環(huán)境規(guī)劃技術方法

1、環(huán)境規(guī)劃第4講規(guī)劃技術方法-1清華大學深圳研究生院王榮和、毛獻忠“2011年中華環(huán)保民間組織可持續(xù)發(fā)展年會” 2011年11月6日在廣州召開，國家環(huán)境保護部總工程師萬本太在會上透露，我國環(huán)境污染仍然嚴重26%的環(huán)保重點城市和17%的地級市不達標，空氣質量達不到國家二級標準；20%的水質為劣類；全國受污染的耕地約有1.5億畝，污灌污染耕地3250萬畝，固廢堆占地200萬畝，合計約占10%的耕地面積重金屬超標問題突出；雖然污染的常規(guī)因子有所控制，但一些新問題又不斷出現(xiàn)。比如，區(qū)域性灰霾問題，POPS(殺蟲劑、二噁英等持久性有機污染物)，危險廢物和化學品污染問題等。此外，環(huán)境污染事件威脅群眾健康問題

2、比較突出，全國平均每年有150起污染事故。環(huán)保部官員稱26%環(huán)保重點城市空氣不達標http:/名詞定義污染/污染物質1、水環(huán)境：周圍有關水體的狀況2、水污染/污染物質中華人民共和國水污染防治法(1984)第七章 附則第四十四條 “水污染”是指水體因某種物質的介入，而導致其化學、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、量、功能、時間 名詞定義濃度3、濃度：單位容積內所含有物質的質量。a、時間平均濃度b、空間平均濃度瞬時濃度：名詞定義濃度（續(xù)） 假設有N個樣品，各樣品的容積為Vi， 其對應濃度為Ci，i=1, 2, , N，則該 組樣品的平均濃度為： =總質量/總容積c、一組樣品的平均濃度名詞定義負荷 4、污染負荷 單位時間負荷： 排放總量/排放時間 m/T = QC 單位長度負荷： 排放總量/河段長度 m/L 假設污水場的噴流或者

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)劃技術方法評價方法預測方法規(guī)劃方法一、評價方法評價對象污染源評價（社會經濟活動）環(huán)境質量評價評價準則評價方法地表水環(huán)境質量標準GB3838-2002海水水質標準GB 30971997 生活污水排放標準GB 189182002生活飲用水衛(wèi)生標準（GB 5749-2006） 環(huán)境空氣質量標準(GB3095-1996)室內空氣質量標準GB/T 18883-2002。包括固廢、噪音等。國家標準：地表水環(huán)境質量標準GB3838-2002標準項目：地表水環(huán)境質量標準基本項目，集中式生活飲用水地表

5、水源地補充項目和集中式生活飲用水地表水源地特定項目。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。本標準項目共計109項，其中地表水環(huán)境質量標準基本項目24項，集中式生活飲用水地表水源地補充項目5項，集中式生活飲用水地表水源地特定項目80項。依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護目標，按功能高低依次劃分為五類：1類主要適用于源頭水，國家自然保護區(qū)；2類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級保護區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產卵場、仔稚幼魚的索餌場等；3類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產養(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用水區(qū)；5類主要適用于農業(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目標，海水水質分為四類：第一類 適用于海洋漁業(yè)水域，海上自然保護區(qū)和稀瀕危海洋生物保護區(qū)第二類 適用于水產養(yǎng)殖區(qū)，海水浴場，人體直接接觸海水的海上運動或娛樂區(qū)，以及與人類食用直接有關的工業(yè)用水區(qū)。第三類 適用于一般工業(yè)用水區(qū)，濱海風景旅游區(qū)。第四類 適用于海洋港口水域，海洋開發(fā)作業(yè)區(qū)。海水水質標準GB 30971997環(huán)境空氣質量標準(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)境空氣質量標準分級：環(huán)境空氣質

7、量標準分為二級。環(huán)境質量評價的目的評價一個地區(qū)或區(qū)域的環(huán)境質量狀況及其各個時期的演變趨勢；為控制污染和環(huán)境治理找出重點和提出要求；為制定城市環(huán)境規(guī)劃、城市建設規(guī)劃方案提供依據(jù)為制定城市污染物排放標準、環(huán)境標準和環(huán)境法規(guī)等提供依據(jù)；預測擬建城市各建設項目對環(huán)境可能造成的影響。環(huán)境評價的工作和內容污染源調查監(jiān)測項目的確定監(jiān)測網點的布局獲得環(huán)境污染數(shù)據(jù)環(huán)境質量綜合評價人體健康與環(huán)境質量關系的確定建立環(huán)境污染計算模式環(huán)境預測研究評價方法污染源評價方法單項評價（超標率，排放強度）綜合評價等標污染負荷污染負荷比單因子指數(shù)環(huán)境質量評價單因子評價指數(shù)綜合質量評價指數(shù)環(huán)境質量指數(shù)分級污染源評價環(huán)境質量評價（3）

8、環(huán)境質量指數(shù)分級結合環(huán)境質量或基準進行評價指數(shù)的分級評價。環(huán)境質量的表征方法環(huán)境質量指數(shù)環(huán)境質量評價圖單一污染物的環(huán)境質量評價圖；單一介質的環(huán)境質量評價圖；全環(huán)境的環(huán)境質量評價圖；為特定目的進行的環(huán)境質量評價圖。二、預測方法預測的一般概念環(huán)境預測概述社會與經濟發(fā)展預測方法人口預測,經濟預測,能源預測,交通預測環(huán)境質量/污染預測大氣污染預測方法水環(huán)境污染預測固體廢物污染預測噪聲預測方法 基本要素：在選擇預測方法時，通常可考慮6個基本要素，即：預測方法的應用范圍(對象、時限、條件等)；預測資料的性質；模型的類型；預測方法的精確度；預測方法的適用性以及使用預測方法的費用。主要內容：社會和經濟發(fā)展預測

9、：人口、環(huán)境意識、生活水平、生產布局等。環(huán)境容量和資源預測環(huán)境污染預測：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)境治理和投資預測生態(tài)環(huán)境預測：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，城市化趨勢等；農業(yè)生態(tài)環(huán)境，包括農業(yè)耕地數(shù)量和質量，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)域內的森林草原、沙漠等的面積、分布以及區(qū)域內的物種、自然保護區(qū)、風景的變化趨勢。影響預測結果準確度的因素人對客觀規(guī)律認識的限制客觀事物的不確定性受預測理論與方法的影響受預測區(qū)間長短及時間尺度的影響受信息狀況的影響社會因素的制約受預測者智能結構

10、的影響環(huán)境預測的基本邏輯環(huán)境質量污染物排放量人、人的活動預測污染源預測環(huán)境預測的目的：環(huán)境預測的主要環(huán)節(jié)：環(huán)境預測的主要環(huán)節(jié)：環(huán)境預測的出發(fā)點：水、氣、聲生態(tài)系統(tǒng)COD、氨氮、SO2點源、面源、線源生活源、工業(yè)源、農業(yè)源人口、社會經濟（一）社會與經濟發(fā)展預測方法社會：人口預測經濟：國民/內生產總值(GNP/GDP)預測能源：能耗預測交通：交通預測1、人口預測人口預測的變量主要采取直接影響人口自然變動的出生率、死亡率和社會變動的遷移率。我國人口預測常用的經驗模型基本形式為：Nt=Nt0er(t-to) Ntt年的人口總數(shù)；Nt0t=t0年時即預測起始年時的人口基數(shù)；r人口增長系數(shù)或人口自然增長率

11、；e自然對數(shù)的底(e=2.718)。上述預測的關鍵是求算r值。人口自然增長率(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數(shù)。其計算方法是：在一定時空范圍內，人口自然增長數(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)學模型（1）線性增長模型（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是基礎年人口數(shù)

12、；a是單位時間內人口的增長數(shù)；n是時間單位數(shù)線性增長示例城市人口數(shù)學模型（2）指數(shù)增長模型（exponential growth model）pn=(1+a)np0在一定時間內人口增長速度穩(wěn)定： pn+1-pn=apn a=(pn+1-pn)/pn a表示穩(wěn)定的增長率則 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)模型假定增長率是常數(shù)，人口數(shù)值呈幾何級數(shù)增長； 2、取適當?shù)臅r段求出比較符合

13、實際情況的a是預測的關鍵；3、指數(shù)模型會產生假象。 指數(shù)增長示例城市人口數(shù)學模型（3）修正的指數(shù)模型(modified exponential model) pn=p- an(p-p0)假定一個可能的人口上限p,并假定在單位時間內人口增長以同樣的速率趨近這個上限： (p-pn)/(p-pn-1)=a a表示增長速度遞減率 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)學模型（4）重指數(shù)模型(double exponential model) 假設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 兩邊取對數(shù)得 lgpt=lg p,+btlga lg(p,/pt)=-btlga=btlg(1/a)城市人口數(shù)學模型（5）生長模型（logistic model） 人口的凈增長率隨人口的增加而減小，且當pt趨近于p時，凈增長率趨于0。 dpt/dt=a(1-pt/ p)pt pt= p/(1+(p/p0-1)e-at)對數(shù)增長示例各種預測模型結果比較年份線性指數(shù)對數(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表示基準年 T表示時間間隔 w(t)表示t時刻人口 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、國內生產總值(GDP)預測國內生產總值是指一個國家或地區(qū)范圍內反映所有常住單位生產活動成果的指標。所謂常住單位，是指在一國經濟領土內具有經濟利益中心的經濟單位。所謂生產活動包括三次產業(yè)在內的所有行業(yè)和部門。在價值形態(tài)上它等于國民經濟各部門生產的增加值之和。 通過大量數(shù)據(jù)的回歸分析，我國國內生產

21、總值預測的常用經驗模型的形式是：GDPt=GDP0(1+a)t-t0；式中，GDPtt年GNP數(shù)； GDPt0年即預測起始年的GDP數(shù)； aGDP年增長速率(%)。規(guī)劃期國內生產總值的平均年增長率是國民經濟發(fā)展規(guī)劃的主要指標。環(huán)境預測可直接用它來預測有關的參數(shù)。3、能耗預測能耗指標能耗預測方法 能耗指標產品綜合能耗：單位產品消耗的能源量。能源利用率：有效利用的能量同供給的能量之比。能源消費彈性系數(shù)：規(guī)劃期內能源消耗量增長速度與經濟增長速度之間的對比關系。經濟增長速度可采用工業(yè)總產值、工農業(yè)總產值、社會總產值、或國民收入的增長速度等。 能耗預測方法(1)人均能量消費法：生活用能按人民生活中衣食住行對能源的需求來估算生活用能的方法。(2)能源消費彈性系數(shù)：這種方法是根據(jù)能源消費與國民經濟增長之間的關系，求出能源消費彈性系數(shù)e，再由已決定的國民經濟增長速度，粗略地預測能耗的增長速度。計算公式為：=e式中：能耗增長速度； e能源消費彈性系數(shù)； 工業(yè)產值增長速度。能耗彈性系數(shù)e受經濟結構的影響。 若已知能耗增長速度，規(guī)劃期能耗預測計算公式如下：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、城市交通預測模