王淑勤，趙學娟，蘇春榮

（1.華北電力大學 環(huán)境科學與工程學院，河北 保定 071003；2.水利部海委引灤工程管理局，河北 遷西 064309）

“環(huán)境管理與法規(guī)”是環(huán)境工程專業(yè)的必修課之一。該課程主要圍繞整個社會經(jīng)濟-自然環(huán)境系統(tǒng)，向?qū)W生介紹環(huán)境管理思想與理論的產(chǎn)生和發(fā)展，環(huán)境管理的原則與方法，以及我國環(huán)境管理的方針政策、法規(guī)、制度、管理體系和法律體系，培養(yǎng)學生預防和管理各種環(huán)境問題的能力。

為了體現(xiàn)我?！A北電力大學的辦學特色，筆者自編了《電力企業(yè)環(huán)境管理與法規(guī)》教材，突出電力學科特點，內(nèi)容不僅涵蓋火電、核電環(huán)境管理與法規(guī)，還包括水電的環(huán)境管理與法規(guī)。

環(huán)境管理與法規(guī)課程綜合性強，文字講解和敘述內(nèi)容多，內(nèi)容涉及面廣，知識的系統(tǒng)性不強，學生不容易掌握。為此，我們從以下幾方面進行改革以提高教學效果。

1 利用多媒體課件、網(wǎng)絡視頻輔助教學

用多媒體教學不僅靈活、直觀，使學生增強感性知識，也給教師提供了巨大的發(fā)揮和引導空間［1-2］。我們搜集視頻、照片、圖片等資料制作多媒體課件，形象、生動地表達環(huán)境管理與法規(guī)的內(nèi)容，解決了環(huán)境管理體系內(nèi)容中文字講解和敘述多，學生不容易記憶、條理不清晰的問題，提高了學生的學習興趣，收到良好的教學效果。例如用湖泊和水庫的富營養(yǎng)化污染照片，可以使學生清楚地看到水面被污染后顏色發(fā)綠，上面漂浮藻類植物的情況（見圖1）。

圖1 湖泊和水庫的富營養(yǎng)化污染

我國是水電資源豐富的國家，但是大部分水電資源并未開發(fā)利用，已開發(fā)的僅有20%左右，而國外發(fā)達國家已達60%以上。中國最優(yōu)水能資源多數(shù)位于西南高山峽谷地區(qū)，這些地區(qū)雨量充沛、人口較少，適宜大力發(fā)展水電建設。因此，在較長一段時期，優(yōu)先發(fā)展水電是我國能源發(fā)展的一個戰(zhàn)略方針，要使學生對我國發(fā)展水電的政策、加強水電管理的內(nèi)容有清晰的認識。

然而，我國以煤炭為主的能源格局在短時期內(nèi)不會改變，以煤電為主的電力工業(yè)格局在未來二三十年內(nèi)也不會改變，電煤消費量很大。從圖2可以看出，2005—2012年我國電煤消費量持續(xù)增長。二氧化碳等有害氣體的排放是制約火力發(fā)電發(fā)展的最大因素。通過觀看火力發(fā)電廠排煙污染的視頻和圖片資料，學生更能夠理解大氣環(huán)境管理的重要性。

2 采用典型案例教學法提高教學效果

案例教學法是一種對培養(yǎng)學生能力和提高學生素質(zhì)很有效的教學方法［3］，案例教學更容易做到理論聯(lián)系實際，激發(fā)學生的學習興趣、提高學生學習的積極性［4-5］。在教學中，我們緊密結(jié)合我國的電力行業(yè)發(fā)展趨勢，將體現(xiàn)我校電力特色的環(huán)境管理與法規(guī)的教學內(nèi)容制作成圖表，作為典型案例講授。

圖2 2005—2012年我國火力發(fā)電量和電煤消費量

在我國環(huán)境管理和污染防治實踐中，電力行業(yè)環(huán)境保護已經(jīng)形成了由政策法規(guī)、排放標準、管理辦法和若干規(guī)定組成的環(huán)境管理體系文件，并有相對完善的管理體制（見圖3）。電力行業(yè)的環(huán)境管理體系包括電力行業(yè)自身的環(huán)境管理和環(huán)境管理部門對電力行業(yè)的管理兩方面的內(nèi)容。由于電力行業(yè)涉及能源和土地利用等其他相關的部門，因此，電力行業(yè)環(huán)境保護的內(nèi)容在這些部門的法律、法規(guī)中也有所體現(xiàn)［6］。結(jié)合圖片學生更容易理順電力行業(yè)環(huán)境管理體系的內(nèi)容和相互關系。

圖3 電力行業(yè)環(huán)境管理的體系

目前電力行業(yè)環(huán)境管理制度主要有以下6項：

（1）“三同時”：規(guī)定新建、擴建、改建電力項目必須遵守“三同時”（同時設計、同時施工、同時投入生產(chǎn)使用）制度，“三同時”是環(huán)境污染防治資金投入的主要渠道；

（2）排污收費制度：《排污費征收使用管理條例》規(guī)定裝機容量30萬kW以上的電力企業(yè)排放SO2的數(shù)量，由省、自治區(qū)、直轄市人民政府環(huán)境保護行政主管部門核定；污染物排放種類、數(shù)量經(jīng)核定后，由負責污染物排放核定工作的環(huán)境保護行政主管部門書面通知排污者；

（3）排污許可證制度：對所有電廠排放的SO2實施排污許可證制度；

（4）限期治理：凡沒有達到國家規(guī)定的排放標準企業(yè)實行限期治理；

（5）污染物總量控制制度：1996年國務院批準《九五期間全國污染物排放總量的控制計劃》；2003年修訂的《大氣法》明確規(guī)定國家要采取措施，有計劃地控制或者逐步削減各地方主要的大氣污染物的排放總量；國務院和省（直轄市、自治區(qū)）政府對尚未達到規(guī)定的大氣環(huán)境質(zhì)量目標的區(qū)域和國務院批準劃定的酸雨控制區(qū)、SO2污染控制區(qū)，可以劃定為主要大氣污染物總量控制區(qū)；

（6）實行關停并轉(zhuǎn)：對于采取限期治理不能達標排放或污染十分嚴重的企業(yè)，實行關停并轉(zhuǎn)。

表1為電廠重要環(huán)境因素識別清單，明確環(huán)境管理制度和環(huán)境因素產(chǎn)生的污染物，對新老污染源的預防和控制起到了非常重要的作用。

圖4是我國某河流干流斷面的總磷與流量的關系圖?？梢钥闯?，流量與總磷濃度呈正相關，即流量增加，總磷的濃度也升高。就總磷而言，主要是面源污染。圖5為某水庫氨氮與水量的變化趨勢圖，可以看出，來水量少時氨氮的濃度較高。20世紀90年代后期，由于該水庫的來水量急劇下降，氨氮的含量升高，特別是2000年水庫的來水量及庫容為歷史上最低點，氨氮含量增加很明顯。通過這樣的案例，加強水庫氨氮監(jiān)測和環(huán)境管理、防止水庫富營養(yǎng)化污染的必要性已不言而喻。

表1 某電廠重要環(huán)境因素識別清單

3 開發(fā)專家?guī)椭到y(tǒng)提高學生自主學習興趣

計算機仿真可以作為實際生產(chǎn)過程的等效描述，能以其獨有的技術和效果為學生提供一個良好的多通道學習機會和訓練創(chuàng)造性思維的氛圍，強化學生的工程意識，改進學生的思維模式。

例如水電開發(fā)需要建設水庫蓄水［7-9］，關于水庫管理方面資料較少，而且以文字敘述為主，學生學習效果不夠好。我們結(jié)合教學改革項目，到水庫現(xiàn)場搜集資料，利用計算機技術開發(fā)了一個內(nèi)容詳盡、操作簡單的專家?guī)椭到y(tǒng)，并將其附在水庫管理系統(tǒng)之中［10］。該專家?guī)椭到y(tǒng)能及時地將在線監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行整理、分析并提出改進方案，給學生和工作人員帶來極大的方便，使學生對水庫環(huán)境管理的認識更加深刻、業(yè)務水平大大提高，對水庫的運行管理也有很大的幫助。

圖4 某河干流斷面的總磷與流量的關系

圖5 某水庫氨氮與水量的關系

專家系統(tǒng)（expert system，ES）是一個具有大量的專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)。專家系統(tǒng)可被看作一類具有專門知識的計算機智能程序系統(tǒng)，它能根據(jù)某領域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復雜問題，是一種模擬人類專家解決領域問題的計算機程序系統(tǒng)。不同領域、不同類型的專家系統(tǒng)，它們的體系結(jié)構(gòu)和功能雖有一定差異，但它們的組成基本一致，主要由知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機、解釋機制、知識獲取和用戶界面等6部分組成［11-12］。

在知識表示與獲取方面，由相關領域的所有人員參與構(gòu)造多個專家系統(tǒng)共用的標準化知識庫，將相關領域的知識盡可能多地放在知識庫中，特別是對于領域?qū)＜业慕?jīng)驗知識，應該整理、歸類并加入知識庫，使知識庫時刻包含本領域內(nèi)所有已知的知識［13］。在該知識庫基礎上，不同的專家系統(tǒng)，依據(jù)不同的實際情況，設計開發(fā)系統(tǒng)自動學習功能［14-16］。

Visual Basic提供了開發(fā)Windows應用程序最迅速、最簡潔的方法，它提供了一整套工具，供用戶開發(fā)應用程序［17］。Visual Basic是目前軟件開發(fā)語言中最簡單、最容易掌握、使用最廣泛的語言

水庫專家咨詢幫助系統(tǒng)擬定由知識庫，推理機和人機界面組成，該系統(tǒng)依托水庫的上位機，預定實現(xiàn)以下咨詢幫助功能：

（1）水庫的運行監(jiān)視和運行維護咨詢幫助，實時在線監(jiān)測水庫中水體的各項指標，并對某些特殊指標（重金屬離子，有毒化學物質(zhì)等）實施預警設置；

（2）水庫的工作原理和常用術語咨詢幫助。

知識庫系統(tǒng)［18-19］具有與其他開發(fā)工具不同的范圍和適用性：

（1）知識庫系統(tǒng)適用范圍廣，具有強大的通用性；

（2）知識庫系統(tǒng)是一種基于邏輯的人工智能（AI）開發(fā)工具。

知識庫系統(tǒng)信息存儲量巨大，可應用于信息量極大的知識處理系統(tǒng)?？梢越ccess數(shù)據(jù)庫，包括水庫實時監(jiān)測圖、相關計算、水質(zhì)評價、基本概念和術語、水污染監(jiān)督管理制度等5部分內(nèi)容，可以評價水質(zhì)、查找污染原因、分析解決措施、學習相關法律法規(guī)、進行設計參數(shù)的計算。

專家?guī)椭到y(tǒng)以河北省某水庫多年的完整記錄為基礎數(shù)據(jù)，繪制出實時動態(tài)監(jiān)測圖，可直觀顯示水庫水量、高錳酸鹽指數(shù)等各項指標變化情況，實時繪出動態(tài)曲線。顯示界面充分結(jié)合了用戶需求和水庫現(xiàn)場情況，真正做到了水庫的實時監(jiān)測（見圖6），實現(xiàn)了水庫管理信息化、智能化，為學生和水庫管理人員帶來了寶貴的水庫環(huán)境管理經(jīng)驗。

利用 Visual Basic 6.0建立了良好的人機交互界面，具有添加、刪除、修改等管理功能，實現(xiàn)學生的自主學習，提高學生的學習積極性。

在軟件設計過程中采用treeview（樹狀瀏覽）控件，信息呈現(xiàn)樹狀層次，使主、細目關系更加清晰，并在RichTextbox控件中顯示內(nèi)容，使其文本大小不受限制，體現(xiàn)了作為一個幫助系統(tǒng)所應具有的靈活性和透明性，特別適用于多級信息的分類檢索，是多級選（菜）單所無法比似的。

圖6 實時監(jiān)測圖

經(jīng)測試，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對各種水庫環(huán)境管理知識的查詢、添加、刪除、瀏覽及打印功能，具有很強的通用性，并且能脫離開發(fā)環(huán)境，在 Windows系統(tǒng)環(huán)境下獨立運行，是學生學習的好工具、水庫運行和管理人員工作的好幫手，亦可供從事水庫環(huán)境管理工作的科研、教學、培訓等技術人員參考。

4 結(jié)束語

將動態(tài)多媒體教學課件用于課堂教學時，增強了所授知識的直觀性、條理性和趣味性，使學生增強感性知識、加深印象，特別是能幫助學生克服在環(huán)境管理與法規(guī)的學習中概念抽象、法律關系復雜難理解的問題，提高了學生的學習興趣。

結(jié)合現(xiàn)場實例以及所開發(fā)的專家?guī)椭到y(tǒng)，用于學生自學輔導、案例教學、啟發(fā)教學，充分發(fā)揮了計算機和網(wǎng)絡教學的優(yōu)勢，有助于學生樹立工程意識、管理意識，理順法規(guī)之間的關系，改進思維模式。所建立的水庫專家咨詢幫助系統(tǒng)為全面提高水庫環(huán)境的運行維護和管理水平，保障水庫長期安全、穩(wěn)定、高效運行，將起到積極的推動作用。

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