規(guī)劃環(huán)評(píng)中環(huán)境影響分析SD模型應(yīng)用_以四川川南某縣縣城總體規(guī)

1、第22卷第3期重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版2005年6月Vol.22No.3J Chongqing Technol Business Univ.(Nat Sci EdJun.2005文章編號(hào):1672-058X(200503-0257-05規(guī)劃環(huán)評(píng)中環(huán)境影響分析S D模型應(yīng)用以四川川南某縣縣城總體規(guī)劃環(huán)評(píng)為例周世星,王斌,楊秀杰(四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院,四川成都640015摘要:規(guī)劃環(huán)評(píng)是一種兼具戰(zhàn)略性和前瞻性的環(huán)境影響評(píng)價(jià)形式,長(zhǎng)時(shí)效和動(dòng)態(tài)性是規(guī)劃環(huán)境影響的突出特征。為了在規(guī)劃環(huán)評(píng)中更準(zhǔn)確地對(duì)環(huán)境影響進(jìn)行分析和評(píng)價(jià),以川南某縣縣城總體規(guī)劃為例,運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)規(guī)劃實(shí)施過程中環(huán)境影響進(jìn)行模

2、擬、分析和評(píng)價(jià),這是將S D模型應(yīng)用在相對(duì)微觀地域上的一次嘗試。關(guān)鍵詞:規(guī)劃環(huán)評(píng);系統(tǒng)動(dòng)力學(xué);環(huán)境影響分析;環(huán)境影響因子中圖分類號(hào):X829文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A規(guī)劃環(huán)評(píng)不同于一般的建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評(píng),也有別于區(qū)域環(huán)評(píng),其評(píng)價(jià)對(duì)象是政府職能部門制定的各種規(guī)劃方案。通過對(duì)規(guī)劃實(shí)施過程及實(shí)施后對(duì)生態(tài)環(huán)境可能造成的影響進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和評(píng)估,據(jù)此評(píng)價(jià)規(guī)劃方案的環(huán)境合理性,同時(shí)提出預(yù)防不良環(huán)境影響的對(duì)策措施或替代方案。因此規(guī)劃環(huán)評(píng)是比區(qū)域環(huán)評(píng)更高層次、更具戰(zhàn)略性和前瞻性的環(huán)境影響評(píng)價(jià)形式。這對(duì)于從源頭上控制生態(tài)環(huán)境問題的產(chǎn)生,實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重要意義。1提出問題環(huán)境影響分析是規(guī)劃環(huán)評(píng)文本中承上啟下的章節(jié),在內(nèi)容

3、上有其重要性和特殊性。國(guó)家環(huán)?？偩职l(fā)布的規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則(HJ/T130-2003中對(duì)該章節(jié)編制作了專門規(guī)定,并推薦使用類比分析法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、投入產(chǎn)出分析法、環(huán)境數(shù)學(xué)模型和情景分析法等分析預(yù)測(cè)工具。針對(duì)城鎮(zhèn)總體規(guī)劃而言,由于在規(guī)劃實(shí)施過程中的環(huán)境影響具有長(zhǎng)時(shí)效、多層次、高階非線性、動(dòng)態(tài)性、自組織性等特征,難以用一般的數(shù)學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行量化描述和分析。這就需要采用一種既有宏觀決策能力和著眼于系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu),又能把握其動(dòng)態(tài)發(fā)展的系統(tǒng)分析方法,而系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在此方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)稱S D(Syste m Dyna m ics,是一種以反饋控制理論為基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為輔助手

4、段的研究復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的定量分析方法。它是由美國(guó)麻省理工學(xué)院以福雷斯特(JayW.Forrester教授為首的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)小組于20世紀(jì)50年代中期創(chuàng)立和逐步發(fā)展起來的,在總結(jié)運(yùn)籌學(xué)的基礎(chǔ)上,綜合系統(tǒng)理論、控制論、信息反饋理論、決策理論、系統(tǒng)力學(xué)、仿真與計(jì)算機(jī)科學(xué)等基礎(chǔ)上形成的嶄新的學(xué)科。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)以現(xiàn)實(shí)存在的系統(tǒng)為前提,根據(jù)歷史數(shù)據(jù)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)內(nèi)在的機(jī)制關(guān)系建立起動(dòng)態(tài)仿真模型,對(duì)各種影響因素可能引起的系統(tǒng)變化進(jìn)行實(shí)驗(yàn),是一種節(jié)省人力、物力、財(cái)力和時(shí)間的科學(xué)方法,被譽(yù)為“政策研究實(shí)驗(yàn)室”。因此在對(duì)川南某縣(以下稱A縣縣城總體規(guī)劃進(jìn)行環(huán)境影響分析時(shí),采用了S D模型對(duì)區(qū)域規(guī)劃期社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)

5、境進(jìn)行了模擬和分析?，F(xiàn)介紹“三廢”產(chǎn)生及削減模擬情況。收稿日期:2005-02-17;修回日期:2005-03-25。作者簡(jiǎn)介:周世星(1970-,男,重慶市云陽(yáng)縣人,在讀研究生,主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究。852重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版第22卷2規(guī)劃區(qū)域概況和規(guī)劃概要2.1區(qū)域社會(huì)和環(huán)境概況A縣位于四川盆周南緣山區(qū),縣城規(guī)劃區(qū)域位于該縣北部槽壩,包括兩個(gè)建制鎮(zhèn),兩鎮(zhèn)前后分別是縣政府所在地,是全縣的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心,也是全縣人口最密集和經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的區(qū)域,全縣礦產(chǎn)資源(A縣是四川的產(chǎn)煤大縣基本上都分布在規(guī)劃區(qū)域內(nèi),全縣的80%以上的工業(yè)企業(yè)及第3產(chǎn)業(yè)也集中在這一區(qū)域,該區(qū)工業(yè)以煤炭開采、火

6、力發(fā)電和水泥建材業(yè)為主。至2002年,區(qū)域土地面積為211k m2,占全縣面積的18.35%;人口為157086人,占全縣總?cè)丝诘?8.13%;區(qū)域城鎮(zhèn)化率51%;G DP占全縣的75%。2.2區(qū)域規(guī)劃概況規(guī)劃文本中在城市總體性質(zhì)上將A縣縣城定位為川南城鎮(zhèn)群的地方中心城市;在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)規(guī)劃上,確定為以發(fā)展能源和建材業(yè)為主,綠色農(nóng)產(chǎn)品加工和第3產(chǎn)業(yè)為輔的新型工貿(mào)城市。3主要環(huán)境影響因子識(shí)別及篩選城市總體規(guī)劃的實(shí)施將對(duì)區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生持久而深遠(yuǎn)的影響,且影響因子眾多,需要從中篩選出能反映環(huán)境影響變化趨勢(shì)的主要環(huán)境因子進(jìn)行分析和評(píng)價(jià),在達(dá)到簡(jiǎn)化模型和方便分析目的的同時(shí),又不失客觀真實(shí)性。(1水環(huán)境。根據(jù)對(duì)

7、規(guī)劃區(qū)域的分析,水環(huán)境的主要污染在于地表水,而地表水污染集中表現(xiàn)在縣城某河(以下稱B河的污染。該河是縣城內(nèi)僅有的一條山區(qū)小河,現(xiàn)已受到工業(yè)廢水和生活污水的嚴(yán)重污染,多項(xiàng)指標(biāo)超過III類水域標(biāo)準(zhǔn)限值,河流實(shí)際上已成為該鎮(zhèn)的一條排污溝,已失去水體功能。因此以B河COD質(zhì)量濃度的變化來表征規(guī)劃期內(nèi)區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量的變遷。分析和評(píng)價(jià)因子:區(qū)域COD年排放量、巡場(chǎng)河COD年平均質(zhì)量濃度(2大氣環(huán)境。A縣是四川的產(chǎn)煤大縣,規(guī)劃區(qū)內(nèi)工業(yè)以能源和建材業(yè)為主,大氣環(huán)境屬典型的煤煙型污染。體積分?jǐn)?shù)。分析和評(píng)價(jià)因子:區(qū)域S O2(3固體廢物。固體廢物包括生活垃圾和工業(yè)固廢,其中工業(yè)固廢以煤矸石、燃煤爐渣和粉煤灰為主,

8、固體廢物歷年堆存量較大。分析和評(píng)價(jià)因子:固體廢物存量。4系統(tǒng)建模S D模型將縣城行政區(qū)域確定為系統(tǒng)邊界,模型的時(shí)間邊界與規(guī)劃遠(yuǎn)期目標(biāo)保持一致,定為2004 2020年。利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)專用模擬語(yǔ)言vensi m軟件建立模型。整個(gè)模型分為社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和資源3大排放,工業(yè)煙塵排放、固體廢物堆存、版塊,根據(jù)系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)原理,系統(tǒng)又分為人口、G DP、COD排放、S O2土地資源、礦產(chǎn)資源和水資源等9個(gè)子模塊,這些因素相互作用,形成具有多重反饋的因果關(guān)系結(jié)構(gòu)(圖1,只列出環(huán)境部分。4.1模型說明整個(gè)模型由10個(gè)狀態(tài)變量、10個(gè)速率變量、97個(gè)輔助變量和常量組成,包含146個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)活性方程,其中狀態(tài)

9、變量方程10個(gè),速率變量方程21個(gè),輔助方程105個(gè)。模型中的參數(shù)有常數(shù)值、表函數(shù)、初始值等。模型中大量使用了表函數(shù)和條件函數(shù),方便有效地處理了眾多的非線性問題和不確定因素,對(duì)于初始值采取了擬合歷史數(shù)據(jù)初始化處理等方法。對(duì)于仿真步長(zhǎng),模型取為DT=1a,經(jīng)對(duì)模型進(jìn)行測(cè)試后認(rèn)為,模型未出現(xiàn)失真及振蕩現(xiàn)象,這表明步長(zhǎng)選取合理可行。 圖 1環(huán)境系統(tǒng)流4.2模型檢驗(yàn)表達(dá)正確性:首先將系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表達(dá)后上機(jī)運(yùn)行,應(yīng)用vensi m 軟件所提供的編譯檢錯(cuò)和跟蹤功能檢驗(yàn)了模型的表達(dá)正確性。模型有效性:為檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷挠行?對(duì)19962002年這7a 的系統(tǒng)狀態(tài)變量的仿真值與歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,

10、檢驗(yàn)二者間的擬合度。選取總?cè)丝诤蛥^(qū)域G DP 值2個(gè)變量作為檢驗(yàn)對(duì)象,檢驗(yàn)結(jié)果表明,檢驗(yàn)變量的歷史值與仿真值之間相對(duì)誤差均在合理的范圍之內(nèi)。結(jié)果表明模型有效性高,可靠性大,能夠保證動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果的正確性。通過以上檢驗(yàn),可以認(rèn)為該模型結(jié)構(gòu)合理,穩(wěn)定性強(qiáng),基本能反映現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),適合進(jìn)行仿真模擬和政策分析。5環(huán)境影響分析與評(píng)價(jià)為分析和評(píng)價(jià)規(guī)劃的環(huán)境合理性,模型同時(shí)進(jìn)行了兩種方案的模擬,一是規(guī)劃方案;另一種是無為方案,所謂無為方案,就是區(qū)域按原來的發(fā)展趨勢(shì)一直延續(xù)下去。和無為方案相比,規(guī)劃方案更注重污染防治和生態(tài)環(huán)境保護(hù);在具體操作上,規(guī)劃方案不但逐年提高環(huán)保投入、分階段關(guān)停大批高消耗和污染重的企業(yè),并且

11、將實(shí)施興建一系列諸如污水處理廠、引水工程、垃圾填埋場(chǎng)等環(huán)保工程和設(shè)施,以促進(jìn)規(guī)劃區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。圖2規(guī)劃期區(qū)域COD 年排放量變化5.1地表水環(huán)境規(guī)劃期內(nèi)區(qū)域COD 排放及削減、B 河COD 年平均濃度變化情況見圖2、圖3和表1。模擬運(yùn)行得出的數(shù)據(jù)表明兩種方案COD 排放和巡場(chǎng)河COD 質(zhì)量濃度變化區(qū)別非常顯著。在無為方案中,區(qū)域COD 年凈排放量由2004年的2460t 上升為2020年的4808t,處理削減效果不明顯,排放量居高不下,導(dǎo)致巡場(chǎng)河COD 質(zhì)量濃度嚴(yán)重超標(biāo)。規(guī)劃方案中,區(qū)域COD 年凈排放量在2007年前緩慢上升,2008年大幅度下降(巡場(chǎng)污水處理廠952第3期周世星,等

12、:規(guī)劃環(huán)評(píng)中環(huán)境影響分析S D 模型應(yīng)用投入運(yùn)營(yíng),COD 年凈排放量由2007年的2829t 降至2008年的961t ,相應(yīng)巡場(chǎng)河COD 質(zhì)量濃度在2008年階躍性下降,由2007年的163mg/l 降至2008年的57mg/l,在2010年再次階躍性下降(南廣河引水工程投入運(yùn)營(yíng),巡場(chǎng)河COD 質(zhì)量濃度降至10mg/l 以下。自2010年起至規(guī)劃期末,巡場(chǎng)河水質(zhì)滿足地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(G B3838-2002類標(biāo)準(zhǔn)限值要求,區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量得以顯著改善。針對(duì)規(guī)劃初期而言,規(guī)劃的實(shí)施對(duì)區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量的正影響非常明顯。表1規(guī)劃期內(nèi)COD 排放及削減、B 河COD 質(zhì)量濃度變化情況表區(qū)域COD 年排

13、放量/t/aB 河COD年平均質(zhì)量濃度/mg/l2004無為方案2460145.44規(guī)劃方案2445143.842011無為方案3523200.20規(guī)劃方案29975.4202020無為方案4 808226.3規(guī)劃方案7209.014圖3規(guī)劃期B 河C OD 年平均質(zhì)量濃度變化5.2 大氣環(huán)境規(guī)劃期內(nèi)區(qū)域S O 2排放、削減及氣體分?jǐn)?shù)變化情況見圖4 、圖5和表2。圖4規(guī)劃期內(nèi)區(qū)域S O 2凈排量變化圖5規(guī)劃期內(nèi)區(qū)域S O 2氣體分?jǐn)?shù)變化表2規(guī)劃期內(nèi)S O 2排放及氣體分?jǐn)?shù)變化情況S O 2年排放量/t/aS O 2年平均氣體分?jǐn)?shù)/mg/l2004無為方案22710.0548規(guī)劃方案22320.

14、05392011無為方案32480.0784規(guī)劃方案25920.06262020無為方案43830.1059規(guī)劃方案17850.0431表3規(guī)劃期內(nèi)固體廢物排放變化情況固體廢物存量/萬(wàn)t固體廢物年凈增存量/(萬(wàn)t/a 2004無為方案204043.94規(guī)劃方案204042.412011無為方案242269.38規(guī)劃方案232825.892020無為方案3225114.82規(guī)劃方案254417.07規(guī)劃方案中,區(qū)域S O 2氣體分?jǐn)?shù)在規(guī)劃初期緩慢上升,然后在規(guī)劃中期開始下降,S O 2年平均氣體分?jǐn)?shù)自2009年起至規(guī)劃期末能夠滿足環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)II 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值要求。與無為方案相比,從變化趨勢(shì)而

15、言,規(guī)劃的實(shí)施對(duì)區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量的影響表現(xiàn)為正影響。5.3固體廢物規(guī)劃期內(nèi)區(qū)域固體廢物產(chǎn)生、削減、存量及年凈增存量變化情況見圖6和表3。從以上模擬數(shù)據(jù)可以看出,規(guī)劃方案的固體廢物累計(jì)存量和年凈增存量均明顯少于無為方案。盡管累計(jì)存量在規(guī)劃期內(nèi)一直增加,但上升趨勢(shì)非常平緩;固廢年凈增存量從規(guī)劃初期一開始就呈下降趨勢(shì)062重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版第22卷(源于較高的環(huán)保投入和工業(yè)固廢綜合利用率的逐漸提高,在2010年左右出現(xiàn)階躍性下降(垃圾填埋場(chǎng)圖6規(guī)劃期區(qū)域固廢存量變化情況投入運(yùn)營(yíng),這說明隨著規(guī)劃的實(shí)施,固體廢物在減量、綜合利用和處理等方面均有明顯改善。5.4“三廢”環(huán)境影響綜合評(píng)價(jià)根據(jù)各項(xiàng)分

16、項(xiàng)評(píng)價(jià),可以看出隨著規(guī)劃的實(shí)施,污染物排放量或濃度總體上都呈下降趨勢(shì)。因此規(guī)劃方案對(duì)環(huán)境的影響總體上表現(xiàn)為正影響,規(guī)劃實(shí)施的環(huán)境影響對(duì)區(qū)域是可以接受的;從環(huán)保角度而言,規(guī)劃方案是合理的。參考文獻(xiàn):1國(guó)家環(huán)?？偩?規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則(HJ /T130-2003S.20032王其藩.系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)M .北京:清華大學(xué)出版社,19883丁凡,王艷.中國(guó)可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型環(huán)境部分J 1計(jì)算機(jī)仿真,1998(1:184屈廣義,郭懷成.北京密云水庫(kù)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展模式研究J .中國(guó)人口資源與環(huán)境.2000,12(2:27-295宜賓市統(tǒng)計(jì)局.宜賓市統(tǒng)計(jì)年鑒M .2003Applicati on

17、of envir on ment affecting analysis S D model inenvir on ment evaluati on pr ojectZHOU S h i -xi ng,WAN G B i n,Y AN G Xi u -ji e(A rchitecture and Envir on ment College,Sichuan University,Chengdu 640015,China Abstract:Envir onment Evaluati on Pr oject is a f or m of envir onmental affect evaluati o

18、n,which is strategic and for ward -l ooking .I n order t o make an accurate analysis and evaluati on of envir onmental affect,the essay takes a county in s outh Sichuan Pr ovince as exa mp le t o illustrate how t o app ly the Syste m Dyna m ic Model (S D Model t o the general p lanning of the county .The S D Model can be used t o i m itate,analyze and evaluate the envir on mental affect during the enf