環(huán)境系統(tǒng)規(guī)劃與管理

1、環(huán)境系統(tǒng)規(guī)劃與管理環(huán)境管理：運(yùn)用經(jīng)濟(jì)、法律、技術(shù)、行政及教育等手段，限制（或禁止）人們損害環(huán)境質(zhì)量的活動(dòng)， 鼓勵(lì)人們改善環(huán)境質(zhì)量：通過(guò)全面規(guī)劃、綜合決策、使經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)，達(dá)到既能發(fā)展經(jīng) 濟(jì)滿足人類的基本需求，又不超出環(huán)境的容許極限的目的。內(nèi)容：從環(huán)境管理的范圍分：資源（生態(tài)）管理區(qū)域環(huán)境管理部分環(huán)境管理I從環(huán)境管理的性質(zhì)分：環(huán)境規(guī)劃管理環(huán)境質(zhì)量管理環(huán)境技術(shù)管理環(huán)境規(guī)劃管理的重要作用：P15環(huán)境規(guī)劃管理的形成：是指通過(guò)制定和實(shí)施環(huán)境規(guī)劃協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境的關(guān)系，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán) 境協(xié)調(diào)發(fā)展，保證經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速穩(wěn)定發(fā)展的管理過(guò)程。它是環(huán)境管理的重要組成部分。環(huán)境規(guī)劃管理是環(huán)境保護(hù)管理部門的重

2、要職能。環(huán)境規(guī)劃基本概念：是國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展規(guī)劃的有機(jī)組成部分，是環(huán)境決策在時(shí)間、空間上的具體安排。 這種規(guī)劃是對(duì)一定時(shí)期內(nèi)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)和措施所作出的規(guī)定。其目的是在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)保護(hù)環(huán)境，使 經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。類型從范圍和層次劃分：國(guó)家環(huán)規(guī)、區(qū)域環(huán)規(guī)、部門環(huán)規(guī)從宏觀、微觀層次：宏觀環(huán)規(guī)、專項(xiàng)環(huán)規(guī)及環(huán)規(guī)決策實(shí)施方案從環(huán)保所承擔(dān)任務(wù)：污染綜合防治規(guī)劃、生態(tài)建設(shè)與生態(tài)保護(hù)規(guī)劃從時(shí)間層次：長(zhǎng)期規(guī)劃、中長(zhǎng)期規(guī)劃、近期規(guī)劃環(huán)境規(guī)劃體系：（按其時(shí)空界域和作用）環(huán)境戰(zhàn)略規(guī)劃、國(guó)土資源整體規(guī)劃、中長(zhǎng)期環(huán)境規(guī)劃環(huán)規(guī)層次結(jié)構(gòu)：（按其編制和管理的隸屬關(guān)系）國(guó)家級(jí)、省市級(jí)、地市級(jí)以及從部門至行

3、業(yè)的不同層次，形成一個(gè)多層次的結(jié)構(gòu)體系。第二章環(huán)規(guī)的理論基礎(chǔ)與方法協(xié)調(diào)發(fā)展論：經(jīng)濟(jì)與環(huán)境必須協(xié)調(diào)發(fā)展，才能保證經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展。協(xié)調(diào)發(fā)展論的基本原則:環(huán)境是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素，經(jīng)濟(jì)開發(fā)建設(shè)的強(qiáng)度不應(yīng)超出環(huán)境的承載力。必須建立低消耗、高效益的“經(jīng)濟(jì)一一環(huán)境”系統(tǒng)依靠技術(shù)進(jìn)步，正確選定技術(shù)路線和技術(shù)發(fā)展方向在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，要拿出一定比例的新增資源，用于恢復(fù)和改善環(huán)境質(zhì)量?？沙掷m(xù)發(fā)展論：概念：既滿足當(dāng)代人的需求又不危及后代人滿足其需求的發(fā)展。表達(dá)兩層意思：要發(fā)展（尤其是窮人要發(fā)展），以滿足全人類的基本需求。發(fā)展是有限度的，不能危及后代人滿足其需求的發(fā)展?？沙掷m(xù)發(fā)展論的基本觀點(diǎn)：走可持續(xù)發(fā)展的道路

4、，由傳統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變?yōu)榭沙掷m(xù)戰(zhàn)略?；驹瓌t：1.必須轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，要達(dá)到具有可持續(xù)意義的增長(zhǎng)。可持續(xù)發(fā)展以生態(tài)環(huán)境為基礎(chǔ)，必須同環(huán)境承載力相適應(yīng)。堅(jiān)持以提高生活質(zhì)量為目標(biāo)，與社會(huì)進(jìn)步相適應(yīng)必須切實(shí)承認(rèn)并充分體現(xiàn)出環(huán)境的價(jià)值必須正確認(rèn)識(shí)人與自然的關(guān)系，使自然、技術(shù)、組成的大系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)平衡。基本觀點(diǎn)：生態(tài)系統(tǒng)（包括自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生態(tài)系統(tǒng)）是客觀存在，它是不以人類的意志為轉(zhuǎn)移的客觀規(guī)律。不管是否承認(rèn)和是否意識(shí)到人類的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和社會(huì)活動(dòng)都對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了影響，并改變著生 態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能人類必須深刻認(rèn)識(shí)生態(tài)規(guī)律，掌握和運(yùn)用生態(tài)規(guī)律去改造環(huán)境，使之更適合人類的生存和發(fā)展系統(tǒng)分析（工程）的方法

5、：系統(tǒng)：把極其復(fù)雜的研究對(duì)象稱為系統(tǒng)，即由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合成的具 有特定功能的有機(jī)整體，而這個(gè)系統(tǒng)本身是他從屬的更大的系統(tǒng)的組成部分。系統(tǒng)分析：是指在工程實(shí)踐中，對(duì)若干個(gè)可供選擇的，執(zhí)行特定任務(wù)的系統(tǒng)方案，進(jìn)行選擇比較，以達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)。系統(tǒng)分析的方法和步驟：邏輯過(guò)程：?jiǎn)栴}定義一標(biāo)函系統(tǒng)綜合一統(tǒng)分析一優(yōu)化決策 計(jì)劃實(shí)一時(shí)間過(guò)程：工程規(guī)劃一初步設(shè)計(jì)一系統(tǒng)開發(fā)一 統(tǒng)生一安裝實(shí)驗(yàn)一-運(yùn)行階段更新階段總量控制規(guī)劃：P51總量控制的本質(zhì)：是研究規(guī)劃區(qū)污染的產(chǎn)生、治理、排放規(guī)律和治理資金的需求與經(jīng)濟(jì)、人口發(fā) 展的協(xié)調(diào)關(guān)系，以便從宏觀上定量的把握經(jīng)濟(jì)、人口發(fā)展對(duì)環(huán)境的影響，提出對(duì)策，促使環(huán)

6、境與 經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。定量關(guān)系一模型化污染源 環(huán)境目標(biāo) 負(fù)荷分配一優(yōu)化規(guī)劃的對(duì)象：污染源和環(huán)境目標(biāo)規(guī)劃的主要任務(wù)：建設(shè)規(guī)劃對(duì)象之間的兩個(gè)定量關(guān)系是污染源排放量與環(huán)境保護(hù)目標(biāo)（功能區(qū)、流域河段等）之間的輸入 響應(yīng)關(guān)系。是為實(shí)現(xiàn)某一環(huán)境目標(biāo)，在限定的時(shí)間，投資和技術(shù)條件下制定治理費(fèi)用 最小的優(yōu)化決策方案。方法：正推：從污染的可控制性出發(fā)，強(qiáng)調(diào)控制目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性，一般稱之為最佳實(shí)用方 法或目標(biāo)總量控制反推：從收納水體或功能區(qū)容納污量出發(fā)，強(qiáng)調(diào)環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、效益的統(tǒng)一，一般稱為水 質(zhì)或大氣質(zhì)量規(guī)劃方法或容量總量控制。基本步驟：功能區(qū)劃 確定相應(yīng)的水質(zhì)目標(biāo) 考察排放量與水質(zhì)現(xiàn)狀的定量關(guān)系分

7、析達(dá)到目標(biāo)可供選擇的方法I；領(lǐng)導(dǎo)決策重新確定功能成本一效益分設(shè)計(jì)不同控制要求的定量控制方案水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃問(wèn)題：P62 220P63 221P64 222P65 225水污染控制最優(yōu)規(guī)劃、模擬規(guī)劃（異同，適用于何種條件）？模擬模型：通過(guò)數(shù)學(xué)或?qū)嶓w等方式模擬掌握其污染變化規(guī)律，預(yù)測(cè)系統(tǒng)的性能和效果。這一類以數(shù)學(xué)模型表達(dá)為其主要形式，一般需要經(jīng)過(guò)確定概念化模型，識(shí)別模型結(jié)構(gòu)，識(shí)別參數(shù)，檢驗(yàn) 其精度等步驟才能應(yīng)用。其中識(shí)別結(jié)構(gòu)和參數(shù)是關(guān)鍵步驟，它必須利用不完整的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，但必須是可 靠的水文，水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)和污染物排放負(fù)荷和濃度數(shù)據(jù)。最優(yōu)化：就是在水質(zhì)約束和技術(shù)約束的條件下，尋求費(fèi)用最小的控制方案。

8、尋求最優(yōu)化方案是合理規(guī)劃的核心，是協(xié)調(diào)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的必由途徑。第三章：環(huán)境工程系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)分析經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)則P83四種評(píng)價(jià)方法：凈現(xiàn)值法：將時(shí)段內(nèi)的效益減去費(fèi)用再貼現(xiàn)，比較各方案的現(xiàn)值，選擇現(xiàn)值最大的為經(jīng)濟(jì)上的最 優(yōu)方K。內(nèi)部投酬率法：指以貼現(xiàn)的方法，使工作效益現(xiàn)值相等的報(bào)酬率。在評(píng)價(jià)比較方案的經(jīng)濟(jì)價(jià)值時(shí)， 內(nèi)部報(bào)酬率大的好。效益費(fèi)用比值法：用效益現(xiàn)值與費(fèi)用現(xiàn)值的比值，在進(jìn)行方案比較時(shí)，它得到的是單位投入，產(chǎn) 出效益為最大的方案，不一定是凈效益最大方案。年費(fèi)用法：將所謂效益和費(fèi)用的值化為某時(shí)段相等的年值。在做方案選擇時(shí)。需對(duì)每個(gè)方案做其 年值計(jì)時(shí)，并選取年費(fèi)用最小的或年凈效益最大的方案。污水處理廠費(fèi)用函數(shù)

9、P89污水處理廠費(fèi)用函數(shù)的一般形式：費(fèi)用函數(shù)線形化基本方法：在0VRV1的區(qū)間內(nèi)，用n段線形函數(shù)來(lái)近似原函數(shù)。為了使每一條直線 段與原函數(shù)的近似的誤差最小，要求直線線段與函數(shù)之間所夾的面積最小。第四章：河流污水系統(tǒng)一、污染物在河流中的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程污染物在河流中混合三個(gè)階段：從污染源進(jìn)入河流的排放口或釋放點(diǎn)起到污染物的濃度分布在整個(gè)水深都均勻?yàn)橹?，稱之為 完成垂向混合階段。主要受河流的水動(dòng)力特性影響，以紊動(dòng)渦旋水團(tuán)運(yùn)動(dòng)形式與河水進(jìn)行滲混。在垂向混合均勻以后，向下游伸延很遠(yuǎn)，直到污染源濃度在河流橫向開始充分混合為止，稱 為完成橫向混合階段，又為運(yùn)區(qū)，仍受河流的水動(dòng)力特性影響，紊動(dòng)混合起主要作用。橫

10、斷面上開始充分混合后的區(qū)域，一直向下游伸延到污染物濃度可檢測(cè)到的地方。剪切流的 縱向分散。稀釋擴(kuò)散機(jī)理：（混合的機(jī)理）P98平流分子擴(kuò)散j r擴(kuò)散作用i紊流jI紊流擴(kuò)散L彌散作用分子擴(kuò)散：分子的無(wú)序運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的分散現(xiàn)象紊流擴(kuò)散：流體中由于隨機(jī)紊動(dòng)所引起的質(zhì)點(diǎn)分散現(xiàn)象彌撒：由于橫斷面上空間點(diǎn)流速與斷面平均流速之間存在差異而導(dǎo)致的物質(zhì)分散現(xiàn)象若研究河流中空間各個(gè)點(diǎn)的濃度時(shí)，則只有擴(kuò)散。若研究河流中斷面平均濃度時(shí)，則有擴(kuò)散，彌散同時(shí)存在。水體的污染與自凈過(guò)程：P101污染物質(zhì)排入河流之后，在不超過(guò)一定限度的情況下，存在一種正常的生態(tài)平衡。如水生 生態(tài)系統(tǒng)的正常功能，是一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的生物循環(huán)。這種平衡

11、生態(tài)系統(tǒng)中，只要沒(méi)有過(guò)量的營(yíng)養(yǎng) 物質(zhì)和飛舞，無(wú)需人類的幫助，生態(tài)系統(tǒng)能自動(dòng)的保持水體的清潔。在這種能使水中正常的植物 和動(dòng)物可以生存的同化能力可稱之為“河流自凈能力”。一旦污染物質(zhì)排入河流過(guò)多而超過(guò)其自 凈能力后，正常的生物循環(huán)或生態(tài)平衡就遭到破壞，水體就被污染。水體自凈過(guò)程較復(fù)雜，有以下幾個(gè)方面的轉(zhuǎn)化物理過(guò)程（污染物總量重新分配，凝聚，吸附，沉淀，再浮，揮發(fā)等）化學(xué)過(guò)程（污染物總量減?。┥^(guò)程（水體中的氧的消耗和供給）水體中耗氧，復(fù)氧的來(lái)源耗氧：有機(jī)物在微生物作用下發(fā)生碳的氧化分解有機(jī)物分解產(chǎn)物氨氮又因硝化作用氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。水底沉泥的分解耗氧水生植物的呼吸過(guò)程耗氧廢水中還原性物質(zhì)

12、引起水體中耗氧復(fù)氧：水體和廢水中原有的氧大氣中的氧與水面接觸而進(jìn)入水中水體中繁殖的光合自養(yǎng)型水生植物光合作用后放出氧氣，溶于水中P108河底沉積物中的有機(jī)物在缺氧的環(huán)境中，被細(xì)菌進(jìn)行厭氧分解和水底分解。分解的產(chǎn)物，有機(jī)酸 會(huì)慢慢的從沉泥中轉(zhuǎn)移到上層水域，并在沉泥與流水的接觸面處進(jìn)行耗氧分解而消耗水中的氧，甲烷， 氨氣和二氧化碳等釋放到上面水體，逸出到大氣或消耗部分水中的氧氣。復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)有機(jī)酸甲烷、二氧化碳（脂肪，蛋白質(zhì)，碳水化合物）產(chǎn)酸細(xì)菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌河流水質(zhì)模型的建工過(guò)程：模型識(shí)別、參數(shù)估計(jì)、模型驗(yàn)證河流水質(zhì)參數(shù)一般估值：P160 碳化BOD的衰減導(dǎo)數(shù) 最小二乘法K1實(shí)驗(yàn)室測(cè)定估值 斜率法I

13、二點(diǎn)法野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)估值野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)估值（方法簡(jiǎn)單，誤差較大）兩點(diǎn)法SP氧平衡河流水力參數(shù)條件 大氣復(fù)氧參數(shù)夜間BOD濃度變化K2 j實(shí)驗(yàn)室測(cè)定法 示蹤劑法II SP模型法公式估算法機(jī)理模型理論L經(jīng)驗(yàn)公式縱向彌散系數(shù)實(shí)測(cè)法L實(shí)測(cè)法L經(jīng)驗(yàn)公式法ElderFisherI河口排放口最優(yōu)化：以每個(gè)小區(qū)的污水處理廠為基礎(chǔ)，在水質(zhì)條件約束下，求解各個(gè)污水廠的最佳 處理效率組合。最優(yōu)化均勻:處理：對(duì)某個(gè)排放口，已由河流排放標(biāo)準(zhǔn)約束求得該排放口最優(yōu)排放后，再來(lái) 求該排放口以上區(qū)域內(nèi)各小區(qū)污染如何匯集或處理問(wèn)題。區(qū)域化最優(yōu)化處理：是排放口最優(yōu)化處理和最優(yōu)化均勻處理兩者的綜合、優(yōu)化問(wèn)題。全部處理與不處理策略：由于污

14、水處理廠規(guī)模一經(jīng)確定后，為揮發(fā)其經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，在某一個(gè)節(jié) 點(diǎn)匯集來(lái)的污水，不可能把它分裂為兩部分或多部分進(jìn)行處理。對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它本身收集的 污水加上由其它節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)輸來(lái)的污水，只存在兩種可能選擇，或者全部轉(zhuǎn)輸?shù)狡渌?jié)點(diǎn)上去處理。 這就是全部處理和不處理策略。試探法：其基礎(chǔ)是“全部處理和不處理”策略。即把任意一個(gè)小區(qū)的污水作為一個(gè)決策變量， 試探著把他送到各個(gè)的鄰節(jié)點(diǎn)去處理，對(duì)產(chǎn)生的結(jié)果（總的系統(tǒng)費(fèi)用）進(jìn)行直接比較，選出費(fèi)用 最低的解作為當(dāng)前最優(yōu)解并作為下一次的試探的前始目標(biāo)。這種試探按一定的規(guī)則反復(fù)進(jìn)行直至 預(yù)定的程序結(jié)果。7,湖庫(kù)水質(zhì)特點(diǎn)：P189礦化度較高湖泊中溫度（熱），溶解性氣體和營(yíng)養(yǎng)鹽等空間分布的特點(diǎn)引起的湖水分層現(xiàn)象（湖上層， 溫躍層，湖下層）湖泊按水中營(yíng)養(yǎng)鹽分（主要P、N）的多少劃分為貧營(yíng)養(yǎng)湖泊，中營(yíng)養(yǎng)湖泊，富營(yíng)養(yǎng)湖泊。湖泊主要生產(chǎn)區(qū)域是岸邊淺水帶和湖面透光層。P1417.SP模型：基本方程假設(shè)條件：方程中的源和漏項(xiàng)，只考慮好氧微生物參加BOD衰減反應(yīng)，并且認(rèn)為這種反應(yīng)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)。對(duì)河水中溶解氧而言，認(rèn)為耗氧的原因只是BOD反