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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流环境系统工程总复习.精品文档.环境系统工程总复习1环境问题的特点跨领域：社会学、工程学、经济学、生态学、环境化学、环境地理学、环境物理学等。多系统：自然保护系统、环境管理系统、监测系统、污染控制系统。污染源发生和处理系统。这些系统互相联系、互相作用。多层次：流域环境系统、区域环境系统、城市环境系统、水、气、声污染控制系统等不同层次的系统。多因素：多输入、多变量。(多变污染源，迁移转化影响因素多)随机性：时间、空间、数量上均带有随机性。多目标：有时是费用、质量等同时寻优。动态的：随时间在变化，周期性很长的开放性的系统。2环境问题的解决只靠单项技
2、术已不能圆满解决复杂的环境问题，更不能达到最优，必须综合分析，系统设计规划，就需借助系统工程处理法。研究环境系统内部各组成部分之间的对立统一关系，寻求最佳的污染防治体系；研究环境质量与社会经济发展的对立统一关系，建立与环境保护相协调的经济结构与经济布局。主要内容一、环境系统分析概述二、数学模型概述三、环境质量基本模型四、内陆水体水质模型五、大气质量基本模型六、环境质量评价模型七、习题练习环境系统分析概述一、系统的概念：（书）系统是由两个或两个以上相互独立又相互制约、执行特定功能的元素组成的有机整体。（ppt）由若干元素组成；这些元素相互独立又相互制约；作为一个整体具有特定功能。二、系统的基本特
3、性即系统的特点：相关性、目的性、环境适应性、集合性、阶层性、整体性三、什么是系统分析系统分析：对研究对象进行有目的、有步骤的探索，通过分解与综合的反复协调，寻求系统目标的最佳方案。 分解和综合是系统分析的基本方法，也是系统分析的两个主要环节。分解：研究和描述组成系统的各个要素的特征，掌握各要素的变化规律。模型化过程，研究描述环境系统主要功能的逻辑模式(定性的)和数学模式(定量的)； 综合：研究各要素之间的联系和有机组合，达到系统的总目标最优。最优化过程，利用数学模式进行最优化分析。四、系统分析的一般步骤：（书）1明确问题；2设立目标；3收集资料；4建立模型；5制定系统评估标准；6综合分析。（p
4、pt）明确问题，设立目标收集资料、制定方案分析计算、评价比较检验核实，作出决策五、系统分析的主要原则：科学性原则、整体性原则、综合性原则六、环境系统分析环境系统：(1)定义：广义：指地球表面包括非生物和生物的各种环境因素及其相互关系的总和。狭义：在研究人与环境这个矛盾的统一体时，把由两个或两 个以上环境污染及控制有关的要素组成的有机整体。(2) 环境系统的分类和组成污染物的发生及迁移过程：污染物发生系统、污染物输送系统、污染物处理系统、接受污染物的环境系统环境管理功能：环境监测系统、环境执法系统、环境规划管理系统、环境统计与排污收费管理系统环境保护对象：保护区系统、大气污染控制系统、水污染控制
5、系统、城市生态环境系统环境系统分析：应用系统分析方法来解决环境保护领域的问题主要内容：环境系统可行性研究分析环境工程经济分析环境系统收益-费用分析环境质量评价分析七、环境系统工程的工作步骤：系统地提出问题，明确其目标和范围；选择评价系统功能的指标或目标函数；明确系统的组成因素，提出各种可选用的方案；建立数学模式或进行数学模拟；分析模式特点，确定选优方法，使系统最优化；按选定的最优方案，建立环境污染控制系统。这些步骤往往需要反复进行。数学模型概述1. 数学模型的建立模型化的基本结构：白箱模型（机理模型）、黑箱模型（经验模型）、灰箱模型（半机理半经验模型）建立通用的数学模型必须满足的基本要求：模型
6、要有足够的精确度；模型的型式要简单实用；模型的依据要充分；模型中应该有可控变量。建模数学模型的一般过程：(1)有关数据收集与分析 (2)模型结构选择与确定(3)模型参数确定(4)模型检验与修正模型检验(5)灵敏度分析数学模型的建立步骤（5步）：（书）1、数据的收集与分析；2、模型结构的选择与确定；3、模型参数估值；4、模型验证与修正；5、模型的应用和反馈。 一个模型要能真实的反应客观实体，必须经过实践-抽象-再实践的多次反复。2. 数学模型的参数估值模型参数：由于人们对研究对象某方面的认识不够深入，出于模型量化的需要，可用一些经验参数来代表这些量，一个模型中至少含有一个或多个待定参数，这些参数
7、就叫模型参数。 对于具有确定估计范围的参数，图解法及最小二乘法等得到广泛的应用。一元线性回归法（最小二乘法）：适合于线性或者可以转化为线性的模型。假设如下两个条件成立：a.自变量没有误差，因变量存在误差；b.测量的各数据点可以拟合成线性非常好的直线。因此，对于数学模型为y=mx + b的线性方程，其各点至直线的竖向偏差(因变量偏差)之平方和最小。各测量点的偏差为：di=yi -yi= yi -(mxi+b)总的偏差为：z= d12+d22+d32+dn2b, m取值要求使总误差z最小，其必要条件为：由此求得最佳b和m:环境质量基本模型1.污染物在环境介质中的运动：推流迁移运动扩散(稀释)运动污
8、染物的衰减和转化扩散(稀释)运动：物质浓度总从高处向低处扩散。污染物质在环境介质中的扩散作用包 括分子扩散，湍流扩散和弥散三种。2. 基本模型的推导定义：反应污染物在环境介质中运动的基本规律的数学模型称为环境质量基本模型。本质：反映了污染物在环境介质中运动的基本 特征，即推流迁移，分散和降解。假设：污染物质点与介质很好融合，具有相同流体力学性质；可以均匀分散，不产生絮凝、沉淀和挥发。质量守恒原理：对于输入端：物质总量= 存量1+进入量（1）对于输出端：物质总量= 存量2+出去量（2）存量1+进入量=存量2+出去量 存量2-存量1=进入量-出去量存量的变化量（增量）=进入量-出去量零维模型推导
9、(完全混合)定义：研究范围内，不产生环境质量的差异，类似一个连续流完全混合反应器。V为反应器的体积；k衰减速度常数；在t= t1-t2的时段内，浓度c=c2-c1，质量变化：m=Vc1-Vc2=V(c2-c1)=Vc根据质量平衡原理,单位时间的物质变化量也可表示为：Vdc/dt=Qc0+S+rV-Qc若S=0，污染物在反应器内的反应符合一级反应动力学降解规律，即r= -kc，则Vdc/dt=Qc0-kcV-Qc3. 非稳定源排放的解析解（1）一维流场中的瞬时点源排放 a. 忽略弥散作用，即Dx=0， 可得：解为：b. 考虑弥散作用，即Dx0, 得：通过数学拉普拉斯变化及其逆变换求得方程解为：4
10、. 稳定源排放的解析解稳态：污染物在某一空间位置的浓度将不会随时间而变化，这种状态称为稳态。 （1）零维模型的稳态解稳态条件下，dc/dt=0，可得：（2） 一维模型的稳态解稳态条件下，dc/dt=0，可得：如果给定初始条件x=0， C=C0一维模型的解析解为：稳态推流存在的情况下，忽略弥散作用，此时：Q，q分别为河流和污水的流量；C1、C2河流中污染物的本底浓度和污水中污染物浓度。5.污染物在均匀流场中的分布特征二维流场中的分布（稳定源）如果定义扩散羽的宽度为包含断面上95的污染物总量的宽度，则扩散羽的宽度为2sy。6. 污染物到达岸边所需的距离在中心排放时：在岸边排放时：7. 完成横向混合
11、所需的距离在中心排放时：在岸边排放时：内陆水体水质模型一.污染物在水体中主要的过程二.湖泊和水库水质模型三.一维河流水质模型一.污染物在水体中主要的过程1.物理过程：污染物在进入河流后，经与河水的混合、扩散和沉积等作用得到稀释。同时也经历了河水的冲刷、 再悬浮等作用。2.生物化学过程含碳BOD(CBOD)的降解河流中有机污染物的降解一般情况下符合一级反应动力学方程： 式中： 为含碳有机物降解速度常数。河流横断面处BOD的测定值3. 水体的耗氧与复氧过程复氧的原因：大气中的氧通过质量传递的作用进入水体中。氧亏定义：河流水体中溶解氧的不足量，指水中溶解氧的饱和浓度和实际浓度之差：D=Cs-C。ka
12、大气复氧速度常数溶解氧浓度是温度的函数： 二. 湖泊和水库水质模型湖库主要污染物的来源：由地面径流输入的营养源；由降水、降尘输入的营养源；由城市或工业污水输入的营养源。完全混合式模型：基本假定：对于停留时间长，水质基本处于稳定状态的湖库， 可视为完全混合反应器。其中污染物浓度随时间的变化率是 输入、输出和在湖库内沉积衰减的该种污染物的量的函数。t=0, C=C0tLc=Ic/As 沃伦威德尔模型A. 沃伦威德尔模型令水力停留时间：引入滞留系数RcRc, Lc 为解决沉积作用难以测定的问题 吉柯奈尔-狄龙模型B. 吉柯奈尔-狄龙模型t三.一维河流水质模型适用于小型河流系统或者所研究的河流系统的纵
13、向尺度远大于宽度和深度，可以处理成一维河流系统。 S-P模型(Streeter-phelps) BOD-DO耦合模型A. 基本假设:G河流中的耗氧由生物降解引起，河流中的BOD衰减都是一级反应；A耗氧和复氧的反应速度是常数；河流中溶解氧的来源只有大气复氧。B. S-P模型的基本形式：式中：L河流中有机物BOD浓度; D河流的氧亏值； Kd河流的BOD衰减速度常数 Ka河流复氧速度常数；有机耗氧大气复氧54 S-P模型的解析解为：其中L0 和D0分别为河流起点的BOD和氧亏值。初始条件：x=0时，L=L0 ，D=D055t时刻的实际DO浓度：56C. 氧垂直曲线：根据S-P模型绘制的溶解氧随沿程
14、变化曲线称为氧垂曲线：饱和溶解氧浓度CSD0溶解氧浓度C距离xDO057 如果令：(找极值点)临界点氧亏值和临界点距离污水排放点的时间：Ka河流复氧速度常数Kd河流的BOD衰减速度常数58 S-P模型的修正型：生物降解沉淀-再悬浮托马斯模型 (Thomas 模型)：Thomas在S-P模型中引入沉淀作用对BOD去除的影响，其速度常数为ks，修正后的S-P模型为：BOD变化当河段初始条件为L(0)=L0, D(0)=D0 时，Thomas的模型解为：60大气质量模型主要内容：5 高斯面源扩散简化模型一.大气污染物扩散过程直接影响污染物输移扩散的大气运动主要是：风：空气质点的水平运动。湍流：大气的
15、不规则运动，由若干大小不同的漩涡或者湍涡组成。二.污染源解析a.燃煤的SO2气态污染物产生速率估算：QSO2SO2源强(排放量)，连续点源kg/h或T/h； S煤中的含硫量，%；W燃煤的消耗量，kg/h 或者T/h；污染物SO2的去除率；1.6 SO2排放因子，表示煤中硫的转化率为80%。b. 燃煤烟尘产生量与排放量估算:烟：黑烟指烟气中未完全燃烧的炭粒灰分：煤炭中不能燃烧的部分Q尘烟尘排放源强，连续点源kg/h或T/h； W燃煤的消耗量，kg/h 或者T/h；A煤的灰分，%；B烟气中烟尘的质量分数，%；烟尘去除率，%。三. 箱式大气质量模型单箱基本模型：图 箱式模型示意图根据整个箱子的输入、
16、输出，可以写出质量平衡方程：若不考虑污染物的衰减，即k=0，当污染物浓度稳定排放时，且满足初始条件为：t=0时，C=C0则方程的解为：若当t=时，箱内污染物浓度C随时间的变化趋于稳定，这时的污染物浓度称为平衡浓度Cp，由式可得：四.点源扩散模型高架连续排放点源模型 (高斯模型) 烟气的排放高度(He )即有效高度，包括烟囱物理高度(H)和烟气抬升高度(H)。假定大气流场均匀稳定，uy=uz=0，Ex=0，对于排放高度为He的连续点源，其下风向的污染物分布可按下式计算：a. 高架连续点源地面浓度模型令z=0, 则： b. 高架连续点源地面轴线浓度估算模型：地面轴线是指y=0，z=0的坐标线，则根
17、据式可得：当x=x*, 可以求得高架连续点源的最大落地浓度为：满足该地面浓度限制条件下的He ： c. 高架连续点源最大落地浓度模型：(发生在轴线上)五. 高斯面源扩散简化模型污染物若在一平面上近似均匀地排放，对周围环境的污染影响需用面源扩散模型。简化模型拟点源修正模型基本假设：面源内所有排放源集中于面源中心，常用的有直接修正法和点源后置法。 扩散参数的回归指数与回归系数，可通过查表获得。a. 直接修正法当面源的面积S1km2将面源当成点源看待，在原点直接进行标准差修正，修正后的标准差为：式中：X - 接受点至面源中心点的距离；ay - 面源在y方向上的长度；H - 面源的平均排放高度； -
18、扩散参数的回归指数与回归系数， 可通过查表获得。b. 点源后置法把分散的排放源集中于一点，会在等效的点源附近得到不合理的高浓度。因此，把等效的点源位置移到上风向某处，使该单元的面源和上风向的一个虚点源等效。等效点源至面源中心的后置距离可以根据下式计算：此时接受点地面浓度公式为：式中：C污染物地面浓度；Q污染物源强u平均风速ay横风向距离(面源单元的边长)He有效源高水平方向扩散参数铅直方向扩散参数环境质量评价方法与模型一、环境质量评价概述1、概念：环境质量 (Environmental Quality)是环境系统客观存在的一种本质属性，并能用定性和定量的方法加以描述的环境系统所处的状态。环境系
19、统的内在特征表现为环境结构，环境系统的外在特征表现为环境状态。2、环境质量评价的本质和特点本质：环境质量评价是环境质量价值的反映。它是环境质量这一客观存在的反映；它是人对环境的需要和追求的反映；它是环境质量和人类社会对环境需要之间关系的反映。3、环境质量评价的基本内容污染源的调查和评价环境质量指数评价环境质量的功能评价二、污染源的评价和预测（1）污染源评价目的 确定主要污染源和主要污染物。（2）评价项目和标准 评价项目：保证引起区域内污染的主要 污染源和污染物都进入评价；评价标准：对应的环境质量标准或污染物排放标准。（3）污染源评价方法：等标污染负荷法等标污染负荷法A、评价公式(a) 等标污染
20、负荷:式中，Pij为j污染源中i污染物的等标污染负荷；Cij为j污染源中i污染物的浓度；Coi为i污染物的评价标准；Qij为j污染源中i污染物的排放量。j污染源的总等标污染负荷为：PjPij；(关于i的项相加)i污染物的总等标污染负荷为： PiPij；(关于j的项相加)该区域的总等标污染负荷为：P PiPj。82(b) 等标污染负荷比:式中，Kij可确定j污染源中各污染物的排序，Kij最大者就是j污染源中最主要污染物；评价区域中j污染源的等标污染负荷比：评价区域中i污染物的等标污染负荷比：83B、主要污染物和主要污染源的确定将区域内的Ki按由大到小进行排序， 百分比达到80时的污染物为该区域的
21、主要污染物；将区域内的Kj按由大到小进行排序，百分比达到80时的污染源为该区域的主要污染源。三、环境质量评价模型评价参数的选择大气评价因子:现状评价：SO2、NO2、TSP、PM10和CO；预测评价：SO2、NO2、粉尘、甲苯、二甲苯。水环境评价因子:现状评价：悬浮物、高锰酸盐指数、BOD5、溶解氧和氨氮；预测评价：COD、BOD5、氨氮。土壤评价因子：无机污染物、重金属、有毒物质及酸度等。噪声评价因子：LaeqdB 和最大声级。生态评价因子：绿化面积、生态适宜度、生态满意度。评价模型：环境指数评价法模糊综合评价法1. 环境质量指数评价法 (1) 单因子评价指数A. 基本表达式：式中： Ii-
22、评价指数；Ci-第i种评价因子在环境中的观测值；Si-第i种评价因子的评价标准 。单因子评价指数是无量纲数，它表示某评价 因子在环境中的观测值相对于环境质量评价 标淮的程度，即超标倍数。 IiCi / Si87(2) 多因子评价指数一个具体的环境质量问题绝不是单因子问题。多因子环境质量评价指数分为： 均值型 计权型 几何均值型（内梅罗指数）均值型多因子环境质量评价指数该指数的基本出发点是：认为各种环境因子对环境的影响是等级的。式中：n-参加评价因子的数目B.计权型多因子环境质量评价指数 基本出发点:认为各种环境因子对环境影响是不等权的，其影响应该计入各环境因子的权系数。式中：Wi-对应于第i个
23、因子的权系数n-参加评价因子的数目C. 几何均值型多因子环境质量评价指数 （N.L.Nemerow-内梅罗指数）式中： MaxIi - 各单因子环境质量指数中最大者； AveIi - 单因子环境质量指数的平均值；特别考虑了污染最严重的因子，是目前应用较多的一种多因子环境质量指数。91例题：南京水域质量综合评价指数a. 表达式：Pi Ci/SiI水 Wi Pi Wi 1b. 评价参数：砷、酚、氰、铬、汞；c. 按综合指标值对水质进行分类：I水2.0，严重污染。南京某三类水域，通过实测得以下水质指标： 试判断该水域的环境质量?水质指标, 总砷, 挥发酚, 总氰化物, 铬 (6价), 总汞实测值(m
24、g/L), 0.025, 0.005, 0.1, 0.01, 0.0001标准值(mg/L), 0.05, 0.005, 0.2, 0.05, 0.0001权重, 0.2, 0.2, 0.1, 0.2, 0.3判断水质污染情况I水0.69 在 0.4 0.7之间，则该水域轻度污染。水质指标, 总砷, 挥发酚, 总氰化物, Cr6+, 总汞实测值Ci (mg/L), 0.025, 0.005, 0.1, 0.01, 0.0001标准值Si (mg/L), 0.05, 0.005, 0.2, 0.05, 0.0001权重Wi, 0.2, 0.2, 0.1, 0.2, 0.3Pi Ci/Si, 0.
25、5, 1.0, 0.5, 0.2, 1.0Wi Pi, 0.10, 0.20, 0.05, 0.04, 0.30I水 Wi Pi, 0.6994第九章 水环境规划一、规划的原则和依据水功能区的划分与确定环境容量允许排放量的计算及分配 公平原则 效率原则二、水污染控制系统的组成和分类：污染源子系统、污染物的收集输送子系统、污水处理子系统、接受水体子系统水污染控制系统规划的目标：协调系统内部各子系统间的关系，以满足水环境质量的要求。三、水污染控制系统规划的依据污水处理与输送的规模经济效应水体的自净能力和回用污水处理效率的经济效应全部处理和全不处理的策略环境问题的费用-效益分析污水处理厂的费用一般函
26、数：统计表明：k2 1， k4 1 。污水处理与输送的“规模-经济效应”当污水处理效率一定时，费用函数可进一步表示为：说明随着处理规模的增加，费用的增加有所减缓，即处理或输送单位污水的费用相对下降。基于规模-经济效应，建大型污水处理厂在经济上占有优势。污水处理的“效率-经济效应”当污水处理流量Q一定时，由上式可得：表明，处理污水的单价(一般表示为元/t)相对于污水处理效率的增加而增加。受效率-经济效应的制约，规划中的每座污水处理厂都趋向于以最低的处理效率来满足总的污染控制要求。四、最优规划方法排放口处理最优规划（P197）在满足水体水质要求的前提下，各污水处理设施的处理效率达到最佳的组合。目标
27、函数：约束条件： UL + m L0 VL + n O0 L 0 i 1ii2 思考：1、什么是“全部处理或全不处理”策略？2、简答对水污染控制系统的费用有着决定性影响的要素有哪三个方面？3、简述排放口处理最优规划。4、试论述水污染控制系统的费用构成和污水处理与输送的规模经济效应、污水处理效率的经济效应。 环境系统承载力理论一、环境承载力的定义：一定时期和一定区域范围内，在维持区域环境系统结构不发生质的改变、确保资源的合理开发利用和生态环境良性循环发展的条件下，可持续承载的人口数量、经济强度及社会总量的能力。 环境承载力的特点：资源性、客观性和主观性、相对变异性（动态性）和可调控性、多向性环境
28、承载力自然资源指标(水、土、气候、生物、矿产等)社会条件指标(人口、开放程度、经济状况、技术条件)污染承受能力指标(水、土、气、噪声等污染)二、影响环境承载力的因素科技进步 区域内人类经济活动 区域外因素例如：我国的引滦入津、南水北调、西气东输、西电东送等跨区域的资源调配改善了调入区域的环境承载力。三、区域环境承载力模型1. 指数评价法：根据环境承载力的定义和特点，从其本质出发，可量性的指标体系包括三大类 (自然环境指标、社会条件及环境污染承受力)。区域的环境承载力的大小可以用人类活动的方向、强度和规模加以反映。通常采用环境承载率（EBR）来表示。环境系统实际承受的作用值 0EBR0.8时，城
29、市开发强度不足，适宜开发； 0.8EBR1.0时，开发强度过大，不宜进一步开发；环境系统理论承载力计算方法与模型步骤：1、环境承载力承载变量、制约变量的选择和权重的确定；2、环境承载力指标值的计算，对各单项承载力指标采用加权平均法求解。 EBRi 各单项承载力指标； Wi 相应指标的权重。 0EBR0.8时，城市开发强度不足，适宜开发； 0.8EBR1.0时，开发强度过大，不宜进一步开发；名词解释系统：（书）系统是由两个或两个以上相互独立又相互制约、执行特定功能的元素组成的有机整体。（ppt）由若干元素组成；这些元素相互独立又相互制约；作为一个整体具有特定功能。系统分析：对研究对象进行有目的、
30、有步骤的探索，通过分解与综合的反复协调，寻求系统目标的最佳方案。白箱模型：又称为机理模型，可较清楚地把握所研究的环境系统的内部结构及变化规律，可以应用现有的知识进行系统描述而建立的系统模型。灰箱模型：介于白箱模型和黑箱模型之间应用比较广泛的一种模型，人们只知道事物内部各因素之间的定性关系，并不了解其量的关系，因此其既包含机理部分，又包含经验部分，是一个半机理、半经验模型。黑箱模型：又称输入-输出模型、统计模型或者经验模型。对所研究的环境系统内部结构和变化规律不清楚，通过可控制性因素的输入和输出所引起的可观测因素变化的各种实验与现场实测数据，来确定系统运行规律的建立的数学模型。沃伦威德尔模型：适
31、用于处于稳定状态的湖泊与水库。水体中某种物质的浓度变化率是该种物质输入、输出和在水体中沉积速率的函数，可以表示为：VdC/dt=Ic-Scv-QC。式中，V表示容积m3；C表示营养物质的浓度g/m3；Ic为营养物质的输入总负荷g/a；s为该营养物质的沉降速度常数1/a；Q表示湖泊的出流流量m3/a。弥散作用：（书）弥散作用是由于横断面上实际的状态分布不均匀与实际计算中采用断面平均状态之间的差别引起的。（ppt）由于介质宏观运动(流速)分布不均匀造成流体形变引起的扩散。氧垂曲线：根据S-P模型绘制的溶解氧随沿程变化曲线称为氧垂曲线。富营养化：水体富营养化：指在人类活动的影响下，植物所需的氮、磷等
32、营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。（来源网络）环境要素的最小限制律：整个环境的质量受环境诸要素中那个处于最劣状态的要素所控制，而不是由环境诸要素的平均状况去决定。一元线性回归法（最小二乘法）：适合于线性或者可以转化为线性的模型。假设如下两个条件成立：a. 自变量没有误差，因变量存在误差b. 测量的各数据点可以拟合成线性非常好的直线。因此，对于数学模型为y=mx + b的线性方程，其各点至直线的竖向偏差(因变量偏差)之平方和最小。填空：系统的概念最初产生于实际的工程问题和事物，人们发现在这些千差万
33、别的系统之间，存在着共性。系统是由两个或两个以上相互独立又（相互制约）的、执行（特定功能）的元素组成的（有机整体）。系统可以按不同的方法分类。按照系统的成因，可以分为（自然系统）、（人工系统）和（复合系统）。由人工建造、执行某一特定功能的系统属于（人工系统）。系统可以按不同的方法分类。按照状态的时间过程特征，可以分为（稳态系统）和（动态系统），状态随时间变化的系统称为（动态系统）。一个系统不是由组成它的子系统的简单迭加而成，而是按照一定的规律的有机综合，执行子系统所不具有的功能。系统具有整体性、（相关性）、（层次性）、（动态性）和（环境适应性）。环境系统指地球表面包括非生物和生物的各种（环境因
34、素）及其（相互关系）的总和。环境系统的内在特征表现为（环境结构），环境系统的外在特征表现为（环境状态）。环境系统按不同的分类方法，可以得到不同类型的环境系统。按污染物的发生及迁移过程可分为污染物发生系统、（污染物输送系统）、（污染物处理系统）和（接受污染物的环境系统）。环境系统按不同的分类方法，可以得到不同类型的环境系统。按环境保护对象分为（大气污染控制系统）、（水污染控制系统）和城市生态环境系统等。系统分析是对研究对象进行有目的、有步骤的探索和研究过程，它运用科学的方法和工具，确定一个系统所应具备的（功能）和相应的（环境条件），以确定实现系统目标的（最佳方案）。系统分析的目的是使得系统中各个
35、要素的关系协调融洽，达到系统（总目标最优）的目的。系统分析的过程是对系统的（综合）和（分解）。（分解）即模型化的过程，就是研究和描述组成系统的各个要素的特征，掌握各要素的变化规化。污染源评价的目的是为了确定区域的（主要污染源）和（主要污染物）。根据对研究对象所观察到的现象及其实践经验，归结成一套反映（数量关系）的数学公式和（算法），用来描述对象的运动规律，这套（具体公式和算法）称为数学模型。线性回归分析又称为最小二乘法，线性回归分析有两个假定:（自变量）的值均不存在误差，（因变量）的值则含有测量误差；与各测量点拟合最好的直线为能使各点到直线（竖向偏差的平方和最小）的直线。污染物进入环境之后做着
36、复杂的运动，其中污染物在环境介质中的分散作用包含三个内容：（分子扩散）、（湍流扩散）和（弥散）。污染物排入河流之后，在竖向混合阶段，所涉及的问题为三维混合问题，相应的横向混合问题称为（二维）问题，完成横向混合以后的问题称为（一维）问题。一维点源瞬时排放河流下游污染物的浓度随时间成正态分布特征。定义，根据统计学原理，在（2x）的范围内，曲线下的面积即（污染物量）占总面积即（污染物总量）的（95）。（富营养化）是湖泊和水库中最基本的水质问题；根据湖泊和水库中营养物含量的高低，可以把它们分为（富营养）型和（贫营养）型。湖泊水库的营养物的来源主要考虑三个方面的营养源：由（地面径流）输入的营养源；由（降
37、水、降尘）输入的营养源，以及由（城市或工业污染水）输入的营养源。在高架连续排放点源模型中，烟囱的高度包括两部分（烟囱的物理高度）和（烟气的抬升高度）。其中，（烟气的抬升高度）是指烟气在排出烟囱口之后在动量和热浮力的作用下能够继续上升的高度。按照污染物的排放方式，大气污染源分为点源、线源和面源，其中点源又分为（高架点源）和（非高架点源），我国规定凡不经过排气筒的废气排放以及排放高度低于（15m）的排气筒排放皆不视为（高架点源）。大气污染比较引人注意的污染物是（SO2）、（粉尘）、氮氧化物和一氧化碳等。在大气质量预测和大气污染控制规划中，（SO2）和（粉尘）是主要的研究对象。某厂一台沸腾锅炉全年烧
38、煤9000t，脉冲布袋除尘器去除效率为90%。所有煤灰分为25%，所排烟气中烟尘占60%，该锅炉全年排尘量（135）t？Q=900025%60%(1-90)=135t/a简答举例1简答环境系统工程的工作程序和步骤。系统工程的程序：计划准备明确目标系统模型化系统优化系统评估系统设计系统实施。环境系统工程的工作步骤：系统地提出问题，明确其目标和范围；选择评价系统功能的指标或目标函数；明确系统的组成因素，提出各种可选用的方案；建立数学模式或进行数学模拟；分析模式特点，确定选优方法，使系统最优化；按选定的最优方案，建立环境污染控制系统。这些步骤往往需要反复进行。2对于解决一些复杂的问题，应用系统分析方
39、法能取得哪些成效？系统分析方法强调对事物进行全面的、互相联系的和发展的研究，因此系统分析的结果在空间上和时间上都力求最优，各个元素的状态都服从总体最优这个目的。在系统分析中广泛应用数学模型和数学方法，可以进行多因素和各种条件下的模拟和仿真，它的优越性是物理模型不能比拟的；同时采用数学模型可以大大加快研究进度和节省研究费用。3简述三种模型结构：白箱、灰箱和黑箱。4建立通用的数学模型必须满足哪些基本要求？模型要有足够的精确度；模型的型式要简单实用；模型的依据要充分；模型中应该有可控变量。建模数学模型的一般过程：(1)有关数据收集与分析 (2)模型结构选择与确定(3)模型参数确定(4)模型检验与修正
40、模型检验(5)灵敏度分析5简述建立数学模型的一般步骤？数学模型的建立步骤（5步）：（书）1、数据的收集与分析；2、模型结构的选择与确定；3、模型参数估值；4、模型验证与修正；5、模型的应用和反馈。6简述污染物在环境介质中的运动特征。（书）污染物随着介质流动的推流迁移运动，污染物在环境介质中的分散运动以及污染物的衰减转化运动。（ppt）推流迁移运动、扩散(稀释)运动、污染物的衰减和转化7简答沃伦威尔模型的基本假设，如何用质量平衡方程表示？8请简述系统的各个特征在模型化和最优化过程中各起什么作用？答: 整体性特征是构造系统模型的出发点，只有那些与系统有关的元素及其变量才能进入模型；相关性特征是识别
41、模型内部各元素之间的关系，是构成系统模型的基础；目的性特征是建立系统目标和目标体系的指导和依据；阶层性特征表明模型中各个变量的层次关系，是辨别变量重要性的依据；环境适应性特征则为建立系统外部约束条件提供了基础。9简述“环境容量”与“环境承载力”的共同点和区别？环境容量是指某区域环境系统对该区域发展规模及各类活动要素的最大容纳阈值。这些活动要素包括自然环境的各种要素和社会环境的各种要素。在科学技术和社会关系发展的一定历史阶段，环境容量具有相对的确定性，有限性；而一定时期，一定状态下的环境承载力也是有限的，这是两者的共同之处。环境承载力既不是一个纯粹描述自然环境特征的量，又不是一个描述人类社会的量
42、，它与环境容量是有区别的。环境容量侧重反映环境系统的自然属性(内在)；环境承载力则侧重体现和反映环境系统的社会属性(外在)。某小区有4家工厂，确定主要污染源和主要污染物。标准C0i, 150, 30, 1.5, 0.05, 项目, COD, BOD5, Cd, Hg, 污水量, (mg/L), (m3/s)甲厂, 1500, 700, 0.07, 0.02, 1.32乙厂, 850, 450, 0.21, 0.09, 0.68丙厂, 620, 290, 0.15, 0.06, 2.10丁厂, 320, 80, 0.33, 0.17, 1.55（以GB8978-1996中的二级排放标准作为评价标
43、准）已知河流某断面一组水质监测值如下表，试计算该断面的Nemerow水质指数?(取GB3838-2002中的三级标准)监测项目, CODcr, 挥发酚, 氨氮, Cr6+, As浓度(mg/L), 13.0, 0.04, 1.98, 0.04, 0.12标准(mg/L), 20.00, 0.005, 1, 0.05, 0.05IiCi/Si一维均匀稳态河流，初始断面污染物浓度C0=50mg/L，纵向弥散系数Dx=2.5mg/L，衰减系数k=0.2d-1，断面平均流速ux=0.5m/s。试求下述条件下在下游500m处的污染物浓度。(1)一般解析解；(2)忽略弥散作用时的解；(3)忽略推流作用时的
44、解；(4)忽略衰减作用时的解。均匀稳态河流，岸边排放，河宽B=50m，河床纵向坡度s=0.0002，平均水深h=2m，平均流速ux=0.8m/s，横向弥散系数Dy=0.4hu*，u*=(ghs)1/2是河床剪切流速。试计算：(1)河流中污染物扩散到对岸所需的纵向距离；(2)污染物在横断面上达到均匀分布所需的纵向距离；(3)排放口下游1000m处的扩散羽宽度。湖泊容积1.0107m3，支流输入水量0.5108m3/a，输入的BOD浓度3mg/L；湖泊的BOD本底浓度C0为1.5mg/L，BOD在湖泊中的沉积速度常数s=0.08/a。试求湖泊BOD的平衡浓度，及实际浓度达到平衡浓度的99所需的时间。r=Q/V已知某湖泊的停留时间T=1.5a，沉降速度s=0.001/d，一种污染物排入湖中达到平衡浓度的90%需多长时间？(设湖内初始浓度C0=0)。一维河流水量Q=6.0m3/s，平均流速ux=0.3m/s，kd=0.25/d，ka=0.4/d，设上游本底BOD5=2mg/L，氧亏值为0，T=20。污水排放数据如下：q=1.0m3/s，BOD5=100mg/L，DO=0。试求：(1)临界氧垂点处的DO浓度？