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环境系统工程

标签: 环境系统工程 环境系统 环境系统分析 污染物 人体 生态

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  研究环境系统规划、设计、管理方法和手段的技术科学,又称环境系统分析、环境系统方法、环境系统处理、环境系统科学。它以环境质量的变化规律、污染物对人体和生态的影响、环境工程技术原理和环境经济学等为依据,并综合运用系统论、控制论和信息论的理论,采用现代管理的数学方法和电子计算技术,对环境问题和防治工程进行系统分析,谋求整体优化解决。
  20世纪60年代以后,一些国家开始进行环境质量的全面管理和综合防治,并建立了全国性和地区性环境管理机构,开展了环境影响评价,以及无污染工艺和闭路循环系统等方面的研究。例如,区域河流的水质管理规划是环境系统工程中典型的资源最优分配问题。它涉及水体中有限的溶解氧如何合理利用等问题。1963~1965年,美国R.V.托曼等人首创了河流和河口的水质最优规划模式。此后,人们相继建立了50多种水质管理模式。此外,在城市大气污染的预测及其控制、废水处理设施的最优化设计等方面也取得了不少成果。
  环境系统分析有环境目标、可选用方案、系统模式、评价标准、选优等五个基本要素。环境系统工程的工作步骤一般是:①系统地提出问题,明确其目标和范围;②选择评价系统功能的指标或目标函数;③明确系统的组成因素或提出各种可选用的方案;④建立数学模式或进行数学模拟;⑤分析模式的特点,确定选优的方法,以便使系统最优化;⑥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。
  环境系统工程的主要内容包括环境系统模式化和环境系统最优化两个方面。环境系统的模式化是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)。通过实际资料统计分析所建立的数学模式叫做经验模式;通过理论分析和参数实验建立的数学模式叫做理论模式。环境系统是复杂的,所以往往根据实际情况对理论模式进行简化,并导入经验公式或数据进行补充。环境系统的主要性质和参数,可以通过实验模式或计算机模拟来确定。一般环境过程系统的模式包含输送污染物介质的流动状态模式和输送过程中污染产生的变化速率模式。
  环境系统的最优化是研究利用数学模式进行最优化分析。它是在一定约束条件下,当评价函数(或目标函数)达到最优时,一系列可调因素变量所得出的最优解,或者是通过明确环境系统各种因素与目标之间的关系,提供出尽可能完整的资料,分析对比各种可选用的方案,以便选择最优的污染控制方案,最经济、最有效地改进污染控制系统的功能。

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