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程声通 著

图书标签:

• 环境科学
• 系统分析
• 环境工程
• 环境管理
• 生态学
• 建模
• 环境评价
• 可持续发展
• 环境系统
• 教程

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122140081

版次：2

商品编码：11054109

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-09-01

用纸：胶版纸

页数：328

正文语种：中文

内容简介

　　环境系统分析是环境科学与工程专业基础学科之一，主要研究对象是环境系统的模型化、最优化和决策科学化。《环境系统分析教程（第2版）》内容分为十二章，概述了系统分析的原理与方法，详细论述了环境系统的模型化与最优化，并探讨环境系统规划与环境系统决策的基本方法。书中列入了较多的算例，每一章都附有习题与思考题，具有较强的知识性和参考价值。
　　《环境系统分析教程（第2版）》可作为高等学校环境科学与工程及相关专业的本科生、研究生教材，也可作为从事环境规划、评价、设计等领域的技术人员、科研人员和管理人员的参考用书。

作者简介

程声通，清华大学环境学院教授，博士生导师、清华大学学术委员会委员、中国环境科学学会高级会员、中国社会发展研究会水专业委员会理事。在环境规划与管理领域开展了多方面的研究，主要领域在环境规划、环境管理和环境信息系统等方面。出版专著5部，主编全国通用性教材2部，在国内外杂志发表论文数十篇；作为中方专家，1991－1992年曾参与亚洲开发银行项目，研究3个城市（上海、大连、南通）的信息系统建设；参与世界银行技术援助项目，研究省级环境信息系统；作为咨询顾问，参与香港策略性污水排放计划EIA研究；主持流域环境规划管理和环境遥感方面的研究。

目录

第一章环境系统分析概论
第一节系统及其特征
第二节系 统 分 析
第三节环境系统分析
第四节系统的结构化
习题与思考题

第二章环境质量基本模型
第一节数学模型概述
第二节污染物在环境介质中的运动特征
第三节环境质量基本模型的推导
第四节非稳定源排放的解析解
第五节稳定源排放的基本模型解析解
第六节污染物在均匀流场中的分布特征
第七节环境质量基本模型的数值解
习题与思考题

第三章内陆水体水质模型
第一节基本水质问题
第二节湖泊水库水质模型
第三节一维河流水质模型
第四节二维河流水质模型
第五节地下水水质模型基础
第六节实用水质模型介绍
习题与思考题

第四章河口及近岸海域水质模型
第一节河口及近岸海域水文特征
第二节污染物在水体中的混合稀释
第三节河口水质模型
第四节近岸海域水质模型基础
第五节实用模型介绍
习题与思考题

第五章流域非点源模型
第一节非点源污染概述
第二节流域非点源的产生与特征
第三节流域非点源模型
第四节非点源污染控制措施
第五节流域非点源模型SWAT应用实例
习题与思考题

第六章大气质量模型
第一节大气污染物扩散过程
第二节污染源解析
第三节箱式大气质量模型
第四节点源扩散模型
第五节线源和面源模型
第六节复杂边界层的大气质量模型
第七节大气质量模型中的参数估计
第八节实用空气质量模型介绍
习题与思考题

第七章环境质量评价方法与模型
第一节环境质量评价概述
第二节污染源评价和预测
第三节环境质量评价模型
第四节环境影响评价
第五节环境风险评价
习题与思考题

第八章水环境规划
第一节水环境功能区与水污染控制区
第二节水环境容量与污染物允许排放量
第三节系统的组成与分类
第四节最优规划方法
第五节情景分析方法
第六节水资源-水质系统规划
习题与思考题

第九章大气环境规划
第一节规划原则和依据
第二节规划内容与方法
第三节情景规划方法
第四节比例下降规划
第五节地面浓度控制规划
第六节空气质量�簿�济�材茉聪低彻婊�
第七节实用污染物总量控制规划方法（A.P值法）
习题与思考题

第十章城市垃圾处理系统规划
第一节概述
第二节城市垃圾产生量预测
第三节城市垃圾处理系统的总体布局
第四节垃圾处理系统设施规划
第五节城市垃圾处理系统的环境影响
分析
习题与思考题

第十一章能源·经济·环境系统分析
第一节3E系统概述
第二节3E系统的协调性分析
第三节3E系统模拟预测模型
第四节3E系统优化决策模型
习题与思考题

第十二章环境决策分析
第一节概述
第二节常用的环境决策分析技术
第三节多目标环境决策分析技术
第四节环境决策支持系统
习题与思考题

参考文献

精彩书摘

　　一、非点源污染定义 非点源污染（non-point source pollution）是指时空上无法定点监测的，与大气、水文、土壤、植被、地质、地貌、地形等环境条件和人类活动密切相关的，可随时随地发生的，直接对大气、土壤、水构成污染的污染物来源。它包括大气环境的非点源、土壤环境的非点源和水环境的非点源。与水环境有关的非点源污染主要包括大气干湿沉降、暴雨径流、底泥二次污染和生物污染等。狭义的非点源污染即暴雨径流，地表水非点源污染是指在降雨一径流的淋溶和冲刷作用下，大气中、地面和地下的污染物进入江河、湖泊和海洋等水体而造成的水体污染。除了没有明确的污染发生地以外，非点源污染物与点源污染物没有什么不同。来源于非点源的污染物进入水体后，和点源排放的污染物一样会造成河流、湖库等水体的污染，如引起水体浑浊、溶解氧减少、有毒有害物质浓度增加、富营养化等一系列问题。非点源污染的定义是由点源污染（point source pollution）引出来的。点源污染往往来源于某一固定地点，如工业企业排污口、城市下水道出口（包括雨水和污水）、城市集中污水处理厂出口等。而非点源污染则是在流域空间范围上各处发生的，即在流域的任何一块土地上（包括农业用地、城镇用地等）都可能产生非点源污染。二、非点源污染物的种类和来源 非点源污染物主要包括泥沙、营养物（氮和磷）、可降解有机物（BOD、COD）、有毒有害物质（包括重金属、合成有机化合物）、溶解性固体、固体废弃物等。1.泥沙 泥沙是流入河流、湖库等受纳水体中总量（无论体积或质量）最大、最广泛的非点源污染物，其主要来源于地表径流对土壤的侵蚀，如对陆地表面的破坏、河岸的侵蚀、人类放牧和建设活动等。泥沙流失对水生生态系统的污染主要包括：①降低水体的透明度，增加浑浊度；②夹带某些污染物一起迁移，如合成有机化合物等；③破坏水生栖息地；④降低水体的美学质量；⑤造成河道和湖库的淤积等。

《地球科学前沿探索：复杂系统的建模与模拟》 导读： 本书深入剖析了当前地球科学领域中最前沿、最具挑战性的课题——复杂系统的建模与模拟。随着观测技术的飞速发展和计算能力的显著提升，我们正站在一个全新的视角审视地球的运行机制。本书旨在为相关领域的科研人员、研究生以及高级工程师提供一个系统且深入的理论框架和实践指南，以应对气候变化、生态系统演变、地质灾害预测等重大科学问题。全书内容聚焦于如何利用跨学科的知识体系，构建能够准确反映真实世界复杂非线性和不确定性的数学模型，并通过先进的数值方法进行高效、可靠的模拟。 第一部分：复杂系统理论基础与数学构建 本部分奠定了理解和构建地球系统模型的理论基石。我们首先回顾了经典物理学、化学和生物学定律在描述地球过程中的局限性，进而引出了复杂性科学的核心概念，如自组织临界性、混沌动力学和突现现象。 第一章：从简化到复杂：建模哲学的转变 本章探讨了科学建模的本质与目的。我们不再仅仅追求描述性的模型，而是强调预测性和解释性。详细讨论了模型简化（如均化、参数化）的合理性边界，以及在多尺度、多因素耦合系统中如何恰当地选择模型的结构。重点分析了线性与非线性系统在地球科学中的区别，例如水循环中的湍流过程与地幔对流中的粘滞流动，并介绍了描述这些过程所需的张量分析和非线性微分方程组的初步构建方法。 第二章：概率、不确定性与贝叶斯框架 地球系统本质上是开放且充满不确定性的。本章系统介绍了处理模型输入数据、过程参数以及模型结构本身不确定性的方法。首先，对经典统计学在地球科学中的应用进行了梳理，特别是误差传播理论。随后，本书的核心之一——贝叶斯推理（Bayesian Inference）被详细阐述。我们不仅介绍了马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法在参数校准中的应用，还深入讨论了顺序贝叶斯方法在实时数据同化中的潜力。内容涵盖了高维参数空间中的采样效率优化和后验分布的有效表征。 第二章 附录：信息论在模型选择中的应用 简要介绍了赤池信息准则（AIC）和贝叶斯信息准则（BIC）在评估不同复杂程度模型拟合优度方面的应用。 第三章：尺度分离与多尺度耦合方法 地球过程发生在从微观分子尺度到宏观行星尺度的广阔范围内。本章专注于如何有效地在不同尺度间进行信息传递和能量交换。内容包括： 1. 宏观化（Homogenization）技术： 如何在不损失关键物理信息的前提下，将小尺度过程（如土壤孔隙水流动）转化为大尺度模型中的有效参数（如渗透率）。 2. 嵌套网格与自适应网格加密（AMG）： 在数值模拟中，如何针对特定区域（如锋面、断裂带）局部加密网格以提高分辨率，同时保持全局计算的效率。 3. 多尺度建模框架（例如，混合耦合方法）： 介绍了如何设计模型接口，实现并行处理不同尺度的子模型（如将大气模型与地表水文模型进行双向耦合）。 第二部分：核心地球系统过程的先进模拟技术 本部分将理论应用于具体的地球科学领域，重点介绍当前研究热点中的计算挑战及相应的先进数值技术。 第四章：气候与水文系统的非均匀流体动力学模拟 本章聚焦于大气、海洋和地表水体的三维、非均匀、高雷诺数流动模拟。 1. 高阶有限体积法（FVM）与有限元法（FEM）： 对流项的稳定化处理是关键。详细讨论了迎风格式（Upwinding）、Lax-Friedrichs和Roe格式在处理激波和强梯度时的性能比较。 2. 地表水文模型的耦合与洪水预报： 结合水动力学方程（如浅水方程）与集总式水文模型，构建一体化的流域响应模型。特别关注了时间步长选择和地形数据（DEM）处理的精度要求。 3. 海洋环流的惯性与非惯性区域模拟： 介绍了分层模型和混合层参数化的最新进展，以及如何有效处理科里奥利力在极地和赤道区域的特殊效应。 第五章：岩石圈动力学与断层活动建模 本章深入探讨了地壳和地幔的长期演化过程，这些过程通常涉及极高压力、温度和非牛顿流体的行为。 1. 本构方程的复杂性： 详细分析了粘塑性、粘滞性（Creeping Flow）和脆性破裂（Coulomb-Mohr准则）在不同地质环境下的数学描述。 2. 有限元方法在变形模拟中的应用： 重点介绍了如何使用高阶或次协调有限元公式来解决由大变形引起的网格扭曲问题。讨论了应力松弛与应变积累的数值稳定算法。 3. 断层带的离散化与速率与状态摩擦定律（RSF）： 介绍了如何通过界面单元或非连续化方法（如XFEM）来精确模拟断层面的滑移启动和演化，并将其与地震周期性的物理机制相结合。 第六章：生物地球化学循环的动态模拟 生命活动与地球物理过程的反馈是地球系统科学的核心挑战之一。本章关注碳、氮、磷等关键元素的循环模拟。 1. 反应传输方程的构建： 建立包含生物化学反应速率（如光合作用、微生物降解）和物理传输（扩散、对流）的偏微分方程组。 2. 生物过程的参数化与剂量效应： 讨论了如何将生态学实验数据转化为模型中的速率常数，以及环境因子（如温度、pH值）对生物速率的非线性影响。 3. 土壤微生物群落的动态演化模拟： 引入群体动力学模型（Population Dynamics）来描述不同微生物群落在有机质分解中的相对贡献和竞争关系，实现更真实的土壤碳存储模拟。 第三部分：模型评估、数据同化与高性能计算 强大的模型需要可靠的评估和高效的运行平台。本部分关注模型验证和实际应用中的计算效率问题。 第七章：模型性能评估与后验分析 一个复杂的模型只有经过严格的验证和确认（V&V）才能被信任。 1. 敏感性分析与不确定性量化（UQ）： 介绍了Sobol指数等全阶敏感性分析方法，用于识别模型中最关键的输入变量。 2. 数据同化技术（Data Assimilation）： 重点阐述了集合卡尔曼滤波（EnKF）及其变体（如EnRML）在实时修正模型状态向量中的优势。讨论了在因果关系复杂的地球系统中，如何有效区分观测误差和模型误差。 3. 模型校准与再现性： 讨论了多目标优化算法在校准过程中，平衡不同观测数据（如气温、径流、地表形变）的矛盾性时的策略。 第八章：面向大规模地球系统的并行计算 现代地球系统模拟要求在数万个计算核心上高效运行。本章专注于高性能计算（HPC）策略。 1. 域分解与负载均衡： 详细介绍了MPI（消息传递接口）在划分和管理大规模网格数据方面的应用。重点讨论了如何处理因地理边界或动态过程导致的不均匀计算负载问题。 2. GPU加速与异构计算： 介绍了CUDA/OpenCL编程范式，以及如何将模型中的核心计算密集型模块（如线性方程组求解器、辐射传输计算）移植到图形处理器（GPU）上以获得数量级的加速。 3. 存储策略与I/O优化： 讨论了如何利用并行文件系统和时间窗管理策略来有效处理PB级别模拟输出数据的读写效率瓶颈。 总结与展望： 本书最后总结了当前地球系统模拟面临的挑战，特别是如何将快速发展的机器学习（ML）技术（如深度学习驱动的参数化方案）与传统的、基于物理原理的数值模型进行有效融合，以期在不牺牲物理基础的前提下，提升模型的预测能力和计算效率。本书为读者提供了驾驭下一代地球系统模拟工具的坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

我之前接触的几本环境分析的书籍，大多在“系统”这个概念上停留于表面，总觉得缺少一种宏观的统筹感，好像每部分知识都是孤立存在的，水处理、大气监测、土壤修复，各自为政。然而，这本书最大的亮点，恰恰在于它成功地构建了一个完整的、动态的“环境系统”框架。它不是简单地罗列各个子系统的知识点，而是着重强调了这些子系统之间错综复杂的反馈回路和相互作用机制。举个例子，书中关于城市化进程对区域气候影响的章节，它不是简单地计算热岛效应的强度，而是将土地利用变化、大气颗粒物排放、植被覆盖率下降以及水体蒸发模式的改变，编织成一张相互影响的网络。读完这部分，我才真正理解了什么是“系统思维”——认识到任何一个局点上的干预措施，都可能在系统的其他环节引发连锁反应，有时甚至是负面效应。这种全局观的培养，对于未来从事跨学科的环境规划工作至关重要，它迫使我们必须跳出单一专业的视角，从更广阔的生态经济地理尺度去审视问题。

评分☆☆☆☆☆

我个人对量化分析和不确定性评估部分尤为关注，因为在环境决策中，“不确定性”是永恒的主题。这本书在风险评估和不确定性量化这一块的处理，可以说是教科书级别的严谨。它没有回避环境数据固有的噪音和模型假设的局限性，反而将蒙特卡洛模拟、敏感性分析等高级工具作为核心内容进行讲解。作者清晰地阐述了如何通过这些工具来量化模型预测结果的可靠区间，而不是仅仅给出一个单一的预测值。这对于我们未来需要向决策者汇报分析结果时，提供了强有力的科学依据和沟通技巧。书中对不同情景（Scenarios）的构建和对比分析的案例，非常具有启发性，它们展示了如何将科学预测转化为可操作的政策选项。这本书让我认识到，好的环境分析不仅仅是把数据算出来，更重要的是如何科学地、负责任地向公众和决策层传达这些计算背后的意义和风险边界。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的另一个深刻感受是其对前沿技术融合的开放态度。在环境科学日益受到遥感技术、大数据和人工智能影响的当下，如果一本教材仍然固守传统的地面监测和基础统计方法，那无疑是落伍的。这本书在这方面展现了极佳的前瞻性。它没有将新兴技术视为可有可无的补充，而是将其深度融入到核心的分析流程中。例如，在探讨大气污染源解析时，它详尽地介绍了如何结合高光谱遥感数据进行空间插值和特征提取，这比我以往见过的任何材料都更具操作性和时效性。它似乎在鼓励读者不断更新自己的知识库，提醒我们环境系统的复杂性要求我们必须利用一切可用的先进工具去捕捉和理解这些动态变化。对于希望在这个快速发展的领域保持竞争力的学习者而言，这种对技术融合的重视和引导，是这本书无法替代的价值所在。

评分☆☆☆☆☆

从排版和可读性上来说，这本书给我的阅读体验是非常顺畅的，这在理工科教材中是难能可贵的。很多专业书籍为了追求内容的详实，常常将图表和文字挤压得密不透风，让人望而生畏。但这本教程在视觉呈现上明显下了功夫。图表的质量非常高，不仅清晰美观，而且信息密度适中，关键的参数变化和趋势对比一目了然。更让我感到惊喜的是，作者在理论阐述和实际操作流程之间的切换非常自然流畅。当讲到某个复杂的统计分析方法时，它会立刻提供一个详尽的软件操作步骤指南，甚至连输入参数的意义都解释得清清楚楚。这大大降低了自学门槛，让我感觉自己不是在看一本高深的理论著作，而是在跟随一位经验丰富的导师进行实战演练。这种“理论支撑实践，实践反哺理论”的结构，使得学习过程充满了即时反馈的满足感，有效避免了那种学完知识点后，却不知道如何落地应用的困境。

评分☆☆☆☆☆

这本书在我的案头躺了快半年了，说实话，一开始我是带着点“试试看”的心态买的，毕竟环境科学这个领域，理论和实际操作的鸿沟往往比想象中要大。我最想从教材里找到的，是那种能把我从枯燥的公式和定义中解脱出来，真正带我进入“现场”的视角。很幸运，这本书在这方面做得相当到位。它没有一股脑地堆砌那些晦涩难懂的专业术语，而是通过大量的、贴近实际工程案例的分析，把复杂的环境问题拆解成了可以理解的小模块。比如，它对水文循环和污染物迁移的建模部分，讲解得极为细致，不是那种教科书式的泛泛而谈，而是深入到数据采集、模型选择和结果校准的全过程。我特别欣赏作者在介绍不同分析方法时，总是会附带说明其适用边界和潜在的局限性，这对于我们这些刚入门，很容易迷信某种“万能”模型的初学者来说，简直是醍醐灌顶。这本书真正教会我的，是如何带着批判性的眼光去看待那些所谓的“最佳实践”，理解在特定地理和人文背景下，只有最适合的方案，没有绝对完美的解决方案。这种注重实践和批判性思维的培养，远比记住几个公式来得有价值。

评分☆☆☆☆☆

图书到货太慢，对京东的物流不满意。

评分☆☆☆☆☆

不错

评分☆☆☆☆☆

环境系统分析教程（第2版）

评分☆☆☆☆☆

有点瑕疵，估计是运输弄得，拐角有点破了

评分☆☆☆☆☆

不错

评分☆☆☆☆☆

考试用书，内容不错，价格贵

评分☆☆☆☆☆

考试用书，内容不错，价格贵

评分☆☆☆☆☆

有点瑕疵，估计是运输弄得，拐角有点破了

评分☆☆☆☆☆

有点瑕疵，估计是运输弄得，拐角有点破了