环境预测的基本方法
第5章 环境规划的原理和方法
• 环境规划是协调经济社会发展与环境保护的 重要手段
• 环境规划是实施环境保护战略的重要手段 • 环境规划是实施有效管理的基本依据
4、特点
综合性 区动域态性性 信息密集 政策性强
n
污染物总量 Qak Qaki i 1
Qaki
Aki
n
Si S
S Si
i 1
S----总量控制面积
Si----第三功能区面积 aki----第三功能区某污染物的总量控制系数, Qaki----第三功能区某污染物一年允许的排放总量, n----功能区总数 a-----总量下标 i -----功能区编号 k-----某污染物下标
Lt LR La expKn / Q
Lt —有机污染物总量，kg/s ； LR —难降解的有机污染物量， kg/s ； La —易降解的有机污染物量，kg/s ； K —降解系数； Q —流量，m3/s ；
n —比例常数。
②水质模型法——水环境污染预测最基本的问题就是要 找出污染排放的变化与水质控制点处污染物浓度之间 的相互关系，以此预测区域未来的水环境质量。
exp(
y2
2 y2
) exp
(z H )2
2 z2
exp
(z H )2
2 z2
3)水污染预测
水污染物的排放状况 污染物的迁移转化规律及水质未来变化的趋势
（1）水污染源的预测 ① 工业废水排放量
W W0 (1 rw )t
多元回归预测方法
环境规划与管理第四章 环境规划的技术方法——评价预测
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例题
已知某县 1995 年工农业生产的总产值是 300 万元，COD 排放总量是 250吨， 万元， 吨 2000 年工农业生产的总产值是 400 万元， 万元， COD 排放总量是 275 吨；若到 2010年工 年工 农业生产的总产值实现翻一番， 农业生产的总产值实现翻一番，用弹性系数 的年排放总量是多少吨？ 法求那时 COD 的年排放总量是多少吨？
2010 − 2000
14
（5）由弹性系数 和β求出预测基准年与预测目 ）由弹性系数ξ和 求出预测基准年与预测目 标年之间的α值 标年之间的 值
α=ξβ=0.023
（6）求出预测目标年 COD 的年排放总量 ）
M = 275 × (1 + 0.023)
2010− 2000
= 345(t )
15
三、大气污染预测方法
水质模型法
完全混合的河流水质预测模型 一维河流水质模型 BOD-DO耦合模型 Streeter-Phelps模型 耦合模型： 模型、 BOD-DO耦合模型：Streeter-Phelps模型、 Thomas修正型 Dobbins-Camp修正型 修正型、 修正型、 Thomas修正型、Dobbins-Camp修正型、 Connor修正型 O’Connor修正型 Connor 湖泊水质预测模型 湖泊富营养化水质预测模型
（1）箱式模型 （2）高斯扩散模式
一般高斯扩散模式 高架连续点源地面浓度的高斯扩散模式 高架连续点源地面轴线浓度的高斯扩散模式 高架连续点源地面轴线最大浓度高斯扩散模式
（3）多源扩散模式 （4）线源扩散模式 （5）面源扩散模式 （6）总悬浮微粒扩散模式 （7）灰色预测模型
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四、水污染预测方法
1、水污染源预测 工业废水排放量预测： （1）工业废水排放量预测：
环境规划的技术方法
第四节 单目标决策分析方法
一、环境费用效益分析 传统上，费用效益分析是用于识别和度量一 项活动或规划的经济效益和费用的系统方法， 其基本任务就是分析计算规划活动方案的费 用和效益，然后通过比较评价从中选择净效 益最大的方案提供决策。它是一典型的经济 决策分析框架。将其引人到环境规划中，可 作为一项工具手段以进行环境规划的决策分 析。环境费用效益分析 的基本程序如 图 4 一3所示。
第三节 环境规划的决策分析
一、环境决策过程及其特征 (一）决策过程 针对一个决策问题作出决定时，总要包括 决策者对要解决问题所抱有的目的。因此一 个合理的决策问题，首要之点是确定决策的 目标或决策者所希望达到的行动结果或状态。 这种有目的的行动，一般由三种活动所组成： 即设计备选方案、选择行动方案和实施行动 方案。
2、环境规划决策分析的基本框架 针对环境规划具有多方案、多目标决策问 题的特征，可采用决策树这样的结构框架 进行分析，即将这种多方案、多目标的决 策过程，按因果关系、隶属层次和复杂程 度分成若干有序的方案和若干等级的目标， 形成由对策一目标组成的递阶展开的“树 枝状”决策分析系统（图4一2)
综合总目标u
第四章到此结束！ 谢谢！
环境系统规划的“最优化决策分析模 型 ” ，通常是利用数学规划方法，建立数 学模型并一次求解行动方案的决策分析过程。
“模拟优化决策分析模型”是直接基于环境规划 决策分析的对策一目标树框架，就各个备选组 合方案，分别进行多种目标和综合指标的模拟 （包括环境质量、费用及社会影响等）和评估 的决策分析过程。 在环境规划中，目前使用较为普遍的决策分析技 术方法大体包括：费用效益（效果）分 析、 数学规划和多目标决策分析技术三种基本类 型 。
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珠江
第四章环境规划的技术方法
③民用耗煤量预测 E＝A.S E 年取暖耗煤量 A预测年取暖面积 S取暖耗媒系数
二、大气环境质量预测 1 箱式模型----单箱模型 假设：箱子的高度就是从地面计算的混合
层高度，而污染物浓度在箱子内处处相等。
C P p uLH
城市迎风面宽L=32.2km，混合层高度为 183m，风速u = 8.05km/h。城市中CO每天 排放500吨。假定本底及上风向带来的CO浓 度忽略不计，求稳定状态下的CO浓度。
例：（线源）在一个风速为4m/s的阴天午后 17:30分的高速公路上，求其下风向300m处污染 物浓度（污染物为：碳氢化合物）。
条件：公路南北走向，风向正西；汽车流量为 8000辆/小时，平均车速为64km/h，每辆车排放 碳氢化合物为2×10-2g/s 辆。(δz=12.1（m） )
C ( x,
3 线源模型 污染源在空间上的连续性分布就组成
了线性污染源。例如，交通干线上汽 车尾气的排放。
C(x,
y,0)
sin
2q
2 zu
exp(
H
2 e
2
2 z
)
q：源强（单位长度的源强 度上汽车数×汽车排污）
：公路与风向的夹角； He：无路基，则He = 0。 u: 风速（m/s）
g/(s m)，单位长
30 2
21.21(m)
2 100106
Cmax
2q
euHe2
z y
(24 3600) 21.21 0.0432(mg / m3 ) 3.14 2.7183 4 30 30 37
上次课程回顾： 1、什么是复合生态系统 2、环境规划要坚持那些原则 3、环境规划主要包含哪些内容 4、什么是环境功能区划目的是什么。 5、大气环境功能区主要有哪些 6、水环境功能区主要有哪些 7、声环境功能区主要有哪些 8、燃烧煤炭主要会产生哪些污染物 9、原煤、原油、天然气折算标煤系数分别是多少
大气环境影响预测方法
大气环境影响预测方法、步骤和内容注意：一、《环境空气质量标准》修改单内容：1、取消氮氧化物指标；2、二氧化氮的二级标准的年平均浓度限值由0.04改为0.08，日平均浓度限值由0.08mg/l改为0.12mg/l，小时平均浓度限值由0.12mg/l改为0.24mg/l；3、臭氧的一级标准的小时平均浓度限值由0.12mg/l改为0.16mg/l，,二级标准的小时平均浓度限值由0.16mg/l改为0.20mg/l。
4、《大气污染物综合排放标准》中要求，排放氯气、氰化氢、光气的排气筒高度不低于25米。
二、估算模式所需输入的基本参数如下：1、点源参数（5项）：排气筒几何高度、排气筒出口内径、排气筒出口处烟气温度、排气筒出口处排放速度、点源排放速率；2、面源参数（4项）：面源排放高度、面源长度、面源宽度、面源排放速率【g/(s.m2)】；3、体源参数（4项）：体源排放高度、初始横向扩散参数、初始垂直扩散参数、体源排放速率（g/s）;4、复杂地形参数（2项）：主导风向下风向的计算点与源基底的相对高度、主导风向下风向的计算点与源中心的距离；5、建筑物参数（3项）：建筑物长度、宽度、高度；6、项目污染源位于海岸或宽阔水体岸边可能导致岸边熏烟的，提供排放源到岸边的最近距离；7、其他参数：计算点的离地高度、风速仪的测风高度。
三、附图、附表、附件要求：（一）附图：1、污染源点位和环境空气敏感区分布图：包括评价范围底图、评价范围、项目污染源、评价范围内其他污染源、主要环境空气敏感区、地面气象站、探空气象站、环境监测点；2、基本气象分析图：年、季风向玫瑰图；3、常规气象资料分析图：包括年平均温度月变化曲线图、温廓线；年平均风速月变化曲线图、季小时平均风速日变化曲线图、风廓线；4、复杂地形的地形示意图：5、污染物浓度等值线分布图：评价范围内出现区域浓度最大值（小时平均和日平均值）时所对应的浓度等值线分布图、长期气象条件下浓度等值线分布图。
4环境影响预测方法
QC1 + qC 2 C= Q+q
（2）河流pH模型 河流pH模型 ① 充分混合段 ② 混合过渡段 （3）河流水温模型 ① 初始断面水温 ② 平衡温度 ③ 一维日均温度
（4）河流的BOD-DO耦合模型 河流的BOD-DO耦合模型
S-P模型 基本假设： 基本假设： a. 河流中的BOD衰减和 衰减和DO的复氧都是一级反应 河流中的BOD衰减和DO的复氧都是一级反应 b. 反应速度是恒定的 c. 河流中的耗氧是由BOD， 河流中的耗氧是由BOD，而河流中的溶解氧来源是大气 复氧
4.1 地表水环境影响预测方法
4.1.1 废水排放量的预测方法
4.1.1.1 点源废水排放量预测方法
（1）实测法 （2）估值法—排污系数推算法 ）估值法— qNK s 居民生活污水排放量 Qs = 86400 工业废水排放量 ① 按定额用水量指标估算 ② 按万元工业产值综合排污系数估算
Q = α Aβ
4. 环境影响预测方法
4.1 地表水环境影响预测方法
4.1.1 废水排放量的预测方法 4.1.2 地表水中污染物迁移转化过程预测
4.2 大气环境影响预测方法
4.2.1 大气污染物扩散过程 4.2.2 影响大气污染的主要因素 4.2.3 大气污染预测模式
4.3 土壤环境影响预测方法 4.4 噪声环境影响预测方法 4.5 固体废物及垃圾影响预测方法
三维紊动扩散方程
∂C ∂ 2C ∂ 2C ∂ 2C = Ex + Ey + Ez 2 2 ∂t ∂x ∂y ∂z 2
Ex,Ey,Ez—紊动扩 散系数
在物质输送过程中有质量输入或者输出
dC ∂ 2C = D∇ 2C + Ei + S ↓↑ 2 dt ∂X i dC ∂ C ∂C ∂C ∂C = +u +v +w dt ∂t ∂x ∂y ∂z
环境预测的基础
《环境规划》电子教材环境预测基础（一）环境预测概念环境预测：是指根据人类过去和现有已掌握的信息、资料、经验和规律，运用现代科学技术手段利方法，对未来的环境状况和环境发展趋势及其主要污染物和污染源的动态变化进行描述和分析，为提出防止环境进一步恶化和改善环境的对策提供依据。
环境规划管理预测的主要目的，就是预先推测出实施经济发展达到某个水平年时的环境状况，以便在时间和空间上作出具体的安排和部署。
（二）环境预测的基本原理（1）可知性原理；（2）风险性原理；（3）相似性原理；（4）系统性原理；（5）可控性原理；（6）主观性原理（7）反馈性原理（三）环境预测的基本原则系统性原则；规范性原则；协同性原则；概率性原则；持续性原则；时空性原则（四）环境预测的依据（1）环境规划预测的主要目的，就是预先推测出实施经济社会发展达到某个水平年时的环境状况，以便在时间和空间上作出具体的安排和部署。
所以这种环境预测与经济发展的关系十分密切，而且把社会经济发展规划（发展目标）作为环境预测的主要依据。
（2）规划区的环境质量评价是环境预测的基础工作和依据。
通过环境质量评价探索出经济社会发展与环境保护间的关系和变化规律，从而为建立环境规划的预测或决策模型奠定基础。
（3）规划区内经济开发和社会发展规划中各年度的发展目标是环境预测的主要依据。
这是因为一个地区的经济、社会发展与环境质量状况存在一定的相关性，利用这种关系才能作出未来环境状况的科学预测。
（4）村镇、城市建设发展规划、城镇总体发展战略和发展目标、交通运输等有关资料都是环境预测的依据资料。
例如城市集中供热、发展型煤、煤气化、绿化和建污水处理厂等，都直接关系未来环境的状况，这些数据资料都是环境预测所不可缺少的。
（五）环境预测的类型进行环境预测时，根据预测目的的不同，所采用的数据是不一样的，因而其结果也就不一样。
按预测目的可分为：警告型预测（趋势预测）、目标导向型砍测（理想型）和规划协调型预测（对策性预测）。
环境预测的基本方法
例：回归分析与相关分析、最小二乘 法、联立方程法、弹性系数法等。
预测方法的选择： 六个基本要素 预测方法的应用范围 预测资料的性质 模型的类型 预测方法的精度 适用性 预测方法的费用
关键： 正确建立描述、概括研究对象特 征和变化规律的模型。 定性的预测模型是逻辑推理式的 模型。 定量预测的模型通常是以数学关 系式表示的数学模型。
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4.或由于时间、经济等条件限制， 不能应用客观的预测方法，此时 只能主观预测方法。值得指出的 是，现代的专家评估方法与古老 的直观评估法，不是简单的历史 重复，而是有质的飞跃，它们之 间有截然不同的特点。
几何相似、运动相似、热力相似、 动力相似
直观预测：是依靠人的直观判断能力对 预测事件的未来状况进行直观判断的方 法，也称直观判断法。 例：头脑风暴法、德尔斐法、主观概率 法、关联树法等
专家调查法或称专家评估法， 是以专家作为索取信息的对象， 依靠专家的知识和经验，由专 家通过调查研究对问题作出判 断、评估和预测的一种方法。
专家评价法有以下几个特点： 1. 最大特点在于对某些难以用 数学模型定量化的因袭，例如， 社会政治因素可以考虑在内。 2.在缺乏足够统计数据和原始资 料的情况下，可以做出定量估计。 3.某些因果关系太复杂，找不到 适当的预测类型。
定量预测方法：主要是依靠历史 计数据，以运筹学、系统论、控 论和统计学为基础，通过建立各 模型，用数学或物理模拟来进行 测的方法。
常用方法：趋势外推法、回归分 法、投入产出法、模糊推理法、 马尔柯夫法等。
物理模拟预测方法 1.物理模拟方法：应用物理、化学、 生物等方法直接模拟环境影响问题 的方法通称为物理模拟方法，属实 验物理学研究范畴 2.最大特点：采用实物模型来进行 预测 3.方法关键：原型与模型的相似。
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4.或由于时间、经济等条件限制， 不能应用客观的预测方法，此时 只能主观预测方法。值得指出的 是，现代的专家评估方法与古老 的直观评估法，不是简单的历史 重复，而是有质的飞跃，它们之 间有截然不同的特点。
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几何相似、运动相似、热力相似、 动力相似
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直观预测：是依靠人的直观判断能力对 预测事件的未来状况进行直观判断的方 法，也称直观判断法。
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专家调查法或称专家评估法， 是以专家作为索取信息的对象， 依靠专家的知识和经验，由专 家通过调查研究对问题作出判 断、评估和预测的一种方法。
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专家评价法有以下几个特点： 1. 最大特点在于对某些难以用 数学模型定量化的因袭，例如， 社会政治因素可以考虑在内。 2.在缺乏足够统计数据和原始资 料的情况下，可以做出定量估计。 3.某些因果关系太复杂，找不到 适当的预测类型。
环境预测的基本方法 的分类
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类分
预测方法的 特性分类
定性预测法 定量预测法
直观预测法 预测方法的 约束外推法 原理分类
- 模拟模型法
定性预测：以逻辑思维推理为基础， 依据预测者的经验、学识、专业特长、 综合分析能力和获得的信息，对未来 的环境状况做出定性描述，进行直观 判断和交叉影响分析
常用方法：特费尔法（专家调查法）、 主观概率法、集合意见法、层次分析 法、先导指示预测法等。
例：头脑风暴法、德尔斐法、主观概率 法、关联树法等
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约束外推法：指对一个系统内大量 随机现象求得一定的约束条件（即 规律），据此判断系统未来状况的 方法。
例：单纯外推法、趋势外推法、迭 代外推法、移动外推法、指数平滑 法等。
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模拟模型法：是指根据“同态性原理” 建立起预测事件的同态模型，并将这 些模型进一步数学化，然后再确定预 测事件的边界条件，进而确定未来状 态与现时状态之间的数量关系。
例：回归分析与相关分析、最小二乘 法、联立方程法、弹性系数法等。
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预测方法的选择： 六个基本要素
预测方法的应用范围 预测资料的性质 模型的类型 预测方法的精度 适用性 预测方法的费用
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关键： 正确建立描述、概括研究对象特 征和变化规律的模型。 定性的预测模型是逻辑推理式的 模型。 定量预测的模型通常是以数学关 系式表示的数学模型。
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定量预测方法：主要是依靠历史 计数据，以运筹学、系统论、控 论和统计学为基础，通过建立各 模型，用数学或物理模拟来进行 测的方法。
常用方法：趋势外推法、回归分 法、投入产出法、模糊推理法、 马尔柯夫法等。
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物理模拟预测方法 1.物理模拟方法：应用物理、化学、 生物等方法直接模拟环境影响问题 的方法通称为物理模拟方法，属实 验物理学研究范畴 2.最大特点：采用实物模型来进行 预测 3.方法关键：原型与模型的相似。