2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)在地質(zhì)環(huán)境評價中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.系統(tǒng)要素2.正反饋回路3.地質(zhì)環(huán)境承載力4.層次分析法（AHP）5.系統(tǒng)動力學(xué)（SD）二、簡答題（每小題5分，共25分）1.簡述系統(tǒng)科學(xué)的主要觀點及其與地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)研究的契合點。2.地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)通常具有哪些復(fù)雜特性？3.簡述投入產(chǎn)出分析（IOA）在地質(zhì)環(huán)境影響評價中可能的應(yīng)用方向。4.在地質(zhì)環(huán)境評價中應(yīng)用模糊綜合評價方法需要經(jīng)歷哪些主要步驟？5.解釋什么是系統(tǒng)邊界，在界定地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)邊界時需要考慮哪些因素？三、論述題（每小題10分，共30分）1.論述系統(tǒng)動力學(xué)（SD）模型在模擬地質(zhì)環(huán)境（如流域水土流失、礦區(qū)生態(tài)退化）演化過程中的優(yōu)勢與局限性。2.結(jié)合具體例子，論述如何運用層次分析法（AHP）構(gòu)建地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系。3.試分析系統(tǒng)科學(xué)思維方式對于理解和應(yīng)對地質(zhì)環(huán)境問題（如地下水污染擴散）的價值。四、案例分析題（共30分）假設(shè)某區(qū)域正在進行礦山開發(fā)，導(dǎo)致礦區(qū)及周邊地表沉陷、水體污染、植被破壞、土壤退化等環(huán)境問題。當(dāng)?shù)卣媱潓υ摰V區(qū)的地質(zhì)環(huán)境進行綜合評價，以制定科學(xué)合理的生態(tài)恢復(fù)與治理方案。請結(jié)合系統(tǒng)科學(xué)的理論與方法，回答以下問題：1.在對該礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)進行分析時，應(yīng)識別出哪些主要的系統(tǒng)要素和子系統(tǒng)？（8分）2.如果需要評估該礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的當(dāng)前狀態(tài)和承載壓力，可以運用哪些系統(tǒng)科學(xué)評價方法？請簡要說明其中一種方法的基本原理及其在該案例中的適用性。（10分）3.假設(shè)運用系統(tǒng)動力學(xué)模型來模擬該礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境在未來不同開發(fā)強度和管理措施下的演變趨勢，請闡述在構(gòu)建該模型時需要考慮的關(guān)鍵變量、反饋機制以及需要收集哪些類型的數(shù)據(jù)。（12分）試卷答案一、名詞解釋1.系統(tǒng)要素：構(gòu)成系統(tǒng)的基本單元或組成部分，是系統(tǒng)具有整體性的基礎(chǔ)。在地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)中，要素可以是巖石、水體、大氣、生物、土壤等具體物質(zhì)，也可以是物理、化學(xué)、生物作用等過程。2.正反饋回路：系統(tǒng)中某一要素的變化引起另一相關(guān)要素的變化，而后者又反過來加劇或促進前一要素的變化的機制。正反饋回路通常使系統(tǒng)狀態(tài)迅速偏離平衡，可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或進入新的穩(wěn)定狀態(tài)（如惡性循環(huán)）。在地質(zhì)環(huán)境中，例如融雪后滑坡的發(fā)生往往伴隨正反饋過程。3.地質(zhì)環(huán)境承載力：特定區(qū)域地質(zhì)環(huán)境在維持其自身結(jié)構(gòu)、功能穩(wěn)定和生態(tài)平衡的前提下，能夠容納和消化一定規(guī)模人類經(jīng)濟活動所產(chǎn)生的壓力（如污染、資源消耗）的能力閾值。它是一個動態(tài)概念，受環(huán)境容量、生態(tài)閾值、社會經(jīng)濟活動強度等因素制約。4.層次分析法（AHP）：一種將定性問題與定量分析相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策方法。通過將復(fù)雜問題分解為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層等層次結(jié)構(gòu)，運用兩兩比較的方式確定各層次元素的相對權(quán)重，最終計算出方案的綜合評價值，以進行決策或排序。5.系統(tǒng)動力學(xué)（SD）：一種基于反饋回路概念、用于研究復(fù)雜系統(tǒng)動態(tài)行為的建模和仿真方法。它關(guān)注系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間的相互作用、延遲關(guān)系以及隨時間變化的模式，特別擅長分析非線性、時滯效應(yīng)和整體行為。二、簡答題1.系統(tǒng)科學(xué)的主要觀點及其與地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)研究的契合點：系統(tǒng)科學(xué)強調(diào)整體性、關(guān)聯(lián)性、層次性、動態(tài)性、反饋性和自組織性。地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)恰恰具有這些特性：它由巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈等相互關(guān)聯(lián)的要素組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；各圈層、要素之間存在物質(zhì)和能量交換與反饋；系統(tǒng)具有不同的空間和時間尺度（如流域、區(qū)域、全球，短期、長期）；其狀態(tài)隨人類活動、氣候變化等內(nèi)外部因素而動態(tài)演變；在特定條件下可能表現(xiàn)出自組織特征（如生態(tài)系統(tǒng)演替）。系統(tǒng)科學(xué)為理解地質(zhì)環(huán)境的整體行為、相互作用機制和演化規(guī)律提供了理論框架和分析工具。2.地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)的復(fù)雜特性：地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)通常具有開放性（與大氣、水體等持續(xù)交換物質(zhì)能量）、非線性（小擾動可能引發(fā)大效應(yīng)，如臨界態(tài)失穩(wěn)）、時滯性（響應(yīng)滯后于驅(qū)動因素）、不確定性（受自然隨機因素和人類行為多重影響）、多重尺度性（物理、化學(xué)、生物過程跨越不同時空尺度）、多重價值性（具有生態(tài)、經(jīng)濟、社會等多種功能）等復(fù)雜特性。3.投入產(chǎn)出分析（IOA）在地質(zhì)環(huán)境影響評價中可能的應(yīng)用方向：IOA可以用于分析區(qū)域經(jīng)濟活動對地質(zhì)環(huán)境要素的壓力傳遞路徑和影響范圍。例如，通過構(gòu)建區(qū)域投入產(chǎn)出表，可以追蹤礦產(chǎn)開采、工業(yè)生產(chǎn)、能源消耗等經(jīng)濟活動對水資源消耗、土地占用、大氣污染排放、固體廢物產(chǎn)生等地質(zhì)環(huán)境指標(biāo)的影響程度和流向，識別主要的環(huán)境壓力源，為環(huán)境影響評價、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和政策制定提供依據(jù)。4.模糊綜合評價方法的主要步驟：（1）確定評價對象和因素集（U），即需要評價的地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)或其屬性；（2）建立評價集（V），即評價等級（如優(yōu)、良、中、差）；（3）邀請專家或根據(jù)經(jīng)驗對因素集U中各因素進行兩兩比較，確定各因素對評價集V的隸屬度，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣R；（4）確定各評價因素的權(quán)重向量A；（5）進行模糊綜合評價計算，通過模糊矩陣的合成運算（如A·R）得到評價對象對評價集V的模糊綜合評價向量B；（6）根據(jù)B中最大隸屬度原則或其他方法，確定評價對象的最終評價等級。5.系統(tǒng)邊界界定需考慮的因素：界定地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)邊界時，需考慮：（1）研究目標(biāo)和評價范圍：邊界應(yīng)與研究問題緊密相關(guān)，能包含主要影響要素和過程；（2）系統(tǒng)的主要功能和相互作用：以維持系統(tǒng)關(guān)鍵功能所需的物質(zhì)、能量流為主要依據(jù)；（3）要素的顯著遷移通量：關(guān)注物質(zhì)、能量在系統(tǒng)內(nèi)外部交換的主要路徑和強度；（4）空間和時間尺度：根據(jù)研究尺度確定合適的地理范圍和時間跨度；（5）數(shù)據(jù)可得性：邊界應(yīng)考慮現(xiàn)有監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息的覆蓋范圍和精度。三、論述題1.系統(tǒng)動力學(xué)（SD）模型在模擬地質(zhì)環(huán)境演化中的優(yōu)勢與局限性：優(yōu)勢：（1）擅長處理非線性、時滯和反饋關(guān)系，能揭示地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)動態(tài)演化的復(fù)雜機制；（2）可以模擬長期動態(tài)過程，預(yù)測不同政策干預(yù)下的系統(tǒng)行為趨勢；（3）通過模型結(jié)構(gòu)反思現(xiàn)實系統(tǒng)的因果關(guān)系，加深對系統(tǒng)的理解；（4）便于進行“假設(shè)-檢驗”式的研究，探索管理策略的有效性。局限性：（1）模型構(gòu)建依賴對系統(tǒng)的深刻理解和準(zhǔn)確的知識，且需要大量高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，構(gòu)建難度大；（2）模型簡化不可避免，可能忽略某些次要因素，導(dǎo)致預(yù)測精度有限；（3）參數(shù)校準(zhǔn)和驗證困難，特別是對于地質(zhì)環(huán)境這種受多重復(fù)雜因素影響的系統(tǒng)；（4）模型結(jié)果具有敏感性，對參數(shù)變化和結(jié)構(gòu)假設(shè)敏感，結(jié)論需謹(jǐn)慎解釋。2.運用AHP構(gòu)建地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系的論述：（1）建立層次結(jié)構(gòu)模型：將地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量作為目標(biāo)（最高層），下設(shè)準(zhǔn)則層，如水環(huán)境質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量、大氣環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)功能、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險等；再設(shè)方案層（或稱指標(biāo)層），在準(zhǔn)則層下分解具體指標(biāo)。例如，在水環(huán)境質(zhì)量準(zhǔn)則下，可設(shè)水質(zhì)達標(biāo)率、水體富營養(yǎng)化指數(shù)、地下水超采面積等指標(biāo)。（2）構(gòu)造判斷矩陣：針對每一層級，從上一層的元素開始，進行兩兩比較。例如，在目標(biāo)層下，比較“水環(huán)境質(zhì)量”與“土壤環(huán)境質(zhì)量”對“地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量”的重要性，賦值（如3表示前者比后者重要得多）；比較各準(zhǔn)則層內(nèi)部元素的重要性，如比較“水質(zhì)達標(biāo)率”與“水體富營養(yǎng)化指數(shù)”對“水環(huán)境質(zhì)量”的重要性。（3）層次單排序及其一致性檢驗：對每個判斷矩陣，運用和積法或特征根法計算各元素（指標(biāo)或準(zhǔn)則）的相對權(quán)重，并進行一致性檢驗（計算CI和CR，CR<0.1則通過），確保判斷的邏輯合理性。（4）層次總排序：將各層級的權(quán)重進行合成，得到各指標(biāo)（最底層）相對于總目標(biāo)的綜合權(quán)重。該權(quán)重反映了不同指標(biāo)在地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價中的相對重要性。最終得到的權(quán)重向量構(gòu)成了地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系，可用于后續(xù)的綜合評價計算。3.系統(tǒng)科學(xué)思維方式對理解和應(yīng)對地質(zhì)環(huán)境問題的價值：（1）整體觀：系統(tǒng)科學(xué)強調(diào)從整體上把握地質(zhì)環(huán)境，認(rèn)識到各要素、子系統(tǒng)間的相互聯(lián)系和影響，避免“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”的片面性。這有助于全面識別地質(zhì)環(huán)境問題的成因和后果，如認(rèn)識到礦產(chǎn)開采不僅污染土地，還可能影響地下水和區(qū)域生態(tài)。（2）動態(tài)觀：關(guān)注地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)的演化過程和狀態(tài)變化，理解其穩(wěn)定性、臨界性和恢復(fù)力，預(yù)測未來趨勢。這對于制定前瞻性的環(huán)境保護和恢復(fù)策略至關(guān)重要，如預(yù)測氣候變化對區(qū)域水資源承載能力的影響。（3）反饋觀：識別系統(tǒng)中關(guān)鍵的反饋回路（正反饋和負反饋），理解人類活動或自然因素如何通過這些回路放大或緩解環(huán)境壓力。例如，理解森林砍伐（輸入）如何通過正反饋導(dǎo)致水土流失加劇和生物多樣性下降。（4）關(guān)聯(lián)觀：揭示地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)與社會經(jīng)濟系統(tǒng)之間的相互作用和相互依賴關(guān)系，認(rèn)識到環(huán)境問題往往