当前课程知识点：水资源系统分析理论与应用 > 第一章 水资源系统分析导论 > 1.2 系统的概念与系统方法 > 1.2系统的概念与系统方法
同学们好 本单元主要讲授
系统的概念与系统方法
系统的定义
所谓系统 就是由相互作用
和相互联系的若干个组成部分
结合而成的具有特定功能的整体
例如 南水北调中线水资源系统
是由南方的丹江口水库
包括水源 大坝 堤防
输水建筑物包括泵站 输水渠道等
及北方用水部门包括居民生活
工业生产 农业生产和生态环境等
所构成的综合体
系统有如下特征
系统由相互联系 相互影响的
部件所组成
系统的部件可能是一些个体 元件 零件
也可能其本身就是一个系统
或者称之为子系统
如水系 水库 大坝 溢洪道 水电机组
堤防 下游保护区 蓄滞洪区等
组成了流域防洪发电系统
而水电机组
又是流域防洪发电系统的一个子系统
系统具有一定的结构
一个系统是其构成要素的集合
是这些要素相互联系
相互制约系统内部各要素之间
相对稳定的联系方式
组织秩序及失控关系的内在表现形式
就是系统的结构
例如水电机组是由压力钢管 水轮机
发电机 调速器等部件
按一定的方式装配而成的
但压力钢管 水轮机 发电机
调速器等部件随意放在一起
却不能构成水电机组
系统具有一定的功能
或者说系统要有一定的目的性
系统的功能是指系统与外部环境
相互联系和相互作用
中表现出来的性质 能力和功能
例如流域防洪发电系统的功能
一方面是对洪水进行调节和安排
使洪灾损失最小
另一方面是充分利用水能发电
使发电效益最佳
系统具有一定的界限
系统的界限把系统
从所处的环境中分离出来
系统通过该界限可以与外界环境
发生能量 信息和物质等的交流
任何一个存在的系统
都必须具备三个要素
即系统的诸部件及其属性
系统的环境及其界限
系统的输入和输出
系统的诸部件及其属性
系统是由许多部件组成的
不同的部件有不同的属性
例如 水电站系统由大坝 溢洪道
发电机组等部件组成
大坝有大坝的类型 坝高等属性
溢洪道有堰顶高程
闸门尺寸 泄洪能力等属性
发电机组有装机容量等属性
系统的环境及界限
所有的系统
都是在一定的外界条件下运行的
系统既受到环境的影响
同时也对环境施加影响
对于物质系统来说
划分系统与环境的界限
很自然地可以由基本系统结构
及系统的目标来有形地确定
例如 水库防洪系统
对于防洪预案的决策者来说
主要的任务是针对典型洪水
或者设计洪水分析水库的调洪方案
生成防洪预案
于是就圈定该决策分析系统即
水库防洪预案分析系统的界限为
水库大坝至下游防洪控制断面
但是对于实时防洪调度的决策者来说
入库洪水过程和区间洪水过程
是通过流域面上的
实时降雨信息预报而得到的
在这种情况下
水库防洪决策分析系统的界限为
水库上游流域 水库大坝
至下游防洪控制断面及区间
系统的输入和输出
系统与环境的交互影响
就产生了输入和输出的含义
外界环境给系统一个输入
通过系统的处理和变换
必然会产生一个输出
再返回到外界环境
对于水库实时防洪预报调度分析系统
系统的输入为降雨过程
输出为泄流过程
若泄流过程不满足防洪要求
则需要改变泄流方式
这就是反馈
系统的层次性原理指的是
由于组成系统的诸要素的种种差异
包括结合方式上的差异
从而使得系统组织在地位与作用
结构与功能上表现出等级秩序性
形成了具有质的差异的系统等级
例如 生命系统是一个多层次系统
生命系统的结构层次为
细胞 组织 器官 系统 个体 种群和群落
生态系统 地球生物圈
社会系统也是一个多层次系统
个体 群体 单位 社区
直到省市 国家乃至整个社会
就是一个系统中的一个层次序列
系统的分类
按系统组成部分的属性分类为
自然系统 人造系统和复合系统
例如生态链系统
河流上游天然子流域降雨径流系统等
是自然系统
城市系统 灌排系统 水电站系统等
是人造系统
水资源系统是由水体系统
属于自然系统
水工建筑物系统属于人造系统
及用水系统属于社会经济系统
等子系统复合而成
按系统组成部分的形态分类为
实体系统与概念系统
实体系统是由一些实物
和有形部件构成的系统
概念系统是用一些思想 规则 政策
等的概念或符号来反映系统的部件
及其属性的系统
概念系统是用一些思想 规划 政策
等的概念或符号来反映系统的部件
及其属性的系统
按系统与环境的关系分类为
封闭系统与开放系统
封闭系统是指该系统与外部环境之间
没有物质 能量和信息的交换的系统
由系统的界限将环境与系统隔开
因而呈一种封闭状态
开放系统是指该系统与外部环境之间
存在物质 能量和信息的交换的系统
开放系统往往具有自调节和自适应功能
按系统所处的状态分类为
静态系统与动态系统
静态系统一般是指存在一定的结构
但没有活动性的系统
系统所处的状态与时间无关
动态系统是指既有结构和部件
又有活动性的系统
系统所处的状态与时间有关
按系统的规模分类为
简单系统与复杂系统
凡是不能或不宜用还原论方法
而要用或宜用新的科学方法
去处理和解决的系统就属于复杂系统
把对象作为系统进行定量化
模型化和择优化研究的科学方法
就称为系统方法
这种方法经历了从哲学到科学
从定性到定量的过度
它是在现代科学
特别是系统论和控制论
得到发展的时候建立的
其根本特征在于从系统的整体出发
把分析与综合 分解与协调
定性与定量结合起来
精确处理部分与整体的辩证关系
科学地把握系统 达到整体优化
本次课到此结束
谢谢大家 再见
-1.1 水资源系统分析问题的提出
-1.2 系统的概念与系统方法
-1.3系统分析的概念和内容
-1.4水资源系统分析方法
-1.5水资源系统分析量化方法案例
-第一章测试
-2.1非线性优化数学模型与求解方法
-2.2最优性条件
--2.2最优性条件
-2.3一维优化与线搜索
-2.4无约束极值问题的解析法
-2.5二次规划
--2.5二次规划
-2.6约束非线性优化罚函数法
-2.7非线性优化直接方法
-2.8 SCE-UA算法
-2.9可变容差法
--2.9可变容差法
-第二章测试
-3.1多阶段决策问题
-3.2动态规划基本原理
-3.3水库优化调度建模及求解
-3.4 随机动态规划模型
-3.5水库优化调度实例
-第三章测试
-4.1遗传算法
--4.1遗传算法
-4.2粒子群算法
--4.2粒子群算法
-4.3蚁群算法
--4.3蚁群算法
-4.4狼群算法
--4.4狼群算法
-第四章测试
-5.1多目标规划问题与特点
-5.2多目标规划模型与解的概念
-5.3多目标规划求解方法
-5.4多目标规划的实例
-第五章测试
-6.1动态系统预测方法导论
-6.2时间序列方法
-6.3线性动态系统模型方法
-6.4 BP人工神经网络方法
-6.5支持向量机方法
-6.6洪水过程动态系统预报方法实例
-第六章测试
-7.1评价程序与评价指标
-7.2层次分析法
--7.2层次分析法
-7.3模糊综合评价法
-7.4投影寻踪评价法
-第七章测试
-8.1决策分析的基本概念
-8.2 不确定性的基本概念
-8.3 完全不确定型决策
-8.4 风险的多维度量
-8.5 风险型决策（1）
-8.6风险型决策（2）
-第八章测试
-期末测试
-期末论文
