北师大环境系统工程复习重点-稍修补版

1、环境系统工程重点复习题老三论、新三论指的什么老三论：一般系统论，控制论，信息论新三论：耗散结构，协同学，突变论信息熵的含义可能消息集合X 的整体平均信息量称为信息熵。设消息集合X 中发出第i 条消息的概率为pi（i=1,2, n），该消息的信息量定义为log（1/pi）。则集合X 所有消息的平均信息量为 pi log （pi）。河流水质模型考虑哪三个混合阶段，以及生物降解作用等作用、 耗氧包括竖向混合阶段、横向混合阶段、纵向混合阶段。水污染控制规划的分类，按规划层次分、按规划方法分按规划层次分类，有流域规划，区域规划，设施规划。按规划方法分类，有优化方法（排放口处理最优规划（水质规划）、均匀处

2、理最优规划、区域处理最优规划、）和情景优选法。环境决策的分类按决策的重要性可将其分为战略决策、 策略决策和执行决策，或称为战略规划、管理控制和运行控制三个层次。按决策的性质可将其分为程序化决策和非程序化决策。决策问题还可分为结构化决策、半结构化决策以及非结构化决策。按决策的目标数量可将其分为单目标决策和多目标决策。按决策的阶段可将其分为单阶段决策和多阶段决策，也可称为单项决策和序贯决策。根据人们对自然状态规律的认识和掌握程度，决策问题通常可分为确定型决策、风险型决策（统计决策）以及非确定型（完全不确定型）决策。书上答案：按决策对象， 可分为大气环境污染控制决策、 水环境污染控制决策、生态环境修

3、复决策；按决策尺度，可分为全球环境决策、区域环境决策与局域环境决策；按决策系统边界，可分为流域环境决策、城市环境决策与乡村环境决策；按环境管理功能，可分为环境规划决策、环境影响决策与排污收费决策等；按环境决策的重要性，可分为战略决策、策略决策和执行决策；按环境决策的性质，可分为程序化决策和非程序化决策；按对系统的认知程度，可分为确定型决策、风险型决策和非确定型决策；按环境决策的目标数量，可分为单目标决策与多目标决策；按环境决策的连续性，可分为单项决策和序贯决策。6、系统的特征、分类系统的特征：目的性、整体性、集合性、层次性、相关性、适应性。分类：按系统的成因分类：自然系统、人工系统、复合系统。

4、按组成成分划分：实体系统与概念系统。按状态的时间过程特征分类：动态系统、稳态系统。按系统与环境的关系分类：孤立系统、封闭系统、开放系统。按复杂程度可分为简单系统、简单巨系统和复杂巨系统。7、模型的分类按照变量与时间的关系，可以分为动态 模型和 稳态 模型。按模型变量之间的关系：线性 和 非线性 模型；按变量的变化规律：确定性 模型和 不确定性 模型（随机模型与模糊模型） ；按模型的用途：模拟 模型和 管理 模型；按模型参数性质：集中参数 模型和 分布参数 模型。8、 风 险型决策时采用的方法决策树的单阶段决策；决策矩阵；9、三维结构 哪三个维度霍尔三维结构体系将系统工程的全部过程分为时间维，逻

5、辑维，知识维。时间维划分为前后紧密相连的六个步骤，逻辑维划分为相互联系的七个步骤，在知识维上考虑为完成这些阶段和步骤的工作所需的各种专业知识和管理知识。时间维表示从规划到更新，按时间顺序排列的系统工程全过程共六个阶段：规划阶段、方案阶段、研制阶段、生产阶段、运行阶段、更新阶段。逻辑维包括七个步骤：明确问题、选择目标、系统综合、系统分析、方案优化、做出决策、付诸实施。10、水污染控制系统由哪些系统组成污染源系统，污水收集与输送系统，污水处理系统，接受水体11、霍尔三维结构与切克兰德方法论的特点及其差异霍尔三维结构的系统工程方法适用于大型工程项目，尤其是搜索性强、技术复杂、 投资大、 周期长的大型

6、研究项目，可以减少决策上的失误和计划实施过程中的困难。切特兰德的“调查学习”模式适用于解决不良性结构系统，即偏重社会、机理上不清楚的生物型的软系统，不是寻求最优化，而是通过“调查” “比较”或者“学习”，从模型和现状的比较中，学习改善现存系统的途径，有很强的反馈调节的思想。12、从湖泊分层与翻池现象说明其对湖库水质分布有何影响湖泊与水库的水环境质量特征水温与水质分层=翻池现象随着一年四季的气温变化，湖泊水温的铅直分布也呈有规律的变化。夏季的气温高，湖泊表层的水温也高。由于湖泊水流缓慢处于静水环境， 表层的热量只能由扩散向下传递，因而形成了表层水温高，深层水温低的铅直分布。整个湖泊处于稳定状态。

7、到了秋末冬初，由于气温的急剧下降，使湖泊表层水温亦急剧下降， 水的密度增大，当表层水密度比底层水密度大时，会出现表层水下沉，导致上下层水的对流。湖泊的这种现象称为 “翻池” 。翻池的结果使水温与水质在水深方向上分布均匀。翻池现象在春未夏初也可能发生。13、水污染控制系统费用优化的决定因素及其具体内涵水污染控制系统的费用的决定因素包括：（ 1）水体自净能力；（ 2）污水处理的规模经济效应；（ 3）污水处理效率的经济效应。水体的自净能力水体能够同化污染物质，保证水质满足某种既定功能要求的能力称为水体的自净能力。水体自净能力可以被看作是一种特殊的自然资源，合理利用这一资源， 可以降低污水处理的费用，

8、但水体自净能力又是一种有限的资源，不能滥用。在决定水体自净能力的诸因素中，水体自身的特性是不可控制的。制定合理的水质标准，合理布置污水排放口的位置是合理利用水体自净能力的保证。污水处理与输送规模经济效应污水处理的费用函数反应了污水处理的规模、效率的经济特征。污水处理的费用函数只是作为经验模型来处理。下面是采用较多的一种形式：其中 K2 小于1，处理单位污水的费用将随着处理规模的增大而下降，费用与规模的这种关系称为污水处理规模的经济效应， K2 称为污水处理规模的经济效应指数。污水输送系统也存在类似的经济效应，随着输水量的增加，输送单位污水的费用下降。污水处理效率的经济效应如果污水处理规模不变，

9、即Q 为常数，污水处理费用函数可以写成：K4 大于1，处理单位污染物的费用将随着污水处理效率的增加而增加。 污水处理费用与处理效率之间的这种关系称为污水处理效率的经济效应，K4 称作污水处理效率的经济效应指数。由于污水处理效率的经济效应的存在，在规划水污染控制系统时，应首先致力于解决那些尚未处理的污水，或者首先提高那些低水准的污水处理程度；最后，在进行污水的更高级处理。自净能力、规模效应与效率效应在水污染控制系统中相互作用与相互制约：为了充分利用污水处理规模的经济效应，需要建设集中污水处理厂；但由于集中排放，不利于合理利用水体的自净能力；为了满足一定水环境功能目标，就必须提高集中污水处理厂的处

10、理效率，于是又受到污水处理效率经济效应的制约。水污染控制规划的出发点与归宿：在适当地位置，建设适当规模与处理效率的污水处理厂，可以达到既满足水环境功能目标，又使整个水污染控制系统费用最低。14、耗散结构的含义、形成条件与意义含义： 一个远离平衡态的开放系统，在外界条件发生变化达到某一特定阈值，量变可能引起质变，系统通过不断与外界交换能量与物质，就可能从原来无序的状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态，这种远离平衡状态的、稳定的、有序结构被称作“耗散结构”；形成条件：开放系统 是产生耗散结构的必要前提，非平衡态是有序之源（耗散结构是一种“活”的结构，或者说是一种动态的稳定结构，是一种远离平衡的

11、稳定态， 只有在开放和非平衡条件下才能形成，只有在与外界不断交换物质、能量、 信息的过程中才能维持）， 偶然的随机涨落 为耗散结构的形成提供良好条件；15、建立描述系统运动规律的数学模型的过程和注意事项数据收集与分析，模型结构选择，参数估计，模型检验与验证，模型应用建模过程数据收集与分析：尽量多占有数据绘制变量的时间过程线绘制变量的空间过程线绘制变量间关系曲线建模过程模型结构选择：白箱 模型（机理模型、演绎模型）根据对系统的结构和性质的了解，以客观事物变化遵循的物理化学定律为基础，经逻辑演绎而建立起的模型是机理模型。这种建立模型的方法叫演绎法。机理模型具有唯一性与普适性。黑箱 模型（经验模型、

12、归纳模型）即输入-输出模型。需要大量的输入，输出数据以获得经验模型。 它们可在日常例行观察中积累，也可由专门实验获得。根据对系统输入输出数据的观测，在数理统计基础上建立起经验模型的方法又叫归纳法。经验模型不具有唯一性。灰箱 模型（半经验、半理论模型）：理论公式经验系数由于人们对客观事物的认识不够充分，只知道各种因素之间的质的关系，并不确切明了量的关系，还要用一个或多个经验系数来加以定量化。这些经验系数的确定则要借助于以往观测数据或试验结果。建模过程参数估值：图解法一元线性回归多元线性回归最优化方法模型检验模型检验数据要独立于参数估计时所用的数据。图形法相关系数法相对误差法环 境决策的问题如何分

13、类，主要区别根据人们对自然状态规律的认识和掌握程度，决策问题通常可分为确定性决策、风险型决策（统计决策）和非确定性（完全不确定型）决策。如果决策者能完全确切地知道将发生怎样的自然状态，那么就可在既定的自然状态下选择最佳行动方案，这就是确定型决策问题，如资源的分配优化、配置如果一个决策问题对未来出现哪种自然状态决策者不能准确给定，但却对其出现的概率可以估计出来，这种决策问题就称为风险型决策。如果决策者不但不能确定未来将出现哪一种自然状态，甚至对于各种自然状态出现的概率也一无所知，也没有任何统计数据可循，全凭决策者的经验、态度和打算，这类决策问题就是非确定型决策问题。环 境决策支持系统的五部件人机

14、会话系统，环境数据库管理系统，方法库管理系统，环境模型库管理系统，环境知识库管理系统。如 何判断湖泊富营养化的控制因素根据氮磷营养比：满足藻类生长所需的氮磷比为：0.7 : 0.08 9。自然环境 : 1中磷的丰度一般偏低，大大低于藻类的生长需要，往往成为富营养化的控制因素；人为影响的湖库（城市河湖）中，氮的累积量远小于磷，对藻类生长，氮的丰度远小于磷，氮可能成为富营养化的控制因素。（城市污水中：9： 3）19、论述污染物进入环境介质后的运动特征污染物在环境空气和水中的运动具有相似的特征，包括随着介质的迁移运动，污染物的分散运动以及污染物质的衰减转化运动。推流迁移是指在气流或水流作用下污染物产

15、生的转移作用。推流作用只改变污染物的位置而不改变污染物的浓度和分布，分散作用改变污染物的分布，分为分子扩散、湍流扩散和弥散，衰减作用改变污染物浓度。20、常用水污染控制规划方法，其针对的问题与基本思路，以及优缺点优化方法排放口处理最优规划（水质规划）以每个小区的排放口为基础，在水体水质条件的约束下，求解各排放口的污水处理效率的最佳组合，目标是各排放口的污水处理费用之和最低。在进行排放口处理最优规划时，各个污水处理厂的处理规模不变，它等于各小区收集的污水量；只是处理效率的优化组合。均匀处理最优规划在区域范围内寻求最佳的污水处理厂位置与规模的组合，在同一的污水处理效率条件下，追求全区域的污水处理费

16、用最低。均匀处理最优规划也称污水处理厂群规划问题。区域处理最优规划在区域处理最优规划中，既要寻求最佳的污水处理厂位置与容量，又要寻求最佳的污水处理效率的组合。采用区域处理最优规划方法既能充分发挥污水处理系统的经济效能，又能合理利用水体的自净能力。区域处理最优规划问题比较复杂，迄今尚未有成熟的求解方法。情景优选最优规划过于理想化，往往有很多制约因素，而且得到的结果的可操作性往往不佳。根据污染源、水体、污水处理厂和输水管线提供的信息，一次性求得水环境规划的最佳方案。只有在资料详尽、技术具备的情况下，才能顺利求出最优解，最优方案可以被视为理想方案。与最优规划不同，情景规划的工序是首先构建水环境规划的

17、各种可能情景，然后对各个情景进行水质模拟，以检验情景的可行性，并对情景的效益进行分析。通过损益分析或多目标决策进行情景选优。情景规划是水环境规划的实用方法。21、环境系统工程与环境系统分析的异同环境系统工程包括环境系统分析、系统设计、系统实施及运行管理；环境系统分析为环境系统工程的一部分。从方法学范畴，系统分析和系统工程属于相同的概念，系统分析属系统工程的前研究阶段。22、 孤 立系统、封闭系统、开放系统的特点及其各自的演化趋势孤立系统是指系统与环境之间没有物质，能量和信息的交换，由系统的界限将环境与系统隔开，因而呈一种孤立状态的系统；所以只能根据热力学第二定律，自动地走向无序。封闭系统只与外

18、界有能源交换。只能在低温下形成“死”的有序结构，如晶体。在低温时，其分子呈有序排列，当温度逐渐达到一定阈值后，就会由有序结构变为无序结构开放系统是指系统与环境之间具有物质、能量与信息的交换的系统。例如，生态系统，生产系统。这类系统通过系统内部各子系统的不断调整来适应环境变化，以使其保持相对稳定状态，并谋求发展。只有在开放系统中，才能与外界物质、能量与信息交换过程中，不断获得负熵流，使系统向有序化发展。开放系统一般具有自适应和自调节的功能。开放系统是具有生命力的系统，一个国家，一个地区，一个企业都应该是一个开放系统，通过和外界环境不断地交换物质、能量和信息，而谋求不断地发展。23、根据高点源地面

19、浓度模型如何推导连续点源最大落地距离雨落低浓度模型大题复习：931 、已 知湖 泊容 积 V2.0109m3 ，水面 面 积 As3.6 107 m2 ，河 流入 流 量93qin3.110 m/a， 河水 中磷 的 平均浓 度 CPin0.52mg / L ，出 流的 流 量qout 5.8 108m3/a ， 出流中磷的平均浓度CPout0.15mg/ L ， 试用浓度比较法判断该湖泊的营养状况。提示： C Ic 1 Rc ， 其中： R 1 qout CPout ； 磷的危险界限：lg LPD0.6 lg h 1.70p rVqinCPin解法：99计算湖泊的平均水深：h V2.0 10

20、55.56mAs3.6 107计算冲刷速度常数：5.8 10892.0 1090.29a计算湖泊的滞留系数：计算单位面积磷负荷：qoutCPout5.8 108 0.15R 1190.95qinCPin3.1 109 0.52LP9qinCPin3.1 100.522in Pin44. 78g /( m2 a)A 3.6 107预测湖泊的磷的平衡浓度：Ic 1RcLc 1 RcprVrh计算磷的危险界限：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)根据上面的计算，该湖泊实际的磷负荷已经达到44.78g /（m2 a） ， 大大超过了磷负荷的危险界限，长期排放会导致湖泊的富营养化。2、 高架连续点源的地面浓度模型为，C x, y,0 Qux yexpzy2H 22 y22 z2试推导连续点源最大落地距离与落地浓度模型。 证明：1）高架连续点源的地面浓度模型令0，并代入式（7 26） ，就可以得到高架连续点源地面污染物浓度模型：C x,y,0,He Qux y z2 y exp 22 y2（ 2）高架连续点源的地面轴线浓度模型地面轴线是指y 0 的坐标线，令y 0

22、 ，有上式可以得到地面轴线浓度：QH e2C x ,0,0, H eexp 2u x y z2 z23）高架连续点源最大落地浓度模型z22Ezx/ ux代地面横向最大发生在轴线上0 x 处。将y2 2Eyx/ ux，入上式可得：uxH exp4EzxQC x,0,0, HeQ2 x EyEx将上式对x求导数并令导数等于0：可得：dC dxQ2 x2 EyEzuxH expe2uxHe24Ez当 x x 时，可以求得高架连续点源的最大落地浓度为：烟囱有效高度的估算：4Dzx2 x EyEzexpuxH24EzxuxH e2 xe24EzxC x,0,0, He max C x ,0,0, He2Q EzeuxHe2 Ey2Q zeux H e2 y如果给定地面污染物的最大允许浓度，（ 7 31