環(huán)境規(guī)劃技術(shù)方法

1、環(huán)境規(guī)劃第4講規(guī)劃技術(shù)方法-1清華大學(xué)深圳研究生院王榮和、毛獻(xiàn)忠“2011年中華環(huán)保民間組織可持續(xù)發(fā)展年會(huì)” 2011年11月6日在廣州召開(kāi)，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部總工程師萬(wàn)本太在會(huì)上透露，我國(guó)環(huán)境污染仍然嚴(yán)重26%的環(huán)保重點(diǎn)城市和17%的地級(jí)市不達(dá)標(biāo)，空氣質(zhì)量達(dá)不到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；20%的水質(zhì)為劣類；全國(guó)受污染的耕地約有1.5億畝，污灌污染耕地3250萬(wàn)畝，固廢堆占地200萬(wàn)畝，合計(jì)約占10%的耕地面積重金屬超標(biāo)問(wèn)題突出；雖然污染的常規(guī)因子有所控制，但一些新問(wèn)題又不斷出現(xiàn)。比如，區(qū)域性灰霾問(wèn)題，POPS(殺蟲(chóng)劑、二噁英等持久性有機(jī)污染物)，危險(xiǎn)廢物和化學(xué)品污染問(wèn)題等。此外，環(huán)境污染事件威脅群眾健康問(wèn)題

2、比較突出，全國(guó)平均每年有150起污染事故。環(huán)保部官員稱26%環(huán)保重點(diǎn)城市空氣不達(dá)標(biāo)http:/名詞定義污染/污染物質(zhì)1、水環(huán)境：周圍有關(guān)水體的狀況2、水污染/污染物質(zhì)中華人民共和國(guó)水污染防治法(1984)第七章 附則第四十四條 “水污染”是指水體因某種物質(zhì)的介入，而導(dǎo)致其化學(xué)、物理、生物或者放射性等方面特性的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或者破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象； /info_glossary.htm degradation of a body of water by a substance or condition to such a degree that the w

3、ater fails to meet specified standards or cannot be used for a specific purpose. 水污染要素：物質(zhì)、量、功能、時(shí)間 名詞定義濃度3、濃度：?jiǎn)挝蝗莘e內(nèi)所含有物質(zhì)的質(zhì)量。a、時(shí)間平均濃度b、空間平均濃度瞬時(shí)濃度：名詞定義濃度（續(xù)） 假設(shè)有N個(gè)樣品，各樣品的容積為Vi， 其對(duì)應(yīng)濃度為Ci，i=1, 2, , N，則該 組樣品的平均濃度為： =總質(zhì)量/總?cè)莘ec、一組樣品的平均濃度名詞定義負(fù)荷 4、污染負(fù)荷 單位時(shí)間負(fù)荷： 排放總量/排放時(shí)間 m/T = QC 單位長(zhǎng)度負(fù)荷： 排放總量/河段長(zhǎng)度 m/L 假設(shè)污水場(chǎng)的噴流或者

4、河流斷面A-A，該斷面的流速為u（x，y，t），瞬時(shí)濃度為C（x，y，t），求該斷面的平均濃度？ 思考題：環(huán)境規(guī)劃技術(shù)方法評(píng)價(jià)方法預(yù)測(cè)方法規(guī)劃方法一、評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)對(duì)象污染源評(píng)價(jià)（社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)）環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則評(píng)價(jià)方法地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB 30971997 生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)GB 189182002生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 5749-2006） 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-1996)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18883-2002。包括固廢、噪音等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目：地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目，集中式生活飲用水地表

5、水源地補(bǔ)充項(xiàng)目和集中式生活飲用水地表水源地特定項(xiàng)目。1983首次發(fā)布，1988年為第一次修訂，1999年為第二次修訂，本次為第三次修訂。本標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目共計(jì)109項(xiàng)，其中地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目24項(xiàng)，集中式生活飲用水地表水源地補(bǔ)充項(xiàng)目5項(xiàng)，集中式生活飲用水地表水源地特定項(xiàng)目80項(xiàng)。依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，按功能高低依次劃分為五類：1類主要適用于源頭水，國(guó)家自然保護(hù)區(qū)；2類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚(yú)蝦類產(chǎn)卵場(chǎng)、仔稚幼魚(yú)的索餌場(chǎng)等；3類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、魚(yú)蝦類越冬場(chǎng)、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)；4類主要適

6、用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂(lè)用水區(qū)；5類主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。按照海域的不同使用功能和保護(hù)目標(biāo)，海水水質(zhì)分為四類：第一類 適用于海洋漁業(yè)水域，海上自然保護(hù)區(qū)和稀瀕危海洋生物保護(hù)區(qū)第二類 適用于水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)，海水浴場(chǎng)，人體直接接觸海水的海上運(yùn)動(dòng)或娛樂(lè)區(qū)，以及與人類食用直接有關(guān)的工業(yè)用水區(qū)。第三類 適用于一般工業(yè)用水區(qū)，濱海風(fēng)景旅游區(qū)。第四類 適用于海洋港口水域，海洋開(kāi)發(fā)作業(yè)區(qū)。海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB 30971997環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-2012)1982年首次發(fā)布，1996年為第一次修訂，2000年為第二次修訂，本次為第三次修訂。環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)：環(huán)境空氣質(zhì)

7、量標(biāo)準(zhǔn)分為二級(jí)。環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的目的評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)或區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量狀況及其各個(gè)時(shí)期的演變趨勢(shì)；為控制污染和環(huán)境治理找出重點(diǎn)和提出要求；為制定城市環(huán)境規(guī)劃、城市建設(shè)規(guī)劃方案提供依據(jù)為制定城市污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境法規(guī)等提供依據(jù)；預(yù)測(cè)擬建城市各建設(shè)項(xiàng)目對(duì)環(huán)境可能造成的影響。環(huán)境評(píng)價(jià)的工作和內(nèi)容污染源調(diào)查監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的確定監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的布局獲得環(huán)境污染數(shù)據(jù)環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)人體健康與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系的確定建立環(huán)境污染計(jì)算模式環(huán)境預(yù)測(cè)研究評(píng)價(jià)方法污染源評(píng)價(jià)方法單項(xiàng)評(píng)價(jià)（超標(biāo)率，排放強(qiáng)度）綜合評(píng)價(jià)等標(biāo)污染負(fù)荷污染負(fù)荷比單因子指數(shù)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)單因子評(píng)價(jià)指數(shù)綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)分級(jí)污染源評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)（3）

8、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)分級(jí)結(jié)合環(huán)境質(zhì)量或基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)指數(shù)的分級(jí)評(píng)價(jià)。環(huán)境質(zhì)量的表征方法環(huán)境質(zhì)量指數(shù)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)圖單一污染物的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)圖；單一介質(zhì)的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)圖；全環(huán)境的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)圖；為特定目的進(jìn)行的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)圖。二、預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)的一般概念環(huán)境預(yù)測(cè)概述社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測(cè)方法人口預(yù)測(cè),經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè),能源預(yù)測(cè),交通預(yù)測(cè)環(huán)境質(zhì)量/污染預(yù)測(cè)大氣污染預(yù)測(cè)方法水環(huán)境污染預(yù)測(cè)固體廢物污染預(yù)測(cè)噪聲預(yù)測(cè)方法 基本要素：在選擇預(yù)測(cè)方法時(shí)，通?？煽紤]6個(gè)基本要素，即：預(yù)測(cè)方法的應(yīng)用范圍(對(duì)象、時(shí)限、條件等)；預(yù)測(cè)資料的性質(zhì)；模型的類型；預(yù)測(cè)方法的精確度；預(yù)測(cè)方法的適用性以及使用預(yù)測(cè)方法的費(fèi)用。主要內(nèi)容：社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測(cè)

9、：人口、環(huán)境意識(shí)、生活水平、生產(chǎn)布局等。環(huán)境容量和資源預(yù)測(cè)環(huán)境污染預(yù)測(cè)：各污染物的總量、濃度以及分布的變化，可能出現(xiàn)的新的污染物種類和數(shù)量。環(huán)境治理和投資預(yù)測(cè)生態(tài)環(huán)境預(yù)測(cè)：城市生態(tài)環(huán)境，包括水資源的貯量、消耗量、地下水位等，城市綠地面積、土地利用狀況，城市化趨勢(shì)等；農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，包括農(nóng)業(yè)耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量，鹽堿地的面積和分布，水土流失的面積和分布；此外還包括區(qū)域內(nèi)的森林草原、沙漠等的面積、分布以及區(qū)域內(nèi)的物種、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景的變化趨勢(shì)。影響預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度的因素人對(duì)客觀規(guī)律認(rèn)識(shí)的限制客觀事物的不確定性受預(yù)測(cè)理論與方法的影響受預(yù)測(cè)區(qū)間長(zhǎng)短及時(shí)間尺度的影響受信息狀況的影響社會(huì)因素的制約受預(yù)測(cè)者智能結(jié)構(gòu)

10、的影響環(huán)境預(yù)測(cè)的基本邏輯環(huán)境質(zhì)量污染物排放量人、人的活動(dòng)預(yù)測(cè)污染源預(yù)測(cè)環(huán)境預(yù)測(cè)的目的：環(huán)境預(yù)測(cè)的主要環(huán)節(jié)：環(huán)境預(yù)測(cè)的主要環(huán)節(jié)：環(huán)境預(yù)測(cè)的出發(fā)點(diǎn)：水、氣、聲生態(tài)系統(tǒng)COD、氨氮、SO2點(diǎn)源、面源、線源生活源、工業(yè)源、農(nóng)業(yè)源人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)（一）社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測(cè)方法社會(huì)：人口預(yù)測(cè)經(jīng)濟(jì)：國(guó)民/內(nèi)生產(chǎn)總值(GNP/GDP)預(yù)測(cè)能源：能耗預(yù)測(cè)交通：交通預(yù)測(cè)1、人口預(yù)測(cè)人口預(yù)測(cè)的變量主要采取直接影響人口自然變動(dòng)的出生率、死亡率和社會(huì)變動(dòng)的遷移率。我國(guó)人口預(yù)測(cè)常用的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ突拘问綖椋篘t=Nt0er(t-to) Ntt年的人口總數(shù)；Nt0t=t0年時(shí)即預(yù)測(cè)起始年時(shí)的人口基數(shù)；r人口增長(zhǎng)系數(shù)或人口自然增長(zhǎng)率

11、；e自然對(duì)數(shù)的底(e=2.718)。上述預(yù)測(cè)的關(guān)鍵是求算r值。人口自然增長(zhǎng)率(r)是人口出生率與死亡率之差，常表示為人口每年凈增的千分?jǐn)?shù)。其計(jì)算方法是：在一定時(shí)空范圍內(nèi)，人口自然增長(zhǎng)數(shù)(出生人數(shù)減死亡人數(shù))與同期平均人口之比，并用千分比表示。而平均人口數(shù)是指計(jì)算期(如年)初人口總數(shù)和期末人口總數(shù)之和的二分之一。城市人口數(shù)學(xué)模型（1）線性增長(zhǎng)模型（linear growth model)pn=p0+na p1=p0+a p2=p1+a=(p0+a)+a=p0+2a p3=p2+a=(p0+2a)+a=P0+3a - pn=pn-1+a=(p0+(n-1)a)=p0+na 其中，p0是基礎(chǔ)年人口數(shù)

12、；a是單位時(shí)間內(nèi)人口的增長(zhǎng)數(shù)；n是時(shí)間單位數(shù)線性增長(zhǎng)示例城市人口數(shù)學(xué)模型（2）指數(shù)增長(zhǎng)模型（exponential growth model）pn=(1+a)np0在一定時(shí)間內(nèi)人口增長(zhǎng)速度穩(wěn)定： pn+1-pn=apn a=(pn+1-pn)/pn a表示穩(wěn)定的增長(zhǎng)率則 p1-p0=ap0 p1=(1+a)p0 p2-p1=ap1 p2=(1+a)p1=(1+a)2p0 p3-p2=ap2 p3=(1+a)p2=(1+a)3p0 - Pn-pn-1=apn-1 pn=(1+a)pn-1=(1+a)np0 分析：1、指數(shù)模型假定增長(zhǎng)率是常數(shù)，人口數(shù)值呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)； 2、取適當(dāng)?shù)臅r(shí)段求出比較符合

13、實(shí)際情況的a是預(yù)測(cè)的關(guān)鍵；3、指數(shù)模型會(huì)產(chǎn)生假象。 指數(shù)增長(zhǎng)示例城市人口數(shù)學(xué)模型（3）修正的指數(shù)模型(modified exponential model) pn=p- an(p-p0)假定一個(gè)可能的人口上限p,并假定在單位時(shí)間內(nèi)人口增長(zhǎng)以同樣的速率趨近這個(gè)上限： (p-pn)/(p-pn-1)=a a表示增長(zhǎng)速度遞減率 p-p1=a(p-p0) p-p2=a(p-p1)=a2(p-p0) p-p3=a(p-p2)=a3(p-p0) - p-pn=a(p-pn-1)=an(p-p0)城市人口數(shù)學(xué)模型（4）重指數(shù)模型(double exponential model) 假設(shè)t年人口數(shù)受最終規(guī)模p

14、的制約并且有下面的形式 pt= pabt t=1,2,-,n 兩邊取對(duì)數(shù)得 lgpt=lg p,+btlga lg(p,/pt)=-btlga=btlg(1/a)城市人口數(shù)學(xué)模型（5）生長(zhǎng)模型（logistic model） 人口的凈增長(zhǎng)率隨人口的增加而減小，且當(dāng)pt趨近于p時(shí)，凈增長(zhǎng)率趨于0。 dpt/dt=a(1-pt/ p)pt pt= p/(1+(p/p0-1)e-at)對(duì)數(shù)增長(zhǎng)示例各種預(yù)測(cè)模型結(jié)果比較年份線性指數(shù)對(duì)數(shù)200556551.0456617.4156546.21201058085.7758260.4358072.31202061155.2261690.961113.1520

15、5070363.5773242.53701468297499.0584911.42城市人口數(shù)學(xué)模型（6）分組生存模型(cohort-survival model) w(t,t+T)=w(t)+b(t,t+T)-d(t,t+T)+min(t,t+T)-mout(t,t+T) t表示基準(zhǔn)年 T表示時(shí)間間隔 w(t)表示t時(shí)刻人口 b(t,t+T)表示出生人數(shù) d(t,t+T)表示死亡人數(shù) min(t,t+T)表示遷入人口 mout(t,t+T)表示遷出人口 用矩陣元素的形式表示出 各年齡組的情形 w(t,t+T)=Cw(t) w(t,t+2T)= C2w(t) w(t,t

16、+3T)= C3w(t) - w(t,t+nT)= Cnw(t) 人口年齡性別塔Population Age StructureAge structure refers to the proportion of the population in each age class:Pre-reproductive (014 years)Reproductive (1544 years)Post-reproductive (45 and up)Population Age StructureAge structure of a rapidly growing vs. a slower growing

17、 population.Rapidly growing populations have pyramidshaped age structures, with large numbers of pre-reproductive individuals. Slower growing populations have a more even age distribution.Population Age StructureAge structure of populations with zero growth vs. negative growth. Populations with zero

18、 population growth have nearly equal proportions of pre-reproductive and reproductive individuals; whereas populations with negative growth have a greater proportion of reproductive than pre-reproductive individuals.Population Age StructureDeveloping countries are expected to continue to have a pyra

19、mid shape through the year 2025, although the age structure will become somewhat more evenly distributed.Population Age StructurePopulations of developed countries are expected to have an increasingly even age distribution through the year 2025.Population Age StructurePopulation age structure of the

20、 United States continues to show a bulge as the baby boom generation ages. This has been compared to watching a boa constrictor swallow a pig.Fig.1115 2、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)預(yù)測(cè)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值是指一個(gè)國(guó)家或地區(qū)范圍內(nèi)反映所有常住單位生產(chǎn)活動(dòng)成果的指標(biāo)。所謂常住單位，是指在一國(guó)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)土內(nèi)具有經(jīng)濟(jì)利益中心的經(jīng)濟(jì)單位。所謂生產(chǎn)活動(dòng)包括三次產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的所有行業(yè)和部門。在價(jià)值形態(tài)上它等于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門生產(chǎn)的增加值之和。 通過(guò)大量數(shù)據(jù)的回歸分析，我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)

21、總值預(yù)測(cè)的常用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷男问绞牵篏DPt=GDP0(1+a)t-t0；式中，GDPtt年GNP數(shù)； GDPt0年即預(yù)測(cè)起始年的GDP數(shù)； aGDP年增長(zhǎng)速率(%)。規(guī)劃期國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的平均年增長(zhǎng)率是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的主要指標(biāo)。環(huán)境預(yù)測(cè)可直接用它來(lái)預(yù)測(cè)有關(guān)的參數(shù)。3、能耗預(yù)測(cè)能耗指標(biāo)能耗預(yù)測(cè)方法 能耗指標(biāo)產(chǎn)品綜合能耗：?jiǎn)挝划a(chǎn)品消耗的能源量。能源利用率：有效利用的能量同供給的能量之比。能源消費(fèi)彈性系數(shù)：規(guī)劃期內(nèi)能源消耗量增長(zhǎng)速度與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度之間的對(duì)比關(guān)系。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度可采用工業(yè)總產(chǎn)值、工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、社會(huì)總產(chǎn)值、或國(guó)民收入的增長(zhǎng)速度等。 能耗預(yù)測(cè)方法(1)人均能量消費(fèi)法：生活用能按人民生活中衣食住行對(duì)能源的需求來(lái)估算生活用能的方法。(2)能源消費(fèi)彈性系數(shù)：這種方法是根據(jù)能源消費(fèi)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系，求出能源消費(fèi)彈性系數(shù)e，再由已決定的國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度，粗略地預(yù)測(cè)能耗的增長(zhǎng)速度。計(jì)算公式為：=e式中：能耗增長(zhǎng)速度； e能源消費(fèi)彈性系數(shù)； 工業(yè)產(chǎn)值增長(zhǎng)速度。能耗彈性系數(shù)e受經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的影響。 若已知能耗增長(zhǎng)速度，規(guī)劃期能耗預(yù)測(cè)計(jì)算公式如下：Et=E0(1+)t-t0式中：Et規(guī)劃期t年的能耗量； E0規(guī)劃期起始年to的能耗量。4、城市交通預(yù)測(cè)模