1、第四章環境規劃的技術方法：真空紫外在水處理與回用中的應用 研究及前景展望 ：真空紫外在水處理與回用中的應用 研究及前景展望 本章主要內容：環境評價方法環境預測與社會經濟預測方法大氣污染預測方法水污染預測方法固體廢物、噪聲污染預測方法環境規劃的決策分析單目標決策分析方法多目標決策方法第一節 環境評價方法一、環境評價評價：是指根據確定的目標來測定系統的屬性，并將這種屬性變為可量化的價值或者主觀效用（滿足主體要求的程度）的行為。它是評價主體依照一定的評價標準與方法程序對評價對象進行對比評定的過程。環境評價包含的3個技術要素：評價對象與指標，評價準則，評價方法。（一）評價對象與指標評價對象：污染源與環

2、境質量。評價指標（體系）：根據評價目的而對評價對象的整體狀態與屬性進行刻畫的一組概括性表征。 評價指標的選擇設計原則： 1、科學性和簡便性原則 2、重要性原則：集中體現評價對象的本質特征，具有典型性與可比性； 3、層次性原則：清晰反映指標間的隸屬層次關系，體現評價對象的內涵； 4、可行性原則：易于獲取數據，便于計算應用，支持指標量化，使其具有可操作性。（二）評價準則概念：環境評價中，經過各指標賦值計算后，需要與預定的要求比對評判，這類用于對照比較的要求，通常稱為評價準則（或評價標準）。環境標準是體現環境保護要求、實施環境管理的重要技術規范。各類污染物排放標準和環境質量標準是環境規劃的主要依據。

3、污染物排放標準和環境質量標準是環境評價中確定評價準則的基礎。 （三）評價方法 概念：就具體的評價模型而言，是對評價對象的屬性建立形成指標，并與評價準則進行對照評定的規則程序。 評價方法類型：單一指數法：對單個指標描述的對象進行評價；意義明確直觀，方法簡便易行。綜合指數法：采用多個指標描述評價對象；從不同角度考察系統的狀態變化，為系統提供更為全面的比較評定。模糊綜合評價模型（隸屬關系分布的不確定性）主成分分析評價方法（研究對象的內在聯系） 污染源評價在污染源調查基礎上進行的。目前對各種污染物排放的評價方法，主要包括單項評價和綜合評價兩類。1. 單項評價 針對污染源中某一污染物的排放濃度或負荷量等

4、，進行的有關指標（如超標率、排放量等）的評價，可以反映污染源中某一污染物的貢獻作用或控制效果等。（1）超標率 某污染物超過排放標準的檢出次數占該污染物檢測次數的比率： Dii污染物超標率，%； fi i污染物超過排放標準的檢測次數； Ni污染物的檢測總次數。（2）排放強度 單位時間內某污染物排放量： Wii污染物單位時間的排放量； Cii污染物排放濃度檢測值； Qi含i污染物的介質（污水、廢氣）排放量。 二、污染源評價 2. 綜合評價 為反映污染源不同污染物的總體貢獻或控制效果，對多種污染物的排放濃度或負荷量等，通過標化處理，將其轉換為同一尺度下可比較（或相加）指標的評價方法。主要方法包括：等

5、標污染負荷和等標污染負荷比。 在對一個系統(如一個城市、一個區域或一個工廠)中的多個污染源及其排放的多種污染物進行評價，以確定主要污染源和主要污染物時，通常采用等標污染負荷作為統一比較的尺度，對各污染源和各污染物的環境影響大小進行比較。 （1）等標污染負荷 Pij等標污染負荷； ij第j源含i種污染物濃度，mg/m3； 0i環境質量標準值，mg/m3； Qij第j源含i種污染物介質（廢氣或廢水）的排放量，m3/d； 10-6比例系數，使數值不致太高，便于比較書寫。 j 污染源中 i 污染物的等標污染負荷Pji也可表示為： mji j 污染源中i污染物的排放量，kg/d或t/a； C0i i 污

6、染物的評價標準，mg/m3(氣) 或 mg/L(水)，一般采用國家規定的環境質量標準或排放濃度標準。等標污染負荷的物理概念：把某種污染物的排放量稀釋到其相應排放標準時所需的介質量。 若第j個污染源有n種污染物，則該污染源總的等標污染負荷為：若某區域有m個污染源，則該區域總的等標污染負荷為：（2）污染負荷比 某區域第j個污染源的第i類污染物，污染負荷比可用下式表示： 根據K值大小，可確定該污染源的主要污染物。對某個區域，某個污染源的污染負荷比為： 根據Kj值大小，可以確定該區域內的主要污染源。對某個區域，某種污染物的污染負荷比為： 根據Ki值大小，可以確定該區域內的主要污染物。三、環境質量評價

7、環境質量指數（environmental quality index） 將大量監測數據經統計處理后求得其代表值，以環境衛生標準（或環境質量標準）作為評價標準，把它們代入專門設計的計算式，換算成定量和客觀地評價環境質量的無量綱數值，這種數量指標稱為“環境質量指數”，也稱“環境污染指數”。單因子評價：從環境大氣、水體、土壤等環境要素角度看，對某一環境要素單一質量因子進行的環境質量評價。綜合質量評價：對多個環境質量因子進行的環境質量評價。 1. 單因子評價指數 對單一環境要素的單因子進行評價的指數方法： Ii i種污染物評價指數； i i種污染物在環境介質中的濃度； Si i污染物的評價標準。 I的

8、量綱為1，表達某種污染物在環境介質中的濃度超過環境質量標準的程度，即超標倍數。 2.綜合質量評價指數 彌補單因子評價指數只能以一種污染物來代表環境質量狀況，難以反應環境質量全貌的不足。 綜合質量評價指數是在單因子指數基礎上建立起來的，對環境進行整體評價。 常見的綜合指數有均值型綜合質量指數和加權型綜合質量指數。 （1）均值型綜合質量指數 I均均值型綜合質量指數； Ii單因子質量指數； n參與評價的環境質量因子數目。 此指數意味著各個因子影響相同，即權重相同。 （2）加權型綜合質量指數 Wi對應第i個因子的權重系數。應有 。為了突出某些污染嚴重的環境因子對環境質量的影響，體現出此類因子指數的極值

9、作用，在實踐中，產生了兼顧極值作用的加權型綜合評價指數方法。如：內梅羅指數及其改進形式： Imax各單因子指數中的最大值；Iave各單因子指數的平均值。（3）環境質量指數分級 環境質量指數通常并不能直接描述環境質量好壞，還需要進一步建立環境質量分級，將所有計算的環境質量指數值通過分級標準進行環境質量的評價。對評價指數的分級，可參考環境質量標準或基準進行。第二節 環境預測與社會經濟預測方法一、環境預測（一）環境預測的主要內容（二）環境預測遵循的基本原則（三）預測方法選擇與結果分析以上內容參見第三章中關于環境預測的相應內容。二、社會經濟發展預測方法 社會經濟預測并不是環境預測本身的基本內容，但它們

10、直接影響著環境排放與環境質量預測的結果。（一）人口預測（二）國內生產總值(GDP)預測（三）能耗預測（四）用水預測方法（一）人口預測人口是環境規劃的基本參數之一。人口預測包括對未來人口發展各個方面的預算和預報，以及為了消除不利影響提出的措施和決策。由于措施和決策涉及政策制定和社會管理方面，所以一般預測僅限于對人口未來發展趨勢的預算和預報。人口預測要考慮人口自然變動的出生率、死亡率和社會變動的遷移率等參數。 城區人口發展因地而異，常見的三種增長模型為： 幾何級數增長 算術平均增長 邏輯斯蒂增長幾何級數增長（曲線呈指數型）預測模型： Ntt年的人口總數； Nt0 tt0年時，即預測起始年時的人口基

11、數； k 人口增長系數或人口自然增長率。 k（規劃期年均出生人數規劃期年均死亡人數）/規劃期平均人口數 1000 還要關注：社會平均物質生產水平、文化水平、戰爭與和平狀態、人口政策和人口年齡結構等。算術平均增長（曲線呈直線型） 預測模型： 邏輯斯蒂增長（曲線呈S型）預測模型： T城市區域的最大人口容納量； a取決于N0的參數。（二）國內生產總值(GDP)預測 國家的宏觀經濟狀況可以通過國內生產總值（GDP）、通貨膨脹率和失業率等經濟指標表示。其中，最重要的是GDP，它可以衡量整體經濟狀況。 國內生產總值是指一國所有常住單位在一定時期內所生產的最終物質產品和服務的價值總和。計算時不要包括中間產品

12、價值，避免重復計算。 我國GDP預測的常用經驗模型： ZGDPtt年GDP值； ZGDP0t0年，即預測起始年的GDP值； aGDP年增長率，。國內生產總值（GDP）和國民生產總值（GNP）相同點：核算社會生產成果和反映宏觀經濟的總量指標。差異：國內生產總值（GDP）是指一個國家或地區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在內的所有行業和部門。在價值形態上它等于國民經濟各部門生產的增加值之和。它強調的是創造的增加值，是“生產”的概念。國民生產總值（GNP）是指一個國家或地區范圍內的所有常住單位，在一定時期

13、內實際收到的原始收入（指勞動者報酬、生產稅凈額、固定資產折舊和營業盈余等）總和價值。本國常住者通過在國外投資或到國外工作所獲得的收入（稱之為從國外得到的要素收入），應計入本國國民生產總值。直觀地講，國民生產總值國內生產總值國外凈要素收入。它強調的是獲得的原始收入，是“收入”的概念。一般講，各國的國民生產總值與國內生產總值二者相差數額不大，但如果某國在國外有大量投資和大批勞工的話，則該國的國民生產總值往往會大于國內生產總值。（三）能耗預測 目前普遍使用的能源包括原煤、原油、天然氣3項，各種能耗按規定折算成每千克發熱量7000 kcal的標準煤。其中，原煤折算系數0.714 kg/m3，原油1.4

14、3 kg/m3，天然氣1.33 kg/m3。1. 能耗指標 （1）產品綜合能耗單位產值綜合能耗總能耗量/產品總產值單位產量綜合能耗總能耗量/產品總產量 （2）能源利用率有效利用的能量同供給的能量之比（3）能耗彈性系數 規劃期內平均能耗量增長速度與平均經濟增長速度之間的對比關系。 e能耗彈性系數； E能耗增長量； E能耗量； G總產值增長量； G總產值。2. 能耗預測方法（1）人均能耗法（用于估算生活用能） 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。調查表明：人類維持生存的基本能耗為每年0.4（t/人）；滿足基本生活需求的能耗為每年1.21.4（t/人）；適應現代生活的能耗每年超過1

15、.6（t/人）。（2）能耗彈性系數（用于估算工業用能） 能耗增長速度，e； 工業產值增長速度； e能耗彈性系數，是能耗增長速度和工業產值增長速度的比值，一般介于0.41.1之間。（四）用水預測方法1. 用水總量預測 對某一地區用水總量的供需平衡預測： ZGDPt規劃期t年國內生產總值，萬元/年； Kt用水系數，t萬元； Qt規劃期t年用水總量，萬t/年。2. 生活用水總量預測對生活用水量，可通過人均生活用水定額預測： Q生活用水量； N規劃年的人口數； k規劃年用水普及率； q用水定額，包括城鎮綜合用水定額和農村生活用水定額。3. 工業用水總量預測 利用萬元工業增加值用水定額，對工業用水量進行

16、預測： Q工業用水量，m3 ； Wi不同行業i在規劃年的萬元工業增加值取水量，m3/萬元； Ai不同行業i在規劃年的工業增加值，萬元。4. 農業灌溉用水按作物分別進行用水預測，求其和：Q預測年農業灌溉用水量，萬t/年 ；Si預測年某種作物i灌溉面積；Ki預測年某種作物i灌溉系數。第三節 大氣污染預測方法一、大氣污染源源強預測源強：污染物的排放速率。瞬時點源源強：點源一次排放的某污染物總量；連續點源源強：點源單位時間內的某污染物排放量。（一）源強預測的一般模型Qi第i種污染物的源強；Wi燃料的消耗量；i 凈化設備對污染物的去除效率；Ki某污染物的排放因子；i污染物的編號。（二）耗煤量預測1. 工

17、業耗煤量預測常用方法：彈性系數法、回歸分析法、灰色預測等。根據工業增長率，用彈性系數法計算耗煤量： Et預測年工業耗煤量，t； E0預測起始年的工業耗煤量，t； a工業產值年增長速率（aCE*；CE 是工業耗煤量彈性系數，查資料可獲取；為工業總產值年平均增長率，來自國民經濟發展規劃）； t、t0 分別為預測年和基準年。2. 民用耗煤量預測 Es預測年取暖耗煤量，萬t； S預測年取暖面積，m2； As取暖耗煤系數，萬t/ m2 。（三）污染物排放量預測1. SO2排放量預測Gso2SO2排放量，t/a；W燃煤量，t/a；煤中的全硫分質量分數，。2. 煙塵排放量預測 G塵煙塵排放量，t/a； W燃

18、煤量，t/a； A煤的灰分，； 除塵效率，； B 煙氣中煙塵的質量分數，。 二級除塵 1（11）（12）3. NOx與CO排放量預測 燃煤過程中，NOx與CO排放量，可根據鍋爐類型和用途，以及排放系數進行預測。二、大氣環境質量預測（一）箱式模型適用于城市家庭爐灶和低矮煙囪分布不均勻的面源。是研究大氣污染物排放量和大氣環境質量的最簡單的模型。箱式方法預測大氣污染物濃度的模型為：B大氣污染物濃度預測值，mg/m3；Q面源源強，mg/s； L箱的邊長，m；u進入箱內的平均風速，m/s；H箱高，即大氣混合層高度，m；B0預測區大氣環境背景濃度值，mg/m3。（二）高斯擴散模式是適用于預測環境空氣質量的

19、常用方法，是在大氣污染物濃度分布符合正態分布的情況下導出的?？捎脕砬蟪鱿嘛L向任一點的污染物濃度，求取最大落地濃度、地面軸線濃度等。關于高斯擴散模型的幾點假設：污染物是被動的，進入大氣后即跟隨周圍的空氣作相同的運動； 風的平均流場穩定，風速均勻，風向平直；污染物濃度在水平、垂直方向符合正態分布；污染物在輸送擴散中質量守恒；污染源的源強均勻、連續。 高架點源連續擴散模式： 地面濃度公式： 地面軸線濃度： 地面最大濃度： （三）多源擴散模式需要評價的點源數目多于一個；計算濃度時應將各個源對接受點濃度的貢獻進行疊加。（四）線源擴散模式可分為無限長線源和有線長線源擴散模型。平坦地形，一條平直繁忙的公路可

20、以看作無限長線源。當公路有限長時，要考慮邊緣效應。（五）面源擴散模式 平原城區排氣筒高度不大于40m或排放量小于0.04t/h的排放源可作為面源處理。箱模式后退虛點源模式（六）總懸浮微粒擴散模式 對大氣污染物中的顆粒態污染物，應用總懸浮微粒擴散模式。傾斜煙云模式（七）灰色預測模型 GM(1,1)第四節 水污染預測方法一、水污染源預測（一）工業廢水排放量預測mt預測年工業廢水排放量；m0基準年工業廢水排放量；rm工業廢水排放量年平均增長率；t 基準年至某水平年的時間間隔。（二）工業污染物排放量預測 mi預測年某污染物排放量，t； Vi預測年工業廢水排放量，10-4m3； V0基準年工業廢水排放量

21、，10-4m3 ； B0 含某污染物廢水工業排放標準或廢水中污染物濃度，mg/L；m0基準年某污染物排放量，t。（三）生活污水量預測 qv生活污水排放量，104 m3 /年； A預測年人口，104人； F預測年人均生活污水量，L/（d.人）； 0.365 單位換算系數 。二、水環境質量預測（一）水環境質量預測要點1、確定預測目標：建設工程影響評價；流域治理、制定水質管理規劃；水質預測的基本理論研究；等等。2、水質等信息的收集和分析：是水質預測的基礎工作，其決定水質預測結果的可靠性。3、建立水質預測模型：進行模擬研究，包括物理模擬（河工模型）和數學模擬。（二）水質基本預測方法1.水質相關法指將水

22、質參數與影響該水質參數的主要因素建立相關關系，以此作為進行水質參數預測的方法。數據資料有限，污染源位置和污染源強不確定時，多采用此法。由于所建立的相關關系中必須忽略一些次要因素，因而使預測精度受到一定限制。常用方法包括：（1）水質流量相關法 根據監測資料建立水質水量相關關系，在有限資料條件下按照流量估算水質。（2）河流、湖泊水質的灰色預測模型灰色系統預測法就是根據過去和現在的信息，通過對原始數據系列進行一定的轉換，變成生成列，這個生成列一般可用指數曲線或其它函數逼近，從而建立預測模型，用它進行預測。比如，依據19952010年黃河流域水質，通過灰色預測模型對黃河水質進行分析，然后可對黃河未來1

23、0年的發展趨勢作預測分析。 （3）河流、湖泊水質的多元回歸分析根據水質與其影響因素之間存在的相關關系，運用回歸分析理論和方法，建立基于多元線性回歸分析法的水質動態預測模型，再將該模型用于水質的動態預測。比如，可根據歷年河水或湖水中污染物濃度實測值和沿河或沿湖地區工農業產值及河流或湖泊的水文資料進行多元回歸分析，從而建立河流或湖泊的水質預測模型。2.水質模型法(1) 完全混合的河流水質預測模型適用于相對窄而淺的河流，穩態、均勻排污，污染物難降解，主要用于可溶性鹽，懸浮固體預測。(2) 一維河流水質模型用于較寬淺的大中河流，流動穩態，污染物均勻排放，污染物質保守?？捎糜谟嬎慊旌蠀^長度和混合區濃度分

24、布。(3) BODDO耦合模型預測一維穩態河流中的污染物變化規律Streeter-Phelps模型； Thomas修正型Dobbins-Camp修正型；OConnor修正型(4) 湖泊水質預測模型適用于預測湖泊中污染物的濃度(5) 湖泊富營養化水質預測模型適用于預測湖泊中氮磷等營養物質濃度分布 第五節 固體廢物、噪聲污染預測方法一、固體廢物污染預測（一）工業固體廢物產生量預測1、系數預測法式中：W預測年固體廢物排放量，104 t/a； P固體廢物排放系數，t/t； S預測的年產品產量，104 t/a。2、回歸分析法根據固體廢物產生量與產品產量或工業產值的關系，建立一元回歸模型：若固體廢物產生量

25、受多種因素影響，還可建立多元回歸模型進行預測。3、灰色預測法根據歷年固體廢物產生量序列建立灰色預測模型。（二）城市垃圾產生量預測與工業固體廢物預測一樣，城市垃圾產生量預測也常采用排放系數預測法、回歸分析法和灰色預測法。例如，排放系數預測法： 式中：W生預測年城市垃圾產生總量，104 t/a ； f生排放系數，kg/(人d)；N預測年人口總數，人。（三）固體廢物的環境影響預測固體廢物對環境的影響是多方面的，一般需要進行模擬實驗建立預測模型，再進行相應環境問題的預測。常用的一般方法可采用大氣、水環境預測模型，以及因果關系分析法等。二、噪聲預測（一）交通噪聲預測方法多元回歸預測：根據車流量、道路寬度

26、、本底噪聲值和交通噪聲等效聲級之間關系，建立模型?；疑A測方法：根據歷年噪聲等效聲級值，通過原始數據生成處理，建立預測模型。專業評價軟件：如德國Datakustic公司編制的CadnaA計算軟件，可對公路、鐵路以及點聲源、面聲源等進行預測計算。該軟件已通過我國國家環保部環境工程評估中心評審。 （二）環境噪聲預測方法多元回歸預測：根據車流量、固定噪聲源、本底噪聲和噪聲等效聲級之間關系，建立模型?；疑A測方法：根據歷年環境噪聲值，建立預測模型。對于建筑施工及生產設備噪聲的預測通常是用已知的特定距離（r1）和聲壓級（L1）去求出聲源在指定距離（r2）上的聲壓級（L2） 。另外再考慮額外衰減：物體阻障

27、、大氣吸收作用、氣候影響等綜合作用可使聲音進一步削弱。第六節 環境規劃的決策分析一、環境決策過程及其特征（一）決策過程決策：就是指為了解決某一行動選擇問題而對擬采取的行動所作出的決定。 決策是人類的固有行為之一。戰國時代：田忌賽馬美國著名經濟和管理學家Herbert ASimon：管理就是決策環境規劃決策：本著經濟、社會和環境協調發展的原則，從幾個經過優化的環境規劃方案中選擇一個作為實施方案。依照系統工程原理，環境規劃的決策過程一般包括4個基本程序環節： 找出問題確定目標環境規劃目標 擬訂備選行動方案環境規劃方案生成 比較和選擇最佳行動方案狹義的決策 方案的實施即規劃的執行實施反饋其中，選擇方

28、案（系統評價）體現了決策過程的核心和基本內容。（二）環境規劃決策的特征1.非結構化特征結構化決策（程序化決策）：決策條件清楚明白，問題判斷邏輯性強；可按照某種固定的程序與方法進行決策。非結構化決策（非程序化決策）：決策條件具有模糊性和不確定性，其中的因果關系不清楚，是一次性的，非例行的決策。環境規劃決策屬于非結構化或半結構化決策。2.多目標特征環境規劃決策不可能只考慮環境保護一個方面，必須要考慮經濟社會甚至政治因素，使各個方面協調發展。多目標間存在沖突性/矛盾性、不可公度性（沒有統一的度量標準），如何協調、可持續發展是決策的關鍵之一。3.基于價值觀念的特征所謂的“價值”，可泛指規劃主體對評價對

29、象所具有的作用、意義的認識和估計。環境規劃決策很大程度上取決于決策者的價值觀念和價值取向。不同的決策者對環保的重視程度不同、關心范圍不同，會有不同的意見，因此需要對不同方案的不同結果進行評價分析，以便決策者作出滿意的決策?；趦r值評價來對復雜因素進行綜合分析，就成為決策活動中的一個顯著特征。 根據決策者風險價值觀的不同，主要的風險決策方法有：悲觀決策法（“小中取大”法，保守法） 又稱華爾德決策準則（Wald Decision Criterion）。 決策者從最不利的角度去考慮問題，先選出每個方案在不同自然狀態下的最小收益值，然后從這些最小收益值中取最大的，從而確定行動方案。樂觀決策法（“大中取

30、大”法，冒險法） 決策者從最有利的角度去考慮問題，先選出每個方案在不同自然狀態下的最大收益值，然后從這些大收益值中取最大的，從而確定行動方案。 折衷決策法（樂觀系數法，Hurwicz Decision Criterion） 考慮到最好和最差的自然狀態均有出現的可能，給最好的自然狀態以一個樂觀系數(01)，最差的自然狀態一個悲觀系數1-，然后求各方案的期望收益值，以此比較作出選擇。后悔值決策法（“大中取小”法，沙萬奇準則） 決策者把不同自然狀態下的最大收益值作為理想目標，計算各方案的后悔值，從各方案最大后悔值中取最小者，其對應方案就是最佳方案。 后悔值：各種自然狀態下的最大收益值與每個決策方法對應收益值之差。等可能