基本介紹
內容簡介
《環境模擬:環境系統的系統動力學模型導論》是由科學出版社出版的。
作者簡介
作者：(美國) 福特 (Ford.A.) 譯者：唐海萍 史培軍
圖書目錄
序言
致謝
第一部分 導論
第1章 概述
第2章 庫和流
第3章 數值模擬
第4章 莫諾盆地的水流模型
第5章 平衡圖
第6章 s形增長
第7章 因果迴路圖
第8章 因果迴路與體內平衡
第9章 牛眼圖
第二部分 物質流模擬
第10章 物質流簡介
第1l章 步長的取值
第12章 模擬DDT流
第13章 幼鮭的春季洄游
第14章 圖坎嫩河鮭魚模型
第三部分 建模過程
第15章 建模步驟
第16章 凱巴布高原鹿群模型
第四部分 模擬周期系統
第17章 振盪導論
第18章 凱巴布高原上的捕食者一獵物振盪
第19章 鋁生產的波動性
第五部分 管理飛行模擬器
第20章 空氣污染、清潔車輛和費用減免
第21章 雛菊世界的氣候控制
第六部分 結論
第22章 驗證
第23章 來自電力工業的教訓
回顧
附錄A 計量單位
附錄B 數學回顧
軟體
附錄C Stella
附錄D Dynamo
附錄E Vensim
附錄F Powersim
附錄G 電子表格
附錄H 特殊函式
專題
附錄I 空間動態
附錄J 綜合靈敏度分析
附錄K Idagon
參考文獻
譯者編目
圖中變數的中英文對照
地名和機構名的中英文對照
譯後記
文摘
插圖：
模型是用來代替真實系統的。當對實際系統進行操作比較困難時，就需要用模型這個替代系統。建築師的藍圖、工程師的風洞和經濟學家的圖表都是模型。它們代表了一個真實系統的某些方面——建築物、航空器或國家經濟。當這些模型能夠幫助我們學到一些關於它們所代表的真實系統的新知識時，模型就是有用的。
我們當中的許多人已經建立和使用過模型。最初的經驗可能已經涉及物理模型，如紙飛機或紙板滑翔機，這些模型易於組裝和使用，使實驗操作變得有趣。我們進行實驗，觀察實驗結果，然後再嘗試。通過這種方法，我們了解了飛行動力學。如果我們的經驗一致，就會知道，要想使紙飛機飛得更遠，不能簡單地用力投擲，每隻飛機在空中飛行時似乎都遵循其自然滑翔路徑。通過實驗，我們了解到飛行的自然軌跡能在多大程度上得到改進。
本書側重於環境系統的數學模型。數學模型用方程來表示系統內的相互聯繫。我們將集中關注一類特殊的數學模型，它們是在計算機上進行“模擬”的。因為大量繁瑣的計算交由計算機來執行，故稱其為計算機模擬模型。我們的工作就是思考建立描述環境系統模型的最佳途徑。如果工作做得很好，就能利用模型來進行實驗。我們嘗試實驗，觀察實驗結果，然後再重複實驗。通過這種方法，將會提高我們對於環境系統里自然軌跡的理解。通過使用計算機模型的模擬實驗，我們將了解到系統運行的自然軌跡能在多大程度上得到改進。
非正規模型
我們隨時都在使用模型，但大部分時候用的都不是正規的模型。我們腦海中浮現的是一個簡化了的複雜系統圖像，有時稱之為“心理模型”。Senge（1990）這樣描述心理模型：“根深蒂固的假設、概括，甚至圖像，影響我們如何認識世界，如何採取行動。”我們常用心理模型來解釋周圍的世界。
後記
ModelingtheEnvironment中文翻譯稿終於完稿，即將付梓出版，欣喜之情難以言表。
這部著作最早是2000年由史培軍教授從美國為他的博士後們帶回來的。當時我博士後剛出站留校任教，為研究生講授《系統工程》這門課程，這本書就恰似及時雨，一直作為我給學生授課的主要參考書之一。這部著作理論體系完整，講解深入淺出，更有很多研究實例，使我受益匪淺，於是就萌生了想將此書翻譯成中文稿，讓更多的同行和研究生了解和掌握系統動力學方法在資源與環境管理研究中套用的念頭。
從2005年起，我承擔了此書的翻譯工作，並和史培軍教授一起組織校訂。正如史培軍教授所言，翻譯一本書比寫作一本書難度要大得多。在翻譯和校訂過程中，我們遇到了許多困難，但還是咬牙堅持下來了。為了能夠準確翻譯書中的內容，努力做到信、達、雅，我們字斟句酌，利用寒暑假的時間集中進行研討，梳理國內外相關文獻，請教該領域的大師名家，以期忠實地將這部著作呈現給讀者。書中大量的專有辭彙和不同學科領域的專業辭彙，還有地名、人名、機構名等，看懂輕而易舉，可是要準確查找出來，並非易事，有時候一個詞就要查找半天。雖然發達的網路資源為我們提供了快速獲取信息的途徑，但是甄別可靠的信息和獲取所需知識的瀏覽過程是極度費時費力的。2008年上半年，在對全部譯稿統稿修改三遍之後，最後由史培軍教授於百忙之中撥冗審閱定稿，順利完成了全書的譯稿。
雖竭盡所能，但本譯稿一定還存在許多欠缺和不足之處。如部分術語的翻譯，可能會存在譯法分歧，望讀者見諒，其他缺憾肯定也在所難免。懇請廣大讀者在閱讀過程中不吝賜教，批評指正，特別是誠請本書原作者能夠諒解。
以下同志參加了本書部分章節的翻譯，他們是：閆玉春、常瑞英、李薇、陳海濱、顏莉娟、李濱勇、劉亮、李新宇、蔡寅和李嶸。馬駿、李濱勇、顏莉娟和袁素芬同志參加了本譯稿修訂的討論。
此書得以順利出版，得益於多方的幫助和支持。本書的面世首先應該感謝原著作者——華盛頓州立大學地球與環境學院的AndrewFord教授，在我們2006年9月20日向他發郵件徵詢是否同意出版該書中文版時，他馬上就和Island出版社的AngelaOsborn女士聯繫，並於10月2日回復我們，欣然同意將此書譯成中文並給了一些獲取著作權所需要的程式建議；感謝科學出版社幫助聯繫Island出版社獲得譯著著作權；感謝國家自然科學基金項目“內蒙古典型草原退化生態系統恢復重建的機理及在碳貿易中的價值評估”（批准號：40571057）和地表過程與資源生態國家重點實驗室（北京師範大學）資助出版此書。
序言
這本書是專門針對那些對系統和環境感興趣的大學生編寫的。本書主要介紹了系統動力學模型在理解和管理環境系統中的套用。本書可以作為兩個學期的大學本科教材，也可以作為環境系統計算機模擬方向的研究生教材。開卷有益
學習本書的前提是，讀者具備初等代數的基礎，懂得怎樣統一計算過程中的單位。然而，通過本書的學習，也可能會使你在初等代數和統一計算單位這兩個領域的一些最初觀念得到更新。附錄A介紹了如何定義和組合單位。附錄B描述了兩個在你先前數學學習中的重要主題：指數增長和指數衰減。
使用本書，你不需要知道微積分或者微分方程組。相反，你將學會如何在計算機上構建數學模型。你的工作要集中於模型結構；單調乏味的數值模擬將由計算機來完成。Stella（附錄C）、Dynamo（附錄D）、Vensim（附錄E）和Powersire（附錄F）等軟體，使得計算機模擬變得簡單。本書用的是Stella軟體，所以如果你使用stella，將會發現你的工作和本書所講內容之間有最直接的匹配。然而，你也可以使用本書中提到的其他任何一個軟體包。每個軟體都很容易學習，而且都可以用來構建環境系統的強大模型。
第一部分導論
第1章介紹了建模的一般過程以及系統動力學的具體套用領域。第2章解釋了系統動力學模型的基本構建模組：庫和流。第3章闡述了在計算機上完成模型的數值模擬。第一次構建和使用一個真實環境系統模型的機會出現在第4章，該章描述了一個加利福尼亞北部莫諾盆地（Mono Basin）的水流模型。
第5～9章完成了導論的介紹資料部分。第5章描述的是平衡圖，一個變化的庫一流圖，表明在動態平衡下維持系統的各種流。第6章描述的是看似不同的兩個系統的模型，但是隨時間的變化都展示出s形增長。它們行為的相似性是來源於其結構的相似性。第7章介紹了觀察系統結構的另一種方法。書中介紹了因果迴路圖，並演示了這種圖是怎樣刻畫系統的反饋結構的。第8章提供了套用新的圖表形式來解釋體內平衡的機會。第9章以“牛眼圖”的一些介紹資料作為導論部分的結束。牛眼圖是描繪模型邊界條件的一種便捷方法。
