环境规划技术方法

1、环境规划第4讲规划技术方法-1清华大学深圳研究生院王荣和、毛献忠“2011年中华环保民间组织可持续发展年会” 2011年11月6日在广州召开，国家环境保护部总工程师万本太在会上透露，我国环境污染仍然严重26%的环保重点城市和17%的地级市不达标，空气质量达不到国家二级标准；20%的水质为劣类；全国受污染的耕地约有1.5亿亩，污灌污染耕地3250万亩，固废堆占地200万亩，合计约占10%的耕地面积重金属超标问题突出；虽然污染的常规因子有所控制，但一些新问题又不断出现。比如，区域性灰霾问题，POPS(杀虫剂、二噁英等持久性有机污染物)，危险废物和化学品污染问题等。此外，环境污染事件威胁群众健康问题

2、比较突出，全国平均每年有150起污染事故。环保部官员称26%环保重点城市空气不达标http:/名词定义污染/污染物质1、水环境：周围有关水体的状况2、水污染/污染物质中华人民共和国水污染防治法(1984)第七章 附则第四十四条 “水污染”是指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象； /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：物质、量、功能、时间 名词定义浓度3、浓度：单位容积内所含有物质的质量。a、时间平均浓度b、空间平均浓度瞬时浓度：名词定义浓度（续） 假设有N个样品，各样品的容积为Vi， 其对应浓度为Ci，i=1, 2, , N，则该 组样品的平均浓度为： =总质量/总容积c、一组样品的平均浓度名词定义负荷 4、污染负荷 单位时间负荷： 排放总量/排放时间 m/T = QC 单位长度负荷： 排放总量/河段长度 m/L 假设污水场的喷流或者

4、河流断面A-A，该断面的流速为u（x，y，t），瞬时浓度为C（x，y，t），求该断面的平均浓度？ 思考题：环境规划技术方法评价方法预测方法规划方法一、评价方法评价对象污染源评价（社会经济活动）环境质量评价评价准则评价方法地表水环境质量标准GB3838-2002海水水质标准GB 30971997 生活污水排放标准GB 189182002生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006） 环境空气质量标准(GB3095-1996)室内空气质量标准GB/T 18883-2002。包括固废、噪音等。国家标准：地表水环境质量标准GB3838-2002标准项目：地表水环境质量标准基本项目，集中式生活饮用水地表

5、水源地补充项目和集中式生活饮用水地表水源地特定项目。1983首次发布，1988年为第一次修订，1999年为第二次修订，本次为第三次修订。本标准项目共计109项，其中地表水环境质量标准基本项目24项，集中式生活饮用水地表水源地补充项目5项，集中式生活饮用水地表水源地特定项目80项。依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类：1类主要适用于源头水，国家自然保护区；2类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；3类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；4类主要适

6、用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；5类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。按照海域的不同使用功能和保护目标，海水水质分为四类：第一类 适用于海洋渔业水域，海上自然保护区和稀濒危海洋生物保护区第二类 适用于水产养殖区，海水浴场，人体直接接触海水的海上运动或娱乐区，以及与人类食用直接有关的工业用水区。第三类 适用于一般工业用水区，滨海风景旅游区。第四类 适用于海洋港口水域，海洋开发作业区。海水水质标准GB 30971997环境空气质量标准(GB3095-2012)1982年首次发布，1996年为第一次修订，2000年为第二次修订，本次为第三次修订。环境空气质量标准分级：环境空气质

7、量标准分为二级。环境质量评价的目的评价一个地区或区域的环境质量状况及其各个时期的演变趋势；为控制污染和环境治理找出重点和提出要求；为制定城市环境规划、城市建设规划方案提供依据为制定城市污染物排放标准、环境标准和环境法规等提供依据；预测拟建城市各建设项目对环境可能造成的影响。环境评价的工作和内容污染源调查监测项目的确定监测网点的布局获得环境污染数据环境质量综合评价人体健康与环境质量关系的确定建立环境污染计算模式环境预测研究评价方法污染源评价方法单项评价（超标率，排放强度）综合评价等标污染负荷污染负荷比单因子指数环境质量评价单因子评价指数综合质量评价指数环境质量指数分级污染源评价环境质量评价（3）

8、环境质量指数分级结合环境质量或基准进行评价指数的分级评价。环境质量的表征方法环境质量指数环境质量评价图单一污染物的环境质量评价图；单一介质的环境质量评价图；全环境的环境质量评价图；为特定目的进行的环境质量评价图。二、预测方法预测的一般概念环境预测概述社会与经济发展预测方法人口预测,经济预测,能源预测,交通预测环境质量/污染预测大气污染预测方法水环境污染预测固体废物污染预测噪声预测方法 基本要素：在选择预测方法时，通常可考虑6个基本要素，即：预测方法的应用范围(对象、时限、条件等)；预测资料的性质；模型的类型；预测方法的精确度；预测方法的适用性以及使用预测方法的费用。主要内容：社会和经济发展预测

9、：人口、环境意识、生活水平、生产布局等。环境容量和资源预测环境污染预测：各污染物的总量、浓度以及分布的变化，可能出现的新的污染物种类和数量。环境治理和投资预测生态环境预测：城市生态环境，包括水资源的贮量、消耗量、地下水位等，城市绿地面积、土地利用状况，城市化趋势等；农业生态环境，包括农业耕地数量和质量，盐碱地的面积和分布，水土流失的面积和分布；此外还包括区域内的森林草原、沙漠等的面积、分布以及区域内的物种、自然保护区、风景的变化趋势。影响预测结果准确度的因素人对客观规律认识的限制客观事物的不确定性受预测理论与方法的影响受预测区间长短及时间尺度的影响受信息状况的影响社会因素的制约受预测者智能结构

10、的影响环境预测的基本逻辑环境质量污染物排放量人、人的活动预测污染源预测环境预测的目的：环境预测的主要环节：环境预测的主要环节：环境预测的出发点：水、气、声生态系统COD、氨氮、SO2点源、面源、线源生活源、工业源、农业源人口、社会经济（一）社会与经济发展预测方法社会：人口预测经济：国民/内生产总值(GNP/GDP)预测能源：能耗预测交通：交通预测1、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。我国人口预测常用的经验模型基本形式为：Nt=Nt0er(t-to) Ntt年的人口总数；Nt0t=t0年时即预测起始年时的人口基数；r人口增长系数或人口自然增长率

11、；e自然对数的底(e=2.718)。上述预测的关键是求算r值。人口自然增长率(r)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。其计算方法是：在一定时空范围内，人口自然增长数(出生人数减死亡人数)与同期平均人口之比，并用千分比表示。而平均人口数是指计算期(如年)初人口总数和期末人口总数之和的二分之一。城市人口数学模型（1）线性增长模型（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是基础年人口数

12、；a是单位时间内人口的增长数；n是时间单位数线性增长示例城市人口数学模型（2）指数增长模型（exponential growth model）pn=(1+a)np0在一定时间内人口增长速度稳定： pn+1-pn=apn a=(pn+1-pn)/pn a表示稳定的增长率则 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、指数模型假定增长率是常数，人口数值呈几何级数增长； 2、取适当的时段求出比较符合

13、实际情况的a是预测的关键；3、指数模型会产生假象。 指数增长示例城市人口数学模型（3）修正的指数模型(modified exponential model) pn=p- an(p-p0)假定一个可能的人口上限p,并假定在单位时间内人口增长以同样的速率趋近这个上限： (p-pn)/(p-pn-1)=a a表示增长速度递减率 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)城市人口数学模型（4）重指数模型(double exponential model) 假设t年人口数受最终规模p

14、的制约并且有下面的形式 pt= pabt t=1,2,-,n 两边取对数得 lgpt=lg p,+btlga lg(p,/pt)=-btlga=btlg(1/a)城市人口数学模型（5）生长模型（logistic model） 人口的净增长率随人口的增加而减小，且当pt趋近于p时，净增长率趋于0。 dpt/dt=a(1-pt/ p)pt pt= p/(1+(p/p0-1)e-at)对数增长示例各种预测模型结果比较年份线性指数对数200556551.0456617.4156546.21201058085.7758260.4358072.31202061155.2261690.961113.1520

15、5070363.5773242.53701468297499.0584911.42城市人口数学模型（6）分组生存模型(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表示基准年 T表示时间间隔 w(t)表示t时刻人口 b(t,t+T)表示出生人数 d(t,t+T)表示死亡人数 min(t,t+T)表示迁入人口 mout(t,t+T)表示迁出人口 用矩阵元素的形式表示出 各年龄组的情形 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) 人口年龄性别塔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、国内生产总值(GDP)预测国内生产总值是指一个国家或地区范围内反映所有常住单位生产活动成果的指标。所谓常住单位，是指在一国经济领土内具有经济利益中心的经济单位。所谓生产活动包括三次产业在内的所有行业和部门。在价值形态上它等于国民经济各部门生产的增加值之和。 通过大量数据的回归分析，我国国内生产

21、总值预测的常用经验模型的形式是：GDPt=GDP0(1+a)t-t0；式中，GDPtt年GNP数； GDPt0年即预测起始年的GDP数； aGDP年增长速率(%)。规划期国内生产总值的平均年增长率是国民经济发展规划的主要指标。环境预测可直接用它来预测有关的参数。3、能耗预测能耗指标能耗预测方法 能耗指标产品综合能耗：单位产品消耗的能源量。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：规划期内能源消耗量增长速度与经济增长速度之间的对比关系。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等。 能耗预测方法(1)人均能量消费法：生活用能按人民生活中衣食住行对能源的需求来估算生活用能的方法。(2)能源消费弹性系数：这种方法是根据能源消费与国民经济增长之间的关系，求出能源消费弹性系数e，再由已决定的国民经济增长速度，粗略地预测能耗的增长速度。计算公式为：=e式中：能耗增长速度； e能源消费弹性系数； 工业产值增长速度。能耗弹性系数e受经济结构的影响。 若已知能耗增长速度，规划期能耗预测计算公式如下：Et=E0(1+)t-t0式中：Et规划期t年的能耗量； E0规划期起始年to的能耗量。4、城市交通预测模