2025年大学《系统科学与工程》专业题库—— 系统科学与水利水电工程技术.docxVIP

2025年大学《系统科学与工程》专业题库——系统科学与水利水电工程技术

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、简答题（每题5分，共20分）

1.简述系统科学的主要研究领域及其与水利水电工程技术相结合的意义。

2.解释系统动力学中的“存量”和“流量”概念，并举例说明其在水利水电工程中的应用。

3.阐述层次分析法在水利水电工程方案比选中的基本步骤。

4.分析水资源可持续利用的系统思维原则及其在水利工程规划中的体现。

二、论述题（每题10分，共30分）

1.论述系统思维在水库大坝安全监测与风险预警中的应用价值，并说明如何构建基于系统动力学的监测预警模型。

2.结合实例，论述如何运用系统优化方法解决水电站的多目标优化调度问题。

3.探讨系统科学视角下，如何协调水利水电工程建设与生态环境保护之间的关系，实现工程效益与生态效益的统一。

三、应用题（每题15分，共45分）

1.某流域拟建一水利枢纽工程，需要考虑发电、防洪和灌溉等多目标。试运用系统分析方法，分析该工程可能面临的系统约束和关键影响因素，并提出相应的系统优化策略。

2.假设某水库面临洪水威胁，需要制定应急预案。试运用系统动力学模型，分析影响水库防洪效果的关键因素，并提出改进防洪体系的政策建议。

3.某地区水资源短缺，需要构建一个区域水资源优化配置模型。试阐述该模型应考虑的主要系统要素和反馈机制，并说明如何运用模型进行水资源需求预测和配置方案评估。

试卷答案

一、简答题

1.系统科学的主要研究领域包括一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学、混沌理论和复杂系统科学等。系统科学强调整体性、关联性、层次性和动态性，为理解和解决复杂问题提供了新的视角和方法。将其与水利水电工程技术相结合，有助于更全面地认识水利水电工程系统的内在规律和动态特性，优化工程设计和运行管理，提高工程效益，降低工程风险，促进水利水电梯级梯级开发和可持续发展。

2.存量是指系统中某个特定时刻积累的资源或物质的数量，它随着流量的变化而变化。流量是指单位时间内通过某个界面的存量的变化率，表示资源的输入、输出或转化速率。例如，在水库系统中，“水库蓄水量”是一个存量，它由“入库流量”和“出库流量”（包括灌溉用水、发电用水、城市供水和生态用水等）共同决定；“入库流量”和“出库流量”是流量。通过监测和分析存量和流量，可以了解水库系统的状态变化和动态特性，为水库调度和水资源管理提供依据。

3.层次分析法（AHP）的基本步骤包括：（1）确定决策目标；（2）构建层次结构模型，包括目标层、准则层和方案层；（3）构造判断矩阵，对同一层次的各个因素进行两两比较，确定其相对重要性；（4）计算各层次因素的权重向量；（5）进行一致性检验，确保判断矩阵的合理性；（6）计算方案层的综合得分，并根据得分进行方案排序。AHP将定性分析和定量分析相结合，适用于解决水利水电工程方案比选中存在的多目标、多因素决策问题。

4.水资源可持续利用的系统思维原则包括整体性原则、关联性原则、动态性原则、循环利用原则和协调发展原则。整体性原则强调水资源作为一个复杂的生态系统，要综合考虑水的数量、质量、生态功能和社会经济价值。关联性原则强调水资源与其他自然要素和社会经济系统之间的相互联系和影响。动态性原则强调水资源系统的状态是不断变化的，需要动态监测和调整管理策略。循环利用原则强调提高水资源利用效率，减少水资源浪费，推广节水技术和措施。协调发展原则强调协调水资源开发、利用、节约和保护之间的关系，实现经济发展、社会进步和生态环境保护的协调统一。在水利工程规划中，应将这些原则贯穿于规划的全过程，例如，在进行水库规划时，不仅要考虑防洪和灌溉效益，还要考虑对下游生态环境的影响，并采取措施保护水生生物多样性。

二、论述题

1.系统思维在水库大坝安全监测与风险预警中的应用价值体现在能够全面、动态地评估大坝的安全状态，提高风险预警的准确性和时效性。构建基于系统动力学的监测预警模型，首先需要识别影响大坝安全的关键因素，例如大坝变形、渗流、材料老化、地震活动等，并将这些因素纳入模型中。然后，通过收集和分析大坝的监测数据，建立模型参数，并进行模型调试和验证。最后，利用模型模拟不同情景下大坝的响应，预测大坝的安全状态变化趋势，并根据预测结果进行风险预警。例如，当模型预测到大坝变形速率超过安全阈值时，可以及时发出预警，采取相应的应急措施，防止灾害发生。

2.水电站的多目标优化调度问题通常涉及发电效益最大化、电网调峰能力提升、水库生态流量保障等多个目标。运用系统优化方法解决该问题，可以构建一个多目标优化模型，将各个目标转化为数学表达式，并引入约束条件，例如水电站的发电能力限制、水