單位污水的成本降低。費用與規(guī)模的這種關(guān)系稱為污水處理和運輸?shù)囊?guī)模效應(yīng)污水處理效率經(jīng)濟(jì)效應(yīng)：單位污水處理費用隨著處理效率的增加而增加。污水處理費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)?！叭刻幚砘蛉惶幚怼辈呗缘幕驹恚河捎谖鬯幚硪?guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的存在，污水集中治理可節(jié)省投資，人力，用地，使設(shè)備保持較高的完好率和運轉(zhuǎn)率水污染系統(tǒng)最優(yōu)規(guī)劃方法排放口處理最優(yōu)規(guī)

13、劃、均勻處理最優(yōu)規(guī)劃和區(qū)域處理最優(yōu)規(guī)劃的原則排放口處理最優(yōu)規(guī)劃的原則：排放口污水處理廠規(guī)模不變，位置不變（即污水管網(wǎng)不變），處理工藝或運行參數(shù)改變均勻處理最優(yōu)規(guī)劃的原則：污水處理廠采用的污水處理工藝具有基本相同的污水處理效率大氣污染系統(tǒng)規(guī)劃情景分析法、比例下降模型、地面濃度控制和總量控制規(guī)劃方法1 .系統(tǒng)的基本特性即系統(tǒng)的特點：相關(guān)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、集合性、階層性、整體性2 .系統(tǒng)分析的一般步驟：1明確問題；2設(shè)立目標(biāo)；3收集資料；4建立模型；5綜合分析6.系統(tǒng)設(shè)計和實施3 .環(huán)境系統(tǒng)工程的定義：是系統(tǒng)工程在環(huán)境保護(hù)中的具體應(yīng)用，是對環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行合理規(guī)劃，設(shè)計和運行管理的思想，組織和技巧

14、的總稱，也是系統(tǒng)工程的一個專門分類4 .數(shù)學(xué)模型的制約：抽象簡化不完全正確造成失真；系統(tǒng)復(fù)雜，參數(shù)不明情況下誤差大；參數(shù)的確定常要用到物理模型和現(xiàn)場實驗方法。5 .黑箱模型：因果關(guān)系不明，只有輸入、輸出統(tǒng)計關(guān)系；僅在一定區(qū)間內(nèi)基本正確；白箱模型：因果關(guān)系十分清楚，物理、化學(xué)運動機理（參數(shù)）完全掌握；可精確描述事物運動狀態(tài)的全部變化，又稱機理模型；灰箱模型：復(fù)雜問題，主要因果關(guān)系清楚，但許多機理細(xì)節(jié)（參數(shù)）不明，可描述事物運動狀態(tài)的大致變化，與實際情況有一定誤差，又稱半機理模型。6 .環(huán)境建模過程：1）有關(guān)數(shù)據(jù)收集2）模型結(jié)構(gòu)選擇3）模型參數(shù)確定4）模型檢驗與修正7 .灰箱模型的建立方法：圖解建

15、模法直觀、簡單、易于全局把握質(zhì)量平衡法（空間狀態(tài)法）環(huán)境數(shù)學(xué)模型常用量綱分析法物理學(xué)、流體力學(xué)和化工原理常用概率統(tǒng)計法監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計規(guī)律8 .相關(guān)系數(shù)法：y=b+my.m越接近1,b0越接近零，相關(guān)系數(shù)R越接近1,模型與系統(tǒng)實際的吻合程度越好。對m和b0的要求要嚴(yán)于R,如果它們離要求值太遠(yuǎn)，則R值再接近1也沒有用。9 .三種形式的分散作用：分子擴(kuò)散：由于分子隨機運動引起的分散現(xiàn)象。湍流擴(kuò)散：湍流流場中質(zhì)點隨機脈動引起的分散現(xiàn)象。彌散：由空間點流速與考察空間的平均值的系統(tǒng)差別所產(chǎn)生的分散現(xiàn)象。10 .推流遷移：污染物隨介質(zhì)運動而發(fā)生的位置變化。11 .二維模型較多應(yīng)用于大型河流，河口，海灣，淺湖中

16、的水質(zhì)預(yù)測，也應(yīng)用于線源大氣污染的計算12 .擴(kuò)散羽：定義擴(kuò)散羽的寬度為包含斷面上95%的污染物總量的寬度，則擴(kuò)散羽的寬度為4V。特別：岸邊排放情況，擴(kuò)散羽寬度為2y13 .當(dāng)斷面上任意一點的污染物濃度與斷面污染物平均濃度之比介于0.951.05時，則稱該斷面已經(jīng)完成橫向混合；污染物排放點至完全混合斷面的最小距離稱為完成橫向混合所需的距離14 .斷面設(shè)置方法：1.在河流斷面形狀發(fā)生劇烈變化處，這種變化導(dǎo)致河流的流態(tài)（流速、流量、水深的分布等）發(fā)生相應(yīng)的變化；2.在支流或污水匯入處（流量、流速及污染物濃度變化）；3.河流取水口處（流量、流速變化）；4.在碼頭、橋涵等便于采樣處；5.在水文、水質(zhì)監(jiān)

17、測斷面等可共享水文水質(zhì)資料的地方。15 .湖庫水質(zhì)特征：1.流速很低、停留時間長數(shù)月數(shù)年2.水生生態(tài)系統(tǒng)相對比較封閉由于與外系統(tǒng)質(zhì)量、能量交換較小，一般處于靜水狀態(tài)，其物理、化學(xué)、生物過程比較穩(wěn)定。3.水溫和水質(zhì)分層分布4.湖泊或水庫的邊緣至中心，由于水深不同而產(chǎn)生明顯的水生植物分層5.主要水質(zhì)問題一一富營養(yǎng)化16 .完全混合箱式模型：沃倫威德爾模型，吉柯奈爾-迪龍模型P8617 .水污染系統(tǒng)規(guī)劃的組成和分類：1.污染物發(fā)生子系統(tǒng)2.污水收集輸送子系統(tǒng)3.污水處理與回用子系統(tǒng)4.接受水體子系統(tǒng)18 .按照規(guī)劃方法劃分1.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（污水處理廠群規(guī)劃)3.

18、區(qū)域處理最優(yōu)規(guī)劃19.P11020.P11721 .“全部處理或全不處理”策略的基本原理：由于污水處理規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的存在，污水集中治理可節(jié)省投資，人力，用地，使設(shè)備保持較高的完好率和運轉(zhuǎn)率22 .排放口最優(yōu)規(guī)劃，是以同一受納水體的每個排水小區(qū)(也可以是同一河流的每座城鎮(zhèn))污水處理廠排放口為基礎(chǔ)，在該水體水質(zhì)要求的約束下求解各污水處理廠處理效率的最佳組合，目標(biāo)是污水處理的費用最低。23 .均勻處理最優(yōu)規(guī)劃：解決的是廠群規(guī)劃問題，即污水處理廠采用的污水處理工藝具有基本相同的污水處理效率，區(qū)域水污染控制系統(tǒng)追求的是設(shè)立的污水處理廠的位置和規(guī)模的最佳組合。24 .前兩者的綜合25 .開放節(jié)點試探過程：就是將開放節(jié)點的小區(qū)污水處理廠關(guān)閉，比較關(guān)閉前后系統(tǒng)的總費用，確定關(guān)閉污水處理廠實現(xiàn)相對集中處理是否合算，如果合算就用關(guān)閉掉部分污水處理廠的系統(tǒng)控制方案代替原方案26 .影響大氣污染物擴(kuò)散的主要因素：風(fēng)向、風(fēng)速、湍流、垂直溫度梯度、混合