第四章环境规划的技术方法课件.ppt

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与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分析方法,第四章环境规划的技术方法,第一节 环境评价方法,一 环境评价评价对象与指标：评价准则评价方法,第一节 环境评价方法,二、污染源评价1.单项评价（1）超标率。某污染物超过排放标准的检出次数占该污染物监测总数的比率，即：Di=fi/N100%Dii污染物超标率，100%；Fii污染物超过排放标准的监测次数；Ni污染物的监测总次数。,第一节 环境评价方法,1.单项评价（2）排放强度。单位时间某污染物排放量，即：Wi=CiQiWii污染物单位时间的排放量；Cii污染物排放浓度监测值；Qi含i污染物的介质（污水、废气）排放量,第一节 环境评价方法,2.综合评价（1）等标污染负荷。,Pij等标污染负荷;pij第j源含i种污染物浓度,mg/m3,oj环境质量标准值,mg/m3;Qij第j源含i种污染物介质的排放量,m3/d;10-6比例系数,使Pij的数值不致太高,便于比较和书写。,（2）污染负荷比 对于一区域第j个污染源的第i类污染物，其污染负荷比可用下式计算，根据k值大小，可确定该污染源的主要污染物。,7,对于一个区域，某种污染物的污染负荷比可表示为：,对于一个区域，某种污染源的污染负荷比可表示为：,8,9,第一节 环境评价方法,三 环境质量评价1.单因子评价指数,Iii种污染物评价指数；Pii污染物在环境介质中的浓度；Sii污染物的评价标准。,11,2022/12/21,12,第一节 环境评价方法,2.综合质量评价指数（1）均值型综合质量指数。,I均均值型综合质量指数；Ii单因子质量指数；n参与评价的环境质量因子数目。,第一节 环境评价方法,2.综合质量评价指数（1）加权型综合质量指数。,Wi对应于第i个环境因子的权重系数。这里应有加权性综合质量指数评价方法的关键在于合理地确定环境评价因子的权重。一般，权重系数的确定多采用专家调查方法给出。,第一节 环境评价方法,2.综合质量评价指数若考虑到某些污染严重的因子对环境质量的突出影响，为体现这些因子指数的极值作用，在环评中，产生了兼顾极值作用的加权型综合评价指数方法，例如，内梅罗指数：,Imax各单因子指数中的最大值；Iave各单因子指数的平均值。,例题1：某水域经几次监测CODcr的浓度为：16.9mg/L、19.8mg/L、17.9mg/L、21.5mg/L、14.2mg/L,用内梅罗法计算CODcr的统计浓度值是： A.18.1 B.21.5 C.19.9 D. 19.4例题2：某水域五次监测溶解氧的浓度为：5.6mg/L、6.1mg/L、4.5mg/L、4.8mg/L、5.8mg/L，用内梅罗法计算溶解氧的统计浓度值是： A.5.36 B.4.95 C.5.12 D.5.74,17,第二节 环境预测与社会经济预测方法,环境预测社会经济发展预测,一、环境预测,环境预测的主要内容环境预测遵循的基本规律预测方法选择和结果分析（基本思路、预测方法、预测结果的综合分析）,社会经济发展预测,人口预测国内生产总值预测能耗预测用水方法预测,（一）人口预测,人口预测的变量主要采取直接影响人口自然变动的出生率、死亡率和社会变动的迁移率等参数。这些参数的选取必须考虑约束条件。我国人口预测的常用经验模式的基本形式为：,Ntt年的人口总数Nt0tt0年时，既预测起始年时的人口基数e自然对数的底（e2.718）K人口增长系数或人口自然增长率（关键）,K是人口出生率与死亡率之差，常表示为人口每年净增的千分数。,（二）国内生产总值GDP预测,GDP指一国所有常住单位在一定时期内所生产的最终物质产品和服务的价值总和。我国经验模式的基本形式为,aGDP年增长速率（）ZGDPt t年GDP数ZGDP0 t0年即预测起始年的GDP数,（三）能耗预测,环境规划中能耗计算，主要包括原煤、原油、天然气，按规定折算成每千克发热量7 000kcal(或7 0004.1868103J=29.3106J)的标准煤，折算系数是：原煤0.714，原油1.43，天然气每立方米折1.33kg。,1.能耗指标,产品综合能耗单位产值综合能耗总耗能量（标准煤吨）/产品总产值（万元）单位产量综合能耗总耗能量（标准煤吨）/产品总产量（万元）能源利用率有效利用的能量同供给的能量之比能源消费弹性系数年平均能源消费量增长速度/年平均经济增长速度经济增长速度可采用工业总产值、工农业总产值、社会总产值或国民收入的增长速度,2.能耗预测方法,人均能量消费法按人们生活中衣食住行对能源的需求来估算生活用能的方法能源消费弹性系数, 能耗增长速度 工业产值增长速度 e 能源消费弹性系数e 受经济结构的影响。一般在工业化初期或国民经济高速发展时期，能源消耗的年平均增长速度超过国民生产总值年平均增长速度，人口增长率的降低，国民经济结构的改变，能耗弹性系数e将下降，大都低于1，一般为0.41.1。,若已知能耗增长速度，规划期能耗预测计算公式如下,2.能耗预测方法,Et 规划期t年的能耗量E0 规划期起始年t0的能耗量,（四）用水预测方法,1.用水总量预测 区域用水总量的供需平衡预测：Qt=KtZGDPt,ZGDPt -规划期t年国内生产总值，万元/年；Kt用水系数，t/万元Qt规划期t年用水总量，万t/年其中，k值需要在调查、统计、分析等基础上，通过综合分析确定，既要考虑以往的用水水平，又要注意技术进步、节水措施等作用。,（四）用水预测方法,2.生活用水量预测对于生活用水量，可通过人均生活用水定额来预测：Q=NqkQ生活用水量；N规划年的人口数；k规划年用水普及率；q用水定额，包括城镇生活用水定额和农村生活用水定额,（四）用水预测方法,3.工业用水量预测利用万元工业增加值用水定额，可对工业用水量进行预测：Q工业用水量，m3；Wi不同行业i在规划年的万元工业增加值取水量，m3/万元；Ai不同行业i在规划年的工业增加值，万元。,（四）用水预测方法,4.农业灌溉用水按作物分别进行用水预测，然后求其总和：,Q预测年农业灌溉用水总量，万t/年；Si预测年某种作物i灌溉面积，hm2/年；Ki预测年某种作物i灌溉系数，万t/hm2,第三节 大气污染预测方法,大气污染源的源强预测，即大气污染物排放量预测大气环境质量变化预测，即对污染物排放所造成的大气环境影响预测,一、大气污染源源强预测,定义污染物的排放速率，对瞬时点源，就是点源一次排放的总量；对连续点源，就是点源在单位时间里的排放量（一）一般模型Qi 源强,瞬时，kg或t，连续稳定，kg/h或t/dWi 燃料消耗量，固体，kg或t，液体，L，气体，100m3，时间以h或d计；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 污染物编号。,（二）、耗煤量预测工业,弹性系数法。使用预测基准年、预测目标年、预测参照年这三个时间概念，来建立相应的模型。本方法假设在预测基准年与预测参照年之间，耗煤量和工农业生产的总产值各自以一个平均的增长速度在增长；在预测基准年与预测目标年之间，耗煤量和工农业生产的总产值M各自也以一个平均的增长速度在增长，即：,t 参照年t0 基准年M 参照年工业总产值，M0 基准年工业总产值E 参照年工业耗煤量E0 基准年工业耗煤量 工业耗煤量平均年增长速率，可以是负数，减少的情况。工业总产值的年增长速率弹性系数,例4-1 已知某县 2000 年工农业生产的总产值是 300 万元，耗煤量是 25000吨，2005 年工农业生产的总产值是 400 万元，耗煤量 27500 吨；若到 2015年工农业生产的总产值实现翻一番，用弹性系数法求那时耗煤量是多少吨？（1）按题意预测参照年、预测基准年、预测目标年分别确定为2000年2005 年和2015年。（2）根据（4-24）、（4-25）式求出预测参照年与预测基准年之间的和的数值： = =（3）计算弹性系数=/=（4）根据（4-25）式求出预测基准年与预测目标年之间的值：=（5）由弹性系数和求出预测基准年与预测目标年之间的值=（6）求出预测目标年耗煤量,2. 民用耗煤量预测,ES=ASSES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.现场实测：源强废气流量浓度2.物料衡算： 投入产品流失3.经验估算 1）SO2排放量预测 G SO2 =1.6WS G SO2 二氧化硫排放量，t/a W 燃煤量，t/a S 煤中的全硫分含量，%,（三）污染物排放量预测,3.经验估算2)烟尘排放量预测 G尘WA B (1-)G尘 烟尘排放量，t/aA 煤的灰分B 烟气中烟尘的质量分数W 燃煤量 除尘效率，%若安装二级除尘器，= 1+（1-1）（1-2）3）氮氧化物与CO排放量预测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,箱式模型高斯扩散模式多源扩散模式线源扩散模式面源扩散模式总悬浮微粒扩散模式灰色预测模型,适用于城市家庭炉灶和低矮烟囱分布不均匀的面源。一般对一个城市可划分为若干个小区，把每个小区看作一个箱子，通过箱的输入输出关系，即可预测大气中污染物的浓度,箱式模型,B 大气污染物浓度预测值，mg/m3（标） Q 面源源强，t/a u 进入箱内的平均风速，m/s L 箱的边长，m H 箱高，即大气混合层高度，mB 预测区大气环境背景浓度值， mg/m3（标）,高斯扩散模式,基本假设烟气扩散时，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在湍流扩散场中，平均风速不随地点、时间而变化，流场时定常的污染物为连续的、均匀排放在扩散过程中，污染物是保守的，既污染物在大气中不发生沉降、分解和化合，地面对其起反射作用，不发生吸收和吸附作用。,高架连续点源的高斯模式,Q：污染物排放源强，mg/m3U: 平均风速，m/s;H: 烟流中心线距地面的高度，m；,例题：1.某企业锅炉燃煤量为10000ta，含硫量为1；若SO2总量控制指标为40t/a，则该锅炉脱硫设施的效率至少应大于( )。A 90% B. 80% C. 75% D. 65%2.某企业锅炉燃油量为10000ta，含硫量为1；若SO2总量控制指标为40t/a，则该锅炉脱硫设施的效率至少应大于( )。A 90% B. 80% C. 70% D. 60%,一 水污染源预测（一）工业废水排放量预测 mt=m0(1+rm)t 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；,第四节 水污染预测方法,一 水污染源预测（二）工业污染物排放量预测mi=(Vi-Vo) B010-2+m0mi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含某种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。,第四节 水污染预测方法,一 水污染源预测（三）生活污水量预测 qv=0.365AFqv生活污水排放量，104m3/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。,第四节 水污染预测方法,预测年人口可采用地方人口规划数据，没有时可用下式计算：A=A0（1-P）nA0基准年人口P人口增长率N规划年与基准年的年数差值,水污染预测方法,水环境质量预测水环境污染预测最基本的问题就是要找出污染排放变化与水体控制点处主要污染物含量水平的相关关系，以此预测区域水环境质量。为此可选用或建立水质模型进行预测，现有的各类水体水质模型，如河流模型，河口、湖泊水库模型等均是进行水质预测最常用的方法。如已知污染负荷量，一般可用这种方法预测水质参数。,（1）完全混合的河流水质预测方法：当污染物排入河流后能够与河水完全混合，此时河流水质预测模型为,该模型适用于相对窄而浅的河流，河流为稳态，均匀河段，定常排污，及河流过水断面、流速及污染物排入量不随时间变化，污染物为难降解有机物、可溶性盐类和悬浮固体情况下的预测。,水污染预测方法,B -河流下游断面污染物浓度，mg/L； qv0 -河流上游断面河水流量，m3/s；B0 -河流上游断面污染物浓度， mg/L；Bi -旁侧流入废水中的污染物浓度，mg/L； qv-旁侧废水流量， m3/s；,（2）一维河流水质模型对于较宽浅的大中河流，若河流为稳定流，污染物为保守物质，且均匀排放，由稀释混合作用决定水体污染物浓度的水质预测模型为,水污染预测方法,Bmax -河流断面最大可能浓度，mg/L；Bi -废水中某种污染物浓度， mg/L；B -废水与河水完全混合后污染物浓度， mg/L,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：固废排放量排放系数产量2. 回归分析：根据固体废物产生量与产量或工业产值的关系建立一元或多元回归方程 y=a+bx 3. 灰色预测法 根据历年固体废物产生量序列来建立灰色预测模型。,第五节 固体废物和噪声污染预测,（二）生活垃圾产生量预测 W生=3.65f生NW生预测年城市垃圾产生总量，104t/a；F生排放系数，kg/（人天）；N预测年人口总数，人。,（三）固体废物的环境影响预测一般是进行某种模拟实验，根据实验建立预测模型，再进行相应环境问题的预测。,一、 固体废物污染预测,二、噪声预测,交通噪声预测方法（1）交通噪声源强各类型车辆的声源强按下式计算：大型车：LH=77.2+0.18V dB中型车：LM=62.6+0.32V dB小型车：Ls=59.3+0.23V dB式中：V是车辆平均行驶速度（Km/h）,（2）交通噪声预测模式和参数取值与修正第i类车辆行驶使预测点接受到的交通噪声值为Li第i型车辆在预测点的小时交通噪声级；Ni第i型车辆的车流量（辆/小时）；Vi第i型车辆平均行驶速度（Km/h）；T评价小时数，取1；S附加衰减，含筑路面性质、坡度、屏障影响，取-6dB。各类车辆综合交通噪声在预测点r处的预测值按下式计算 LAeq预测点接收到的昼间或夜间交通噪声值，dB（A）；LAeq）i各类型车辆在预测点的交通噪声值，dB（A）。有关参数取值均参照公路建设项目环境影响评价规范（试行）进行。,二、噪声预测,第六节 环境规划的决策分析,一、环境决策过程及其特征 决策：为了解决某一行动问题对拟采取的行动所作出的决定。 针对一个决策问题作出决定时，总要包括决策者对要解决问题所抱有的目的。因此一个合理的决策问题，首要之点是确定决策的目标或决策者所希望达到的行动结果或状态。这种有目的的行动，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。,环境规划系统,图4-1 环境系统规划决策过程的框架,（一）决策过程,（二）环境规划决策的特征,1非结构化特征 三种类型：结构化决策、半结构化决策和非结构化决策问题 。 2多目标特征 目标间存在着冲突性或矛盾性，即某一目标的改进往往导致其它目标实现程度的降低 ； 目标间存在着不可公度性，即多个目标没有统一的度量标准。 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。借助于决策分析工具将有益于帮助决策者科学合理地展开决策活动，解决复杂的决策问题。所谓决策分析，是进行决策方案选择的一套系统分析方法。它通常是关于决策过程中具体的程序、规则和推算的组合。决策分析的方式可分为定性决策分析和定量决策分析。,（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，形成由对策一目标组成的递阶展开的“树枝状”决策分析系统（图4一2),二、环境规划的决策分析,1,2,m,1,2,n,1,2,p,1,2,r,经济目标i,环境目标j,社会目标k,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4-2,（三）环境系统规划的决策分析模式 1. 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。 2. 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一目标树框架，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。 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：费用效益分析、数学规划和多目标决策分析技术三种基本类型。,第七节 单目标决策分析方法,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,（一）、环境费用效益分析,（二）费用效益分析的评价准则,净效益最大费效比,（三）环境效益评价的货币化技术方法,市场价格法人力资本法或工资损失法机会成本法资产价值法,工资差额法防护费用法恢复费用法影子工程法,净效益最大：净效益是总效益现值扣除总费用现值的差额。ZVPN净效益（现值）；Bt第t年的效益;Ct第t年的费用;r社会贴现率;t时间（以年为单位）若ZVPN0，表明规划方案得大于失，方案可以接受；否则方案不可取。,2.费效比费效比即总费用现值与总效益现值之比，记做a。如果费效比1，方案的社会费用支出小于其所获得的效益，其方案可以接受；否则方案不可取。,二、数学规划方法,是指利用数学规划最优化技术进行环境规划决策分析的一类技术方法。从决策分析的角度看，这类决策分析方法的使用，需要根据规划系统的具体特征，结合数学规划方法的基本要求，将环境系统规划决策问题概化成在预定的目标函数和约束条件下，对由若干决策变量所代表的规划方案，进行优化选择的数学规划模型。 目前，用于环境规划中的数学规划决策分析方法主要有：线性规划、非线性规划以及动态规划等。,线性规划,是解决多变量最优决策的方法，是在各种相互关联的多变量约束条件下，解决或规划一个对象的线性目标函数最优的问题，即给与一定数量的人力、物力和资源，如何应用而能得到最大经济效益。当资源限制或约束条件表现为线性等式或不等式，目标函数表示为线性函数时，可运用线性规划法进行决策。 线性规划法就是在线性等式或不等式的约束条件下，求解线性目标函数的最大值或最小值的方法。其中目标函数是决策者要求达到目标的数学表达式，用一个极大或极小值表示。约束条件是指实现目标的能力资源和内部条件的限制因素，用一组等式或不等式来表示。,运用线性函数规划法建立数学模型的步骤是： 首先，确定影响目标的变量； 其次，列出目标函数方程； 再次，找出实现目标的约束条件； 最后，找出是目标函数达到最优的可行解，即该线性规划的最优解。,线性规划的一般表达形式为：,max (min) f= cx（， ）,建立线性规划的数学模型必须具备几个基本条件： 1、变量之间的线性关系。 2、问题的目标可以用数字表达。 3、问题中应存在的能够达到目标的多种方案。 4、达到目标在一定的约束条件下实现的，并且这些条件能用不等式加以描述。,第八节 多目标决策分析方法,从决策的基本内容看，涉及多目标决策分析应用中最主要的概念是确定所要解决问题的目标体系和实现这些目标方案的评价选择问题。 （一）决策问题的多目标体系 多目标决策分析与传统单目标优化的最大区别在于其决策问题中具有多个互相冲突的目标。通常多目标决策问题中，一组意义明确的多个冲突目标可表达为一递阶结构，或称目标体系(图4-4),图4-4,所谓多目标决策分析，就是运用种种数学（包括计算机）支持技术，来处理以下两个问题 ： l. 根据所建立的多个目标，找出全部或部分非劣解。 2. 设计一些程序识别决策者对目标函数的意愿偏好，从非劣解集中选择“满意解”。 在解决上述两方面问题的实践中，多目标决策分析技术并非全都将其处理为两个独立顺序的求解过程，许多方法是将两部分内容结合起来，即在非劣解求解过程中已注入反映决策者意愿偏好的因素。各种多目标决策分析技术，可依有限方案与无限方案分为两类。有限方案条件下的决策分析技术，在实际问题，包括在环境规划中使用更为常见普遍。,（二）决策方案的多目标评价选择,