第四章环境规划的技术方法ppt课件.ppt

第四章环境规划的技术方法,本章主要内容：,环境评价方法环境预测与社会经济预测方法大气污染预测方法水污染预测方法固体废物、噪声污染预测方法环境规划的决策分析单目标决策分析方法多目标决策方法,第一节 环境评价方法,一、环境评价二、污染源评价三、环境质量评价,第二节 环境预测与社会经济预测方法,一、环境预测（内容、原则、方法选择与结果分析）二、社会经济发展预测方法人口、国内生产总值预测、能耗预测,第三节 大气污染预测方法,一、大气污染源源强预测源强：污染物的排放速率。瞬时点源源强：点源一次排放的某污染物总量；连续点源源强：点源单位时间内的某污染物排放量。（一）源强预测的一般模型Qi第i种污染物的源强；Wi燃料的消耗量；i 净化设备对污染物的去除效率；Ki某污染物的排放因子；i污染物的编号。,（二）耗煤量预测1. 工业耗煤量预测常用方法：弹性系数法、回归分析法、灰色预测等。根据工业增长率，用弹性系数法计算耗煤量： Et预测年工业耗煤量，t； E0预测起始年的工业耗煤量，t； a工业产值年增长速率（aCE*；CE 是工业耗煤量弹性系数，查资料可获取；为工业总产值年平均增长率，来自国民经济发展规划）； t、t0 分别为预测年和基准年。,2. 民用耗煤量预测 Es预测年取暖耗煤量，万t； S预测年取暖面积，m2； As取暖耗煤系数，万t/ m2 。,（三）污染物排放量预测1. SO2排放量预测Gso2SO2排放量，t/a；W燃煤量，t/a；煤中的全硫分质量分数，。,2. 烟尘排放量预测 G尘烟尘排放量，t/a； W燃煤量，t/a； A煤的灰分，； 除尘效率，； B 烟气中烟尘的质量分数，。 二级除尘 1（11）（12）3. NOx与CO排放量预测 燃煤过程中，NOx与CO排放量，可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（一）箱式模型适用于城市家庭炉灶和低矮烟囱分布不均匀的面源。是研究大气污染物排放量和大气环境质量的最简单的模型。箱式方法预测大气污染物浓度的模型为：,B大气污染物浓度预测值，mg/m3；Q面源源强，mg/s； L箱的边长，m；u进入箱内的平均风速，m/s；H箱高，即大气混合层高度，m；B0预测区大气环境背景浓度值，mg/m3。,（二）高斯扩散模式是适用于预测环境空气质量的常用方法，是在大气污染物浓度分布符合正态分布的情况下导出的。可用来求出下风向任一点的污染物浓度，求取最大落地浓度、地面轴线浓度等。关于高斯扩散模型的几点假设：污染物是被动的，进入大气后即跟随周围的空气作相同的运动； 风的平均流场稳定，风速均匀，风向平直；污染物浓度在水平、垂直方向符合正态分布；污染物在输送扩散中质量守恒；污染源的源强均匀、连续。,高架点源连续扩散模式：,地面浓度公式：,地面轴线浓度：,地面最大浓度：,（三）多源扩散模式需要评价的点源数目多于一个；计算浓度时应将各个源对接受点浓度的贡献进行叠加。（四）线源扩散模式可分为无限长线源和有线长线源扩散模型。平坦地形，一条平直繁忙的公路可以看作无限长线源。当公路有限长时，要考虑边缘效应。,风向与线源垂直，有限长线源：,风向与线源垂直，无限长线源：,（五）面源扩散模式 平原城区排气筒高度不大于40m或排放量小于0.04t/h的排放源可作为面源处理。箱模式后退虚点源模式,y0，z0 ：增加的初始扩散参数。,（六）总悬浮微粒扩散模式 对大气污染物中的颗粒态污染物，应用总悬浮微粒扩散模式。倾斜烟云模式 地面反射系数； vs粒子的沉降速度，m/s.（七）灰色预测模型 GM(1,1),第四节 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预测年工业废水排放量；m0基准年工业废水排放量；rm工业废水排放量年平均增长率；t 基准年至某水平年的时间间隔。,（二）工业污染物排放量预测 mi预测年某污染物排放量，t； Vi预测年工业废水排放量，10-4m3； V0基准年工业废水排放量，10-4m3 ； B0 含某污染物废水工业排放标准或废水中污染物浓度，mg/L； m0基准年某污染物排放量，t。,（三）生活污水量预测 qv生活污水排放量，104 m3 /年； A预测年人口，104人； F预测年人均生活污水量，L/（d.人）； 0.365 单位换算系数 。,二、水环境质量预测,（一）水环境质量预测要点1、确定预测目标：建设工程影响评价；流域治理、制定水质管理规划；水质预测的基本理论研究；等等。2、水质等信息的收集和分析：是水质预测的基础工作，其决定水质预测结果的可靠性。3、建立水质预测模型：进行模拟研究，包括物理模拟（河工模型）和数学模拟。,（二）水质基本预测方法1.水质相关法指将水质参数与影响该水质参数的主要因素建立相关关系，以此作为进行水质参数预测的方法。数据资料有限，污染源位置和污染源强不确定时，多采用此法。由于所建立的相关关系中必须忽略一些次要因素，因而使预测精度受到一定限制。常用方法包括：（1）水质流量相关法 根据监测资料建立水质水量相关关系，在有限资料条件下按照流量估算水质。,（2）河流、湖泊水质的灰色预测模型灰色系统预测法就是根据过去和现在的信息，通过对原始数据系列进行一定的转换，变成生成列，这个生成列一般可用指数曲线或其它函数逼近，从而建立预测模型，用它进行预测。比如，依据19952010年黄河流域水质，通过灰色预测模型对黄河水质进行分析，然后可对黄河未来10年的发展趋势作预测分析。 （3）河流、湖泊水质的多元回归分析根据水质与其影响因素之间存在的相关关系，运用回归分析理论和方法，建立基于多元线性回归分析法的水质动态预测模型，再将该模型用于水质的动态预测。比如，可根据历年河水或湖水中污染物浓度实测值和沿河或沿湖地区工农业产值及河流或湖泊的水文资料进行多元回归分析，从而建立河流或湖泊的水质预测模型。,2.水质模型法(1) 完全混合的河流水质预测模型适用于相对窄而浅的河流，稳态、均匀排污，污染物难降解，主要用于可溶性盐，悬浮固体预测。(2) 一维河流水质模型用于较宽浅的大中河流，流动稳态，污染物均匀排放，污染物质保守。可用于计算混合区长度和混合区浓度分布。,(3) BODDO耦合模型预测一维稳态河流中的污染物变化规律Streeter-Phelps模型Thomas修正型Dobbins-Camp修正型OConnor修正型(4) 湖泊水质预测模型适用于预测湖泊中污染物的浓度(5) 湖泊富营养化水质预测模型适用于预测湖泊中氮磷等营养物质浓度分布,第五节 固体废物、噪声污染预测方法,一、固体废物污染预测（一）工业固体废物产生量预测1、系数预测法式中：W预测年固体废物排放量，104 t/a； P固体废物排放系数，t/t； S预测的年产品产量，104 t/a。,2、回归分析法根据固体废物产生量与产品产量或工业产值的关系，建立一元回归模型：若固体废物产生量受多种因素影响，还可建立多元回归模型进行预测。3、灰色预测法根据历年固体废物产生量序列建立灰色预测模型。,（二）城市垃圾产生量预测与工业固体废物预测一样，城市垃圾产生量预测也常采用排放系数预测法、回归分析法和灰色预测法。例如，排放系数预测法： 式中：W生预测年城市垃圾产生总量，104 t/a ； f生排放系数，kg/(人d)；N预测年人口总数，人。（三）固体废物的环境影响预测固体废物对环境的影响是多方面的，一般需要进行模拟实验建立预测模型，再进行相应环境问题的预测。常用的一般方法可采用大气、水环境预测模型，以及因果关系分析法等。,二、噪声预测（一）交通噪声预测方法多元回归预测：根据车流量、道路宽度、本底噪声值和交通噪声等效声级之间关系，建立模型。灰色预测方法：根据历年噪声等效声级值，通过原始数据生成处理，建立预测模型。专业评价软件：如德国Datakustic公司编制的CadnaA计算软件，该软件主要依据ISO9613、RLS-90、Schall03等标准，采用专业领域认可的方法进行修正，计算精度经德国环保局检测认可，可对公路、铁路以及点声源、面声源等进行预测计算。该软件已通过我国国家环保部环境工程评估中心评审。,例：某住宅建设项目建筑首层昼间高峰交通噪声水平声场分布,（二）环境噪声预测方法多元回归预测：根据车流量、固定噪声源、本底噪声和噪声等效声级之间关系，建立模型。灰色预测方法：根据历年环境噪声值，建立预测模型。对于建筑施工及生产设备噪声的预测通常是用已知的特定距离（r1）和声压级（L1）去求出声源在指定距离（r2）上的声压级（L2） 。另外再考虑额外衰减：物体阻障、大气吸收作用、气候影响等综合作用可使声音进一步削弱。,第六节 环境规划的决策分析,一、环境决策过程及其特征（一）决策过程决策：就是指为了解决某一行动选择问题而对拟采取的行动所作出的决定。 决策是人类的固有行为之一。战国时代：田忌赛马美国著名经济和管理学家Herbert ASimon：管理就是决策环境规划决策：本着经济、社会和环境协调发展的原则，从几个经过优化的环境规划方案中选择一个作为实施方案。,依照系统工程原理，环境规划的决策过程一般包括4个基本程序环节： 找出问题确定目标环境规划目标 拟订备选行动方案环境规划方案生成 比较和选择最佳行动方案狭义的决策 方案的实施即规划的执行实施反馈其中，选择方案（系统评价）体现了决策过程的核心和基本内容。,环境系统规划决策过程的框架,（二）环境规划决策的特征1.非结构化特征结构化决策（程序化决策）：决策条件清楚明白，问题判断逻辑性强；可按照某种固定的程序与方法进行决策。非结构化决策（非程序化决策）：决策条件具有模糊性和不确定性，其中的因果关系不清楚，是一次性的，非例行的决策。环境规划决策属于非结构化或半结构化决策。2.多目标特征环境规划决策不可能只考虑环境保护一个方面，必须要考虑经济社会甚至政治因素，使各个方面协调发展。多目标间存在冲突性/矛盾性、不可公度性（没有统一的度量标准），如何协调、可持续发展是决策的关键之一。,3.基于价值观念的特征所谓的“价值”，可泛指规划主体对评价对象所具有的作用、意义的认识和估计。环境规划决策很大程度上取决于决策者的价值观念和价值取向。不同的决策者对环保的重视程度不同、关心范围不同，会有不同的意见，因此需要对不同方案的不同结果进行评价分析，以便决策者作出满意的决策。基于价值评价来对复杂因素进行综合分析，就成为决策活动中的一个显著特征。,根据决策者风险价值观的不同，主要的风险决策方法有：悲观决策法（“小中取大”法，保守法） 又称华尔德决策准则（Wald Decision Criterion）。 决策者从最不利的角度去考虑问题，先选出每个方案在不同自然状态下的最小收益值，然后从这些最小收益值中取最大的，从而确定行动方案。乐观决策法（“大中取大”法，冒险法） 决策者从最有利的角度去考虑问题，先选出每个方案在不同自然状态下的最大收益值，然后从这些大收益值中取最大的，从而确定行动方案。,折衷决策法（乐观系数法，Hurwicz Decision Criterion） 考虑到最好和最差的自然状态均有出现的可能，给最好的自然状态以一个乐观系数(01)，最差的自然状态一个悲观系数1-，然后求各方案的期望收益值，以此比较作出选择。后悔值决策法（“大中取小”法，沙万奇准则） 决策者把不同自然状态下的最大收益值作为理想目标，计算各方案的后悔值，从各方案最大后悔值中取最小者，其对应方案就是最佳方案。 后悔值：各种自然状态下的最大收益值与每个决策方法对应收益值之差。等可能性法（等概率法，拉普拉斯Laplace决策准则） 假定每一状态发生的概率都相等，以此来计算各方案的期望值，然后从这些期望值中选择最大值，所对应的方案为优先方案。,二、环境规划的决策分析（一）决策分析的概念决策分析：进行决策方案选择的一套系列分析方法。它通常是关于决策过程中具体的程序、规则和推算的组合。决策分析并不意味着为决策者制定决策，而仅仅是通过一定适当的处理或分析方法帮助决策者有效地组织信息，改进决策过程，辅助决策。决策分析方式：定性决策分析依靠经验、直观判断能力来进行决策分析；定量决策分析是用数据而不是经验来分析，将数学方法和计算机技术分析得到的数据做比较。,环境规划决策分析中，由于历史数据很难完整或准确；经济社会发展和环境之间的关系还不能完全用数量化关系来描述；整个复合生态系统复杂多样。 鉴于以上原因，在进行决策分析时，既要定性预测也要定量预测，将两者有机的结合。,（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，即将这种多方案、多目标的决策过程，按因果关系、隶属层次和复杂程度分成若干有序的方案和若干等级的目标，形成由对策目标组成的递阶展开的“树枝状”决策分析系统。在决策树分析过程中，关键的问题在于不同性质的目标之间的价值应如何综合比较分析。显然这种价值的估计带有很强的主观成分，但原则上还是可以通过价值的测定，取得能反映出客观现实的价值共识，获得较为统一的认识和普遍接受的决策结果。,（三）环境系统规划的决策分析模式 最优化决策分析模型通常是利用数学规划方法，建立数学模型并一次求解行动方案的决策分析过程。 其定量化程度和计算机化程度高，但需要在一定条件下进行简化建立模型，因而存在局限性。可在一定场合或简单决策问题时作为规划决策分析应用，但对复杂的系统规划决策分析而言，则很少实际使用。 模拟优化决策分析模型直接基于环境规划决策分析的对策目标树框架，就各个备选组合方案，分别进行多种目标和综合指标的模拟（包括环境质量、费用及社会影响等）和评估的决策分析过程。其决策分析过程便于决策者、分析者、受影响者以及有关专家的交流和参与，因此往往成为复杂系统规划决策分析常采纳的方式。,在环境规划中，目前使用较为普遍的决策分析技术方法大体包括：费用效益（效果）分析数学规划线性规划非线性规划动态规划多目标决策分析技术矩阵法层次分析法,