水环境规划的技术与发展.doc

水环境规划的技术与发展10级环境科学班 2010061121 罗丹丹引言 水环境规划是对某一时期内的水环境保护目标和措施所作出的统筹安排和设计，其目的是在发展经济的同时保护好水质，合理地开发和利用水资源，充分的发挥水体的多功能用途，在达到水环境目标的基础上，寻求最小的经济代价或最大的经济和环境效益。水环境规划作为解决水环境问题的有效手段，是区域规划和城市规划的重要组成部分，在环境规划中起重要作用。为了满足规划的实际需要也在不断发展，目前经常使用的规划方法有系统分析法、层次分析法、混沌优化法等。本文就具体描述了以上方法，并就其未来发展趋势进行了初步探讨，以期为规划决策部门提供制定决定决策的依据。关键词 水环境规划 技术方法 GIS Access数据库 发展一、评价技术方法1. 层次分析法层次分析法( Analytical Hierarchy Process ，简称 AHP ) 作为规划环评的有效手段之一，已写入规划环境影响评价技术导则( 试行) 层次分析法是一种能够将定性分析与定量分析相结合的新型多目标决策方法 它最早是在20世纪70年代，由美国匹兹堡大学教授萨蒂提出来的这种方法应用于规划环评，用来处理既有复杂因素的社会经济合欢进个问题，通过过建立判断矩阵的过程，逐步分层地将众多环境影响因素和个人决策因素综合起来，进行逻辑思维，然后用定量的形式表示出来，从而使复杂问题从定性的分析向定量结果转化层次分析法存在的主要问题是指标体系的健全与完善，以及专家调查或专家打分制度的规范化和标准化。在流域环境质量评价中，为相对精确地比较不同断面污染程度，必须对其不同污染物的超标情况加以评价并得出综合性结论,然后根据各断面所在水域的保护类别，确定其重要性最后对流域各断面环境质量状况进行排序。因此根据层次分析法的基本原理，按如下步骤对流域水环境质量进行评价：建立层次结构模型； 构造判断矩阵并求最大特征根和特征向量；计算判断矩阵一致性指标，并检验其一致性；层次总排序。在水环境规划和污染防治中，通过层次分析法进行对断面和水质的综合评价，可以得出优先治理的次序并提供可靠依据。2. 系统分析法水资源、水环境规划与管理对工农业发展规划是不可忽视的重要问题。规划与管理的主要任务是合理与充分地利用和保护水资源，这关系到丰水期防涝、 灌溉调配多余水量及枯水期缺水量计算。在充分利用水体自净能力的基础上，合理地控制污染排放，以尽量小的代价取得合格的水质也是重要的规划管理问题。对某一给定流量Qi， 每年日流量低于Qi的持续天数N中最大值Nmax(Qx)定义为最大负轮长，在Nmax(Qi)天中相对Qi累积缺水量Smax(Qi)定义为最大负轮和， 可以假设在长水文系列中Nmax(Qi)及Smax(Qi)均为随机变量，因而分别存在相应的概率分布对于不同的Qi可以得到相应的一组Nmax(Qi)及Smax(Qi)每一水文年都有i组Nmax及Smax，进而可得到它们相应的经验概率分布。此外，为防洪排涝需要，可用高于设计流量天数和盈余水量为随机变量做正轮特性频率分析图，也可用同法以低于设计水位的持续天数为负轮长进行统计分析，总之，得出负轮特性频率。研究这些随机变量的概率特征可以提供出不同设计流量， 河流亏盈水的时间及水量的重要信息，这就是水文特性频率法的基本思想，此法不仅物理概念清楚，而且方便灵活，应该得到各方面广泛的应用，以积累更多的使用经验。3. 混沌优化方法混沌是存在于非线性系统中的一种较为普遍的现象，混沌并不是一片混乱，而是有着精致内在结构的一类现象。混沌运动具有遍历性随机性、规律性以及对初值敏感性等特点，混沌运动能在一定范围内按其自身的规律不重复地遍历所有状态。因此，利用混沌变量进行优化搜索无疑会比随机搜索更具优越性。目前混沌研究最为典型的Logistic方程可以很好地体现上述混沌特点。Logistic方程表示如下:xk+1=xk(1-xk) xk0， 1 (1)式中，为控制参数，当取值为4.0时，系统处于混沌状态，任意取初始点，可以得到在0， 1间遍历的点列。混沌优化方法就是用Logistic方程来构造混沌序列，经过尺度变换和平移，将其转化成在优化问题解空间中作混沌遍历的变量，通过搜索寻找规划问题的全局最优解。二、各种软件在水环境规划中的应用1Access数据库在水环境规划中的应用在进行任何规模的水环境规划、水质预测及河流的环境容量计算等相关工作以前，均需要处理大量的水质数据，建立数据库不仅安全、有条理，而且便于进行快速有效的查找数据，节省了人力、物力和财力。在Access中，用户无需编写任何编码,仅通过简单直观的可视化操作就可以完成大部分的数据管理任务。对于环境工作者来说，学习、建立与使用该数据库是比较容易的。Access 数据库功能强大，有友好的用户界面，Access 提供了表生成器、查询生成器、报表设计器等许多便捷的可视化操作工具以及数据库向导、表向导、查询向导、窗体向导、报表向导等众多向导，可以方便地构造功能完善的数据管理系统。Access可以通过 ODBC（Open DataBase Connectivity）与其它数据库(如Oracle、Sybase、FoxPro等)相连，与Office的其它组件进行数据交换与共享。 Access数据库的数据表操作简单，并且可以进行快速的信息查询，这为科学工作者查找资料，提供了快速有效的办法。基于以上特点，在水利管理工作中Access尤为适用。2 地理信息系统在水环境规划中的应用水污染控制规划中涉及到水文数据，如河流位置污染源参数，如排放口位置 控制断面污染负荷数据，如污染物浓度分布环境容量数据等，这些数据大多属空间信息并且较为繁琐利用地理信息系统I技术，建立水环境信息数据库，可以将空间数据及属性数据、原始数据及新生成的数据进行合理规范的管理。水环境信息可以随时更新水环境数据实现了在整个水污染过程中的共享，为水污染控制规划决策者提供了直观可视的工作界面，大大提高了工作效率。三、未来发展趋势对水环境规划未来的发展趋势，我们可以从以下几个方面来分析：1是从规划的目标来看，除了考虑经济、水质和水量目标外，还将考虑自然生态保护、观光旅游、水资源分配的公平性、合理性等目标。2是水环境污染控制的战略重点，逐渐由传统的控制点污染源城市和工业污水的有机污染物、酚、氰和酸、碱无机物等发展到控制非点源的营养物质、有毒物质和酸雨的研究。3是随着人民生活水平的提高，对饮用水的要求也越来越高。在区域水环境规划中，饮用水水源的保护将受到高度重视。4是水量保护和水污染防治之间的关系将得到更加深入的研究。未来的区域水环境规划，水量保护和水污染防治将更加紧密地结合起来。5是对既可节约用水又可减少排污的措施如控制水的使用、提高水的利用效率等将更加高度重视。6是在水环境保护方面， 立法和管理的重要性更加突出。7是区域水环境规划，是一个多目标、多层次、 多因素的大系统研究工作。为了使决策更加科学、合理和可行，在区域水环境规划领域里多目标规划和大系统理论方法的应用,具有广阔的发展前景。总结 截至目前, 全国已有16个省级人民政府批准实施了水环境功能区划; 有5个省以省级地方标准的形式颁布实施了水环境功能区划; 其他各省也多数批复了所辖地市的水环境功能区划。至此, 具备了开展全国水环境功能区划汇总的条件。初步汇总、分析的结果是: 全国水环境共划分了12876个功能区 ( 不含港澳台) , 其中河流功能区12482个,湖泊功能区394个, 基本覆盖了全国环境保护管理涉及的水域。各功能区都设置了相应的控制断面, 共涉及监测断面9000余个。其中, 6229个功能区有常规性的国控、省控、市控监测断面。此外，还对数以千计的取水口、排污口、监测断面进行了定位。今后, 国家环保总局在水环境规划、 管理、监测、总量控制、水质评价等各方面, 将以水环境功能区为基础单元, 广泛应用这套平台, 全面推进全国水环境管理上一个新台阶。参考文献1 洪继华等.层次分析法在水环境规划中的应用.1999-10-22.2 晨钟等.用混沌搜索求解非线性约束优化问题 J .系统工程理论与实践， 2000(8).3 朱国宇，黄川友，华国春层次分析法在水环境规划中的应用,东北水利水电4 王浩 沈宏技术在淮河流域片水资源综合规划中的应用研究 水文,() 5 李 静，赵全升，纪书华，姜滨，王洪娟 . Access数据库在水环境规划中的应用. 1008- 1151(2006)03- 0042- 026 王光明 梁秀娟 肖长来 等技术在水文水资源领域中的应用现状与发展趋势 吉林水利,() 7 郭怀成，尚金城，张天柱环境规划学M北京: 高等教育出版社，2001，11 8 曾光明等.环境系统灰色理论与方法M.北京:中国科学技术出版社，1994.9 张松滨同一度层次分析与环境质量评价贵州环保科技，2003( 2)10 贾复.徐丰水网地区的水质模拟预报及污染容量.城市环境与城市生态,1992(1).11 罗畏 邹峥嵘 陈敏 等水环境信息可视化决策支持系统的研究水电能源科学2010,28(9) :139-14112 朱国宇 黄川友 华国春. 层次分析法在水环境规划中的应用.东北水利水电.2003年第四期（第21卷总225期）13 李静，赵全升，纪书华，姜滨，王洪娟. Access数据库在水环境规划中的应用.大众科技. 2006年第3 期（总第89 期）14 马鹏刚. 水环境规划中的层次分析模型研究. 地下水.2012年1月第34卷,