环境科学与工程的研究者们在解决实际问题的过程中，运用系统思维能极大地提高工作效率。本书旨在为环境系统工程的研究提供思路与方法。第1章概述系统与系统工程，思考复杂问题如何寻求**方案；第2 章论述系统分析的基本要素与方法；第3章提供系统规划问题的**化求解路径；第4章与第5章指导构建环境数学模型与河流水质模型，并运用数学模型凝练污染物在河流中的迁移转化规律；第6章与第7章提供复杂问题的决策分析思路，并运用机器学习与人工智能协助解决相关问题；第8章与第9 章从模型构建到实际案例分析，详述如何对复杂系统进行水污染控制规划。
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目录
前言
第1章 系统与系统工程 1
1.1 系统 1
1.1.1 系统的概念 1
1.1.2 系统的分类 1
1.1.3 系统的特征 3
1.1.4 环境系统概述 4
1.2 系统工程 4
1.2.1 系统工程和环境系统工程的发展过程 4
1.2.2 系统工程的原则 5
1.2.3 系统工程的步骤 6
1.3 系统模型 7
1.3.1 系统模型的分类 7
1.3.2 系统模型化的步骤 9
1.4 环境系统工程 10
1.4.1 环境系统工程的定义 10
1.4.2 环境系统工程与生态文明建设 11
第2章 系统分析 13
2.1 系统分析的基本要素 13
2.2 系统分析的方法 14
2.2.1 系统最优化 14
2.2.2 成本-效益分析 22
2.2.3 成本-有效度分析 29
本章习题 30
第3章 最优化技术 31
3.1 线性规划 31
3.1.1 线性规划的基本概念 31
3.1.2 图解法 34
3.1.3 单纯形法 35
3.2 整数规划 44
3.2.1 概述 44
3.2.2 圆整法 45
3.3 非线性规划 47
3.4 动态规划 49
3.4.1 多阶段决策问题 49
3.4.2 动态规划基本概念 55
3.4.3 最短路径问题求解方法 57
3.4.4 资源分配问题求解方法 59
3.4.5 动态规划最优化原理 63
3.4.6 小结 64
本章习题 64
第4章 环境数学模型 66
4.1 数学模型概述 66
4.1.1 数学模型 66
4.1.2 数学模型分类 67
4.1.3 建立模型的步骤 68
4.1.4 模型参数的估值方法 69
4.1.5 数学模型的验证 72
4.2 环境质量基本模型 77
4.2.1 污染物在环境介质中的运动 77
4.2.2 污染物的衰减和转化 79
4.2.3 基本模型的数学推导 80
4.2.4 稳态模型与非稳态模型 82
4.2.5 非稳定排放污染源的解析解 83
4.2.6 基本模型的稳态解 87
4.2.7 污染物在均匀流场中的分布特征 90
本章习题 93
第5章 河流水质模型 95
5.1 河流中的基本水质现象 95
5.1.1 污染物在河流中的三个混合阶段 95
5.1.2 生物化学分解 95
5.1.3 大气复氧 96
5.1.4 光合作用与呼吸作用 99
5.1.5 底栖生物和底泥耗氧 100
5.2 单一河段水质模型 100
5.2.1 S-P模型 100
5.2.2 S-P模型的改进 102
5.3 多河段水质模型 104
5.3.1 多河段水质模型的概化 104
5.3.2 多河段BOD模型 105
5.3.3 多河段DO模型 107
5.3.4 含支流的河流模型 109
5.4 一维河流综合水质模型 109
5.4.1 一般介绍 109
5.4.2 QUAL-Ⅱ模型 110
5.5 感潮河流与河口水质模型 112
5.5.1 感潮河流与河口的水文、水质特征 112
5.5.2 一维解析模型 112
本章习题 114
第6章 决策分析 115
6.1 环境决策分析概述 115
6.1.1 决策分析的作用 115
6.1.2 决策分析的主要内容与步骤 115
6.1.3 环境决策分析的层次 117
6.2 常用的决策分析方法 118
6.2.1 决策树 118
6.2.2 决策矩阵 121
6.2.3 多目标决策 122
6.2.4 层次分析法 128
6.3 决策问题的类型 133
6.3.1 确定型决策 133
6.3.2 不确定型决策 133
6.3.3 风险型决策 135
本章习题 136
第7章 机器学习与人工智能 137
7.1 机器学习与人工智能理论原理 137
7.1.1 人工智能与机器学习的定义和关系 137
7.1.2 机器学习的原理与分类 138
7.2 机器学习的经典算法 139
7.2.1 线性回归算法 139
7.2.2 决策树 140
7.2.3 随机森林 141
7.2.4 人工神经网络 141
7.2.5 k均值聚类 143
7.3 机器学习与人工智能在环境系统分析中的应用 143
7.3.1 人工智能在环境决策分析中的应用 143
7.3.2 人工智能在复杂体系水环境模型中的应用 144
第8章 水污染控制规划 146
8.1 系统的组成与规划的分类 146
8.1.1 水污染控制系统的组成 146
8.1.2 水污染控制系统规划的分类 147
8.2 水污染控制系统的经济性 150
8.2.1 水污染控制系统的成本构成 150
8.2.2 污水处理规模的经济效应 150
8.2.3 污水处理效率的经济效应 151
8.3 排放口处理最优规划 152
8.3.1 排放口处理最优规划模型 152
8.3.2 目标函数线性化模型 153
8.3.3 线性规划模型 154
8.4 简化的水环境管理规划模型 156
8.4.1 基于水处理成本的规划模型 156
8.4.2 基于环境容量的规划模型 157
8.5 考虑横向扩散的水环境管理规划模型 158
8.5.1 概述 158
8.5.2 贡献率 159
第9章 案例分析 160
9.1 LX河流域环境容量评估与水污染控制策略研究 160
9.1.1 环境质量现状调查 160
9.1.2 环境容量评估 169
9.1.3 总量控制与污染物分配 185
9.2 城市污水管网系统有害气体污染准确预测和优化控制 194
9.2.1 背景介绍 194
9.2.2 研究方法 197
9.2.3 案例结果 202
9.2.4 结论 207
参考文献 208
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