第5章環(huán)境影響評價方法

第五章環(huán)境影響評價方法第一節(jié)環(huán)境影響評價識別方法第二節(jié)環(huán)境影響預(yù)測方法第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法第一節(jié)環(huán)境影響評價識別方法

環(huán)境影響識別基本內(nèi)容

識別方法第一節(jié)環(huán)境影響評價識別

環(huán)境影響概述

“環(huán)境影響”可以定義為“因人類活動引起的物理、化學(xué)、生物、文化、社會、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的變化”，環(huán)境影響識別就是要保證所有必須考慮的環(huán)境因素全部包括在內(nèi)。

定性分析方法定量分析方法

第一節(jié)環(huán)境影響評價識別

環(huán)境影響識別基本內(nèi)容

如何識別這些影響大致可從以下三方面分析：

環(huán)境影響因子識別

環(huán)境影響類別識別

有利影響和不利影響可逆影響與不可逆影響短期影響和長期影響直接影響和間接影響環(huán)境影響程度識別

第一節(jié)環(huán)境影響評價識別識別方法

Little、Walton和Lewis等人在1971年提出了將可能受開發(fā)方案影響的環(huán)境因子和可能產(chǎn)生的影響性質(zhì)，在一張表上一一列出的識別方法，故也稱“列表清單法”、或“一覽表法”。

簡單型清單

描述型清單：比簡單型清單多環(huán)境因子如何度量的準(zhǔn)則。分級型清單：在描述型清單基礎(chǔ)上又加上對環(huán)境影響程度進(jìn)行分級（如表5-3所示）第一節(jié)環(huán)境影響評價識別識別方法

矩陣法疊圖法網(wǎng)絡(luò)法

第二節(jié)環(huán)境影響預(yù)測方法主觀預(yù)測方法統(tǒng)計預(yù)測方法數(shù)值模擬預(yù)測方法數(shù)學(xué)分析預(yù)測方法物理模擬預(yù)測方法第二節(jié)環(huán)境影響預(yù)測方法主觀預(yù)測方法

主觀預(yù)測方法

對比法與類比法

對比法：此法通過對工程興建前后，對某些環(huán)境因子影響機(jī)制及變化過程進(jìn)行對比分析。

類比法：一個未來工程（或擬建工程）對環(huán)境的影響，可以通過一個以知的相似工程興建前后對環(huán)境的影響訂正得到。專家咨詢法

第二節(jié)環(huán)境影響預(yù)測方法統(tǒng)計預(yù)測方法

時間外推預(yù)測法

此類方法常用于自身隨時間變化具有一定規(guī)律，不需考慮其它因素對其影響的事物的預(yù)測；或由于影響因素太多，無法確定主要影響因素的事物的預(yù)測，如：某城市的人口、能耗的長期預(yù)測。具體方法根據(jù)預(yù)測對象與時間變化的關(guān)系，又可分為：

單一關(guān)系的線形外推法：Y(t)=a+bt

可線形化的非線形外推法：Y(t)=a+bf(t)f(t)=sint,lnt

復(fù)雜關(guān)系的外推法：Y(t)=a+bt+cf(t)

有上下限的生長曲線外推法：Y(t)=L/(1+a)

諧波分析與周期分析法：Y(t)=

自回歸預(yù)測方法：

(擬合方程)(預(yù)測方程)

第二節(jié)環(huán)境影響預(yù)測方法統(tǒng)計預(yù)測方法

多元相關(guān)分析預(yù)測法

此類方法常用于那些自身變化無明顯規(guī)律，主要受其它因素影響的事物的預(yù)測。例如：城市空氣質(zhì)量的預(yù)測，由于目前還無法建立理論分析模式，只能在相關(guān)分析基礎(chǔ)上，選擇出對預(yù)測對象而言信息量最大的預(yù)測因子，建立起經(jīng)驗預(yù)測模式，一般了用多元回歸方程把預(yù)測對象與預(yù)測因子聯(lián)系起來：

y=a+

式中的為各個預(yù)測因子，若是Y的前一時段的因子，則是完全預(yù)測模式；若是與Y同時段的因子，它們本身需用其它預(yù)測方法（如數(shù)值天氣預(yù)報）預(yù)測出來，則是MOS（模式輸出系統(tǒng)）預(yù)測方法。為模式參數(shù)，同樣可用收集來的歷史和現(xiàn)時數(shù)據(jù)資料通過擬合剩余方差分析，最小二乘法計算確定。第二節(jié)環(huán)境影響預(yù)測方法統(tǒng)計預(yù)測方法

聚類分析預(yù)測法

此類方法建立在樣本的相似分析基礎(chǔ)上。各樣本可以視為多維空間內(nèi)的一個點(diǎn)或一個向量，相似程度可用二樣本點(diǎn)見的距離、二樣本向量之間的交角表達(dá)，根據(jù)各個樣本兩兩間的相似分析，在一定的相似水平上分出類來，聚類好的那些類別對應(yīng)一定的環(huán)境影響，需作預(yù)測的樣本最相似于哪一類樣本即可作出預(yù)測。第二節(jié)環(huán)境影響預(yù)測方法統(tǒng)計預(yù)測方法

模糊預(yù)測方法

以上方法預(yù)測得到的預(yù)測對象Y是確定的。但現(xiàn)實(shí)世界中許多問題存在不確定性。為了解決此類問題，可引入隸屬度，便可得到模糊集預(yù)測方法（如模糊聚類分析）。總結(jié)：統(tǒng)計分析方法的核心是數(shù)據(jù)擬合處理。此類方法應(yīng)用好壞的關(guān)鍵在于：

收集的原始數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量

擬合函數(shù)的選用預(yù)測公式的參數(shù)確定與信度檢驗

第二節(jié)環(huán)境影響預(yù)測方法

數(shù)值模擬預(yù)測方法

白箱模型又稱機(jī)理模型，即人們對于預(yù)測對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)、運(yùn)動變化機(jī)制已經(jīng)了解得十分清楚的模型。例如人們對污染物的濃度預(yù)測，可通過質(zhì)量（能量）平衡研究建立相應(yīng)微分方程，再求其解來完成預(yù)測。根據(jù)物質(zhì)質(zhì)量守衡原理和梯度輸送理論，污染物在液體介質(zhì)中的運(yùn)動規(guī)律可以寫成如下形式：

式中：c為污染物質(zhì)的平均濃度，x，y，z為三個方向上的坐標(biāo)，u，v，w為三個方向上的速度分量，為三個方向上的擴(kuò)散系數(shù)，t為時間，為污染物源、匯強(qiáng)度（+為源，-為匯）。

第二節(jié)環(huán)境影響預(yù)測方法數(shù)學(xué)分析預(yù)測方法

用于環(huán)境預(yù)測的解析模式，與數(shù)值模式一樣，可分為0維、一維、二維、三維，以及穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)。應(yīng)用時必須注意模式推導(dǎo)過程中所用的假設(shè)條件以及尺度分析，這些條件也是模式使用的限制條件。但現(xiàn)實(shí)世界的環(huán)境影響問題總與以上條件有所差異，即原型與模式在以上因素存在差異，這是模式質(zhì)量（誤差）的主要決定因素（來源）。模式參數(shù)（如擴(kuò)散參數(shù)）的確定可以采用類比的方法、數(shù)值實(shí)驗逐步逼近的方法、現(xiàn)場測定的方法和物理實(shí)驗的方法。前二個方法屬統(tǒng)計方法；后二個方法屬物理模擬方法，常用的有示蹤劑測定法、照相測定法、平衡球測定法與風(fēng)洞、水渠實(shí)驗方法。但所得模式參數(shù)，與原型中的實(shí)際參數(shù)是有差別的，此差別是模式質(zhì)量問題的又一重要因素。與預(yù)測質(zhì)量最直接相關(guān)的影響因素是輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量，包括源、匯項數(shù)據(jù)（如源、匯強(qiáng)度）、環(huán)境數(shù)據(jù)（如風(fēng)速、水速、氣溫、水溫）以及用于模式參數(shù)確定的原始測量數(shù)據(jù)（如監(jiān)測數(shù)據(jù)）的質(zhì)量，這些數(shù)據(jù)必須經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)檢查。以上三項誤差的存在，決定了環(huán)境預(yù)測結(jié)果的誤差或不確定性。一般嚴(yán)格的環(huán)境影響預(yù)測，要求有這方面的討論，以讓決策者對預(yù)測結(jié)果有一個比較全面的認(rèn)識。此討論有時可用模式驗證形式進(jìn)行。第二節(jié)環(huán)境影響預(yù)測方法物理模擬預(yù)測方法

幾何相似運(yùn)動相似熱力相似動力相似這類方法的最大特點(diǎn)是采用實(shí)物模型（非抽象模型）來進(jìn)行預(yù)測。方法的關(guān)鍵在于原型與模型的相似。相似通常要考慮：

物理模擬的主要測試技術(shù)有：示蹤物濃度測量法光學(xué)輪廓法

第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法指數(shù)法

矩陣法

圖形疊置法

網(wǎng)絡(luò)法

第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法指數(shù)法

普通指數(shù)法

一般的指數(shù)分析評價。先引入環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，然后對評價對象進(jìn)行處理，通常就以實(shí)測（或預(yù)測值）C與標(biāo)準(zhǔn)值CS的比值作為其數(shù)值:Pi＝C/Cs

單因子指數(shù)法的評價可分析該環(huán)境因子的達(dá)標(biāo)（Pi<1）或超標(biāo)（Pi>1）及其程度。顯然，Pi值越小越好，越大越壞。在各單因子的影響的評價已經(jīng)完成的基礎(chǔ)上，為求所有因子的綜合評價，可引入綜合指數(shù)，所用方法便謂：“綜合指數(shù)法”，綜合過程可以分層次進(jìn)行，如：先綜合得出大氣環(huán)境影響分指數(shù)，水體環(huán)境影響分指數(shù)，土壤環(huán)境影響分指數(shù)，然后再綜合得出總的環(huán)境影響綜合指數(shù)：式中，i為分指數(shù)，用以表示環(huán)境要素；n為分綜合指數(shù)；J為因子數(shù)，im為第i個分指數(shù)所含的因子總數(shù)，以上綜合方法是等權(quán)綜合，即各影響因子的權(quán)重完全相等。第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法

指數(shù)法

或在此基礎(chǔ)上再作函數(shù)運(yùn)算（為了便于評分）。

式中Wij為權(quán)重因子，根據(jù)有關(guān)專門研究或?qū)＜易稍兇_定。

P值求得后，又可根據(jù)其數(shù)值與健康，生態(tài)影響的綜合評價，例如格林空氣污染指數(shù)。橡橋空氣質(zhì)量指數(shù)，英哈巴爾水質(zhì)指數(shù)均有此功能。指數(shù)評價方法可以評價環(huán)境質(zhì)量的好壞與影響大小的相對程度。采用同一指數(shù)，還可以作為不同地區(qū)不同方案間的相互比較。一般的各影響因子權(quán)重不同的綜合方法可采用如下公式：第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法

指數(shù)法

巴特爾指數(shù)法

巴特爾指數(shù)不是引入環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而是引入評價對象的變化范圍，把此變化范圍定為橫坐標(biāo)，把環(huán)境質(zhì)量指數(shù)定為縱坐標(biāo)，且把縱坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化為0~1，以“0”表示質(zhì)量最差，“1”表示質(zhì)量最好。每個評價因子，均有其質(zhì)量指數(shù)函數(shù)圖，各評價因子若已得出預(yù)測值，便可根據(jù)此圖得出該因子的質(zhì)量影響評價值。第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法矩陣法

矩陣法由清單法發(fā)展而來，不僅具有影響識別功能，還有影響綜合分析評價功能。它將清單中所列內(nèi)容，按其因果關(guān)系，系統(tǒng)加以排列。并把開發(fā)行為和受影響的環(huán)境要素組成一個矩陣，在開發(fā)行為和環(huán)境影響之間建立起直接的因果關(guān)系，以定量或半定量地說明擬議的工程行動對環(huán)境的影響。這類方法主要有相關(guān)矩陣法、迭代矩陣法兩種，下面僅介紹相關(guān)矩陣法。第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法圖形疊置法這種能直觀表示各種單個影響和復(fù)合影響的簡單方法具有不少優(yōu)點(diǎn)。疊圖法易于理解，更重要的是能顯示影響的空間分布，并且容易說明項目的單個的和整個復(fù)合影響與受影響地點(diǎn)居民分布的關(guān)系，也可決定有利和不利影響的分布。疊圖法的經(jīng)驗表明，對各種線路（如管道、公路和高壓線等）開發(fā)項目進(jìn)行路線方案選擇時，采用此方法是最有效。綜合顯示不但能評價線路的影響，而且還能指出產(chǎn)生影響最少的路線，因此疊圖法是一種能為線路開發(fā)鑒定出最少破壞的非常有用的“搜索”方法。第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法網(wǎng)絡(luò)法

網(wǎng)絡(luò)法的原理是采用原因——結(jié)果的分析網(wǎng)絡(luò)來闡明和推廣矩陣法。

圖5-3影響網(wǎng)絡(luò)的基本框架

行動計劃一級二級 三級行動各個組成部分（原發(fā)）影響第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法模糊數(shù)學(xué)評價法

模糊集合理論是1965年美國自動控制專家札德（L.A.Zadeh）教授首先提出來的。模糊數(shù)學(xué)是建立在集合論基礎(chǔ)上的，對于一個普通的集合，若存在一個子集A，則空間中任一元素x，要么x屬于A，要么x不屬于A，二者必居其一，用函數(shù)表示為

A(x)=1x∈A0x∈A

A（x）稱為集合A的特征函數(shù)（或隸屬函數(shù)），只取0，1兩值。第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法模糊集合概念

模糊將特征函數(shù)推廣到模糊集中的[0，1]區(qū)間，即可對模糊集合作如下定義，用以說明模糊的概念。

定義：設(shè)給定論載U，U上的一個模糊子集A，對于任意元素x∈U，都能確定一個函數(shù)μA（x）∈[0，1]，用以表示x屬于A的程度。μA（x）稱為x對A的隸屬度。

由于我們常用的模糊子集是離散形式，A可以表示為：

A={μA

（x1）/x1,μA(x2),……,μA(xn)/xn}x1,x2……,xn∈U

例如，論域X={0，1，2，3，4，5，6}，模糊子集為A={0/0，0.2/1,0.6/2,1/3,0.6/4,0.1/5,0/6}第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法模糊集合運(yùn)算

與普通集合相似，模糊集合中也有幾個基本運(yùn)算，主要是“相等”、“余”、“并”、“交”、“代數(shù)積”、“代數(shù)和”相等余（即NOT）并（即OR）交（即AND）代數(shù)積代數(shù)和第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法模糊綜合評價

模糊綜合評價數(shù)學(xué)模型的建立，一般可歸納為四個步驟:建立評價對象的因素集U={u1,u2,…,un}。因素就是參與評價的個因子的數(shù)值指標(biāo)。建立評價集V={v1,v2,….vn}。V是與U中相應(yīng)評價標(biāo)準(zhǔn)分集的集合。找出因數(shù)論域U和評價論域V之間的模糊關(guān)系矩陣R:U，稱為單因數(shù)評價矩陣。于是，（）構(gòu)成一個綜合評價模型，或稱為綜合評價空間。綜合評價第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法[例2-3]以松花江水質(zhì)為例說明最常用的線形函數(shù)為隸屬函數(shù)所確定的模糊關(guān)系矩陣。松花水質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)見表5-7。表5-7松花水質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)表/（mg/l）項目Ⅰ級水標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ級水標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ級水標(biāo)準(zhǔn)Ⅳ級水標(biāo)準(zhǔn)Ⅴ級水標(biāo)準(zhǔn)DO7.05.03.02.01.0BOD1.52.03.05.08.0COD2.03.05.08.010.0酚0.0020.0050.010.020.03CN-0.0010.0020.0050.010.02根據(jù)DO的五級標(biāo)準(zhǔn)可做出其五個級別的隸屬函數(shù):0x≤5(x-5)/25<x<71x≥7

Ⅰ級水

y1={(x–3)/23<x<5(7–x)/25<x<70x≤3,x≥7Ⅱ級水

y2={x-22<x<3(5–x)/23<x<50x≤2,x≥5Ⅲ級水

y3={X-11<x<2(3–x)2<x<30x≤1,x≥31x≤1(2–x)1<x<20x≥2（5-37）Ⅳ級水

y4={Ⅴ級水

y4={第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法從表可知，一級水DO指標(biāo)定為7.0mg/L,如果實(shí)際情況下DO是7.1mg/L，則劃為一級水，如果DO為6.9ml/L，則劃為非一級水，但7.1與6.9相差很小。如果用DO隸屬函數(shù)來刻劃這條界限，就可以明確的計算出DO=7.1mg/L隸屬一級水的程度達(dá)到100%，而DO=6.9mg/L時，隸屬一級水的程度大于95%，相應(yīng)的，隸屬二級水的程度則是5%。設(shè)實(shí)測的五項指標(biāo)數(shù)值為{2.69/DO，2.50/BOD，7.73/COD，0.0076/酚，0.0040/CN-}，則由所對應(yīng)的隸屬函數(shù)可計算出一個55的模糊關(guān)系矩陣：

R=第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法權(quán)重系數(shù)模糊子集A中表示單因數(shù)在所有因數(shù)中所起作用大小的度量。權(quán)重系數(shù)的確定在前面的有關(guān)章節(jié)已作過介紹，用各種方法確定權(quán)系數(shù)都有一定的優(yōu)缺點(diǎn)。一般而言對具體的單因子支書到分指數(shù)的綜合過程中，根據(jù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計性質(zhì)或環(huán)境化學(xué)性質(zhì)等定權(quán)較方便；而從環(huán)境要素分指數(shù)到環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)的過程中，專家評分法及層次分析法等能在更高的層次上把握環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣程度。在松花江水質(zhì)評價中，水質(zhì)環(huán)境要素評價確定權(quán)重系數(shù)時直接考慮其評價標(biāo)準(zhǔn)。由于單因子指數(shù)在水質(zhì)評價分指數(shù)中的權(quán)重與某項因子分級標(biāo)準(zhǔn)無直接關(guān)聯(lián)，因此，可以將五級標(biāo)準(zhǔn)的中間標(biāo)準(zhǔn)或其平均值定義劃分“清潔”與“污染”之間的分界點(diǎn)。此時，權(quán)重系數(shù)由下式計算得到第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法

=（Si1+Si2+Si3+Si4+Si5）/5

式中=W+

WDO與其他幾項Wi的定義不同，因為DO在水質(zhì)特征上與其他幾項指標(biāo)不同，DO值越高，水質(zhì)越好。Sij為第i個指標(biāo)的第j個評價標(biāo)準(zhǔn)值。最終的權(quán)重系數(shù)計算過程見表5-8。第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法表5-8松花江水質(zhì)評價權(quán)重系數(shù)的計算結(jié)果由此可得，A={0.30，0.14，0.31，0.13，0.12}

項目DOBODCOD酚CN-ΣWi=4.46Ci2.692.507.730.00760.0040Si3.603.905.600.01340.0076Wi1.340.641.380.570.53ai0.300.140.310.130.12第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法層次分析方法

近來，基于專家評分法的層次分析法（AnalyticHierarchyProcess）正得到人們的重視。與專家評分法直接確定權(quán)值系數(shù)相比，T.L.Saaty于1980年提出的層次分析法更具科學(xué)性、系統(tǒng)性、完整性和層次性。該方法所需數(shù)據(jù)量少、評分花費(fèi)的時間短、計算工作量小、易于理解和掌握，現(xiàn)在已經(jīng)成為系統(tǒng)科學(xué)中常用的決策分析工具。該方法在環(huán)境質(zhì)量評價中的初步應(yīng)用介紹如下：第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法（1）專家調(diào)查評分重要性標(biāo)度

確定權(quán)值的專家調(diào)查評分法，其方法是對單個因子相對于分指數(shù)的重要性評估后，直接計算出相對重要性并經(jīng)歸一化后得到權(quán)值系數(shù)。層次分析法的基礎(chǔ)也是專家調(diào)查評分，但對比評分和計算權(quán)什系數(shù)方法不同。

極為重要記為9

重要得多記為7

重要記為5

稍重要記為3i,j比較一樣重要記為1

稍次要記為1/3

次要記為1/5

次要得多記為1/7

極為次要記為1/92,4,6,8用于重要性標(biāo)度之間的中間值。

第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法（2）構(gòu)造多因子比較矩陣

設(shè)有n個需要比較的因子x1、x2、……xn，和評分者（環(huán)境專家或公眾代表）對話，進(jìn)行兩兩因子之間重要程度的比較，可得到如下結(jié)果：

x1x2…xnx1a11a12…a1nx2a21a22…a2n……………

xn

an1an2…ann將結(jié)果寫成矩陣得到比較矩陣AA=[aij]n×n

該矩陣是一個n階互反性判斷矩陣，矩陣元素有：aii=1,aij=1/aji，即進(jìn)行兩兩比較的次數(shù)為n(n-1)/2。

第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法（3）因子權(quán)重系數(shù)的確定

對比較矩陣A先計算出特征值λmax

，然后求出其相應(yīng)的規(guī)范化的特征向量W,即

AW=λmaxW

（5-51）

W的分量（w1,w2,…,wn

）就是對應(yīng)于n個因子的權(quán)重系數(shù)。第三節(jié)環(huán)境影響綜合評價方法動態(tài)系統(tǒng)模擬法（4）求解特征值和特征向量

和積法

步驟為：

n

對A按比例規(guī)范化aij=aij/∑aiji=1

n再按行相加求和數(shù)

Wi=∑aij

j=1

n再規(guī)范化，即得權(quán)重系數(shù)Wi:Wi

=

Wi/∑Wii=1

方根法步驟為：

nn

按行元素求幾何均值，得Wi=∏aij

j=1n規(guī)范化，即得權(quán)重系數(shù)WI:Wi=Wi/∑Wi