环境系统规划与管理

1、环境系统规划与管理环境管理：运用经济、法律、技术、行政及教育等手段，限制（或禁止）人们损害环境质量的活动， 鼓励人们改善环境质量：通过全面规划、综合决策、使经济发展与环境保护相协调，达到既能发展经 济满足人类的基本需求，又不超出环境的容许极限的目的。内容：从环境管理的范围分：资源（生态）管理区域环境管理部分环境管理I从环境管理的性质分：环境规划管理环境质量管理环境技术管理环境规划管理的重要作用：P15环境规划管理的形成：是指通过制定和实施环境规划协调经济发展与环境的关系，促进经济与环 境协调发展，保证经济持续快速稳定发展的管理过程。它是环境管理的重要组成部分。环境规划管理是环境保护管理部门的重

2、要职能。环境规划基本概念：是国民经济与社会发展规划的有机组成部分，是环境决策在时间、空间上的具体安排。 这种规划是对一定时期内环境保护目标和措施所作出的规定。其目的是在发展经济的同时保护环境，使 经济与环境协调发展，实现经济可持续发展。类型从范围和层次划分：国家环规、区域环规、部门环规从宏观、微观层次：宏观环规、专项环规及环规决策实施方案从环保所承担任务：污染综合防治规划、生态建设与生态保护规划从时间层次：长期规划、中长期规划、近期规划环境规划体系：（按其时空界域和作用）环境战略规划、国土资源整体规划、中长期环境规划环规层次结构：（按其编制和管理的隶属关系）国家级、省市级、地市级以及从部门至行

3、业的不同层次，形成一个多层次的结构体系。第二章环规的理论基础与方法协调发展论：经济与环境必须协调发展，才能保证经济持续稳定地发展。协调发展论的基本原则:环境是经济发展的制约因素，经济开发建设的强度不应超出环境的承载力。必须建立低消耗、高效益的“经济一一环境”系统依靠技术进步，正确选定技术路线和技术发展方向在经济发展过程中，要拿出一定比例的新增资源，用于恢复和改善环境质量。可持续发展论：概念：既满足当代人的需求又不危及后代人满足其需求的发展。表达两层意思：要发展（尤其是穷人要发展），以满足全人类的基本需求。发展是有限度的，不能危及后代人满足其需求的发展。可持续发展论的基本观点：走可持续发展的道路

4、，由传统发展战略转变为可持续战略。基本原则：1.必须转变经济增长方式，要达到具有可持续意义的增长。可持续发展以生态环境为基础，必须同环境承载力相适应。坚持以提高生活质量为目标，与社会进步相适应必须切实承认并充分体现出环境的价值必须正确认识人与自然的关系，使自然、技术、组成的大系统处于动态平衡。基本观点：生态系统（包括自然生态系统和人类生态系统）是客观存在，它是不以人类的意志为转移的客观规律。不管是否承认和是否意识到人类的经济活动和社会活动都对生态系统产生了影响，并改变着生 态系统的结构和功能人类必须深刻认识生态规律，掌握和运用生态规律去改造环境，使之更适合人类的生存和发展系统分析（工程）的方法

5、：系统：把极其复杂的研究对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具 有特定功能的有机整体，而这个系统本身是他从属的更大的系统的组成部分。系统分析：是指在工程实践中，对若干个可供选择的，执行特定任务的系统方案，进行选择比较，以达到最优目标。系统分析的方法和步骤：逻辑过程：问题定义一标函系统综合一统分析一优化决策 计划实一时间过程：工程规划一初步设计一系统开发一 统生一安装实验一-运行阶段更新阶段总量控制规划：P51总量控制的本质：是研究规划区污染的产生、治理、排放规律和治理资金的需求与经济、人口发 展的协调关系，以便从宏观上定量的把握经济、人口发展对环境的影响，提出对策，促使环

6、境与 经济社会发展。定量关系一模型化污染源 环境目标 负荷分配一优化规划的对象：污染源和环境目标规划的主要任务：建设规划对象之间的两个定量关系是污染源排放量与环境保护目标（功能区、流域河段等）之间的输入 响应关系。是为实现某一环境目标，在限定的时间，投资和技术条件下制定治理费用 最小的优化决策方案。方法：正推：从污染的可控制性出发，强调控制目标，强调技术、经济可行性，一般称之为最佳实用方 法或目标总量控制反推：从收纳水体或功能区容纳污量出发，强调环境、技术、经济、效益的统一，一般称为水 质或大气质量规划方法或容量总量控制。基本步骤：功能区划 确定相应的水质目标 考察排放量与水质现状的定量关系分

7、析达到目标可供选择的方法I；领导决策重新确定功能成本一效益分设计不同控制要求的定量控制方案水污染控制系统规划问题：P62 220P63 221P64 222P65 225水污染控制最优规划、模拟规划（异同，适用于何种条件）？模拟模型：通过数学或实体等方式模拟掌握其污染变化规律，预测系统的性能和效果。这一类以数学模型表达为其主要形式，一般需要经过确定概念化模型，识别模型结构，识别参数，检验 其精度等步骤才能应用。其中识别结构和参数是关键步骤，它必须利用不完整的现有数据，但必须是可 靠的水文，水质检测数据和污染物排放负荷和浓度数据。最优化：就是在水质约束和技术约束的条件下，寻求费用最小的控制方案。

8、寻求最优化方案是合理规划的核心，是协调环境与经济的必由途径。第三章：环境工程系统经济分析经济准则P83四种评价方法：净现值法：将时段内的效益减去费用再贴现，比较各方案的现值，选择现值最大的为经济上的最 优方K。内部投酬率法：指以贴现的方法，使工作效益现值相等的报酬率。在评价比较方案的经济价值时， 内部报酬率大的好。效益费用比值法：用效益现值与费用现值的比值，在进行方案比较时，它得到的是单位投入，产 出效益为最大的方案，不一定是净效益最大方案。年费用法：将所谓效益和费用的值化为某时段相等的年值。在做方案选择时。需对每个方案做其 年值计时，并选取年费用最小的或年净效益最大的方案。污水处理厂费用函数

9、P89污水处理厂费用函数的一般形式：费用函数线形化基本方法：在0VRV1的区间内，用n段线形函数来近似原函数。为了使每一条直线 段与原函数的近似的误差最小，要求直线线段与函数之间所夹的面积最小。第四章：河流污水系统一、污染物在河流中的迁移转化过程污染物在河流中混合三个阶段：从污染源进入河流的排放口或释放点起到污染物的浓度分布在整个水深都均匀为止，称之为 完成垂向混合阶段。主要受河流的水动力特性影响，以紊动涡旋水团运动形式与河水进行渗混。在垂向混合均匀以后，向下游伸延很远，直到污染源浓度在河流横向开始充分混合为止，称 为完成横向混合阶段，又为运区，仍受河流的水动力特性影响，紊动混合起主要作用。横

10、断面上开始充分混合后的区域，一直向下游伸延到污染物浓度可检测到的地方。剪切流的 纵向分散。稀释扩散机理：（混合的机理）P98平流分子扩散j r扩散作用i紊流jI紊流扩散L弥散作用分子扩散：分子的无序运动所产生的分散现象紊流扩散：流体中由于随机紊动所引起的质点分散现象弥撒：由于横断面上空间点流速与断面平均流速之间存在差异而导致的物质分散现象若研究河流中空间各个点的浓度时，则只有扩散。若研究河流中断面平均浓度时，则有扩散，弥散同时存在。水体的污染与自净过程：P101污染物质排入河流之后，在不超过一定限度的情况下，存在一种正常的生态平衡。如水生 生态系统的正常功能，是一个稳定状态的生物循环。这种平衡

11、生态系统中，只要没有过量的营养 物质和飞舞，无需人类的帮助，生态系统能自动的保持水体的清洁。在这种能使水中正常的植物 和动物可以生存的同化能力可称之为“河流自净能力”。一旦污染物质排入河流过多而超过其自 净能力后，正常的生物循环或生态平衡就遭到破坏，水体就被污染。水体自净过程较复杂，有以下几个方面的转化物理过程（污染物总量重新分配，凝聚，吸附，沉淀，再浮，挥发等）化学过程（污染物总量减小）生化过程（水体中的氧的消耗和供给）水体中耗氧，复氧的来源耗氧：有机物在微生物作用下发生碳的氧化分解有机物分解产物氨氮又因硝化作用氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。水底沉泥的分解耗氧水生植物的呼吸过程耗氧废水中还原性物质

12、引起水体中耗氧复氧：水体和废水中原有的氧大气中的氧与水面接触而进入水中水体中繁殖的光合自养型水生植物光合作用后放出氧气，溶于水中P108河底沉积物中的有机物在缺氧的环境中，被细菌进行厌氧分解和水底分解。分解的产物，有机酸 会慢慢的从沉泥中转移到上层水域，并在沉泥与流水的接触面处进行耗氧分解而消耗水中的氧，甲烷， 氨气和二氧化碳等释放到上面水体，逸出到大气或消耗部分水中的氧气。复杂有机物质有机酸甲烷、二氧化碳（脂肪，蛋白质，碳水化合物）产酸细菌产甲烷细菌河流水质模型的建工过程：模型识别、参数估计、模型验证河流水质参数一般估值：P160 碳化BOD的衰减导数 最小二乘法K1实验室测定估值 斜率法I

13、二点法野外实测数据估值野外实测数据估值（方法简单，误差较大）两点法SP氧平衡河流水力参数条件 大气复氧参数夜间BOD浓度变化K2 j实验室测定法 示踪剂法II SP模型法公式估算法机理模型理论L经验公式纵向弥散系数实测法L实测法L经验公式法ElderFisherI河口排放口最优化：以每个小区的污水处理厂为基础，在水质条件约束下，求解各个污水厂的最佳 处理效率组合。最优化均匀:处理：对某个排放口，已由河流排放标准约束求得该排放口最优排放后，再来 求该排放口以上区域内各小区污染如何汇集或处理问题。区域化最优化处理：是排放口最优化处理和最优化均匀处理两者的综合、优化问题。全部处理与不处理策略：由于污

14、水处理厂规模一经确定后，为挥发其经济效应，在某一个节 点汇集来的污水，不可能把它分裂为两部分或多部分进行处理。对一个节点来说，它本身收集的 污水加上由其它节点转输来的污水，只存在两种可能选择，或者全部转输到其它节点上去处理。 这就是全部处理和不处理策略。试探法：其基础是“全部处理和不处理”策略。即把任意一个小区的污水作为一个决策变量， 试探着把他送到各个的邻节点去处理，对产生的结果（总的系统费用）进行直接比较，选出费用 最低的解作为当前最优解并作为下一次的试探的前始目标。这种试探按一定的规则反复进行直至 预定的程序结果。7,湖库水质特点：P189矿化度较高湖泊中温度（热），溶解性气体和营养盐等空间分布的特点引起的湖水分层现象（湖上层， 温跃层，湖下层）湖泊按水中营养盐分（主要P、N）的多少划分为贫营养湖泊，中营养湖泊，富营养湖泊。湖泊主要生产区域是岸边浅水带和湖面透光层。P1417.SP模型：基本方程假设条件：方程中的源和漏项，只考虑好氧微生物参加BOD衰减反应，并且认为这种反应符合一级动力学。对河水中溶解氧而言，认为耗氧的原因只是BOD反