第四章：环境规划的技术方法.

1、第四章第四章 环境规划的技术方法环境规划的技术方法 第一节 环境评价方法一、环境评价（一）评价对象与指标（二）评价标准（三）评价方法 二、污染源评价 1、单项评价 2、综合评价 （1）等标污染负荷 （2）污染负荷比 三、环境质量评价 1、单因子评价指数 2、综合质量评价指数 （1）均值型综合质量指数 （2）加权型综合质量指数 （3）环境质量指数分级第二节第二节 环境预测和社会经济预测方法环境预测和社会经济预测方法一、环境预测环境预测 根据环境预测掌握未来经济、社会发展对环境影响，找出主要的环境问题，以便确定环境目标，采取环保措施；也是环境规划决策的基础。（一）环境预测的主要内容 社会发展预测

2、经济发展预测 环境质量和污染预测 其他预测（二）环境预测遵循的基本原则 经济社会的发展是环境预测的基本依据。 关注科技的进步-双刀剑 突出重点，抓住关键因素预测 具体问题具体分析（三）预测方法选择与结果分析 1、基本思路 2、预测方法选择 3、预测结果的综合分析 4、其他重要问题分析二、社会经济发展预测（一）人口预测（一）人口预测 Nt=N0e k(t-t0)k(t-t0) Nt-t年人口数，N0-起始年人口数 K-人口增长系数或人口自然增长率 K（规划期年均出生人数规划期年均死亡人数）规划期平均人口数 1000 还要关注：社会平均物质生产水平、战争状态、人口政策和年龄结构。（二）国内生产总值

3、预测 ZGDPt= ZGDP0(1+a) t-to a-GDP年增长速率% -来自国民经济发展规划（三） 能耗预测(1)(1)能耗指标能耗指标 单位产值综合能耗单位产量综合能耗能源利用率能源消费弹性系数 (2)(2)能耗预测方法能耗预测方法* * * *人均能量消费量人均能量消费量 用于估算生活用能 每人每年0.4吨标准煤-维持生存； 每人年1.2-1.4吨标煤-满足基本生活 每人每年大于1.6吨标准煤-现代生活 * * * *能源消费弹性系数能源消费弹性系数 用于估算工业用能（四）用水预测方法 1、用水总量预测 2、生活用水量预测 3、工业用水量预测 4、农业灌溉用水第三节第三节 大气污染预

4、测方法大气污染预测方法大气污染预测包括：大气污染预测包括：大气污染源源强的预测大气环境质量变化预测一、大气污染源源强预测一、大气污染源源强预测 （一）源强预测的一般模型 源强(kg/h) Qi=KiWi(1-i) Wi燃料的消耗量； Ki某污染物的排放因子（排污系数） i净化设备对污染物的去除效率（二）耗煤量预测1、工业耗煤量预测（弹性系数法）2、民用耗煤量预测（三）污染物排放量预测1 1、SOSO2 2排放量排放量 GSO21.6WS SO2=SO2 2SO2O22SO3 2 2、烟尘排放量预测、烟尘排放量预测 G尘尘=W*A*B*（1-）W燃煤量； A煤灰分； B烟气中烟尘占灰分的质量分数

5、二级除尘 =1-（1-1)（1-2） 3、NOx与CO排放量预测 燃煤过程中NOx与CO的排放量，可以根据锅炉类型和用途，以及排放系数进行预测。 二、大气环境质量预测二、大气环境质量预测（一）箱式模型（一）箱式模型 将污染物的扩散空间当作一个箱体适用于面源,城市生活区。 污染浓度增加 污染浓度预测值 （二）高斯扩散模式 建立高斯模式的基本假设如下： （1）烟气扩散时，烟流中心轴附近污染物比它的外侧要高，浓度分布在水平和垂直方向，均呈高斯分布 （2）在湍流扩散中，平均风速不随地点、时间而变化，流场是定常的 （3）污染源为连续的，均匀排放 （4）在扩散过程中，污染物是保守的，即污染物在大气中不发生

6、沉降、分解和化合，地面对其起全反射作用，不发生吸收和吸附作用 1、一般高斯扩散模式 2、高架连续点源地面浓度的高斯扩散模式 3、高架连续点源地面轴线浓度的高斯扩散模式 4、高架连续点源地面轴线最大浓度模式 5、地面点源扩散模式 （三）多源扩散模式 （四）线源扩散模式 （五）面源扩散模式 （六）总悬浮微粒扩散模式 （七）灰色预测模型GM（1，1）灰色预测模型 适用于灰色系统（部分信息已知、部分信息未知的系统，介于白色、黑色系统之间）的预测模型。 GM（1、1）:一个变量，一阶微分方程的模型灰色预测模型 (例)例：预测某地SO2的浓度 列出预测对象时间序列C (i) (0) 2.2 1.9 3.1

7、 2.0 2.0 2.71-61-6月月 生成新序列 C (k) (1) =i=1k C (i) (0) 2.2 4.1 7.2 9.2 11.2 13.9 -采用累加法生成新的时间序列 计算C (k+1) (1) 根据一阶微分方程，d C (1) /dk + a C (1) (t)=u 计算C (k+1) (0) 第四节第四节 水污染预测方法水污染预测方法 一、水污染源预测 （一）工业废水排放量预测 mt=m0(1+rm)t （二）工业污染物排放量预测 mi-(vi-vo)BO10-2+mo （三）生活污水量预测 qv=0.365AF 二、水环境质量预测 （一）水环境质量预测要点 1、确定预

8、测目标 2、水质等信息的收集和分析 3、建立水质预测模式 （二）水质基本预测方法 1、水质相关法 （1）水质流量相关法 （2）河流、湖波水质的灰色预测模型 （3）河流、湖泊水质的多元回归分析 2、水质模型法 （1）完全混合的河流水质预测方法 （2）一维河流水质模型 （3）BOD-DO耦合模型 （4）湖泊水质预测模型 （5）湖泊富营养化水质预测模型第五节第五节 固体废物、噪声污染固体废物、噪声污染预测方法预测方法 一、固体废物污染预测 固体废物污染主要来源于工业的固体废物和生活垃圾。 （一）工业固体废物产生量预测 1、系数预测法 2、回归分析法 3、灰色预测法 （二）城市垃圾产生量预测 （三）固

9、体废物的环境影响预测 二、噪声预测 （一）交通噪声预测方法 （二）环境噪声预测方法 第六节第六节 环境规划的决策分析环境规划的决策分析 一、环境决策过程及其特征 决策过程 一般由三种活动所组成：即设计备选方案、选择行动方案和实施行动方案。 4个基本程序环节：找出问题确定目标，拟定备选行动方案， 比较和选择最佳行动方案，方案的实施即规划的执行（见图4一1）系统分析：问题识别，系统功能分析确定目标拟定方案选择方案实施反馈系统设计系统结构和外部条件系统评价：评价指标，价值权衡系统实施：执行，监督，监测环境规划系统规划决策过程修订目标修订方案修订方案图图4-1 （二）环境规划决策的特征 1非结构化特征

10、 2多目标特征 3基于价值观念的特征 二、环境规划的决策分析 （一）决策分析的概念 决策是一个对事物进行分析综合和思维判断的过程。 所谓决策分析，是进行决策方案选择的一套系统分析方法。 (二）环境规划决策分析的基本框架 针对环境规划具有多方案、多目标决策问题的特征，可采用决策树这样的结构框架进行分析见下图:12m12n12p12r经济目标i环境目标j社会目标k技术目标技术目标h综合总目标u评价指标属性指标第一级第二级第三级决策方案图图4-2（三）环境系统规划的决策分析模式 两种模式第七节第七节 单目标决策分析方法单目标决策分析方法 -具体的某一问题决策,单目标环境规划决策，某目标突出的综合规划

11、。 环境费用效益分析 数学规划方法 一、环境 费用效益分析 环境费用效益分析的基本程序如 图 4一3所示。 明确问题环境质量与受纳体影响关系确定备选方案环境影响分析备选方案的费用/效益计算备选方案的费用效益评价及选择图图4-3（一）环境费用效益分析的基本程序1、明确问题2、环境质量与受纳体影响关系的确定 a确定环境污染物排放对环境质量的影响关系； b确定环境质量变化对人体、动植物、自然资源等环境质量承受者的影响关系 3、备选方案的环境影响分析4、费用效益计算5、费用效益评价（二） 费用效益分析的评价准则 1、净效益最大2、费效比最小（三）环境效益评价的货币化技术方法 1 1、市场价格法、市场价

12、格法 -根据环境质量变化造成的产量或利润的变化来估计环境效益和污染损失 2、人力资本法或工资损失法 -用环境污染造成的健康损失和工资收入减少来估算污染的损失。 3 3、机会成本法、机会成本法 用环境资源的机会成本来计算环境质量变化所造成的生态环境损失的一种方法。 4 4、资产价值法、资产价值法 用环境质量的变化所引起的资产价值的变化来估计环境质量变化带来的效益或损失；如城市大气污染 5 5、工资差额法、工资差额法 用污染地区和清洁地区工人工资支付的差异，来估计环境质量变化带来的效益或损失 6 6、防护费用法、防护费用法 用防治污染措施的费用来估算污染造成的损失 7 7、恢复费用法、恢复费用法

13、用恢复遭破坏的环境资源的费用作为环境破坏的损失 8 8、影子工程法、影子工程法 人工建造一个工程用以代替原来遭破坏的环境资源的功能，这费用环境破坏的损失二、数学规划方法 根据规划对象的具体特征和规划目标要求将决策问题用一个目标函数和若干个约束条件来表示，求该函数的极值。（一）线性规划 求代表决策问题的线性函数在线性不等式或等式约束下达到最小（或最大）值的问题。 (1) (1) 线性规划的描述线性规划的描述 用一组未知量（决策变量）表示规划的待定方案-每组未知量的确定值代表了一个具体方案 (2)函数表达式函数表达式 目标函数目标函数: max(min)f = cx: max(min)f = cx

14、 约束条件约束条件: Ax(=)b: Ax(=)b x0 x0 例：单目标例：单目标规划区空气质量规规划区空气质量规划目标最优化划目标最优化 (1)决策变量X1、X2、X3、X4分别代表SO2、TSP、CO、NO的浓度 (2)目标函数 SO2、TSP、CO、NO的权重分别为0.4,0.3,0.1,0.2 SO2、TSP、CO、NO的执行标准分别为B1，B2，B3，B4 构造目标函数：minf=0.4X1/B1+0.3X2/B2+0.1X3/B3+0.2X4/B4 (3)约束条件 X1B1; X2B2; X3B3; X4B4; X0 (资金投入不超过5亿人民币) (3)(3)对目标函数求解对目标

15、函数求解 可将每个方案的数据代入目标函数 数值最小就是最优化方案（二） 非线性规划 目标函数或约束条件中至少有一个是非线性函数表达式。（三）动态规划 处理多阶段决策过程的方法； 相互联系的多个阶段，上一阶段决策产生的后果成下一阶段决策的前提条件. 动态规划最优化原理动态规划最优化原理 一般采用逆序递推的方法，使各阶段，及至全过程最优化。动态规划 例 下图表示 城市之间的交 通路网，线段 上的黑色数字 表示费用，单 向通行由A-E 试用动态规划 最优化原理求 出A-E的最省 费用。动态规划 例例 A到E共分为4个阶段 ,是多阶段问题. 可以用枚举法把所有由A-E可能的每一条路线的费用算出来，然后

16、互相比较，找出最省的，相应地得出最省钱路线。动态规划(例) 用动态规划法求解用动态规划法求解 策略：每个阶段到E的最省费用为本阶段的决策路径。 费用19，路径 A+B2+C1+D1+E。 第八节第八节 多目标决策分析方法多目标决策分析方法 环境规划的决策往往是多目标决策，虽然其中有一些可以简化为单目标决策问题，但许多情况还应用多目标决策方法，正确决策。一、多目标决策分析概念（一）决策问题的多目标体系 (1)建立多目标体系 总目标子目标n6目标i子目标1目标m目标1子目标n1子目标2子目标1总目标总目标 (2)(2)多目标间关系多目标间关系 总目标：规划的总体要求，概括抽象，同时包含几方面内容。

17、 (3)(3)底层目标底层目标 最底层目标应具体化，给予属性描述: a应该可理解 b应该可测（二）决策方案的多目标评价选择 (1)两方案的比较(三种结果) (2)劣解和非劣解 劣解:通过两两比较（所有目标都较差）可以直接舍弃的方案. 非劣解：依据多个目标进行比较（部分目标好部分差）而不能直接舍弃的方案 决策方案的多目标评价选择 多目标下不同方案比较目标1目标2ACBD (3)(3)多目标评价选择多目标评价选择 决策分析: 找出非劣解； 根据决策者通过某种方法对各目标的偏好，从而选出满意解。 二、有限方案的多目标决策分析方法二、有限方案的多目标决策分析方法 环境规划决策是在几个经优化的方案中选出

18、一个方案，其实是一个方案比较的问题-比较具体方案对多个目标的完成情况 （一） 矩阵法 （二） 层次分析法 矩阵法 设定：设定： 决策问题有n个目标 x1,x2,x3,xn 为达到目标设计了m个可行方案 A1,A2,Am n个目标的相对重要性评价值为 w1,w2,wn(权重) 多目标决策评价矩阵x1x2 xj xnViw1w2 wj wnA1V11V12 V1j V1nV1A2V21V22 V2j V2nV2AiVi1Vi2 Vij VinViAmVm1Vm2 Vmj VmnVm （1 1）VijVij的确定的确定 Vij-在方案Ai下目标xj的实现值（目标属性值）由于目标属性值单位不同，数量级

19、不同，表达的目标实现程度不同，因此相互之间难以进行比较分析。 规范化规范化 需要把目标属性值规范化规范化无量纲化，统一变换到0-1范围内a向量规范化b线性变换c其他变换 （2 2）WjWj的确定的确定 权重系数是多目标决策问题中价值观念的集中体现。 德尔菲法(函调方法) 专家会议法：面对面开会讨论决定。 （3 3）ViVi的确定的确定 Vi表示某个备选方案在多个目标下的综合评价结果 常用加权法计算。 Vi= j=1nWjZij Zij=方案i在目标j下的属性规范值* 多目标决策评价矩阵x1x2 xj xnViw1w2 wj wnA1Z11Z12 Z1j Z1nV1A2Z21Z22 Z2j Z2

20、nV2AiZi1Zi2 Zij ZinViAmZm1Zm2 Zmj ZmnVm 矩阵法 Vi是否越大越好?（二）层次分析法用于结构复杂，目标较多不易量化的决策问题。 层次分析法基本步骤层次分析法基本步骤: :(1)明确问题,建立层次结构分析模型;(2)对同一级的要素,根据评价尺度建立判断矩阵; (3)根据判断矩阵计算确定各要素的相对重要程度;(4)计算综合重要度,确定评价方案的优先序,提供决策支持. （1）建立层次分析结构模型总目标子目标1 子目标2子目标n指标1指标2指标3指标11指标12指标13评价对象评价对象评价对象（2）建立判断矩阵 针对层次分析结构模型中的某一要素，由其隶属要素两两比

21、较重要性的结果构成矩阵.CA1A2AjAnA1a11a12a1ja1nA2a21a22a2ja2n.Aiai1ai2aijainAnan1an2anjann（2）建立判断矩阵 aij-要素Ai与Aj就评价目标C而言的相对重要程度值. 例:C-大气环境质量目标 A1-SO2浓度指标; w1=0.4 A2-CO浓度指标; w2=0.1 A3-粉尘浓度指标; w3=0.4 A4-O3浓度指标; w4=0.1（2）建立判断矩阵(例)CA1A2A3A4A1SO21414A2CO11/41A3TSP1414A4O311/41 若已知权重，如上例计算:aij=wi/wj 若不知权重评价尺度评价准则定义 1A

22、i与Aj同等重要 3Ai比Aj略微重要 5Ai比Aj明显重要 7Ai比Aj特别重要 9Ai比Aj极其重要 2,4,6,8介于上述相邻评价准则的中间状态 （3）单要素下的权重排序在判断矩阵基础上求权重，如方根法 Ai的权重 wi=wi/w/ wi/=(aij)1/n*和积法 将判断矩阵每一列归一化 Zij=aij/akj 对按列归一化的判断矩阵,再按行求和 Wi/=j=inZij 再归一化求各指标的权重. Wi= Wi/ / Wi/ Ai与Aj重要性比较只是对客观事物的近似判断估计 要求对判断矩阵进行一致性检验。（4）全要素下的综合权重排序 针对上一层所有要素，下层各要素的相对重要程度（权重）。 综合权重: WAi=j=1majwij 例:用层次分析法 确定水库主要污染物的权重1 1、水库水质层次结构模型、水库水质层次结构模型水质目标重金属有机物无机物As Cd Pb Zn CuBODCODPNF例:用层次分析法 确定水库主要污染物的权重2、水质因子判断矩阵水质重金属 有机物 无机物 wi