环境系统分析PPT第8讲
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环境系统分析教程之箱式大气质量模型(ppt 43张)
![环境系统分析教程之箱式大气质量模型(ppt 43张)](https://img.taocdn.com/s3/m/cfd6c61df111f18583d05a9f.png)
度常数;Q为污染源的源强;u为平均风速;t为时间坐标
一、单箱模型
3. 模型的解
dC ubh ( C C ) lbQ 若K=0,则控制方程为 lbh 0 dt
以上控制方程的初始条件为:t=0时,C=C0;
其解析解为:
Ql C C [ 1 e 0 uh
u t l
]
Ql 当t=∞时, CP C 0 uh
若K≠0,则其解析解为:
Q C u 0K ( K)t h l C C [ 1 e ] 0 u K l
当t=∞时, C P
Q C0 K C0 h u K l
思考
已知某工业基地位于一山谷地区,计算的混合高度h=120m,该地区长
45km,宽5km,上风向的风速为2m/s,SO2的本地浓度为0。该基地建 成后的计划燃煤量为7000t/d,煤的含硫量为3%,SO2转化率为85%,
2 2 2 C C C C C u E E E x x 2 y 2 2 t x x y z z
各种高架点源模型的基础
一、无边界的点源模型
1. 瞬时单烟团正态扩散模型
瞬时释放的单烟团正态扩散模型是一切正态扩散模型的基础。 假设点源位于坐标原点,释放时间为t=0,在无边界的大气环 境中,瞬间排出的一个烟团将沿三维方向扩散。基于上述基 本运动方程及对应假设条件,得空间任一点、任一时刻的污 染物浓度:
1. 瞬时单烟团正态扩散模型
令三个坐标方向上的污染物分布的标准差为:
2 2 2 σ 2E t , σ 2E t , σ 2E t x x y y z z
2 2 2 (y u t) M (x u t) (z u t) y x z C(x, y, z, t) exp 2 2 2 3 σ 2 σ 2 σ 8 π σ σ σ x y z 2 x y z
《环境科学概论》PPT课件(2024)
![《环境科学概论》PPT课件(2024)](https://img.taocdn.com/s3/m/a12c6e4b0640be1e650e52ea551810a6f524c826.png)
生态系统破坏
生物多样性的丧失导致生态系统功能下降,影响 人类福祉。
生物入侵
外来物种的入侵对原生生态系统造成破坏,威胁 本地物种的生存。
2024/1/30
27
固体废弃物处理问题透视
垃圾围城
城市化进程中,固体废 弃物产生量迅速增长, 处理能力不足导致垃圾 围城现象。
2024/1/30
土壤和水体污染
固体废弃物的不当处理 会对土壤和水体造成严 重污染。
8
水圈层结构与功能
水圈层结构
包括海洋、河流、湖泊、冰川、地下 水等。
人类活动对水圈层的影响
过度开采地下水导致水位下降、排放 污染物导致水体污染等。
水圈层功能
调节地球气候、提供水资源、维持生 态系统平衡等。
2024/1/30
9
岩石圈层结构与功能
2024/1/30
岩石圈层结构
包括地壳、地幔和地核等。
4
环境科学的研究对象与任务
研究对象
主要研究人类活动对自然环境的 影响以及自然环境对人类社会的
反作用。
2024/1/30
研究任务
揭示环境问题的本质和规律,提出 解决环境问题的科学依据和技术途 径,促进环境保护与可持续发展。
研究内容
包括环境地学、环境生物学、环境 化学、环境物理学、环境工程学等 多个分支领域。
2024/1/30
加强环境教育和意识培养
通过环境教育提高公众环保意识,培养环保 行为习惯。
29
THANKS
感谢观看
2024/1/30
30
2024/1/30
14
土壤污染现状及危害分析
土壤污染现状
农业生产中大量使用化肥和农药,以及工业废弃物和城市垃圾的不当处理,导致 土壤受到严重污染。
环境系统分析动态规划 ppt课件
![环境系统分析动态规划 ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/8f3c98400c22590102029dba.png)
若该河流可采用稳态S-P模型 来描述BOD的迁移变化,而且X1、 X2足够大,因而可忽略排放口混 合段,则每个阶段的状态有以下
e. 建立目标函数
据本例要求,应把费用函数 作为目标函数,对于每个排放口 断面可以认为该处的治理费用仅 与该断面的决定变量ηi有关,即
Ci=g(ηi)
当排水量和浓度不变时费 用与去除率之间的关系可以是一 个幂函数的关系:
• 依一定顺序决定每一个阶段的最 佳状态,最终可得原始问题的最 优解。
(依据Bellman最优性原理:每个 阶段的最优决策具有那样的性质, 无论是什么起始状态和决定,余 下的决定必须构成一个关于由起 始决定所得到的状态的一个最优 决策。)
• 无通用的解法
必须针对具体问题建立动态
2、动态规划模型的建立 以一个水污染控制系统规划问题 为例
另一种可能是取:
仍有η求3未解知之而后使得Lη2未*2知的。表达式。 对于阶段3,目标为:
约束条件为:
及代入代状入态η转*换1 、函η数*后2的同表样达有式两以 种可能的解:
取
(Q2=Q3+q3 )
或令 达式
得η3*的表
(16) 。
至此,从式(5)至(16)为 整个问题的动态规划数学模型。 由定,于实上际游上边:界条件Qin和Lin可以给
二、动态规划 从数学的观点来说,动态规划
方法是一种分析多段决定过程的数 学方法,即解决多阶段决策过程最 优化的一种方法。
如:①河流与处理厂群的优化问题, 约束条件为各段河流水质标准,目 标函数为总处理费用最小,决策变 量为各处理厂的处理效率。
②废水处理工艺(多段处理)的 最优处理流程选择。
•动态规划方法尤其适用于离散问 题,这是线性规划和其它非线性 规划方法所不及的,且适用于具 有序列结构系统的最优化。如河 流(上游对下游水质有影响,下 游却上游无影响)
e. 建立目标函数
据本例要求,应把费用函数 作为目标函数,对于每个排放口 断面可以认为该处的治理费用仅 与该断面的决定变量ηi有关,即
Ci=g(ηi)
当排水量和浓度不变时费 用与去除率之间的关系可以是一 个幂函数的关系:
• 依一定顺序决定每一个阶段的最 佳状态,最终可得原始问题的最 优解。
(依据Bellman最优性原理:每个 阶段的最优决策具有那样的性质, 无论是什么起始状态和决定,余 下的决定必须构成一个关于由起 始决定所得到的状态的一个最优 决策。)
• 无通用的解法
必须针对具体问题建立动态
2、动态规划模型的建立 以一个水污染控制系统规划问题 为例
另一种可能是取:
仍有η求3未解知之而后使得Lη2未*2知的。表达式。 对于阶段3,目标为:
约束条件为:
及代入代状入态η转*换1 、函η数*后2的同表样达有式两以 种可能的解:
取
(Q2=Q3+q3 )
或令 达式
得η3*的表
(16) 。
至此,从式(5)至(16)为 整个问题的动态规划数学模型。 由定,于实上际游上边:界条件Qin和Lin可以给
二、动态规划 从数学的观点来说,动态规划
方法是一种分析多段决定过程的数 学方法,即解决多阶段决策过程最 优化的一种方法。
如:①河流与处理厂群的优化问题, 约束条件为各段河流水质标准,目 标函数为总处理费用最小,决策变 量为各处理厂的处理效率。
②废水处理工艺(多段处理)的 最优处理流程选择。
•动态规划方法尤其适用于离散问 题,这是线性规划和其它非线性 规划方法所不及的,且适用于具 有序列结构系统的最优化。如河 流(上游对下游水质有影响,下 游却上游无影响)
实例分析-宿舍管理系统幻灯片PPT
![实例分析-宿舍管理系统幻灯片PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/fad29348d1f34693dbef3e1b.png)
目前,国内使用最多的数据库开发工具主要包 括:Borland Delphi ,Microsoft Visual Basic以及 Microsoft Visual C++。
Delphi 是一个功能强大的可视化编程环境,它 为我们提供了一种方便、快捷的Windows应用开发 工具。它使用了Windows图形用户界面的许多先进 的特性和设计思想,采用了弹性的可重用的面向 对象Pascal编程语言。对于广大的程序开发人员来 说,使用Delphi开发应用软件和数据库应用程序, 无疑会大大地提高编程效率。
第8章 实例分析-宿舍管理系统
SQL Server 是高性能的关系型数据库,是创建大型商业 应用的最佳的核心引擎数据库之一。学生宿舍管理系统需要 处理、存储的信息量比较大,所以需要选用功能完备能够存 储大容量的数据的SQL Server作为系统的数据库。SQL Server 2000 是一个具备完全 Web 支持的数据库产品,提供了对可 扩展标记语言 (XML) 的核心支持以及在 Internet 上和防火墙 外进行查询的能力。它的存储容量大,能够保证数据的安全 性,维护数据的完整性,还有自动高效的机制以及运行分布 式处理等,所有这些要求都是FoxPro 2.x或Visual FoxPro这类 桌面型数据库管理系统所不能实现的。Microsoft SQL Server 建立于Microsoft NT的可延伸性和可管理性之上,提供了功能 强大的客户服务器平台,高性能客户服务器结构的数据库管 理系统可以将Delphi,Visual Basic, Visual C++作为客户端开发 工具,而SQL Server将作为存储数据结构的后台服务器软件。
第8章 实例分析-宿舍管理系统
8.2本次开发的意义和目的
Delphi 是一个功能强大的可视化编程环境,它 为我们提供了一种方便、快捷的Windows应用开发 工具。它使用了Windows图形用户界面的许多先进 的特性和设计思想,采用了弹性的可重用的面向 对象Pascal编程语言。对于广大的程序开发人员来 说,使用Delphi开发应用软件和数据库应用程序, 无疑会大大地提高编程效率。
第8章 实例分析-宿舍管理系统
SQL Server 是高性能的关系型数据库,是创建大型商业 应用的最佳的核心引擎数据库之一。学生宿舍管理系统需要 处理、存储的信息量比较大,所以需要选用功能完备能够存 储大容量的数据的SQL Server作为系统的数据库。SQL Server 2000 是一个具备完全 Web 支持的数据库产品,提供了对可 扩展标记语言 (XML) 的核心支持以及在 Internet 上和防火墙 外进行查询的能力。它的存储容量大,能够保证数据的安全 性,维护数据的完整性,还有自动高效的机制以及运行分布 式处理等,所有这些要求都是FoxPro 2.x或Visual FoxPro这类 桌面型数据库管理系统所不能实现的。Microsoft SQL Server 建立于Microsoft NT的可延伸性和可管理性之上,提供了功能 强大的客户服务器平台,高性能客户服务器结构的数据库管 理系统可以将Delphi,Visual Basic, Visual C++作为客户端开发 工具,而SQL Server将作为存储数据结构的后台服务器软件。
第8章 实例分析-宿舍管理系统
8.2本次开发的意义和目的
系统工程第8讲系统评价之层次分析法
![系统工程第8讲系统评价之层次分析法](https://img.taocdn.com/s3/m/5c6c4dee77232f60ddcca1c0.png)
如何得到A和W??
系统工程第8讲系统评价之层次分析 法
2.2 层次分析法
2.2.2 Saaty提出的AHP方法
Step1 : 将问题按照决策要求进行层次分解,得到决策层 次decision hierarchy.
Step 2: 采用两两比较 pairwise comparison方法得到各决
策元素值.
因素 i 和因素 j 相比,谁更重要?重要多少?
系统工程第8讲系统评价之层次分析 法
2.2 层次分析法
AHP采用[1,9]的相对重要性尺度 Def 1 Scale[1,9] 可以用来定义两个元素之间的相对重要性。
系统工程第8讲系统评价之层次分析 法
2.2 层次分析法
案例:相对重要性比较结果 全家三人共同进行因素间的两两比较后,得到如下结果。
系统工程第8讲系统评价之层次分析 法
2.1 系统评价分析方法
2.1.4 系统评价分析原则 v 内部因素与外部因素相结合 v 近期与远期利益相结合 v 局部效益与总体效益相结合 v 定性分析与定量分析相结合
系统工程第8讲系统评价之层次分析 法
2.1 系统评价分析方法
2.1.5 系统评价分析的要点与步骤 要点
案例:求解权重系数-(1) 应用 EM方法,已知
2.2 层次分析法
系统工程第8讲系统评价之层次分析 法
2.2 层次分析法
求特征根,最大特征根,最大特征根对应的特征向量方法
A=[ 1 4 3 1 3 4 1/4 1 7 3 1/5 1 1/3 1/7 1 1/5 1/5 1/6 1 1/3 5 1 1 1/3 1/3 5 5 1 1 3 1/4 1 6 3 1/3 1]; [x,lumda]=eig(A); r=abs(sum(lumda)); n=find(r==max(r)); max_lumda_A=lumda(n,n); %最大特征根 max_x_A=x(:,n); %最大特征根所对应的特征向量 sum_x=sum(max_x_A); %归一化的特征向量w max_x_A_scaled=max_x_A/sum_x
系统工程第8讲系统评价之层次分析 法
2.2 层次分析法
2.2.2 Saaty提出的AHP方法
Step1 : 将问题按照决策要求进行层次分解,得到决策层 次decision hierarchy.
Step 2: 采用两两比较 pairwise comparison方法得到各决
策元素值.
因素 i 和因素 j 相比,谁更重要?重要多少?
系统工程第8讲系统评价之层次分析 法
2.2 层次分析法
AHP采用[1,9]的相对重要性尺度 Def 1 Scale[1,9] 可以用来定义两个元素之间的相对重要性。
系统工程第8讲系统评价之层次分析 法
2.2 层次分析法
案例:相对重要性比较结果 全家三人共同进行因素间的两两比较后,得到如下结果。
系统工程第8讲系统评价之层次分析 法
2.1 系统评价分析方法
2.1.4 系统评价分析原则 v 内部因素与外部因素相结合 v 近期与远期利益相结合 v 局部效益与总体效益相结合 v 定性分析与定量分析相结合
系统工程第8讲系统评价之层次分析 法
2.1 系统评价分析方法
2.1.5 系统评价分析的要点与步骤 要点
案例:求解权重系数-(1) 应用 EM方法,已知
2.2 层次分析法
系统工程第8讲系统评价之层次分析 法
2.2 层次分析法
求特征根,最大特征根,最大特征根对应的特征向量方法
A=[ 1 4 3 1 3 4 1/4 1 7 3 1/5 1 1/3 1/7 1 1/5 1/5 1/6 1 1/3 5 1 1 1/3 1/3 5 5 1 1 3 1/4 1 6 3 1/3 1]; [x,lumda]=eig(A); r=abs(sum(lumda)); n=find(r==max(r)); max_lumda_A=lumda(n,n); %最大特征根 max_x_A=x(:,n); %最大特征根所对应的特征向量 sum_x=sum(max_x_A); %归一化的特征向量w max_x_A_scaled=max_x_A/sum_x
《环境分析》课件
![《环境分析》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/74238505ff4733687e21af45b307e87101f6f8d6.png)
。
生态破坏
矿产开采过程中易引发地质灾害、 破坏地形地貌和生态系统。
环境污染
矿产开采和加工过程中产生的废气 、废水和固体废弃物对环境造成污 染。
海洋资源的过度捕捞
渔业资源枯竭
过度捕捞导致渔业资源逐渐枯竭,影 响海洋生态平衡和渔业产业的可持续 发展。
生态链破坏
生物多样性减少
过度捕捞可能造成海洋生物多样性的 减少,影响海洋生态系统的健康和稳 定性。
对生态平衡的影响
环境问题可能导致生态系统失 衡、生物多样性丧失等。
01
环境污染
大气污染
总结词
大气污染是由于人类活动或自然过程排放的污染物进入大气,导致大气质量恶 化,进而影响人类健康和生态系统的现象。
详细描述
大气污染的主要来源包括工业生产、交通运输、农业活动和生活排放等。污染 物在大气中形成颗粒物、气态污染物等,可导致空气质量变差,影响人类健康 。
极端气候事件的频率和强度增加
总结词
极端气候事件如暴雨、洪涝、干旱、 台风等的发生频率和强度正在增加。
详细描述
随着全球气候变暖,极端气候事件的 频率和强度也在增加。这些极端气候 事件对人类社会和自然生态系统造成 了巨大的影响,如财产损失、人员伤 亡和生态破坏等。
冰川融化与海平面上升
总结词
冰川融化是全球变暖的另一个重要表现,导致海平面上升。
详细描述
冰川融化导致海平面上升,进而引发沿海地区淹水、风暴潮等灾害。海平面上升还威胁到人类的城市、农田和生 态系统等,对人类社会和经济造成严重影响。
生物多样性的减少
总结词
全球气候变暖对生物多样性造成了严重 威胁,导致物种灭绝和生态系统失衡。
VS
详细描述
全球气候变暖对生物多样性产生负面影响 ,许多物种因为无法适应环境变化而面临 灭绝的风险。生物多样性的减少对生态系 统的稳定性和功能造成影响,进而影响到 人类的生存和发展。
生态破坏
矿产开采过程中易引发地质灾害、 破坏地形地貌和生态系统。
环境污染
矿产开采和加工过程中产生的废气 、废水和固体废弃物对环境造成污 染。
海洋资源的过度捕捞
渔业资源枯竭
过度捕捞导致渔业资源逐渐枯竭,影 响海洋生态平衡和渔业产业的可持续 发展。
生态链破坏
生物多样性减少
过度捕捞可能造成海洋生物多样性的 减少,影响海洋生态系统的健康和稳 定性。
对生态平衡的影响
环境问题可能导致生态系统失 衡、生物多样性丧失等。
01
环境污染
大气污染
总结词
大气污染是由于人类活动或自然过程排放的污染物进入大气,导致大气质量恶 化,进而影响人类健康和生态系统的现象。
详细描述
大气污染的主要来源包括工业生产、交通运输、农业活动和生活排放等。污染 物在大气中形成颗粒物、气态污染物等,可导致空气质量变差,影响人类健康 。
极端气候事件的频率和强度增加
总结词
极端气候事件如暴雨、洪涝、干旱、 台风等的发生频率和强度正在增加。
详细描述
随着全球气候变暖,极端气候事件的 频率和强度也在增加。这些极端气候 事件对人类社会和自然生态系统造成 了巨大的影响,如财产损失、人员伤 亡和生态破坏等。
冰川融化与海平面上升
总结词
冰川融化是全球变暖的另一个重要表现,导致海平面上升。
详细描述
冰川融化导致海平面上升,进而引发沿海地区淹水、风暴潮等灾害。海平面上升还威胁到人类的城市、农田和生 态系统等,对人类社会和经济造成严重影响。
生物多样性的减少
总结词
全球气候变暖对生物多样性造成了严重 威胁,导致物种灭绝和生态系统失衡。
VS
详细描述
全球气候变暖对生物多样性产生负面影响 ,许多物种因为无法适应环境变化而面临 灭绝的风险。生物多样性的减少对生态系 统的稳定性和功能造成影响,进而影响到 人类的生存和发展。
环境系统分析-层次分析法
![环境系统分析-层次分析法](https://img.taocdn.com/s3/m/9a6797c30c22590102029d62.png)
4)计算组合权向量(作组合一致性检验*) )计算组合权向量(
组合权向量可作为决策的定量依据. 组合权向量可作为决策的定量依据.
二. 层次分析法的广泛应用
应用领域:经济计划和管理,能源政策和分配, 应用领域:经济计划和管理,能源政策和分配, 人才选拔和评价,生产决策,交通运输,科研选题, 人才选拔和评价,生产决策,交通运输,科研选题, 产业结构,教育,医疗,环境,军事等. 产业结构,教育,医疗,环境,军事等. 处理问题类型:决策,评价,分析,预测等. 处理问题类型:决策,评价,分析,预测等. 建立层次分析结构模型是关键一步,要有主要决 建立层次分析结构模型是关键一步, 策层参与. 策层参与. 构造成对比较阵是数量依据,应由经验丰富,判 构造成对比较阵是数量依据,应由经验丰富, 断力强的专家给出. 断力强的专家给出.
标度 含义 1 同样重要 3 稍微重要 5 明显重要 7 非常重要 9 极端重要
2,4,6,8为中间值,看情况选取.
构造矩阵
在递阶层次结构中, 上一层元素 支配 C 在递阶层次结构中,设 u 着下一层元素 1 ,L, un , 两两比较u1 ,L, un 对 C的相对权重,形成比较 矩阵. 的相对权重, 矩阵.
否则需重新确定
A.
5,计算各层元素对目标层的组合权 , 重,对候选方案进行排序
前面计算得到的是一组元素对上一层某个元素的权重向量, 前面计算得到的是一组元素对上一层某个元素的权重向量, 而我们希望得到的是各种候选方案对目标的排序权重. 而我们希望得到的是各种候选方案对目标的排序权重. 这时需要自上而下地将单准则下的权重进行综合, 这时需要自上而下地将单准则下的权重进行综合,并逐层 进行判断一致性. 进行判断一致性. 目标 W 先计算出C 先计算出 1 ,C2 ,C3 ,C4 ,C5对 w1 w2 w3 w4 w5 目标层的权重向量; 目标层的权重向量; C1 C2 C3 C4 C5 然后计算出P 然后计算出 1 ,P2 ,P3 相对于 C1 ,C2 ,C3 , C4 ,C5的权重 w11 w12 w13 w14 w15 W 1 向量,得到单个方案相对于C 向量,得到单个方案相对于 1 , C2 ,C3 , C4 ,C5的权重向量; 的权重向量; P1 P2 P3 P1 相对目标的组合权重即为: WW1T 相对目标的组合权重即为:
环境质量与系统分析
![环境质量与系统分析](https://img.taocdn.com/s3/m/a65dd78f77a20029bd64783e0912a21615797f6b.png)
第十二页, 共四十八页。
数学模型概述
数学模型的 定义和分类
如果一个事物 M 与另一个事物 S 之间,满足两个条件: M 中包含有一些元素(分量),每个元素(分量)分别对应和代表 S 中的一个元素(
分量); M 中的上述分量之间应存在一定的关系,这种个关系可以用于与 S 的分量间关系
进行类比。我们则将事物 M 称为事物S 的模型。从形式上看,模型可分成抽象模型和 具体模型。
第十页, 共四十八页。
环境质量评价与环境系统分析
1 环境质量评价与系统分析概念的区别与联系 环境质量评价是对环境状态优劣进行定量描述的一项工作。这种定 量描述可是对过去、现在或未来的说明、评定和预测。 系统分析则是一种方法和手段。
系统分析的思想和方法贯穿在环境质量评价的全部过程中。没有系 统分析的的思想和方法, 环境质量评价是无法进行的。
第九页, 共四十八页。
若对大鱼和小鱼都具有相同的捕捞比率,原模型转变为
k 值愈大,平衡中心向右下方的偏移愈烈, 小鱼种群数所占百分比增大。若 k 值愈小, 平衡中心向右下方的偏移较小, 大鱼种 群数 所占百分比增大。
“捕食模型”被用来说明不适当使用毒药 控制
农作物的虫害时, 由于对虫害(x)和虫害的 天敌(y)造成了同样的伤害, 因此系统的中心 向有利于虫害的方向偏移。
第二十二页, 共四十八页。
第二十三页, 共四十八页。
4. 相关性检验 在建立了两个变量 y与 x之间的线性回归方程后,还必须判别 y 与 x之间是否真有线性相关关系。
相关系数检验法:使用相关系数检验法还可以用来比较不同结构 模型对实际事物描述的符合程度。 由于 y与 x可以是任何数据集合, 如果它们分别代表的是数学 模型的计算值和用来检验的一组观测值, 相关系数 R 愈大, 数 学模型愈准确;反之, 相关系数愈小, 数学模型就愈不准确。
数学模型概述
数学模型的 定义和分类
如果一个事物 M 与另一个事物 S 之间,满足两个条件: M 中包含有一些元素(分量),每个元素(分量)分别对应和代表 S 中的一个元素(
分量); M 中的上述分量之间应存在一定的关系,这种个关系可以用于与 S 的分量间关系
进行类比。我们则将事物 M 称为事物S 的模型。从形式上看,模型可分成抽象模型和 具体模型。
第十页, 共四十八页。
环境质量评价与环境系统分析
1 环境质量评价与系统分析概念的区别与联系 环境质量评价是对环境状态优劣进行定量描述的一项工作。这种定 量描述可是对过去、现在或未来的说明、评定和预测。 系统分析则是一种方法和手段。
系统分析的思想和方法贯穿在环境质量评价的全部过程中。没有系 统分析的的思想和方法, 环境质量评价是无法进行的。
第九页, 共四十八页。
若对大鱼和小鱼都具有相同的捕捞比率,原模型转变为
k 值愈大,平衡中心向右下方的偏移愈烈, 小鱼种群数所占百分比增大。若 k 值愈小, 平衡中心向右下方的偏移较小, 大鱼种 群数 所占百分比增大。
“捕食模型”被用来说明不适当使用毒药 控制
农作物的虫害时, 由于对虫害(x)和虫害的 天敌(y)造成了同样的伤害, 因此系统的中心 向有利于虫害的方向偏移。
第二十二页, 共四十八页。
第二十三页, 共四十八页。
4. 相关性检验 在建立了两个变量 y与 x之间的线性回归方程后,还必须判别 y 与 x之间是否真有线性相关关系。
相关系数检验法:使用相关系数检验法还可以用来比较不同结构 模型对实际事物描述的符合程度。 由于 y与 x可以是任何数据集合, 如果它们分别代表的是数学 模型的计算值和用来检验的一组观测值, 相关系数 R 愈大, 数 学模型愈准确;反之, 相关系数愈小, 数学模型就愈不准确。
2019最新第8章系统的状态空间分析课件数学
![2019最新第8章系统的状态空间分析课件数学](https://img.taocdn.com/s3/m/4b8b36e2b14e852458fb578a.png)
x1(t) x2 (t ) x(t) xn (t)
第8章 系统的状态空间分析
图 8.1-2 状态轨迹 状态变量在初始观察时刻(t=t0-)的值称为系统的初始状态。
x(t0 ) [ x1(t0 ) x2 (t0 ) xn (t0 )]T
第8章 系统的状态空间分析
8.1.2 状态模型和状态空间方程
y() T{ f ()}
f (·)
y (·)
系统
图 8.1-3 系统的输入输出模型
第8章 系统的状态空间分析
记忆元件 m(t)
x(t) 系统剩余部分 y (t)
f (t)
(无记忆)
(a)
x(t) 有记忆部分 m(t)
f (t)
无记忆部分
y(t)
(b)
图 8.1-4 一阶动态系统
第8章 系统的状态空间分析
第四步, 用观察法列出输出方程。
第8章 系统的状态空间分析
例 8.2-1 已知网络如图 8.2-1 所示,取图中电压u3和电流i2 作为输出,试建立该网络的状态方程和输出方程。
i1
a L 1H b
R1
i2
x1
2
+
l2 R2
2
us
l1
C 0.5 F
+ -x2
+
R3 3
u3 -
-
图 8.2-1 例 8.2-1 图
x1 x2
1
2
0
us
0
us
i2
1
2
1
0
x1 x2
0 1 4
us
第8章 系统的状态空间分析 例 8.2-2 写出图 8.2-2 网络的状态方程
R5
L5
第8章 系统的状态空间分析
图 8.1-2 状态轨迹 状态变量在初始观察时刻(t=t0-)的值称为系统的初始状态。
x(t0 ) [ x1(t0 ) x2 (t0 ) xn (t0 )]T
第8章 系统的状态空间分析
8.1.2 状态模型和状态空间方程
y() T{ f ()}
f (·)
y (·)
系统
图 8.1-3 系统的输入输出模型
第8章 系统的状态空间分析
记忆元件 m(t)
x(t) 系统剩余部分 y (t)
f (t)
(无记忆)
(a)
x(t) 有记忆部分 m(t)
f (t)
无记忆部分
y(t)
(b)
图 8.1-4 一阶动态系统
第8章 系统的状态空间分析
第四步, 用观察法列出输出方程。
第8章 系统的状态空间分析
例 8.2-1 已知网络如图 8.2-1 所示,取图中电压u3和电流i2 作为输出,试建立该网络的状态方程和输出方程。
i1
a L 1H b
R1
i2
x1
2
+
l2 R2
2
us
l1
C 0.5 F
+ -x2
+
R3 3
u3 -
-
图 8.2-1 例 8.2-1 图
x1 x2
1
2
0
us
0
us
i2
1
2
1
0
x1 x2
0 1 4
us
第8章 系统的状态空间分析 例 8.2-2 写出图 8.2-2 网络的状态方程
R5
L5
第八章污染生态学81环境污染及其生态过程82污染生态效应ppt课件
![第八章污染生态学81环境污染及其生态过程82污染生态效应ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/44367e9c2dc58bd63186bceb19e8b8f67c1cefe8.png)
• 生物学评价法和综合评价法。
• 生物学评价法是指用生物学方法,按一定 标准对一定范围内的环境质量进行评定和 预测,具体有:指示生物法、生物指数法 和种类多样性指数法等。
• 综合评价法则包括重叠法、列表清单法与 相关矩阵法和网络法等。
• (1)指示生物法 • 指示生物是指对某些物质(进入环境中的污染物)
• (3)生态系统结构的简单化、食物网简化、食物 链不完整、物质循环路径减少或不畅通、能量供 给渠道减少、供给程度降低、信息传递受阻等。
8.2.2 污染生态效应评价的原则与指
标体系
1. 污染生态效应评价的指导思想
• 生物体与地球环境化学组成的同一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、污 染物质在生物组织中分布的选择性、以及 生物体对化学物质的必需性,是污染生态 效应评价的指导思想。
1. 污染生态效应评价的主要类型 • (1)短期效应评价
• 指污染物对生物个体毒害作用的评价,包 括生物生理、生化过程受阻,生长发育停 滞,最后可能导致死亡。
• (2)长期效应评价
• 指污染物对群落和生态系统影响的评价, 包括遗传多样性的丧失、物种多样性的丧 失、生态系统结构的简单化等。
2. 污染生态效应评价的基本方法
• (3)生物群落指标 ①群落的结构;②群落的生态 ;③群落的动态; ④群落的分布
• (4)生物群落结构指标 ①物种多样性指数;②个体数量变化指标
• (5)生态系统生态效应指标 ①生态系统结构变化;②生态系统稳定性;③系 统中的生产者、消费者和分解者与非生物环境的 关系
8.2.3 污染生态效应评价的类型与方法
2. 污染物在大气中的转化
• 以光化学氧化、催化氧化反应为主。
• 大气中的碳氢化合物和氮氧化物等,在阳 光(紫外线)作用下发生光化学氧化反应 产生臭氧(O3)、过氧乙酰硝酸酯(PAN) 等物质。一次污染物和二次污染物的混合 物所形成的烟雾称为光化学烟雾。
• 生物学评价法是指用生物学方法,按一定 标准对一定范围内的环境质量进行评定和 预测,具体有:指示生物法、生物指数法 和种类多样性指数法等。
• 综合评价法则包括重叠法、列表清单法与 相关矩阵法和网络法等。
• (1)指示生物法 • 指示生物是指对某些物质(进入环境中的污染物)
• (3)生态系统结构的简单化、食物网简化、食物 链不完整、物质循环路径减少或不畅通、能量供 给渠道减少、供给程度降低、信息传递受阻等。
8.2.2 污染生态效应评价的原则与指
标体系
1. 污染生态效应评价的指导思想
• 生物体与地球环境化学组成的同一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、污 染物质在生物组织中分布的选择性、以及 生物体对化学物质的必需性,是污染生态 效应评价的指导思想。
1. 污染生态效应评价的主要类型 • (1)短期效应评价
• 指污染物对生物个体毒害作用的评价,包 括生物生理、生化过程受阻,生长发育停 滞,最后可能导致死亡。
• (2)长期效应评价
• 指污染物对群落和生态系统影响的评价, 包括遗传多样性的丧失、物种多样性的丧 失、生态系统结构的简单化等。
2. 污染生态效应评价的基本方法
• (3)生物群落指标 ①群落的结构;②群落的生态 ;③群落的动态; ④群落的分布
• (4)生物群落结构指标 ①物种多样性指数;②个体数量变化指标
• (5)生态系统生态效应指标 ①生态系统结构变化;②生态系统稳定性;③系 统中的生产者、消费者和分解者与非生物环境的 关系
8.2.3 污染生态效应评价的类型与方法
2. 污染物在大气中的转化
• 以光化学氧化、催化氧化反应为主。
• 大气中的碳氢化合物和氮氧化物等,在阳 光(紫外线)作用下发生光化学氧化反应 产生臭氧(O3)、过氧乙酰硝酸酯(PAN) 等物质。一次污染物和二次污染物的混合 物所形成的烟雾称为光化学烟雾。
环境分析(PPT 104页)
![环境分析(PPT 104页)](https://img.taocdn.com/s3/m/423f370e561252d381eb6e3e.png)
5
尽管Lisa从财务角度看并不成功,但这个 里程碑式的产品却为基于图形用户界面 的软件定下了行业标准。Lisa技术为更先 进的麦金托什机(Macintosh)产品奠定 了基础,这款产品于1984年1月24日推出。 麦金托什机有图标,下拉菜单,视窗和 鼠标,它为该行业简化使用确立了新标 准,这些标准沿用至今。
6
1985年,乔布斯在管理公司的竞选中失 败并辞职,斯库利(Sculley)成为苹果 公司的领导者。乔布斯新开了一家计算 机公司NeXT,同时沃斯尼亚克也辞职开 了一家发展家用影像产品的公司。
7
到1990年,市场上充斥着各种配置的个 人电脑克隆产品,苹果公司仍是惟一销 售Macs的公司。5月末,微软推出了 Windows 3.0,这个系统事实上可在世界 上所有克隆个人电脑上运行。
39
然而谈到苹果公司的用户,希望就永远 存在。即使全美国都倒向微软、英特尔, 苹果公司的个人用户仍然会忠于该公司。 苹果公司对消费者来说不只是一家公司, 他们当中一些人对它怀有宗教式的热爱。
40
苹果公司在世界上变化最快的市场中竞 争。计算机以令人眩晕的速度变得越来 越快,越来越便宜,做得好的公司都是 那些能适应变化的公司。苹果公司是极 少数经营糟糕的大公司之一。在计算机 行业中它很特别,因为它同时在计算机 市场和操作系统市场上竞争。
1997年,苹果公司推出了操作系统8,这 是针对麦金托什个人电脑设计的新操作 系统,是自1984年推出该系统以来最重 要的Mac操作系统升级。销售非常强劲, 是公司预期的4倍。该公司还开始通过在 线商店直接向美国的最终用户销售多种 产品。
18
1998年,为了触动成长中的计算机消费 市场,苹果公司推出了iMac,该公司称 之为“互连网时代计算机,为美国其他 人设计”。iMac是一款成本很低的计算 机,代表公司在消费者市场上重新定位。 该公司也简化了产品线,并减少了批发、 零售合作者的数量。苹果公司为用户尽 心竭力使公司出现了惊人的恢复。
尽管Lisa从财务角度看并不成功,但这个 里程碑式的产品却为基于图形用户界面 的软件定下了行业标准。Lisa技术为更先 进的麦金托什机(Macintosh)产品奠定 了基础,这款产品于1984年1月24日推出。 麦金托什机有图标,下拉菜单,视窗和 鼠标,它为该行业简化使用确立了新标 准,这些标准沿用至今。
6
1985年,乔布斯在管理公司的竞选中失 败并辞职,斯库利(Sculley)成为苹果 公司的领导者。乔布斯新开了一家计算 机公司NeXT,同时沃斯尼亚克也辞职开 了一家发展家用影像产品的公司。
7
到1990年,市场上充斥着各种配置的个 人电脑克隆产品,苹果公司仍是惟一销 售Macs的公司。5月末,微软推出了 Windows 3.0,这个系统事实上可在世界 上所有克隆个人电脑上运行。
39
然而谈到苹果公司的用户,希望就永远 存在。即使全美国都倒向微软、英特尔, 苹果公司的个人用户仍然会忠于该公司。 苹果公司对消费者来说不只是一家公司, 他们当中一些人对它怀有宗教式的热爱。
40
苹果公司在世界上变化最快的市场中竞 争。计算机以令人眩晕的速度变得越来 越快,越来越便宜,做得好的公司都是 那些能适应变化的公司。苹果公司是极 少数经营糟糕的大公司之一。在计算机 行业中它很特别,因为它同时在计算机 市场和操作系统市场上竞争。
1997年,苹果公司推出了操作系统8,这 是针对麦金托什个人电脑设计的新操作 系统,是自1984年推出该系统以来最重 要的Mac操作系统升级。销售非常强劲, 是公司预期的4倍。该公司还开始通过在 线商店直接向美国的最终用户销售多种 产品。
18
1998年,为了触动成长中的计算机消费 市场,苹果公司推出了iMac,该公司称 之为“互连网时代计算机,为美国其他 人设计”。iMac是一款成本很低的计算 机,代表公司在消费者市场上重新定位。 该公司也简化了产品线,并减少了批发、 零售合作者的数量。苹果公司为用户尽 心竭力使公司出现了惊人的恢复。
环境系统分析大气复氧-课件
![环境系统分析大气复氧-课件](https://img.taocdn.com/s3/m/10c73a108bd63186bcebbcd2.png)
L21=aoL20+b1L1 L22=a1L21+b2L2
…
L2i=ai-1L2,i-1+biLi
…
L2n=an-1L2,n-1+bnLn
用矩阵表示为:
式中 L2=(L21,L22,……L2n)T L=(L1,L2,……Ln)T
g=(g1,o,……o )T 条件,g1=aoL20 方阵。
式中g1是初始 A,B均为n阶
Kc数—(—d试-1验)温度下的BOD降解速度常 t——试验延续时间(h) Lo——试验开始时的河水BOD值。 联立求解即可得P和R值。
2、单一河段水质模型
即只有一个排放口的河段,排 放口置于河段的起点(基本模型用 于某污染物的迁移转化分析)。上 游河段的水质视为河流水质的本底 值。
(1)S-P模型 (1925,第一个)
•
12、越是无能的人,越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/3/42021/3/42021/3/4T hursday, March 04, 2021
•
13、知人者智,自知者明。胜人者有 力,自 胜者强 。2021/3/42021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021
•
14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年3月4日星期 四2021/3/42021/3/42021/3/4
其中: Ks:悬污物吸咐重金属的速度 常数
θ:水流中的悬污物浓度 Kd:重金属在悬污物和水中的分配 系数
Cs:悬浮物中的重金属含量
在这个系统中只考虑悬浮 物与河床底泥的交换,而忽略与 侧向边界的交换。
在严格的边界条件和简化 的条件下,上述式子可以解析求
三、常用水环境评价的预测模型
…
L2i=ai-1L2,i-1+biLi
…
L2n=an-1L2,n-1+bnLn
用矩阵表示为:
式中 L2=(L21,L22,……L2n)T L=(L1,L2,……Ln)T
g=(g1,o,……o )T 条件,g1=aoL20 方阵。
式中g1是初始 A,B均为n阶
Kc数—(—d试-1验)温度下的BOD降解速度常 t——试验延续时间(h) Lo——试验开始时的河水BOD值。 联立求解即可得P和R值。
2、单一河段水质模型
即只有一个排放口的河段,排 放口置于河段的起点(基本模型用 于某污染物的迁移转化分析)。上 游河段的水质视为河流水质的本底 值。
(1)S-P模型 (1925,第一个)
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12、越是无能的人,越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/3/42021/3/42021/3/4T hursday, March 04, 2021
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13、知人者智,自知者明。胜人者有 力,自 胜者强 。2021/3/42021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021
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14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年3月4日星期 四2021/3/42021/3/42021/3/4
其中: Ks:悬污物吸咐重金属的速度 常数
θ:水流中的悬污物浓度 Kd:重金属在悬污物和水中的分配 系数
Cs:悬浮物中的重金属含量
在这个系统中只考虑悬浮 物与河床底泥的交换,而忽略与 侧向边界的交换。
在严格的边界条件和简化 的条件下,上述式子可以解析求
三、常用水环境评价的预测模型
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X(km)
08
28 36 56
DO(mg/l) 10.0 8.5 7.0 6.1 7.2
若起点的BOD(L0)为20mg/l,饱和溶解氧 (Cs)为10.0mg/l,河流平均流速为
Ux=4.0km/h,由S-P模型可知河流溶解氧的
变化规律符合下述方程:
试确定其中的耗氧速度常数Kd和得氧速度 常数Ka。 解:首先,建立目标函数
1、图形表示法
观测值为横坐标,计算值为纵坐标,据 各自变量可得上面相应的两值。
由于环境系统问题的复杂性,对于大系 统,有的文献认为,对于观测值和计算值在 2倍误差范围内都认为满意。
2、相关系数法 统计学上衡量曲线拟合程度的量。
y和y'分别为观测值和计算值的平均 值。r越大相关关系越好(0≤ r ≤1)。
5、网格法
假定有n个等定参数,且已知各参数 的取值范围,把各搜索区间(取值范围 )分成若干个等分,则参数空间
θ=(θ1, θ2,…, θn)T就被划分成若干网格, 计算所有网格顶点上的目标函数值,并 取其中最小的值所对应的参数值作为最 优估计值。
若精度还不够,则可再分细些。
6、经验公式计算法 如:河流的复氧速度常数,大气扩散方程中
以二元为例
4、最优化估值方法 函数一般式 : 建立目标函数:
使其最小( Z min)。 对一个连续可微的目标函数可采用最速下 降法(一阶梯度法)。
梯度法的步骤如下: 第一步:设θ1,θ2, …,θm的初值为 θ 1°,θ 2 °, …θm
°, 允许迭代误差为ℇ.
第二步:计算目标函数的初值
第三步:计算目标函数对参数的梯度。
状态变量对参数的灵敏度为:
目标函数对参数的灵敏度为: 式中△x = x ―x* △z = z―z*
△ θ = θ ― θ0 当 △ θ 0时,忽略高阶微分项得:
例:已知某河段的BOD 降解规律可用下式 表示:
L = L0 e-Kdt
若已知河段初始的BOD浓度L0 =15mg/l, BOD衰减速度常数 Kdd时的BOD值及 其变化幅度。
三、数学模型的灵敏度分析
由于环境系统是一个开放性系统,各 种影响非常复杂,很难精确定量,各种数 学模型存在着不确定性(有许多假设), 模型中的参数也有误差,因此,利用模型 进行的模拟和规划的真实性,可靠性究竟 如何,如何对此做出估计,换言之,状态 变量对参数的灵敏度如何,目标函数对参 数的灵敏度如何以及目标函数对状态变量 的灵敏度如何,需进行分析。
灵敏度分析可以估计模型计算结果的 偏差,且还有助于建立低灵敏度系统,( 这种系统在运行上比较可靠),有助于确 定合理的设计裕量,这比盲目给定安全系 数要合理得多。
(希望是低灵敏度高预测精度的模型)
误差分析是直接验证模型计算结果与实 测值的差异,针对一些零散值而作的,而 灵敏度分析是从另一角度考虑该模型参数 的误差大小对状态变量所引起的计算误差 和对目标函数所引起的误差的一种敏感程 度。
第七步 ,比较Z1和Z0
若
,则停止运算,并输出参数
的估计值θi1 (i=1,2……n)
否则令
返回第三步 。
若以相对误差表示则可取
|(Z1-Z0)/Z1| ≤ε
否则计算的允许选代误差(也称截断 误差)要视目标函数的绝对值大小而定。 用最优化方法估值时,要由经验给定参数 的初值。
例:已知河流沿程的溶解氧(DO)的测定 数据如下:
1.双曲线函数
2.指数函数 y = A ebx 式中A>0 ln y = ln A+ b x
令 Y= ln y , a = ln A , X = x 则 Y= a +b X
y = A eb/x 式中A>0 ln y = ln A+ b /x 令 Y= ln y , a = ln A , X = 1/x 则 Y= a +b X 3.对数函数 y = a + b lnx 令 Y= y , X = ln x 则 Y= a +b X
4.幂函数
y=AXb
(A>0)
lny=lnA+blnx
令 Y= ln y , a = ln A , X = ln x
则 Y= a +b X
5. S曲线
y= 1/ (a+be-x ) ,
1/y=a+be-x
令Y= 1/y , X= e-x , 则 Y= a +b X
值得注意的是,广义线性函数的剩 余平方和、剩余标准差和相关系数应以 原y模式求。
还有一些广义线性函数,不再列举。 可按此思路处理。
下面仅介绍一下状态变量和参数的 数目都是1时的灵敏度分析。
若决策变量(污染物排放量等)保 持不变,则状态变量x和目标Z均可表示 为参数θ的函数:
x* = f (θ0) , Z* = f (θ0)
x*和Z*分别表示参数θ取θ0值的状态 变量值和目标函数值。
灵敏度的定义为:
在θ=θ0附近,状态变量(或目标)相 对于原值的变化率和参数 θ相对于 θ0的变 化率的比值称为状态变量(或目标函数 )对参数的灵敏度,即:
一、 模型参数的估值方法
有经验公式,图解法,最小二乘法和最优化 方法等估值方法
除经验公式外,其余方法均是利用系统输入 输出数据和数学模型本身确定合理的参数数 值。
1、 图解法
对经适当处理后以转换为直线的公式,均 可用图解法估计参数,其误差取决于点位的 精度和绘制直线的精度。
2、一元线性回归分析法
的方差等。除经验公式计算法外,其余方 法均应有自度量和因变量的实测输入输出 数据,注意使用条件,范围。
二、模型的验证与误差分析 在模型建立且参数估值之后,还应对
模型进行验证和误差分析方可投入应用。
验证所用的数据应与参数估值时所用数 据独立,以模型的计算结果和实测数据之间 的吻合程度来判断。
常用方法:
在函数的形式比较复杂,不易求得梯度 的解析式时,可以计算其数值梯度.
第四步:计算参数修正步长λ
二阶梯度矩阵 H( θ °)亦称海森矩阵 。
对于复杂的数学表达式,海森矩阵的 解析值很难计算,可以数值梯度来近似 的解析值。
对于海森矩阵的对角元素:
对于非对角元素:
第五步:计算参数θi的修正值 θi1 第六步,计算新的目标函数值Z1
环境系统分析PPT第8讲
2020年5月26日星期二
第四章 数学模型的参数估计及灵敏度分析
前章所述的一些解析模型常用于环境质量的 模拟预测和控制规划
一维解析模型广泛地用于各种河流的水质模 拟和预测中
三维解析模型在大气质量的预测中普通采用
在流动均匀稳定的条件下,二维解析模型可 用来模拟河流的水质
在模型具体应用时,必须首先对模型中的参 数进行估值和进行灵敏度的分析。
亦称最小二乘法
该法有两个假定:
①所有自变量的值均不存在误差,因变量的 值则含有测量误差;
②与各测量点拟合最好的直线为能使各点到 直线的竖向偏差(因变量偏差)的平方和 最小的直线。
偏差的平方和最小意味着各个点的偏 差均很小。 最佳的b和m的估计值:(y=mx+b) 由
3、多元线性回归分析 (原理相同)
解:Kd0=0.1d-1时t=2d的BOD浓度为:
L* = L0 e-Kd0t=15 e-0.1× 2=12.28mg/l
BOD对Kd的一阶灵敏度系数为: BOD对kd的灵敏度为:
已知: △ Kd/ Kd0=± 10%,所以BOD的变化 幅度为:
变化与Kd的变化方向相反。 因为2%<10%, 所以属低灵敏度模型。
通常采用中值误差(累积频率为50%) 作为衡量模型精确度的度量。
中值误差与统计学上的概率误差是一致的。
中值误差可从误差分布的累积曲线上 求出,也可按下式计算:
常用e0..5的10%作为水质模型验证标 准,还有用绝对中值误差的。(公式分母 中yi去掉)
利用相关系数、相对中值误差和绝 对中值误差等验证方法还可验证所用参 数估值方法哪种效果更好些。
当对y=α+βy‘+ε作回归分析证明 α=0和β=1时用相关系数验证才有实际 意义。ε表示计算值y和实测值y’之间 的误差。
3、相对误差法
ei=∣yi-yi ∣ /yi
n组观测值与相应计算值数据可得n 个误差值,将这n个误差值从小到大排列 ,可以求得小于某一误差值的误差的出 现频率以及累积频率为10%、50%和90%的 误差。
用一阶梯度法,据前述的七步,编制计 算机程序,给定初值,K0d=1.0d-1=0.042h-1 ,K0a=2.0d-1=0.083h-1 当目标Z=0.4681时, 得到参数的最优估计值:
Kd=0.053 h-1=1.27 d-1
Ka=0.19 h-1=4.67 d-1。(ℇ取的是0.0001) 。