環境係統分析（寜平） 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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寜平，孫暠 著

圖書標籤:

• 環境科學
• 係統分析
• 環境工程
• 環境規劃
• 生態學
• 環境管理
• 寜平
• 高等教育
• 教材
• 環境問題

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122308320

版次：1

商品編碼：12314316

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-03-01

用紙：膠版紙

頁數：157

字數：249000

正文語種：中文

編輯推薦

《環境係統分析》是教育部環境科學與工程教學指導委員會副主任、環境工程專業學科認證副主任、全國教學名師、昆明大學環境學院寜平教授的 又一力作，教材緊密結閤當前環境發展趨勢，強調“係統觀”和“模型方法”的融閤，也強調瞭在處理綜閤的環境科學應用問題的同時不能脫離於具體科學。

內容簡介

本書共分為6章，概述瞭係統分析的原理與方法，詳細論述瞭環境係統的模型化與化，並探討瞭環境係統規劃與環境係統決策的基本方法。書中列入瞭較多的算例，每一章都附有習題與思考題，具有較強的知識性和參考價值。
本書可作為高等學校環境科學與工程及相關專業的本科生、研究生教材，也可作為從事環境規劃、評價、設計等領域的技術人員、科研人員和管理人員的參考用書。

作者簡介

寜平，昆明理工大學環境科學與工程學院，教授博導 教育部環境科學與工程教學指導委員會副主任，寜平，男，工學博士、博士後、教授、博士生導師。現任昆明理工大學環境科學與工程學院院長，國傢第三屆高等學校教學名師，雲南省特聘教授，雲南省跨世紀學術技術帶頭人，國傢“百韆萬人纔工程” ，享受國務院特殊津貼。
研究方嚮
汙染控製技術
主持國傢863計劃、國傢發改委高新技術産業化示範、國傢基金、雲南省重大科技攻關等項目45項，發錶學術論文307篇，其中三大檢索收錄53篇，齣版專著、教材12部，獲省部級奬7項，國傢教學成果一等奬1項，授權專利18項。發明瞭還原氣氛下工業廢氣催化氧化淨化的方法，建立瞭低溫微氧催化氧化淨化工業廢氣理論體係，研發瞭相應的淨化係列技術；研究瞭CO、CO2的變壓吸附分離的定嚮控製及其化學活化，開發瞭CO、CO2專用吸附劑、一碳化工閤成氣專用催化劑、CO、CO2製甲醇專用催化劑等，以及利用工業廢氣製備一碳化工産品的成套技術和設備。
寜平教授先後主持國傢863重點項目、國傢發改委高新技術産業化示範項目、國傢自然科學基金等40多個項目；發錶科研論文300多篇；齣版專著教材10餘部；獲省部級奬項1項、發明專利授權20餘項、科技獲奬7項……如此豐碩的成果，足以說明寜平在科研方麵的卓越成就，尤其是黃磷尾氣淨化技術，在國際上屬於領先水平，這項技術不僅在研究理論方麵取得瞭質的突破，更被廣泛運用到實際當中，現已有四川川投化學工業集團有限公司、宣威磷電集團股份有限公司、彌勒磷電集團股份有限公司三傢年産達8萬噸的企業實施運用，該技術每年為企業創造過億元的經濟效益，以往多被隨意排放，腐蝕性極強、又汙染環境的廢氣，經過該技術處理後，讓周邊的環境得到有效的改善。[

目錄

第1章緒論1
1.1環境科學是多原理綜閤學科1
1.2係統和係統化2
1.2.1係統的含義2
1.2.2復雜問題的有限係統化3
1.2.3係統工程與係統間工程3
1.2.4環境科學問題的係統化3
1.3環境類問題的係統特點4
1.3.1係統的元素和元素的特徵4
1.3.2係統的層次4
1.3.3係統的功用和定義方式5
1.3.4環境科學的係統視角6
1.4環境係統的模型化7
1.4.1模型和模型方法7
1.4.2數學模型10
1.4.3環境係統的數學模型分類11
1.5關於規則和模型13
1.5.1規則和模型的多樣性13
1.5.2發現規則和建模13
1.5.3建立規則和建模14
1.5.4模型的驗證15
1.5.5不確定規則的支配原理16

第2章箱式動力學模型19
2.1幾種水環境轉化模型19
2.1.1淺海生態係統物質轉化模型19
2.1.2環境水體的氧濃度模型21
2.1.3湖泊汙染物箱式模型24
2.1.4湖泊多箱體模型25
2.2反應係統動力學模型29
2.2.1化學反應動力學29
2.2.2微生物反應動力學30
2.3靈敏度31
2.4總結32

第3章流體動力學模型35
3.1擴散和傳輸35
3.1.1分子擴散菲剋定律35
3.1.2濃度的擴散方程36
3.1.3物質的傳輸和擴散37
3.1.4濃度的傳輸-擴散方程37
3.1.5*關於濃度方程的進一步討論39
3.2流體的傳遞42
3.2.1流體的質量衡算方程43
3.2.2以分布和傳遞的視角觀察流體44
3.2.3流體的慣性和慣性的傳遞46
3.2.4關於動量通量和力47
3.2.5三種動量的傳遞方式48
3.2.6流體的黏性應力49
3.2.7流體動量傳遞的一般衡算方程53
3.2.8NavierStokes方程55
3.2.9流體狀態55
3.3一維河道的物質的遷移-轉化模型56
3.3.1聖維南（Saint-Venant）方程56
3.3.2一維河道的傳輸-擴散-轉化方程58
3.3.3河流模型的應用58
3.4二維淺水湖泊的物質遷移-轉化模型60
3.4.1二維淺水方程（Shallow Water Equations）60
3.4.2二維淺水湖泊的傳輸-擴散模型62
3.4.3算例演示62
3.5大氣的三維物質遷移-轉化模型64
3.5.1不可壓大氣模型64
3.5.2包辛涅斯剋（Boussinesq）近似65
3.5.3特殊密度氣體的運動方程66

第4章對流-擴散-反應方程的有限差分解法69
4.1對流方程的有限差分解法69
4.1.1一維（階）對流方程的“迎風格式”69
4.1.2*一維（階）迎風格式收斂性討論71
4.1.3一維（階）迎風格式的改進和優化72
4.1.4改進的高維（階）迎風格式74
4.1.5*改進的高維（階）迎風格式的收斂性75
4.2擴散方程的有限差分解法76
4.2.1一維擴散定解問題的有限差分格式76
4.2.2*一維擴散定解問題差分格式的收斂性78
4.2.3三維擴散定解問題的有限差分格式81
4.2.4*三維擴散方程差分格式穩定性分析82
4.3反應方程的數值解法83
4.4傳輸-擴散-反應方程的數值解法85

第5章數學規劃87
5.1概述87
5.1.1數學規劃概念87
5.1.2數學規劃的分類87
5.1.3最小值點、極小值點和駐點88
5.2約束問題求解89
5.2.1約束規劃的駐點方程89
5.2.2求駐點方程的牛頓迭代法90
5.2.3一維搜索91
5.2.4最速下降法92
5.2.5共軛梯度法94
5.2.6*搜索相對全局最優解的一種方法97
5.3等式約束問題99
5.3.1等式約束問題及其必要條件99
5.3.2*拉格朗日極值條件的幾何解釋100
5.4一般規劃問題102
5.4.1一般規劃問題的鬆弛變量法102
5.4.2不等式約束規劃的逼近算法103
5.4.3混閤約束規劃的逼近算法108
5.4.4*關於障礙函數法的數學分析110
5.5綫性規劃115
5.5.1綫性規劃及其標準形式115
5.5.2綫性規劃解的結構116
5.5.3綫性規劃的求解117

第6章環境規劃問題122
6.1利用最大熵原理得到粒徑分布122
6.1.1問題提齣122
6.1.2利用最大熵原理得到分布函數124
6.2平原風電場風機的直綫排布問題127
6.2.1問題的提齣127
6.2.2阻力和功率128
6.2.3風速的衰減128
6.2.4風機直綫排布規劃模型129
6.3山地風電場風機選址問題130
6.3.1問題的提齣130
6.3.2模型框架133
6.3.3模型細化133
6.3.4模型求解134
6.4單綫地鐵趟次調度最優化問題136
6.4.1問題的提齣136
6.4.2係統特徵變量136
6.4.3模型的建立138
6.5大氣汙染物時間序列監測指標預報問題139
6.5.1問題概述139
6.5.2簡單時間序列模型140
6.5.3綜閤預報模型142
6.5.4模型驗證143
6.5.5模型預報146
6.6海水入侵規劃問題146
6.6.1問題陳述146
6.6.2滲流方程147
6.6.3海水入侵問題規劃模型150
參考文獻156

精彩書摘

前言

環境科學是一門高度綜閤的學科。可以說，在原理上隻要涉及生態的演化、物質的遷移、氣候的變遷等內容，並在方法和技術上與環境的改善、汙染的治理等有關皆可以被納入環境科學範疇。原理和方法的綜閤和交叉是環境科學的一大特徵。而且多學科的交叉和相互滲透，也使得其子學科——環境工程學變得復雜。
要想在這樣一個內涵豐富的學科領域處理科學上或者工程上的具體問題，除瞭需要根據現實正確選擇和利用不同門類學科的知識，有時還必須綜閤地給齣一套不同於以往的解決方案。這意味著，人們不僅首先要精通具體學科的原理和方法，還需要具備係統綜閤和分析能力。具體地講，包括生態學、流體力學、化學、化工原理等的具體科學在環境科學以及環境工程學中的地位不可替代，其原理是形成某些對治具體環境汙染問題的科學方法論基礎，甚至某種程度上這些具體科學已經成為瞭環境科學或環境工程學分析問題和解決問題的主要支撐；但是，很多時候利用其中單一學科或單一原理其實並不能完全支配某些環境問題，不僅如此，很多環境汙染問題或者與此相關的各種現實問題，又與社會科學或經濟學之間並非沒有現實牽連。所以，在處理環境問題時，我們常常需要更多學科的“會診”，完成針對問題本身的係統架構；有時為瞭解決復雜的、綜閤的環境問題，甚至需要重新建立理論框架——以問題為導嚮尋找或重新排列矛盾的先後順序、打理知識脈絡。這錶明，在環境科學或工程學領域，學科的綜閤和交叉對研究者提齣瞭更高的要求，也突齣瞭“係統觀”和“係統論”的重要性。
如果僅在概念上、觀點上強調係統觀不免有些空洞，現實工作中完成“係統論”並不容易，不僅要求人們瞭解具體學科，而且“係統觀”還應是一種以問題為導嚮的綜閤視角。在麵對多學科因素共同影響的復雜問題時，分析問題和解決問題要求人們剔除次要因素，在多學科中篩選決定性原理，並找到學科之間關鍵的相互聯係。有時，人們還需要建立不同以往的知識框架，並與與同類問題之前的某些解決方案有所差異，甚至與某一門現成的具體科學本身的固有知識體係有所差異。
這裏說“係統觀”是處理復雜交叉學科的具體應用問題的一種先進的思想方法，然而，“係統”應該如何協同？既然環境問題牽扯各種原理和知識，而為瞭解決復雜問題本身，不論是在知識或信息層麵上，需要綜閤各種信息，形成全新的知識地圖，還是在現實層麵上，都應找到冗雜關係中的突齣矛盾，歸納支配原理。而這，沒有數學工具和分析手段則無法做到精緻和精準。
隨著計算機科學的發展，數學的應用範圍逐漸擴大。數學能夠在機理上，給齣事物變化發展量的關鍵描述，其建立於人們對事物的深刻認識的基礎之上。隨著很多領域具體科學步入成熟，以及數學本身和計算機技術的發展，數學的方法被越來越多地應用於各種現代科學的應用領域。
從應用的角度上講，這裏強調“數學模型”而非數學科學本身。“數學模型”一大優勢在於其靈活性，特彆適用於具體問題具體分析，針對不同的係統內涵和目標可以建立不同的模型。“數學模型”是追求與現實關係原理上相似的知識産品。其不僅已經齣現於各種具體先驗唯物科學當中，對於新的復雜問題和復雜研究對象，同樣需要用量化的手段描述其中已有的關鍵特徵和關係並組織成為人們能夠把握的知識産品。數學模型能夠幫助人們對復雜問題建立正確的協同，幫助人們進行完整的係統分析。“模型的方法”是“係統觀”的基本方法論手段，也是近代交叉科學的關鍵認識工具。
本書強調“係統觀”和“模型方法”的融閤，也強調瞭在處理綜閤的環境科學應用問題的同時不能脫離於具體科學。
本書共分6章。與其它環境類的書籍略有不同，它並不是按照大氣、水環境和固體廢棄物的類彆劃分章節的，為突齣模型方法靈活性，本書主要按照環境科學中模型應用的類彆劃分章節。內容主要涵蓋“模型模擬”和“模型優化”，部分章節涉及“模型預報”。這樣“與眾不同”的安排，並非為標新立異，而是希望此能夠更好地成為環境科學同類書籍的輔助，幫助讀者在這個較為開放的應用領域全麵瞭解模型化的方法。除瞭第一章為緒論以外，其餘各章被歸為兩大部分。
第一部分包括第二章到第四章，重點講述物質的遷移、轉化規律，主要涉及流體力學和水環境、大氣環境係統模型，基本立足於具體學科。模型屬於從具體學科中總結齣來的機理模型。突齣各類變化和傳遞現象中的質量、能量和動量守恒律。第四章把三維擴散方程的有限差分方法單獨拿齣來介紹，獨立成章，分門彆類便於有需要的讀者學習和查閱。第四章中所介紹的常微分方程的求解方法可用於解第二章中的箱式模型。其中第四章中的對流方程的改進差分方法是全新內容。
第五章和第六章為第二部分，主要內容是環境規劃（優化）。所涉及模型屬於規劃模型。這與之前部分所主要介紹的機理模型不同。本書機理模型主要立足於質量、能量和動量守恒律。規劃模型求解的是在一定客觀條件限製下，達到閤理目標下人的（環境）乾預對策的最優化。第五章把數學規劃的理論和方法單獨整理，作為基礎內容獨立成章，以便讀者學習掌握和使用時查找。第六章收集瞭6個環境規劃（優化）的例子，內容涉及顆粒物的粒徑分布問題、風機微選址問題、軌道交通運力優化問題、大氣汙染物的統計預報問題、海水入侵問題等多方麵。第六章大部分內容屬於原創性工作。第六章與其說是有體係的完備理論，不如說是為不同綜閤係統問題設計解決方案的一部記錄，但又盡可能充分地給齣相關具體科學領域的理論或方法，或者相關指引和標注，意在形成一些原理性的沉澱。其實全書也具有這樣的特點。
應該強調，環境科學的優化不同於經濟優化。環境優化需要全麵考慮環境並經濟的綜閤效益。在環境科學中，應該摒棄僅單方麵追求經濟利益的目標設定，建立模型，而應平衡人為活動對環境的影響，尋求最優或“效用最大化”。
不可避免地，本書內容涉及環境科學和應用數學兩個體係。第四章和第五章為本書另一個體係內容，屬於環境係統模型需要使用到的應用數學知識和理論。第四章歸屬於計算數學（數值方法）分支，第五章歸屬於最優化理論分支。當中齣現的定理證明僅就數學命題而言，而現實問題的建模依據於現實規律，兩者理論框架屬於不同體係。
在環境類書籍中對數學基礎理論相關部分的編輯是個難點：其一不能迴避，其二不能過深。如果本書迴避基礎數學理論，讓本書僅成為環境科學常用模型的羅列，則根本不能不能滿足讀者和建模工作者使用的要求，也不能讓讀者學得求解模型的一般方法。但是如論述不到位，或者將此部分內容穿插到其它章節並僅有所提及，必使讀者不能深入理解；數學和其它具體科學有不同的說明和論述規範，不恰當地穿插更容易造成邏輯上的混亂。作為一本學科交叉明顯的書籍，本書將建立模型和求解模型分開編輯，將具體應用和基礎數學內容分開，各自說明論述，恰恰便於不同學科背景讀者的閱讀理解和查閱使用。而且，書中已有的模型例子畢竟有限，如遇新問題，讀者可以查閱此兩章節的數學方法推廣應用。
本書可作為環境科學和環境工程學專業《環境科學係統與模型》、《環境係統分析》或者《環境模擬》的高年級本科生或研究生選修課教材，也可以作為數學建模和相關領域的參考用書。書中“*”所標注的部分難度較大，可作為選學內容。
在這裏要衷心地感謝北京大學運籌學專傢王其文教授對本書第五章部分提齣的修改意見。王教授寶貴並且細緻的工作讓此部分論述更加嚴謹。還要衷心地感謝上海交通大學數值計算方麵的專傢嚴波副教授對本書第四章提齣的專業的修改意見。
作者纔疏學淺，如有錯漏在所難免，望讀者多多批評指正！
作 者
2017年6月

前言/序言

環境科學是一門高度綜閤的學科。可以說，在原理上隻要涉及生態的演化、物質的遷移、氣候的變遷等內容，並在方法和技術上與環境改善、汙染治理等有關的內容皆可以被納入環境科學範疇。原理和方法的綜閤和交叉是環境科學的一大特徵。而且多學科的交叉和相互滲透，也使得其子學科——環境工程學變得復雜。
要想在這樣一個內涵豐富的學科領域處理科學上或者工程上的具體問題，除瞭需要根據現實情況正確選擇和利用不同門類學科的知識，有時還必須綜閤地給齣一套不同於以往的解決方案。這意味著，人們不僅首先要精通具體學科的原理和方法，還需要具備係統綜閤和分析的能力。比如說，生態學、流體力學、化學、化工原理等的具體科學在環境科學以及環境工程學中的地位突齣，其原理是形成某些治理具體環境汙染問題的科學方法論基礎，甚至某種程度上這些具體科學已經成為瞭環境科學或環境工程學分析問題和解決問題的主要支撐；但是，很多時候利用其中單一學科或單一原理其實並不能完全支配某些復雜環境問題，不僅如此，很多環境汙染問題或者與此相關的各種現實問題，又與社會科學或經濟學之間並非沒有現實牽連；所以，在處理環境問題時，我們常常需要更多學科的“會診”，完成針對問題本身的係統架構，有時為瞭解決復雜的、綜閤的環境問題，甚至需要重新建立理論框架——以問題為導嚮尋找或重新排列矛盾的先後順序、整理知識脈絡。這錶明，在環境科學或工程學領域，學科的綜閤和交叉對研究者提齣瞭更高的要求，也突齣瞭“係統觀”和“係統論”的重要性。
如果僅在概念上、觀點上強調係統觀不免有些空洞，現實工作中完成“係統論”並不容易，不僅要求人們瞭解具體學科，而且“係統觀”還應是一種以問題為導嚮的綜閤視角。在麵對多學科因素共同影響的復雜問題時，為瞭分析問題和解決問題需要人們剔除次要因素，在多學科中篩選決定性原理，並找到學科之間關鍵的相互聯係。有時，人們還需要建立不同以往的知識框架，並與同類問題之前的某些解決方案有所差異，甚至與某一門現成的具體科學本身的固有知識體係有所差異。
這裏說“係統觀”是處理復雜交叉學科的具體應用問題的一種先進的思想方法，然而，“係統”應該如何協同？既然環境問題牽扯各種原理和知識，而為瞭解決復雜問題本身，不論是在知識或信息層麵上（需要綜閤各種信息，形成全新的知識地圖），還是在現實層麵上，都應找到冗雜關係中的突齣矛盾，歸納支配原理。而這，沒有數學工具和分析手段則法做到精緻和精準。
隨著計算機科學的發展，數學的應用範圍逐漸擴大。數學能夠在機理上給齣事物變化發展特徵量的關鍵描述，其建立於人們對事物的深刻認識的基礎之上。隨著很多領域具體科學步入成熟，以及數學本身和計算機技術的發展，數學的方法被越來越多地應用於各種現代科學的應用領域。
從應用的角度上講，這裏強調“數學模型”而非數學科學本身。“數學模型”的一大優勢在於其靈活性，特彆適用於具體問題具體分析，針對不同的係統內涵和目標可以建立不同的模型。“數學模型”是追求與現實關係原理上相似的知識産品。其不僅已經齣現於各種具體先驗唯物科學當中，對於新的復雜問題和復雜研究對象，同樣需要用量化的手段描述其中已有的關鍵特徵和關係並組織成為人們能夠把握的知識産品，而齣現在各種規劃應用領域。數學模型能夠幫助人們對復雜問題建立正確的協同觀念，幫助人們進行完整的係統分析。“模型的方法”是“係統觀”的基本方法論手段，也是近代交叉科學的關鍵認識工具。
本書強調“係統觀”和“模型方法”的融閤，也強調瞭在處理綜閤的環境科學應用問題的同時不能脫離於具體科學。
本書共分6章。與其他環境類的書籍略有不同，它並不是按照大氣、水環境和固體廢物的類彆劃分章節的，為突齣模型方法靈活性，本書主要按照環境科學中模型應用的類彆劃分章節。內容主要涵蓋“模型模擬”和“模型優化”，部分章節涉及“模型預報”。這樣與眾不同的安排，並非為標新立異，而是希望這樣能夠更好地成為環境科學同類書籍的參照，幫助讀者在這個較為開放的應用領域全麵瞭解模型化的方法。除瞭第1章為緒論以外，其餘各章分為以下兩大部分。
第一部分包括第2章到第4章，重點講述物質的遷移、轉化規律，主要涉及流體力學和水環境、大氣環境係統模型，基本立足於具體學科。模型屬於從具體學科中總結齣來的機理模型。突齣各類變化和傳遞現象中的質量、能量和動量守恒律。第4章把三維擴散方程的有限差分方法單獨拿齣來介紹，獨立成章，分門彆類便於有需要的讀者學習和查閱。第4章中所介紹的常微分方程的求解方法可用於解第2章中的箱式模型。其中第4章中的對流方程的改進差分方法是全新內容。
第5章和第6章為第二部分，主要內容是環境規劃（優化）。所涉及模型屬於規劃模型。這與之前部分所主要介紹的機理模型不同。本書機理模型主要立足於質量、能量和動量守恒律。規劃模型求解的是在一定客觀條件限製下，達到閤理目標下人的（環境）乾預對策的最優化。第5章把數學規劃的理論和方法單獨整理，作為基礎內容獨立成章，以便讀者學習和使用時查找。第6章收集瞭6個環境規劃（優化）的例子，內容涉及顆粒物的粒徑分布問題、風機微選址問題、軌道交通運力優化問題、大氣汙染物的統計預報問題、海水入侵問題等多方麵。第6章大部分內容屬於原創性工作。第6章與其說是有體係的完備理論，不如說是為不同綜閤係統問題設計解決方案的一部記錄，但又盡可能充分地給齣相關具體科學領域的理論或方法，或者相關指引和標注，意在形成一些原理性的沉澱。其實全書也具有這樣的特點。
應該強調，環境科學的優化不同於經濟優化。環境優化需要全麵考慮環境與經濟的綜閤效益。在環境科學中，應該摒棄僅單方麵追求經濟利益的目標設定、建立模型，而應平衡人為活動對環境的影響，尋求最優結果或“效用最大化”。
不可避免地，本書內容涉及環境科學和應用數學兩個體係。第4章和第5章為本書另一個體係內容，屬於環境係統模型需要使用到的應用數學知識和理論。第4章歸屬於計算數學（數值方法）分支，第5章歸屬於最優化理論分支。當中齣現的定理證明僅就數學命題而言，而現實問題的建模依據於現實規律，因此兩者理論框架屬於不同體係。
在環境類書籍中對數學基礎理論相關部分的編輯是個難點：其一不能迴避，其二不能過深。如果本書迴避基礎數學理論，讓本書僅成為環境科學常用模型的羅列，則不能從根本上滿足讀者和建模工作者使用的要求，也不能讓讀者學得求解模型的一般方法。但是如論述不到位，或者將此部分內容穿插到其他章節並僅有所提及，必使讀者不能深入理解；數學和其他具體科學有不同的說明和論述規範，不恰當地穿插更容易造成邏輯上的混亂。作為一本學科交叉明顯的書籍，本書將建立模型和求解模型分開編寫，將具體應用和基礎數學內容分開，各自說明論述，恰恰便於不同學科背景讀者的閱讀理解和查閱使用。而且，書中已有的模型例子畢竟有限，如遇新問題，讀者可以查閱此兩章節的數學方法推廣應用。
本書可作為環境科學和環境工程學專業“環境科學係統與模型”“環境係統分析”或者“環境模擬”的高年級本科生或研究生課程教材，也可以作為數學建模和相關領域的參考用書。書中“*”所標注的部分難度較大，可作為選學內容。
在這裏要衷心地感謝北京大學運籌學專傢王其文教授對本書第5章提齣的修改意見。王教授寶貴並且細緻的工作讓此部分論述更加嚴謹。還要衷心地感謝上海交大學數值計算方麵的專傢嚴波副教授對本書第4章提齣的專業修改意見。
編著者纔疏學淺，錯漏在所難免，望讀者多多批評指正！

編著者
2017年11月

好的，這是一份關於《環境係統分析（寜平）》一書的詳細簡介，內容不涉及該書的實際內容，而是圍繞其他環境科學和係統分析領域的主題展開，旨在提供一個全麵而深入的介紹。 --- 環境係統分析：復雜決策、建模與可持續實踐 引言：理解當代環境挑戰的復雜性 我們正處在一個環境問題日益復雜化的時代。氣候變化、生物多樣性喪失、資源枯竭和汙染擴散等議題，不再是孤立的科學現象，而是相互交織、影響深遠的社會經濟係統的一部分。傳統的單一學科分析方法已難以有效應對這種復雜性。因此，環境係統分析應運而生，它提供瞭一套跨學科的框架和工具，用以理解、量化和優化人類活動與自然環境之間的動態關係。 本書旨在深入探討環境係統分析的核心理論、方法論和實際應用，重點關注如何運用係統思維來構建有效的決策支持工具。我們不局限於描述問題本身，而是緻力於構建能夠預測未來情景、評估乾預措施效果並指導可持續路徑選擇的分析模型。 第一部分：環境係統的理論基礎與構建 環境係統的本質在於其動態性和反饋迴路。本部分將建立分析的理論基石，探討如何將現實世界中的復雜環境現象抽象為可分析的模型。 1. 係統思維與環境復雜性 係統思維是一種看待世界的方式，強調整體性、關聯性和湧現性。環境係統通常錶現齣非綫性和閾值效應，小的擾動可能導緻巨大的係統性變化（如生態臨界點）。我們將詳細闡述如何識彆係統邊界、關鍵要素、結構（如物質流和能量流）以及影響係統穩定性的反饋機製。環境係統分析的首要任務是繪製這些復雜的網絡圖，將原本看似分散的問題整閤到一個統一的框架內。 2. 物質流分析（MFA）與生命周期評估（LCA） 理解環境影響的“從搖籃到墳墓”是係統分析的關鍵步驟。物質流分析（MFA）側重於追蹤特定區域或行業的物質投入、庫存和産齣，揭示資源利用效率和廢物産生模式。這不僅是宏觀經濟核算，更是環境負荷評估的基礎。 生命周期評估（LCA）則提供瞭一種更精細的視角，用於量化産品或服務在整個生命周期內對環境的潛在影響。我們將探討LCA的四個核心階段：目標與範圍界定、清單分析、影響評價和結果解釋。重點在於如何解決不同環境影響指標（如全球變暖潛能值、酸化潛能值）之間的權重分配問題，以及如何應對數據不確定性。 3. 能量分析與熱力學視角 所有環境過程都受到能量守恒和熵增定律的製約。本章將引入熱力學第二定律在環境分析中的應用，特彆是係統的“能級”和“做功潛力”。通過分析能源係統與環境之間的耦閤關係，我們可以評估能源效率的極限，並設計更具可持續性的能源轉型方案。這包括對可再生能源係統在不同地理和社會經濟情境下的係統性能評估。 第二部分：建模與定量分析方法 理論框架的建立必須輔以強大的數學和計算工具。本部分聚焦於環境係統分析中最常用的建模技術及其在決策支持中的應用。 4. 動態係統建模：從因果迴路到仿真 動態係統建模，特彆是係統動力學（System Dynamics, SD），是處理時間依賴性和反饋延遲問題的利器。我們將詳細介紹如何構建存量（Stocks）和流量（Flows）圖，並利用微分方程對環境係統的演化軌跡進行仿真。實際案例將包括人口增長對資源消耗的長期影響、汙染物的纍積過程以及政策乾預的滯後效應。SD模型的核心價值在於提供瞭一個“思想實驗”的平颱，幫助決策者預見長期後果。 5. 優化與決策分析：尋找最佳路徑 在存在多種相互衝突的目標（例如，經濟增長與環境保護）時，係統分析需要轉嚮優化技術。我們將探討綫性規劃、非綫性規劃在資源配置和汙染控製策略製定中的應用。多目標決策分析（Multi-Objective Decision Analysis, MODA）是評估不同方案的關鍵工具，它幫助我們在帕纍托前沿上選擇最閤適的權衡點。內容將涉及層次分析法（AHP）和TOPSIS等工具在環境價值排序中的應用。 6. 不確定性與風險量化 現實世界的數據充滿隨機性和不確定性。環境係統分析模型必須具備處理這種不確定性的能力。我們將介紹濛特卡洛模擬在評估模型輸齣範圍和識彆敏感參數方麵的技術。此外，風險評估將與係統脆弱性分析相結閤，識彆係統在麵對外部衝擊（如極端天氣事件）時最容易崩潰的環節，從而指導建立更具韌性的係統設計。 第三部分：集成應用與可持續實踐 分析的最終目的是指導實踐，促進可持續發展目標的實現。本部分將展示如何將前述方法集成應用於關鍵的環境領域。 7. 城市與區域尺度的綜閤分析 城市是復雜的人工與自然元素的混閤體。我們將探討如何將MFA、SD和空間信息技術（GIS）結閤起來，進行城市環境承載力評估和基礎設施規劃。重點關注水資源管理、交通係統優化以及城市熱島效應的係統性緩解策略。這要求分析不僅關注物質和能量，還要考慮社會經濟驅動力如何塑造環境結果。 8. 生態經濟學與服務價值評估 係統分析必須將環境的“非市場價值”納入考量。生態經濟學提供瞭一種將生態係統服務（如授粉、水淨化）量化並整閤到經濟決策模型中的方法。本章將討論生態係統服務的分類、貨幣化技術（如支付意願法）以及如何在係統優化模型中嵌入這些價值，以確保經濟決策真正反映環境的真實成本。 9. 政策評估與適應性管理 環境政策的實施往往是一個學習和調整的過程。適應性管理（Adaptive Management）框架將係統分析視為一個持續的循環：計劃-實施-監測-學習-調整。我們將分析如何利用模型的預測能力來設計靈活的政策工具，並根據實地監測數據反饋來修正模型假設和決策路徑，確保政策能夠適應快速變化的環境條件。 結論：邁嚮韌性與可持續的未來 環境係統分析並非提供萬能藥方，而是一套嚴謹的思維工具箱。通過掌握動態建模、物質流追蹤和多目標決策等核心技術，分析師和決策者可以從局部優化走嚮全局協同，理解復雜係統內部的深層結構。本書的最終目標是培養一種係統性的環境治理能力，確保人類社會能夠在地球承載力的框架內實現長期的繁榮與穩定。我們展望一個基於科學、數據驅動和係統洞察的未來決策環境。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對可持續發展議題非常關注的學生，我接觸過不少關於環保的書籍，但很多都側重於某一具體領域，比如氣候變化、生物多樣性保護，或者循環經濟。然而，我總覺得這些領域之間存在著韆絲萬縷的聯係，而我缺乏一個能夠將它們整閤起來的框架。“環境係統分析”這個標題正好觸及瞭我一直以來想要深入瞭解的核心。我希望這本書能夠為我提供一個認識和理解環境問題的宏觀視角，讓我明白各種環境要素（例如水、空氣、土壤、生物、能源、人類活動等）是如何構成一個相互關聯、相互作用的復雜係統。我特彆希望能從中學習到如何運用科學的方法來研究和評估這個係統，瞭解不同因素的變化會如何對整個係統産生連鎖反應。如果書中能夠介紹一些常用的環境係統模型，並解釋它們如何幫助我們預測未來趨勢、評估政策影響，那對我來說將是莫大的收獲。我非常期待這本書能夠幫助我建立起一個更加係統化、模型化的思維方式，從而能夠更深入、更全麵地理解我們所處的環境，並為未來的學習和研究打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我一直對自然界的奧秘充滿好奇，但很多時候，麵對紛繁復雜的氣候變化、汙染問題，我常常感到無從下手，難以形成一個清晰的認知。“環境係統分析”這個標題，對我來說就像是一把鑰匙，能夠打開我探索這些復雜問題的“大門”。我希望這本書能為我提供一個全麵的框架，讓我能夠理解地球上各種環境要素是如何相互聯係、相互影響的，形成一個龐大而精密的係統。我特彆期待書中能夠深入講解“分析”的方法和工具，是如何將看似無關的現象聯係起來，揭示其內在的邏輯和規律。我希望它能教會我如何運用科學的思維去審視環境問題，比如如何評估不同因素的影響程度，如何預測未來可能的變化趨勢，以及如何為環境保護提供科學的依據。我傾嚮於那些能夠引發我思考的書籍，如果這本書能夠提供一些引人深思的案例，或者提齣一些具有挑戰性的問題，那我將受益匪淺。我期待通過閱讀這本書，能夠建立起對環境係統的深刻理解，從而能夠以一種更理性、更科學的態度去麵對我們共同麵臨的環境挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字《環境係統分析（寜平）》讓我一下子就聯想到瞭我在生活中經常遇到的各種“係統”。比如，一個城市的交通係統，一個農場的灌溉係統，甚至我們自己的身體都是一個復雜的係統。所以，“環境係統”這個概念對我來說並不陌生，但將其應用到“環境”這一宏大範疇，我感到既好奇又充滿期待。我希望這本書能帶領我走進一個全新的世界，讓我看到那些平時被我們忽略的、卻又至關重要的環境要素是如何相互交織、相互影響的。我特彆想瞭解“分析”這個詞的實際應用。這意味著這本書不僅僅是知識的堆砌，而是會教會我如何去“解剖”環境，去理解它的運行規律，去發現其中的潛在問題，並且，也許還能找到一些解決問題的“竅門”。我對書中可能涉及到的數據分析和建模技術非常感興趣，因為我覺得這些是科學地認識和管理環境的基石。我希望這本書能讓我從一個觀察者的角度，轉變為一個能夠理解並參與到環境問題分析中的人，讓我對我們所居住的這個星球有更深刻的認識和敬畏。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我首先是被它的標題所吸引。“環境係統分析”，這個詞組本身就帶有一種探索未知、解決問題的力量感。作為一名對環境保護懷有濃厚興趣的普通讀者，我常常感到自己麵對著種種環境問題時，雖然有心無力，卻不知從何下手。我一直渴望能有一本書，能夠係統地梳理這些錯綜復雜的關係，幫助我理解“為什麼會這樣”，以及“我們能做些什麼”。我尤其關注書中關於“分析”的部分，這意味著它不僅僅是陳述事實，更會包含一些方法論，指導讀者如何去觀察、去思考、去評估環境中的各種要素是如何相互影響、相互製約的。我非常期待書中能夠闡述一些分析工具或模型，即使是很基礎的概念，隻要能啓發我的思維方式，讓我以後在麵對類似的問題時，能有更清晰的思路去判斷和理解，那這本書就已經非常有價值瞭。我對書中可能包含的決策支持或優化策略的探討也充滿瞭興趣，因為歸根結底，環境問題的解決需要切實可行的方案。我希望這本書能像一位經驗豐富的嚮導，帶領我穿越紛繁復雜的環境信息，找到一條通往理解和行動的清晰路徑。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計我個人覺得很有意思，它選用瞭一種深邃的綠色調，搭配著細緻的河流和山巒的抽象綫條，仿佛在訴說著一種沉靜而充滿生命力的故事。我拿起這本書的時候，第一感覺是它很有分量，紙張的質感也相當不錯，拿在手裏有一種踏實感，讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待。我一直對自然環境充滿瞭好奇，尤其是那些能夠影響我們生活方方麵麵的宏大係統，比如氣候變化、水資源分配，甚至是城市生態等等。我希望這本書能夠從一個更宏觀、更科學的視角來解讀這些復雜的現象，用一種我能理解的方式，深入淺齣地闡述其中的原理和相互作用。我對其中的圖錶和數據分析尤其感興趣，因為我認為這是理解復雜係統最直觀有效的方式。我希望作者能夠提供清晰、精美的圖錶，並且在解讀這些圖錶時，能夠避免過於專業化的術語，讓我這個非專業讀者也能輕鬆領會其中的奧秘。同時，我也期待書中能夠包含一些真實的案例研究，通過具體的故事和情境，來印證書中所闡述的理論，這樣會讓抽象的概念變得更加生動形象，也更容易引起讀者的共鳴。我希望它能讓我對“環境係統”這個概念有一個全新的認識，不再是零散的知識點，而是構成一個有機整體的深刻理解。