歷年教學課程
我們的教學課程
Our teaching courses
生物環境系統工程（Bioenvironmental Systems Engineering）是結合生物學、環境科學、工程學的跨學科領域，主要目的是解決與自然環境相關的問題，並開發可持續的系統來保護資源。這門學科強調生態系統的可持續管理、污染控制、水資源管理、土壤保育等課題。
1.水文學 2.水資源經營
3.永續流域管理 4.非點源污染模擬
5.排水工程
6.啟發式演算法與水資源管理
歷年教學課程
Past courses Prof. Tung has taught
水文學
Introduction to Hydrology
水資源經營
Water Resources Management
永續流域管理
Sustainable Watershed Management
非點源污染模擬
Nonpoint Source Pollution Modeling
排水工程
Drainage Engineering Course Outline
啟發式演算法與水資源管理 Heuristic Algorithms and Water Resources Management
水文學
Introduction to Hydrology
1. 簡介
- 水文定義
- 水文循環
- 水文收支
- 水文模型 -
常用測量單位
- 應用
2.降水
3. 攔截和窪地蓄水
- 攔截
- 徑流
- 窪地蓄水
4.入滲
5. 蒸發和蒸騰
6 .水流
7.徑流與集水區
8.水文過程線
9.單位水文過程線
10.水文路線圖
11.城市與小流域水文
12.水文設計
13.機率與統計
14.水文學與環境問題的頻率分析
- Viessman,Warren, Jr. 和 Lewis, GL，水文學導論。第四版，哈珀柯林斯學院出版社，紐約。
水資源經營
Water Resources Management
課程主要是在介紹水資源管理所需具備之相關學理與非工程方法，課程中將介紹及應用到最佳化方法及機率統計等相關知識，以便決 定最佳水資源管理策略，並在情況需求下考慮序率之特性。台灣雖然雨量豐沛，但因為在時間與空間上之分佈不平均，致使台灣同時面對乾旱缺水及暴雨洪水之問題。本課程將著重於水資源供給、水 庫規劃及管理、及洪水防範措施等問題，希望藉由本課程使學生具備水資源經營之基本知識，以參與解決台灣水資源問題。此外也將依序介紹新的演算法。
1.水資源系統介紹
2.經濟問題考量
-時間性經濟分析
-成本效益分析
-消費理論
-生產理論
-市場均衡
3.最佳化方法回顧
-線性規劃
-動態規劃
-優化模式之應用
4.不確定性及可信賴度分析
-機率理論回顧
-常用機率分佈
-不確定性分析
-信賴度分析
-使用Time-to-Failure分析來描述可信賴度
-信賴度之最佳化問題
5.地表水資源系統分析
-地表水庫系統
-Storage-Firm Yield for water supply
-Yield Model
6.地下水資源系統分析
-地下水系統
-Simulation of Groundwater Systems
-Hydraulic Management Model
-Policy Evaluation＆Allocation Model
7.都市暴雨管理系統分析
-概念介紹
-下水道設計考量
-最小成本設計方法
-信賴度分析
8.蟻行演算法與在水資源之應用
-介紹
-蟻行演算法
-水庫規劃與管理問題
1. Mays, L. W. and Tung, Y. K. 1992. Hydrosystems Engineering & Management.
2. Loucks, J. R., Stedinger, J. R., and Haith, D. A. 1981. Water Resource Systems Planning and Analysis
3. Grigg, N. S. 1996. Water Resources Management.
課程主要是在介紹水資源管理所需具備之相關學理與非工程方法，課程中將介紹及應用到最佳化方法及機率統計等相關知識，以便決 定最佳水資源管理策略，並在情況需求下考慮序率之特性。台灣雖然雨量豐沛，但因為在時間與空間上之分佈不平均，致使台灣同時面對乾旱缺水及暴雨洪水之問題。本課程將著重於水資源供給、水 庫規劃及管理、及洪水防範措施等問題，希望藉由本課程使學生具備水資源經營之基本知識，以參與解決台灣水資源問題。此外也將依序介紹新的演算法。
1.水資源系統介紹
2.經濟問題考量
-時間性經濟分析
-成本效益分析
-消費理論
-生產理論
-市場均衡
3.最佳化方法回顧
-線性規劃
-動態規劃
-優化模式之應用
4.不確定性及可信賴度分析
-機率理論回顧
-常用機率分佈
-不確定性分析
-信賴度分析
-使用Time-to-Failure分析來描述可信賴度
-信賴度之最佳化問題
5.地表水資源系統分析
-地表水庫系統
-Storage-Firm Yield for water supply
-Yield Model
6.地下水資源系統分析
-地下水系統
-Simulation of Groundwater Systems
-Hydraulic Management Model
-Policy Evaluation＆Allocation Model
7.都市暴雨管理系統分析
-概念介紹
-下水道設計考量
-最小成本設計方法
-信賴度分析
8.蟻行演算法與在水資源之應用
-介紹
-蟻行演算法
-水庫規劃與管理問題
1. Mays, L. W. and Tung, Y. K. 1992. Hydrosystems Engineering & Management.
2. Loucks, J. R., Stedinger, J. R., and Haith, D. A. 1981. Water Resource Systems Planning and Analysis
3. Grigg, N. S. 1996. Water Resources Management.
永續流域管理
Sustainable Watershed
「21世紀議程」揭櫫永續發展之重要性後，永續發展已成為21世紀社會經濟發展與環境保育之重要課題。本課程目的希望建立永續環境管理之觀念，並以環境資源與環境污染為例提供永續性評量與管理方法。課程安排上分成三個部分：第一部分以介紹永續發展與永續性觀念及目前流域管理之問題出發，以瞭解環境問題與解決目標；第二部份為永續性評量所需要之分析工具，包括系統動力模式、層級分析、多目標規劃；第三部份為實際應用探討如何建立符合永續性之流域管理，在環境永續性上分別以水量與水質說明管理原則與方法，然後探討整合性管理之相關問題與方法。最後並探討如何將永續環境管理之概念整合於政策與計畫環境影響評估。
Part I: 觀念介紹
1. 永續發展與永續性
2. 流域管理問題
Part II: 分析工具
3. 系統動力模式
4. 層級分析
5. 多目標規劃
Part III: 應用
6. 供水問題
7. 水質問題
8. 政策環境影響評估與計畫環境影響評估
1. 童慶斌，2003。「永續流域管理」講義。台灣大學生物環境系統工程。Available at: ftp:/140.112.76.49/講義 [準備中]
2. ASCE, 1998. Sustainability Criteria for Water Resource Systems. American Society of Civil Engineers.
3. Ford, Andrew, 1999. Modeling the Environment. Island Press, Washington, D.C., USA.
「21世紀議程」揭櫫永續發展之重要性後，永續發展已成為21世紀社會經濟發展與環境保育之重要課題。本課程目的希望建立永續環境管理之觀念，並以環境資源與環境污染為例提供永續性評量與管理方法。課程安排上分成三個部分：第一部分以介紹永續發展與永續性觀念及目前流域管理之問題出發，以瞭解環境問題與解決目標；第二部份為永續性評量所需要之分析工具，包括系統動力模式、層級分析、多目標規劃；第三部份為實際應用探討如何建立符合永續性之流域管理，在環境永續性上分別以水量與水質說明管理原則與方法，然後探討整合性管理之相關問題與方法。最後並探討如何將永續環境管理之概念整合於政策與計畫環境影響評估。
Part I: 觀念介紹
1. 永續發展與永續性
2. 流域管理問題
Part II: 分析工具
3. 系統動力模式
4. 層級分析
5. 多目標規劃
Part III: 應用
6. 供水問題
7. 水質問題
8. 政策環境影響評估與計畫環境影響評估
1. 童慶斌，2003。「永續流域管理」講義。台灣大學生物環境系統工程。Available at: ftp:/140.112.76.49/講義 [準備中]
2. ASCE, 1998. Sustainability Criteria for Water Resource Systems. American Society of Civil Engineers.
3. Ford, Andrew, 1999. Modeling the Environment. Island Press, Washington, D.C., USA.
非點源污染模擬
Nonpoint Source Pollution Modeling
本課程的主要目的在於教授如何建立非點源污染的模擬模式 (Simulation Model)，及如何應用電腦模擬去評估不同的環境污染問題。
本課程將介紹不同的非點源污染問題，首先說明傳輸途徑，在介紹模擬方法及步驟後，將分別探討不同之問題，包括湖泊優養化問題、農業逕流模式、入滲污染模式、灌溉水鹽分模式、及廢棄物及危害性物質之地下水污染監測模式。此外，在本課程中學生必須根據所學的觀念，應用於發展電腦模擬模式，以評估各種非點源污染的問題。
1.非點源污染之介紹
點源污染與非點源污染
點源污染與非點源污染控制方式
非點源污染模擬
2.水文傳輸
水文特性
Hydrologic Processes
逕流模擬模式
地下水排出量
集水區流量模式
3.土壤衝蝕與傳輸
介紹
Rural Sediment Model
Urban Sediment Model
其他Erosion 評估模式
估算Sediment Yield
4.集水區非點源污染模式
負載函數(Loading Function)
都市負載函數
鄉村負載函數
集水區負載
5.蒙地卡羅模擬方法(Monte Carlo Simulation)
6.優養化問題
優養化介紹
湖或水庫中營養鹽質量平衡
7.農藥污染逕流模式
化學質量平衡
土壤中吸附及溶解之平衡關係
Pesticide Runoff Model
8.入滲污染模式
Land Application of Sewage Sludge
Sludge land application planning model
9.廢棄物及危害性物質之地下水污染監測模式
介紹一有機化學物質之淋洗
簡單之污染模式
Dispersion傳輸模式
10.農業鹽份之問題
農業鹽份問題之特性
模式發展
鹽份管理
Transient Salinity Model
11.都市非點源污染源控制
都市非點源污染控制
都市排水與runoff pollution control
Storm Detention
12.模擬評估揮發性殺蟲劑於高爾夫球場之應用
目的
方法簡介
分析結果
結論
1. Haith, D.A., Cornell Lecture Notes.
2. Novotny, V. And Olem, H. Water Quality.
3. Maidment, D.R., Handbook Of Hydrology.
本課程的主要目的在於教授如何建立非點源污染的模擬模式 (Simulation Model)，及如何應用電腦模擬去評估不同的環境污染問題。
本課程將介紹不同的非點源污染問題，首先說明傳輸途徑，在介紹模擬方法及步驟後，將分別探討不同之問題，包括湖泊優養化問題、農業逕流模式、入滲污染模式、灌溉水鹽分模式、及廢棄物及危害性物質之地下水污染監測模式。此外，在本課程中學生必須根據所學的觀念，應用於發展電腦模擬模式，以評估各種非點源污染的問題。
1.非點源污染之介紹
點源污染與非點源污染
點源污染與非點源污染控制方式
非點源污染模擬
2.水文傳輸
水文特性
Hydrologic Processes
逕流模擬模式
地下水排出量
集水區流量模式
3.土壤衝蝕與傳輸
介紹
Rural Sediment Model
Urban Sediment Model
其他Erosion 評估模式
估算Sediment Yield
4.集水區非點源污染模式
負載函數(Loading Function)
都市負載函數
鄉村負載函數
集水區負載
5.蒙地卡羅模擬方法(Monte Carlo Simulation)
6.優養化問題
優養化介紹
湖或水庫中營養鹽質量平衡
7.農藥污染逕流模式
化學質量平衡
土壤中吸附及溶解之平衡關係
Pesticide Runoff Model
8.入滲污染模式
Land Application of Sewage Sludge
Sludge land application planning model
9.廢棄物及危害性物質之地下水污染監測模式
介紹一有機化學物質之淋洗
簡單之污染模式
Dispersion傳輸模式
10.農業鹽份之問題
農業鹽份問題之特性
模式發展
鹽份管理
Transient Salinity Model
11.都市非點源污染源控制
都市非點源污染控制
都市排水與runoff pollution control
Storm Detention
12.模擬評估揮發性殺蟲劑於高爾夫球場之應用
目的
方法簡介
分析結果
結論
1. Haith, D.A., Cornell Lecture Notes.
2. Novotny, V. And Olem, H. Water Quality.
3. Maidment, D.R., Handbook Of Hydrology.
排水工程
Drainage Engineering Course Outline
1.Land Drainage
2.Investigation
Groundwater Investigation
Soil Condition
3.Estimate Peak Runoff Rate
4.Analysis of Water Balance
5.Subsurface Drainage System
6.System Dynamics Model & Application to Drainage
Introduction to System Dynamics Modeling
啟發式演算法與水資源管理
Heuristic Algorithms and Water Resources Management
本課程探討如何將啟發式演算法應用於水資源管理，啟發式演算法之介紹內容包括模擬退火法、禁忌演算法、遺傳演算法、與蟻行演算法等，並將比較不同演算法彼此間之差異，及可能遭遇之困難。
在問題應用上，將包括水庫操作規線優選、地下水參數檢定、地下水管理、與水文模式參數優選等問題，每一個問題亦將深入探討問題本質，及其牽涉到之優化問題。透過本課程介紹，將可瞭解啟發式演算法理論及其應用，相同架構可應用於解決其他優化問題，包括環境資源與污染管理、型態分類、通信、經濟與財務分析等不同決策問題。
1. 緒論
2. 傳統搜尋法
3. 禁忌演算法與應用
4. 模擬退火演算法與應用
5. 遺傳演算法與應用
6. 遺傳規劃法與應用
7. 蟻行演算法與應用
8. Hybrid Algorithm
1. 童慶斌，2002。啟發式演算法與水資源管理講義。國立台灣大學生物環境系統工程學系，永續發展研究室。ftp://140.112.76.4
2. Glover, F. and M. Laguna, 1997. Tabu Search. Kluwer Academic Publishers, Boston, MA, USA.
3. Goldberg, D. E. 1989. Genetic Algorithms in Search, Optimization, and Machine Learning. Addison-Wesley Publishing Company, Inc, Reading, MA, USA.
4. Lawrence, D. 1987. Genetic Algorithms and Simulated Annealing. Pitman Publishing, London, UK.
5. Michalewicz, Z. and D. B. Fogel. 2000. How to Solve It: Modern Heuristics. Springer-Verlag, Germany
本課程探討如何將啟發式演算法應用於水資源管理，啟發式演算法之介紹內容包括模擬退火法、禁忌演算法、遺傳演算法、與蟻行演算法等，並將比較不同演算法彼此間之差異，及可能遭遇之困難。
在問題應用上，將包括水庫操作規線優選、地下水參數檢定、地下水管理、與水文模式參數優選等問題，每一個問題亦將深入探討問題本質，及其牽涉到之優化問題。透過本課程介紹，將可瞭解啟發式演算法理論及其應用，相同架構可應用於解決其他優化問題，包括環境資源與污染管理、型態分類、通信、經濟與財務分析等不同決策問題。
1. 緒論
2. 傳統搜尋法
3. 禁忌演算法與應用
4. 模擬退火演算法與應用
5. 遺傳演算法與應用
6. 遺傳規劃法與應用
7. 蟻行演算法與應用
8. Hybrid Algorithm
1. 童慶斌，2002。啟發式演算法與水資源管理講義。國立台灣大學生物環境系統工程學系，永續發展研究室。ftp://140.112.76.4
2. Glover, F. and M. Laguna, 1997. Tabu Search. Kluwer Academic Publishers, Boston, MA, USA.
3. Goldberg, D. E. 1989. Genetic Algorithms in Search, Optimization, and Machine Learning. Addison-Wesley Publishing Company, Inc, Reading, MA, USA.
4. Lawrence, D. 1987. Genetic Algorithms and Simulated Annealing. Pitman Publishing, London, UK.
5. Michalewicz, Z. and D. B. Fogel. 2000. How to Solve It: Modern Heuristics. Springer-Verlag, Germany
