北師大環(huán)境系統(tǒng)工程復習重點-稍修補版

1、環(huán)境系統(tǒng)工程重點復習題老三論、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，突變論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）。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。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）、均勻處

2、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。環(huán)境決策的分類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、管理控制和運行控制三個層次。按決策的性質(zhì)可將其分為程序化決策和非程序化決策。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。按決策的目標數(shù)量可將其分為單目標決策和多目標決策。按決策的階段可將其分為單階段決策和多階段決策，也可稱為單項決策和序貫決策。根據(jù)人們對自然狀態(tài)規(guī)律的認識和掌握程度，決策問題通常可分為確定型決策、風險型決策（統(tǒng)計決策）以及非確定型（完全不確定型）決策。書上答案：按決策對象， 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

3、復決策；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；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；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決策等；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；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；按對系統(tǒng)的認知程度，可分為確定型決策、風險型決策和非確定型決策；按環(huán)境決策的目標數(shù)量，可分為單目標決策與多目標決策；按環(huán)境決策的連續(xù)性，可分為單項決策和序貫決策。6、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、相關性、適應性。分類：按系統(tǒng)的成因分類：自然系統(tǒng)、人工系統(tǒng)、復合系統(tǒng)。

4、按組成成分劃分：實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)。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)。按系統(tǒng)與環(huán)境的關系分類：孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、開放系統(tǒng)。按復雜程度可分為簡單系統(tǒng)、簡單巨系統(tǒng)和復雜巨系統(tǒng)。7、模型的分類按照變量與時間的關系，可以分為動態(tài) 模型和 穩(wěn)態(tài) 模型。按模型變量之間的關系：線性 和 非線性 模型；按變量的變化規(guī)律：確定性 模型和 不確定性 模型（隨機模型與模糊模型） ；按模型的用途：模擬 模型和 管理 模型；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 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

5、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、運行階段、更新階段。邏輯維包括七個步驟：明確問題、選擇目標、系統(tǒng)綜合、系統(tǒng)分析、方案優(yōu)化、做出決策、付諸實施。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目，尤其是搜索性強、技術復雜、 投資大、 周期長的大型

6、研究項目，可以減少決策上的失誤和計劃實施過程中的困難。切特蘭德的“調(diào)查學習”模式適用于解決不良性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，即偏重社會、機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“學習”，從模型和現(xiàn)狀的比較中，學習改善現(xiàn)存系統(tǒng)的途徑，有很強的反饋調(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)象隨著一年四季的氣溫變化，湖泊水溫的鉛直分布也呈有規(guī)律的變化。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)。

7、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，當表層水密度比底層水密度大時，會出現(xiàn)表層水下沉，導致上下層水的對流。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。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)濟效應；（ 3）污水處理效率的經(jīng)濟效應。水體的自凈能力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。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用，

8、但水體自凈能力又是一種有限的資源，不能濫用。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)標準，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。污水處理與輸送規(guī)模經(jīng)濟效應污水處理的費用函數(shù)反應了污水處理的規(guī)模、效率的經(jīng)濟特征。污水處理的費用函數(shù)只是作為經(jīng)驗模型來處理。下面是采用較多的一種形式：其中 K2 小于1，處理單位污水的費用將隨著處理規(guī)模的增大而下降，費用與規(guī)模的這種關系稱為污水處理規(guī)模的經(jīng)濟效應， K2 稱為污水處理規(guī)模的經(jīng)濟效應指數(shù)。污水輸送系統(tǒng)也存在類似的經(jīng)濟效應，隨著輸水量的增加，輸送單位污水的費用下降。污水處理效率的經(jīng)濟效應如果污水處理規(guī)模不變，

9、即Q 為常數(shù)，污水處理費用函數(shù)可以寫成：K4 大于1，處理單位污染物的費用將隨著污水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系稱為污水處理效率的經(jīng)濟效應，K4 稱作污水處理效率的經(jīng)濟效應指數(shù)。由于污水處理效率的經(jīng)濟效應的存在，在規(guī)劃水污染控制系統(tǒng)時，應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的污水處理程度；最后，在進行污水的更高級處理。自凈能力、規(guī)模效應與效率效應在水污染控制系統(tǒng)中相互作用與相互制約：為了充分利用污水處理規(guī)模的經(jīng)濟效應，需要建設集中污水處理廠；但由于集中排放，不利于合理利用水體的自凈能力；為了滿足一定水環(huán)境功能目標，就必須提高集中污水處理廠的處

10、理效率，于是又受到污水處理效率經(jīng)濟效應的制約。水污染控制規(guī)劃的出發(fā)點與歸宿：在適當?shù)匚恢茫ㄔO適當規(guī)模與處理效率的污水處理廠，可以達到既滿足水環(huán)境功能目標，又使整個水污染控制系統(tǒng)費用最低。14、耗散結(jié)構(gòu)的含義、形成條件與意義含義： 一個遠離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，在外界條件發(fā)生變化達到某一特定閾值，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)，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)，是一種遠離平衡的

11、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)運動規(guī)律的數(shù)學模型的過程和注意事項數(shù)據(jù)收集與分析，模型結(jié)構(gòu)選擇，參數(shù)估計，模型檢驗與驗證，模型應用建模過程數(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繪制變量的空間過程線繪制變量間關系曲線建模過程模型結(jié)構(gòu)選擇：白箱 模型（機理模型、演繹模型）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定律為基礎，經(jīng)邏輯演繹而建立起的模型是機理模型。這種建立模型的方法叫演繹法。機理模型具有唯一性與普適性。黑箱 模型（經(jīng)驗模型、

12、歸納模型）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)驗模型。 它們可在日常例行觀察中積累，也可由專門實驗獲得。根據(jù)對系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)的觀測，在數(shù)理統(tǒng)計基礎上建立起經(jīng)驗模型的方法又叫歸納法。經(jīng)驗模型不具有唯一性。灰箱 模型（半經(jīng)驗、半理論模型）：理論公式經(jīng)驗系數(shù)由于人們對客觀事物的認識不夠充分，只知道各種因素之間的質(zhì)的關系，并不確切明了量的關系，還要用一個或多個經(jīng)驗系數(shù)來加以定量化。這些經(jīng)驗系數(shù)的確定則要借助于以往觀測數(shù)據(jù)或試驗結(jié)果。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)化方法模型檢驗模型檢驗數(shù)據(jù)要獨立于參數(shù)估計時所用的數(shù)據(jù)。圖形法相關系數(shù)法相對誤差法環(huán) 境決策的問題如何分

13、類，主要區(qū)別根據(jù)人們對自然狀態(tài)規(guī)律的認識和掌握程度，決策問題通常可分為確定性決策、風險型決策（統(tǒng)計決策）和非確定性（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、態(tài)度和打算，這類決策問題就是非確定型決策問題。環(huán) 境決策支持系統(tǒng)的五部件人機

14、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)。如 何判斷湖泊富營養(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 : 0.08 9。自然環(huán)境 : 1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，氮的累積量遠小于磷，對藻類生長，氮的豐度遠小于磷，氮可能成為富營養(yǎng)化的控制因素。（城市污水中：9： 3）19、論述污染物進入環(huán)境介質(zhì)后的運動特征污染物在環(huán)境空氣和水中的運動具有相似的特征，包括隨著介質(zhì)的遷移運動，污染物的分散運動以及污染物質(zhì)的衰減轉(zhuǎn)化運動。推流遷移是指在氣流或水流作用下污染物產(chǎn)

15、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，分為分子擴散、湍流擴散和彌散，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)缺點優(yōu)化方法排放口處理最優(yōu)規(guī)劃（水質(zhì)規(guī)劃）以每個小區(qū)的排放口為基礎，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，目標是各排放口的污水處理費用之和最低。在進行排放口處理最優(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。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

16、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。區(qū)域處理最優(yōu)規(guī)劃在區(qū)域處理最優(yōu)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)劃問題比較復雜，迄今尚未有成熟的求解方法。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

17、各種可能情景，然后對各個情景進行水質(zhì)模擬，以檢驗情景的可行性，并對情景的效益進行分析。通過損益分析或多目標決策進行情景選優(yōu)。情景規(guī)劃是水環(huán)境規(guī)劃的實用方法。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)設計、系統(tǒng)實施及運行管理；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)熱力學第二定律，自動地走向無序。封閉系統(tǒng)只與外

18、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，其分子呈有序排列，當溫度逐漸達到一定閾值后，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)高點源地面

19、濃度模型如何推導連續(xù)點源最大落地距離雨落低濃度模型大題復習：931 、已 知湖 泊容 積 V2.0109m3 ，水面 面 積 As3.6 107 m2 ，河 流入 流 量93qin3.110 m/a， 河水 中磷 的 平均濃 度 CPin0.52mg / L ，出 流的 流 量qout 5.8 108m3/a ， 出流中磷的平均濃度CPout0.15mg/ L ， 試用濃度比較法判斷該湖泊的營養(yǎng)狀況。提示： C Ic 1 Rc ， 其中： R 1 qout CPout ； 磷的危險界限：lg LPD0.6 lg h 1.70p rVqinCPin解法：99計算湖泊的平均水深：h V2.0 10

20、55.56mAs3.6 107計算沖刷速度常數(shù)：5.8 10892.0 1090.29a計算湖泊的滯留系數(shù)：計算單位面積磷負荷：qoutCPout5.8 108 0.15R 1190.95qinCPin3.1 109 0.52LP9qinCPin3.1 100.522in Pin44. 78g /( m2 a)A 3.6 107預測湖泊的磷的平衡濃度：Ic 1RcLc 1 RcprVrh計算磷的危險界限：44.78(1 0.95)0.29 55.560.14mg /LlgLPD0.6 lg h 1.70 0.6(lg 55.56) 1.7 0.6 1.74 1.7 2.75LPD 102.75

21、 mg /(m2 a) 558mg/(m2 a) 0.558g /(m2 a)根據(jù)上面的計算，該湖泊實際的磷負荷已經(jīng)達到44.78g /（m2 a） ， 大大超過了磷負荷的危險界限，長期排放會導致湖泊的富營養(yǎng)化。2、 高架連續(xù)點源的地面濃度模型為，C x, y,0 Qux yexpzy2H 22 y22 z2試推導連續(xù)點源最大落地距離與落地濃度模型。 證明：1）高架連續(xù)點源的地面濃度模型令0，并代入式（7 26） ，就可以得到高架連續(xù)點源地面污染物濃度模型：C x,y,0,He Qux y z2 y exp 22 y2（ 2）高架連續(xù)點源的地面軸線濃度模型地面軸線是指y 0 的坐標線，令y 0

22、 ，有上式可以得到地面軸線濃度：QH e2C x ,0,0, H eexp 2u x y z2 z23）高架連續(xù)點源最大落地濃度模型z22Ezx/ ux代地面橫向最大發(fā)生在軸線上0 x 處。將y2 2Eyx/ ux，入上式可得：uxH exp4EzxQC x,0,0, HeQ2 x EyEx將上式對x求導數(shù)并令導數(shù)等于0：可得：dC dxQ2 x2 EyEzuxH expe2uxHe24Ez當 x x 時，可以求得高架連續(xù)點源的最大落地濃度為：煙囪有效高度的估算：4Dzx2 x EyEzexpuxH24EzxuxH e2 xe24EzxC x,0,0, He max C x ,0,0, He2Q EzeuxHe2 Ey2Q zeux H e2 y如果給定地面污染物的最大允許濃度，（ 7 31