2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——系統(tǒng)科學(xué)與工程對(duì)生態(tài)環(huán)境的研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述系統(tǒng)思想中“整體性”和“關(guān)聯(lián)性”原則在理解生態(tài)系統(tǒng)時(shí)的具體體現(xiàn)。2.系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型在模擬生態(tài)環(huán)境變化趨勢(shì)時(shí)，主要面臨哪些類(lèi)型的變量和反饋結(jié)構(gòu)？請(qǐng)舉例說(shuō)明。3.什么是人-環(huán)境耦合系統(tǒng)？請(qǐng)列舉其在分析城市擴(kuò)張對(duì)區(qū)域水環(huán)境影響的兩個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)要素。4.在進(jìn)行生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)時(shí)，采用系統(tǒng)邊界劃分的主要目的和原則是什么？二、分析題（每題8分，共32分）5.某流域面臨工業(yè)點(diǎn)源污染和農(nóng)業(yè)面源污染的復(fù)合影響，導(dǎo)致水質(zhì)惡化。請(qǐng)運(yùn)用系統(tǒng)分析方法，識(shí)別該流域水環(huán)境問(wèn)題的核心要素，并分析其中可能存在的正負(fù)反饋回路。6.假設(shè)某地區(qū)生物多樣性保護(hù)面臨棲息地喪失和外來(lái)物種入侵兩大主要壓力。請(qǐng)簡(jiǎn)述如何運(yùn)用系統(tǒng)思維制定綜合性的生物多樣性保護(hù)策略，并說(shuō)明需要考慮的關(guān)鍵系統(tǒng)交互作用。7.試分析將投入產(chǎn)出分析模型應(yīng)用于區(qū)域資源消耗與環(huán)境影響評(píng)估時(shí)的基本思路和潛在優(yōu)勢(shì)，并指出其可能存在的局限性。8.描述系統(tǒng)優(yōu)化方法（如線性規(guī)劃）在制定城市固體廢物管理方案（如分類(lèi)收集、運(yùn)輸、處理）中可能的應(yīng)用場(chǎng)景，并說(shuō)明需要確定的關(guān)鍵決策變量和約束條件。三、論述題（每題15分，共30分）9.論述系統(tǒng)科學(xué)與工程的理論與方法為理解和應(yīng)對(duì)氣候變化這一復(fù)雜系統(tǒng)性問(wèn)題提供了哪些獨(dú)特的視角和分析工具。請(qǐng)結(jié)合具體實(shí)例說(shuō)明。10.選擇一個(gè)你熟悉的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題（如空氣污染、土壤退化、海洋漁業(yè)資源枯竭等），詳細(xì)闡述如何運(yùn)用系統(tǒng)思維框架進(jìn)行問(wèn)題診斷，并提出一個(gè)基于系統(tǒng)方法的綜合解決方案框架。試卷答案一、簡(jiǎn)答題1.答案：整體性原則體現(xiàn)為將生態(tài)系統(tǒng)視為一個(gè)相互聯(lián)系、相互作用的整體，而非各組成部分的簡(jiǎn)單相加，需從整體角度認(rèn)識(shí)其結(jié)構(gòu)和功能。關(guān)聯(lián)性原則體現(xiàn)為強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部各要素（生物、非生物、社會(huì)因子）之間以及生態(tài)系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的緊密聯(lián)系和相互影響，理解變化在一個(gè)要素引發(fā)的連鎖反應(yīng)。解析思路：考察對(duì)系統(tǒng)思想基本概念的掌握。要求學(xué)生能用自己的話解釋“整體性”意味著不能孤立看問(wèn)題，要看到整體；“關(guān)聯(lián)性”意味著各部分之間有聯(lián)系，變化會(huì)傳遞。2.答案：主要面臨存量變量（如生物量、污染物濃度）和流量變量（如排放量、遷移轉(zhuǎn)化速率）。反饋結(jié)構(gòu)主要包括正反饋（如污染物濃度升高加速生態(tài)退化，進(jìn)一步升高濃度）和負(fù)反饋（如水體富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致藻類(lèi)爆發(fā)，隨后藻類(lèi)死亡分解耗氧，水質(zhì)趨于好轉(zhuǎn)）。變量和反饋結(jié)構(gòu)共同決定了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為和穩(wěn)定性。解析思路：考察對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型核心構(gòu)成要素的理解。要求學(xué)生能識(shí)別模型中常見(jiàn)的變量類(lèi)型（存量與流量）以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)行為的關(guān)鍵反饋機(jī)制（正負(fù)反饋）。3.答案：人-環(huán)境耦合系統(tǒng)是指人類(lèi)社會(huì)系統(tǒng)與自然環(huán)境系統(tǒng)相互作用、相互影響的復(fù)雜系統(tǒng)。關(guān)鍵系統(tǒng)要素包括：環(huán)境要素（如水體、土壤、大氣、生物多樣性）；社會(huì)要素（如人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、技術(shù)水平、環(huán)境政策法規(guī)、公眾意識(shí)）。要素間的相互作用（如經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致污染排放增加，影響環(huán)境質(zhì)量，進(jìn)而影響人類(lèi)健康）是分析的核心。解析思路：考察對(duì)特定耦合系統(tǒng)概念的理解和應(yīng)用能力。要求學(xué)生能定義人-環(huán)境耦合系統(tǒng)，并具體列舉其在分析特定問(wèn)題時(shí)涉及的關(guān)鍵組成部分。4.答案：主要目的是明確研究系統(tǒng)的范圍和邊界，以便于聚焦分析、簡(jiǎn)化模型。原則包括：目的性原則（邊界應(yīng)與研究目標(biāo)緊密相關(guān)）、整體性原則（包含所有關(guān)鍵要素和相互作用）、層次性原則（根據(jù)分析需要選擇合適尺度）、開(kāi)放性原則（考慮與外部環(huán)境的物質(zhì)和能量交換）。解析思路：考察系統(tǒng)分析中的基本操作——界定系統(tǒng)邊界。要求學(xué)生能說(shuō)明劃分邊界的目的，并掌握劃分邊界的基本原則。二、分析題5.答案：核心要素可能包括：污染源（點(diǎn)源、面源）、水環(huán)境介質(zhì)（水體、底泥）、水生生物群落、河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、水環(huán)境容量、水動(dòng)力條件、環(huán)境自?xún)裟芰?、社?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等。可能存在的正反饋回路示例：水質(zhì)惡化->水生生物死亡->污染物分解耗氧加劇->水質(zhì)進(jìn)一步惡化。可能存在的負(fù)反饋回路示例：水質(zhì)惡化->水生植物生長(zhǎng)受阻->污染物吸收減少->水質(zhì)有所改善。解析思路：考察運(yùn)用系統(tǒng)分析識(shí)別要素和反饋回路的能力。要求學(xué)生針對(duì)具體問(wèn)題（流域污染），能列出關(guān)鍵影響因素，并嘗試分析其中可能存在的強(qiáng)化（正反饋）或調(diào)節(jié)（負(fù)反饋）機(jī)制。6.答案：運(yùn)用系統(tǒng)思維制定策略需考慮：系統(tǒng)整體性，統(tǒng)籌棲息地保護(hù)與外來(lái)物種控制；關(guān)聯(lián)性，分析棲息地喪失與外來(lái)入侵的相互作用，以及它們與其他壓力（如氣候變化、過(guò)度開(kāi)發(fā)）的關(guān)聯(lián)；關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，識(shí)別對(duì)生物多樣性影響最大的棲息地類(lèi)型或最危險(xiǎn)的外來(lái)物種；反饋機(jī)制，考慮保護(hù)措施可能引發(fā)的間接影響或生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的正反饋。策略可包括：建立生態(tài)廊道連接破碎化棲息地；嚴(yán)格外來(lái)物種入侵防控；實(shí)施基于生態(tài)系統(tǒng)的管理，恢復(fù)自然干擾機(jī)制；加強(qiáng)公眾教育和社區(qū)參與。解析思路：考察系統(tǒng)思維在制定解決方案中的應(yīng)用。要求學(xué)生能闡述系統(tǒng)思維的核心（整體、關(guān)聯(lián)、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、反饋）如何指導(dǎo)策略制定，并給出具體的策略方向。7.答案：基本思路是構(gòu)建投入產(chǎn)出表，追蹤特定區(qū)域經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的資源消耗（如能源、水、土地）和污染物產(chǎn)生（如CO2、SO2、COD）流向，分析各部門(mén)間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系及其對(duì)環(huán)境的影響。潛在優(yōu)勢(shì)在于：能從經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)角度揭示資源消耗和環(huán)境影響的空間分異和產(chǎn)業(yè)傳導(dǎo)路徑；有助于識(shí)別資源利用效率低下的行業(yè)和主要的污染源頭；可用于評(píng)估經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)環(huán)境影響的宏觀效應(yīng)。局限性在于：模型通常基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，時(shí)效性有限；難以精確反映環(huán)境系統(tǒng)的復(fù)雜非線性動(dòng)態(tài)；假設(shè)條件較多，可能與實(shí)際情況有偏差；側(cè)重宏觀層面，對(duì)微觀具體過(guò)程刻畫(huà)不足。解析思路：考察對(duì)投入產(chǎn)出模型在環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用的理解。要求學(xué)生能描述其基本原理和分析流程，并辯證地分析其優(yōu)點(diǎn)（宏觀關(guān)聯(lián)分析能力）和缺點(diǎn)（數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)性、非線性、尺度等）。8.答案：應(yīng)用場(chǎng)景：在滿(mǎn)足城市垃圾總量、處理能力、運(yùn)輸距離、處理成本、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)、居民可達(dá)性等約束條件下，如何優(yōu)化垃圾收集頻率、運(yùn)輸路線、分選比例、最終處理方式（填埋、焚燒、堆肥）的組合，以最小化總成本或最大化環(huán)境效益（如資源回收率）。關(guān)鍵決策變量可能包括：各收集點(diǎn)的收集量、收集頻率、運(yùn)輸車(chē)輛數(shù)量與路線、各類(lèi)垃圾的比例、處理方式的選擇。約束條件可能包括：垃圾產(chǎn)生總量預(yù)測(cè)、處理設(shè)施容量與能力、交通流量限制、噪聲與排放標(biāo)準(zhǔn)、土地可用性、處理費(fèi)用預(yù)算等。解析思路：考察將優(yōu)化方法應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的能力。要求學(xué)生能設(shè)想一個(gè)具體應(yīng)用場(chǎng)景，識(shí)別其中的優(yōu)化目標(biāo)、決策變量、以及需要滿(mǎn)足的各種限制條件（約束）。三、論述題9.答案：系統(tǒng)科學(xué)與工程提供了理解氣候變化的獨(dú)特視角和分析工具。視角包括：將氣候變化視為一個(gè)由自然系統(tǒng)（大氣、海洋、陸地、冰雪圈）和社會(huì)系統(tǒng)（能源、農(nóng)業(yè)、交通等）構(gòu)成的復(fù)雜耦合系統(tǒng)；強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)對(duì)干擾的響應(yīng)具有非線性特征，小擾動(dòng)可能引發(fā)大效應(yīng)（閾值效應(yīng)）；關(guān)注系統(tǒng)內(nèi)部的反饋機(jī)制（如冰雪反照率反饋、水汽反饋）；重視系統(tǒng)脆弱性和適應(yīng)能力分析。分析工具包括：系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，用于模擬氣候變化因子（如溫室氣體濃度）與氣候系統(tǒng)響應(yīng)（如溫度、海平面）之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系及政策干預(yù)效果；投入產(chǎn)出分析，用于追蹤全球或區(qū)域經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的溫室氣體排放源；Agent-Based模型，用于模擬人類(lèi)行為（如能源使用選擇）與氣候變化影響的交互過(guò)程；系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，用于評(píng)估氣候變化對(duì)不同區(qū)域和行業(yè)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。這些工具有助于更全面、深入地理解氣候變化機(jī)制，預(yù)測(cè)未來(lái)趨勢(shì)，并評(píng)估不同應(yīng)對(duì)策略的效果。解析思路：考察對(duì)系統(tǒng)科學(xué)與工程理論方法在特定宏觀復(fù)雜問(wèn)題（氣候變化）中應(yīng)用的綜合性理解和闡述能力。要求學(xué)生能從系統(tǒng)思維的角度分析氣候變化問(wèn)題，并能列舉并說(shuō)明相關(guān)的系統(tǒng)科學(xué)方法和模型工具及其作用。10.答案：（以空氣污染為例）運(yùn)用系統(tǒng)思維框架診斷問(wèn)題需：1）界定系統(tǒng)邊界：明確研究區(qū)域、時(shí)間范圍，包含關(guān)鍵污染源（工業(yè)、交通、揚(yáng)塵等）、污染傳輸途徑（大氣環(huán)流）、受體（人群、環(huán)境）、大氣環(huán)境系統(tǒng)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。2）識(shí)別關(guān)鍵要素和相互作用：分析主要污染源特征及其排放清單；識(shí)別大氣化學(xué)轉(zhuǎn)化和沉降過(guò)程；評(píng)估人口暴露水平和健康影響；考察氣象條件對(duì)污染擴(kuò)散的影響；分析能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)布局、交通模式等社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與污染的驅(qū)動(dòng)關(guān)系。3）分析反饋機(jī)制：如污染加劇->健康受損->公眾壓力增大->政策更嚴(yán)格->污染源控制加強(qiáng)->污染改善（負(fù)反饋）；或短期經(jīng)濟(jì)優(yōu)先->污染控制投入不足->污染持續(xù)惡化->生態(tài)系統(tǒng)破壞（正反饋）。提出基于系統(tǒng)方法的綜合解決方案框架需：1）源頭控制：優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推廣清潔能源，加強(qiáng)工業(yè)和交通排放標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)管（針對(duì)關(guān)鍵污染源）。2）過(guò)程干預(yù)：發(fā)展大氣污染預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)，適時(shí)實(shí)施區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控（針對(duì)傳輸途徑和氣象影響）。3）末端治理：建設(shè)高效污水處理廠、垃圾焚燒廠；增加城市綠化和濕地面積（吸收凈化能力）（針對(duì)受體和環(huán)境）。4）政策與管理：完善環(huán)境法規(guī)，利用經(jīng)濟(jì)手段（碳稅、排污權(quán)交易）激勵(lì)減排，加強(qiáng)公眾參與和