第四章环境规划的技术方法

第四章环境规划的技术方法环境规划的技术方法应包括环境评价、环境预测和环境决策等方法，其中环境预测和决策是环境规划中具有重要作用的两项基本活动。它们贯穿渗透在环境规划过程的许多环节中。本章从综合集成的角度，重点介绍环境规划常用的预刚与决策技术方法。第一节环境预测社会经济预测方法一、环境预测环境预测是一类针对环境领域有关问题的预测活动。通常指在环境现状调查评价和科学实验基础上，结合经济社会发展情况，对环境的发展趋势作出科学的分析和判断。（一）环境预测的主要内容1社会发展预测重点是人口预测，也包括一些其他社会因素的确定。2.经济发展预测重点是能源消耗预测、国内生产总值预测和工业总产值预测等，同时也包括对经济布局与结构、交通和其他重大经济建设项目的预测与分析。3．环境质量与污染预测环境污染防治规划是环境规划的基本问题，与之相关的环境质量与污染源的预测活动构成了当前环境预测的重要内容。4．其他预测根据规划对象具体情况和规划目标需要选定，如重大工程建设的环境效益或影响；土地利用、自然保护和区域生态环境趋势分析；科技进步及环保效益等等。（二）预测方法选择与结果分析1．基本思路环境预测是在环境调查和现状评价的基础上，结合经济发展规划或预测，通过综合分析或一定的数学模拟手段，推求未来的环境状况，其技术关键是：(1)把握影响环境的主要社会经济因素并获取充足的信息。(2)寻求合适的表征环境变化规律的数理模式和（或）了解预测对象的专家系统。(3）对预测结果进行科学分析，得出正确的结论。这一点取决于规划人员的素质和综合问题的能力与水平。2．预测方法选择与一般预测的技术方法相同，有关环境预测的技术方法也大致分为两类：3．预测结果的综合分析预测结果的综合分析评价，目的在于找出主要环境问题及其主要原因，并由此进一步确定规划的对象、任务和指标。预测的综合分析主要包括资源态势和经济发展趋势分析和环境发展趋势分析。（一）定性预测方法是以逻辑思维推理为基础，根据多年的环境监测资料进行回顾分析，运用经验等对未来环境状况做出定性描述和环境交叉影响分析，如专家预测法、特尔菲征询意见法、历史回顾法等。（二）定量预测技术一、环境预测方法与技术1．约束外推预测法。在环境预测中常用的有时间序列预测与移（滑）动平均法。时间序列预测常用模型：直线预测模型：yt＝a＋bt二次曲线模型：yt＝a＋bt＋ct2指数外推顶测：y＝aebt修正指数曲线模型：yt＝k＋abt龚帕兹预测法：y＝kab逻辑增长曲线预测：y=k/(1+be-at)2．回归分析与相关分析。环境预测中常用：一元线性回归：y=b0＋b1x多元线性回归：y=b0＋b1x1＋b1x2十…十bmxm非线性回归：幂函数曲线：y=aex指数函数:y=aebx对数函数：y=a＋b1gx双曲函数：S型函数曲线：y=xbay1xbea1式中：y为因变量，预测对象y的估计值；x，xn为自变量，相关因素；b0为常数项，直线的截距；a，b，b1，b2，bm为回归系数。3．其它预测方法。在环境预测中还有采用决策树图预测法。马尔科夫预测法、灰色系统预测法、箱式模型预测法等，选用何种预测方法，应根据环境条件、资料、技术等情况决定。一、人口预测1、部门预测法利用计划生育主管部门人口发展规划预测的成果作为总控制指标，在一定时期的总城市化水平下,对城镇非农业人口进行预测,总人口控制指标减去城镇非农业人口，即为农业人口。例子：绵阳市1995年,全市总人口506.65万人,按照国家有关规定,绵阳市计划生育主管部门预测未来人口的总数为:2000年:535.14万人，2010年:597.00万人若城市化水平2000年按20%计,2010年按35%计:①2000年城镇总人口为535.14×20%=107.03万人,农业人口:428.11万人;2010年城镇总人口为597.00×35%=208.95万人,农业人口:388.05万人.②又据多年统计资料分析,绵阳城市人口为:2000年:107.03×45%=48.2万人,加上同期规划区农村人口15万人,则2000年绵阳城规划区总人口约为65万人;2010年:208.95×45%=94.0万人,加上同期规划区农村人口15万人,则绵阳城规划区总人口为110万人2、自然增长法以现有总人口为基数,通过预测期内人口的自然增长和机械增长,确定预测末期的总人口数,常用的公式有:P=N(1+R)nP=N(1+R)n+G式中:P—预测人口数;N—人口现状数字;R—人口增长率;n—预测年限;G—人口机械增长数(迁入与迁出之间的差数).这里:人口增长率(R)是指一定时期内人口增长数与人口总数之比.可以通过历年的人口统计资料按下式计算.例子：某县1986年人口总数为17.4万人,1996年为20万人,则:R=1.014-1=0.014若计算城市人口变化,R可按下式计算:例子：绵阳城市,1995年为34.06万人;2010年人口自然增长率为11‰;机械迁入为40‰;市郊农转非转城市为35‰.则R=0.011+0.04+0.035,则:2000年城市人口34.06×(1+0.011+0.04+0.035)5=51.5万2010年城市人口34.06×(1+0.011+0.04+0.035)15=117.4万人3、回归方程法此方法目前不仅广泛适用于未来人口规模,也广泛适用于土地需求量预测.建立的预测模型可以是一元回归,也可以是多元回归.一元回归(趋势预测法)1)直线性:2)指数曲线:3)二次抛物线:4)三次以上多项式型:…5）双曲线型;6）幂指数型:4,人口性别构成预测性别预测在国际上习惯用男婴占52%,女婴占48%的比例.我国有关资料也基本相似,因而,在计算出总人口后,采用这一比例对预测区男女比例进行计算.例子：按照1978-2005的兰州市域总人口，通过多种方法进行预测。1）综合平衡法由于兰州市1978-2005人口增长稳定，可计算平均人口增长率为r=1.015825，根据公式y=y0(1+r)n，可得到预测结果如表5-18。2）指数法根据历史数据的变化趋势，运用指数进行趋势模拟，指数方程为y=204.15e0.0154x，R2=0.9968，得到预测结果如表5-18。3）多项式模型法根据历史数据的变化趋势运用多项式进行趋势模拟，模型方程为y=0.0119x2+3.5759x+201.9，R2=0.9976，并得到预测结果如表5-18。4）一元回归预测方法兰州市的一元回归方程分别是:y=200.18+3.9209t，R2=0.9971，预测结果如表5-18。二、经济预测1、国内生产总值预测国内生产总值(GDP)预测是经济预测的重要内容,GDP指一国所有常住单位在一定时期内所生产的最终物质产品和服务的价值总和.通过大量的回归分析,GDP预测的常用经验模型形式是E=E0(1+a)n式中E——t年GDP数;E0——t0年即预测起始年的GDP数;a——GDP年增长速率,%规划期GDP的平均年增长率是国民经济发展规划的主要指标.环境预测可直接用它来预测有关的参数.三、能耗预测1、指标（1）产品综合能耗单位产值综合能耗=总能耗（标准煤吨）/产品总产值（万元）单位产量综合能耗=总能耗（标准煤吨）/产品总产量（吨或m3)单位GDP能耗预测法是根据单位产值能源消耗资料，并考虑经济结构调整和节能等各种因素进行预测的方法。例子：2000－2004年福建省万元GDP能耗在0.79－0.81吨标准煤/万元（2000年可比价），波动范围较小，相对较稳定，采用单位GDP能耗预测法可靠性更高。单位产值能耗预测公式为：E＝Q＊M－Z：E—为预测年能源需求量Q—为预测基期年单位产能耗M—为预测年产值Z—为预测年节能量（2）能源利用率有效利用的能源占供给的能量之比。（%）（3）能源消耗弹性系数能源消耗弹性系数=能源消耗的量增长变化速度/经济增长速度能源消耗弹性是指百分之一的经济发展变化引起的能源消耗量变化率。表示在一定时期内经济活动对某种能源的需求量的变动反应程度，它是能耗的变动率和经济增长的变动率的比值。一般来说，工业发展初期弹性较大（通常Em1），发展后期弹性较小（Em1）。其他运用：城市扩展弹性指标：为了揭示城市建设用地扩展与市区社会经济发展之间的关系，选择城市用地扩展—人口弹性指数（K1）与城市用地扩展—经济弹性指数（K2）来反映城市扩展的合理性与效益性，其计算公式。1//SSKPP2、预测内容（1）能耗量增长预测可根据历年能耗统计数据,GDP增长速度,一,二,三产所占比例,根据发展趋势用经验法进行预测;1)工业耗煤量增长预测2)取暖耗煤量预测3)居民生活耗煤量预测4)耗油量预测1)工业耗煤量增长预测根据前5-10年的工业产值年平均增长率,进行预测.先算出工业产值年平均增长率β:M—t年工业总产值(万元/年);M0—t0年工业总产值(万元/年);t—预测年;t0—起始(基准)年;工业耗煤增长预测通常采用弹性系数(CB)法:采用这种方法最主要的问题是如何确定能耗弹性系数(CB).简单的办法是经验判断法.如果有近十年的统计数字,计算出α/β的比值,再考虑到节能水平的提高,确定的CB值较为切合实际.2)取暖耗煤量预测式中:E暖—预测年采暖煤耗(吨/年)S—预测年采暖面积(米2)As—采暖煤耗系数(公斤/米2)3)居民生活耗煤量预测根据人口增长预测居民生活耗煤量,根据人口总数预测耗煤量.式中:E生—预测年居民生活耗煤量(吨/年);AN—人均年耗煤量(吨/(人,年))Nt—预测年区域人口总数4)耗油量预测流动污染源耗油量可根据全市最近各年度实际耗油量(汽油,柴油)的平均增长率及预测年各种车辆总台数预测汽油和柴油的消耗量(吨/年).工厂企业燃油可单独预测,然后求其燃油总量.（1）人均法（2）弹性系数法一、大气污染源分类按污染源的几何形状分类，可分为点源、线源和面源；按排放污染物的持续时间分类，有瞬时源和连续源；按排放源的高度分类可分为地面源、高架源。不同类别的源有不同的排放方式，污染物进入大气的初始状态也不一样，因而其浓度分布就不同，计算预测污染物浓度的公式也不同。通常将工厂烟囱排放当作高架连续点源，繁忙的公路作为连续线源，城市居民区的家庭炉灶当作面源。把各个污染源结合在一起考虑，则看成复合源按预测内容：源强预测——排放量预测质量预测——对环境质量影响预测第二节大气污染预测方法一、大气污染源强预测（P—90）瞬时点源——一次排放量连续点源—单位时间的排放量（1）一般模型Q=KW(1-N)（2）耗煤量预测E=E0(1+a)nM=M0(1+b)n（3）排放量预测so2烟尘排放量预测氮氧化合物第二节大气污染预测方法二、大气环境质量预测（p—92）（1）箱式模型C=Q/L*H*U+C0案例：某城市L=30公里，H=180米，U=8.公里/小时，SO2的排放量每天为5000吨，假定背景SO2浓度为0.5毫克/米3。预测箱内SO2在稳定状态下的浓度（假定SO2未发生化学反应）。解：已知：C0=0.5毫克/米3，P=5000吨/天=208.3*109毫克/小时L=30公里=30*103米，U=8公里/小时=8*103米/小时H=180米由箱式模式C=P/L*H*U+C0=4.82+0.5=5.32毫克/米3超过了国家标准一二级标准第二节大气污染预测方法二、大气环境质量预测（p—92）（2）高斯扩散模型①坐标系实际处理的大气污染物排放源有点源、线源、面源与体源几种形式。点源是最简单也是较为常见的一种污染源形式。高斯模式的坐标系见图9-5，其原点为排放点（无界点源或地面源）或高架源排放点在地面的投影点，x轴为平均风向，y轴在水平面上垂直于x轴，正向在x轴的左侧，z轴垂直于水平面xoy，向上方为正向，即为右手坐标系。在这种坐标系中，烟流中心线或与x轴重合，或在xoy面的投影为x轴。②高斯模式四点假设：大量的实验和理论研究证明，特别是对于连续源的平均烟流，其浓度分布是符合正态分布的，因此可以作如下假定：污染物浓度在x轴上的分布符合高斯分布（正态