环境规划与管理第四章 环境规划的技术方法――评价预测

1第四章环境规划的技术方法第一节预测技术方法2一、社会经济发展预测1、人口预测Nt=Nt0ek(t-t0)(常用经验模型)Nt—t年的人口总数；Nt0—t0年时，即预测起始年时的人口基数；K—人口增长系数或人口自然增长率；e—自然对数的底(e=2.718)上述预测的关键是求算K值。人口自然增长率(K)是人口出生率与死亡率之差，常表示为人口每年净增的千分数。32、国内生产总值（GDP）预测指一个国家（或地区）所有常住单位，在一定时期内所生产的最终物质产品和提供服务的价值总和。GDPt=GDP0(1+α)t-t0(常用经验模型)GDPt—t年GDP数；GDP0—t0年即预测起始年的GDP数；α—GDP年增长速率(%)。43、能耗预测（1）能耗指标产品综合能耗：等）产品总产量（吨或万米总耗能量（标准煤吨）单位产量综合能耗＝产品总产值（万元）总耗能量（标准煤吨）单位产值综合能耗＝能源利用率；有效利用的能量同供给的能量之比5能源消费弹性系数：规划期内能源消耗量增长速度与经济增长速度之间的对比关系。MMEE//或年平均经济增长速度速度年平均能源消费量增长能源消耗弹性系数＝式中：E—能源消费量；G—总产值。经济增长速度可采用工业总产值、工农业总产值、社会总产值、或国民收入的增长速度等。6目前常用的能耗预测法：人均能量消费法弹性系数法（2）能耗预测方法7人均能量消费法生活用能按人民生活中衣食住行对能源的需求来估算生活用能的方法。根据美国对84个发展中国家进行的调查表明：当每人每年的消费量为0.4吨标准煤时只能维持生存；为1.2-1.4吨时可以满足基本的生活需要。在一个现代化社会里，为了满足衣食住行和其他需要，每人每年的能源消耗量不低于1.6吨标准煤。我国上海市为0.7吨标准煤。8弹性系数法这种方法是根据能源消费与国民经济增长之间的关系，求出能源消费弹性系数ξ，再由已决定的国民经济增长速度，粗略地预测能耗的增长速度。设能源消耗量平均增长率为α，经济总产值平均增长率为β，则有：9E=E0(1+α)(t-t0)M=M0(1+β)(t-t0)E—规划期第t年的能耗量，万t/a；E0—规划期起始年t0的能耗量，万t/a；G—预测年经济总产值，万t/a；G0—基准年经济总产值，万t/a；t－预测目标年；t0－预测基准年10若将上述两式变为α、β表达式，则：a=(E/E0)1/(t-t0)-1β=(M/M0)1/(t-t0)-1于是，能源消耗量弹性系数可表示为：11弹性系数法还可用于污染物排放量的预测：如大气污染物的排放量，水污染物的排放量等。12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，2000年工农业生产的总产值是400万元，COD排放总量是275吨；若到2010年工农业生产的总产值实现翻一番，用弹性系数法求那时COD的年排放总量是多少吨？例题答案13例题答案解：（1）按题意，预测参照年、预测基准年、预测目标年分别确定为1995年2000年和2010年。（2）根据公式求出预测参照年与预测基准年之间的α和β的数值：20001995)1(275250解出：α=0.01920001995)1(400300解出：β=0.05914（3）计算弹性系数ξ=α/β=0.325（4）求出预测基准年与预测目标年之间的β值：20002010)1(400800解出：β=0.07215α=ξβ=0.023（5）由弹性系数ξ和β求出预测基准年与预测目标年之间的α值（6）求出预测目标年COD的年排放总量)(345)023.01(27520002010tM16三、大气污染预测方法1、大气污染源源强预测（1）源强预测的一般模型Qi=KiWi(1-ηi)Qi——源强；Wi——燃料的消耗量；ηi——净化设备对污染物的去除效率；Ki——某种污染物的排放因子；i——污染物的编号。17（2）耗煤量预测工业耗煤量预测：工业耗煤量的预测方法有弹性系数法；回归分析法；灰色预测等几种常用的方法。民用耗煤量预测:Es=As·SEs—预测年取暖耗煤量，万t/a；S—预测年取暖面积，m2；As—取暖耗煤系数，kg/m2。18（3）污染物排放量预测二氧化硫排放量预测；根据硫燃烧的化学反应方程式，可用下式计算吨煤燃烧后二氧化硫的排放量，即：GSO2=1.6WSGSO2—二氧化硫排放量，t/a；W—燃煤量，t/a；S—煤中的全硫分含量，%。19烟尘排放量预测；G尘=W·A·B·(1-η)G尘—烟尘排放量，t/a；A—煤的灰份，%；B—烟气中烟尘占灰分的百分数，%；W—燃煤量，t/a；η—除尘效率，%。若安装二级除尘器，η=η1+(1-η1)(1-η2),η1为第一级除尘效率，η2为第二级除尘效率。20氮氧化物与一氧化碳排放量预测燃煤过程中氮氧化物、一氧化碳的排放量，可以根据锅炉类型和用途，以及排放系数进行预测。212、大气环境质量预测（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22四、水污染预测方法1、水污染源预测（1）工业废水排放量预测：Wt=w0(1+rw)tWt—预测年工业废水排放量；w0—基准年工业废水排放量；rw—工业废水排放量年平均增长率；t—基准年至某水平年的时间间隔。23（三）生活污水排放量预测Q=0.365AFQ-生活污水量，万m3；A-预测年份人口数，万人；F-人均生活污水量，l/d.人；0.365为单位换算系数。24（2）工业污染物排放量预测：Wi=(qi-q0).C0×10-2+W0WI-预测年份某污染物排放量，tqI-预测年份工业废水排放量，万m3；q0-基准年工业废水排放量，万m3；C0-含某污染物废水工业排放标准或废水中污染物浓度，mg/l；W0-基准年某污染物排放量，t。252、水环境质量预测（1）水环境质量预测要点：确定预测目标；水质等信息的收集和分析；建立水质预测模式（2）水质基本预测方法水质相关法水质流量相关法河流、湖泊水质的灰色预测模型河流、湖泊水质的多元回归分析26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、Thomas修正型、Dobbins-Camp修正型、O’Connor修正型湖泊水质预测模型湖泊富营养化水质预测模型沃伦维达模型狄龙模型合田健模型康菲尔德模型27五、固体废物与噪声污染预测方法1、固体废物污染预测（1）工业固体废物产生量预测系数预测法：W=P·SW-预测年固体废物排放量，万t/a；P-固体废物排放系数，t/t产品；S-预测的年产品产量，万t/a。回归分析法：据固体废物产生量与产品产量或工业产值的关系，可建立一元回归模型：y=a+bx多元回归分析模型：若固体废物产生量受多种因素影响可建立多元回归模型进行预测。灰色预测法（有历年固体废物产生量序列）28（2）城市垃圾产生量预测排放系数预测法回归分析法灰色预测法进行（3）固体废物的环境影响预测大气、水影响预测模型因果关系分析法等。292、噪声预测（1）交通噪声预测方法多元回归预测灰色预测方法随机流量预测（2）环境噪声预测方法多元回归预测方法灰色预测方法。而对于建筑施工噪声的预测一般用已知的特定距离和声压级去求声源在指定距离上的声压级。30六、灰色系统预测法（一）灰色系统预测法就是根据过去和现在的信息,通过对原始数据序列进行一定的转换,变成生成列,这个生成列一般能用指数曲线或其他函数逼近,从而建立起预测模型,用它进行预测。（二）灰色预测模型主要有以下几种：31（1）GM（1，1）模型：单序列一阶线性动态模型，主要用于长期预测建模。数学表示为：相应的微分方程为：其中：系数向量可用最小二乘法解。11)1(1niiiuxbuaxdtdx)1()1(Tuaa],[ˆ32（2）GM（2，1）模型：单序列二阶线性动态模型，主要用于动态分析及预测。相应的微分方程为：其中：系数向量可用最小二乘法解。uxadtdxadtxd)1(2)1(12)1(2Tuaaa],,[ˆ2133（3）GM（1，N）模型：N序列的一阶线性动态模型，主要用于状态分析。相应的微分方程为：即：其中：系数向量可用最小二乘法解。)1(1)1(32)1(21)1(11)1(1nnxbxbxbxadtdx11)1(1)1(11)1(1niiixbxadtdxTnbbbaa],,,,[ˆ121134（4）GM（0，N）模型：即静态模型，类同于多元线性回归方程。数学方程式为：其中：系数向量可用最小二乘法解。11)1(1)1(1niiixbaxTnbbbaa],,,,[ˆ12135（5）维尔赫尔斯特（Verhulst）模型：单序列的一阶非线性动态模型，常用于人口预测、生物繁殖、植物生长、市场预测等方面。相应的微分方程为：微分方程的解为：2)1()1()1()(xbaxdtdxatexbabatx)1)0(1/(1)()1()1(36补充说明：1、灰色GM模型一般采用以下三种检验：（1）残差大小检验（是模型精度按点检验）（2）关联度检验（是建立的模型与指定的函数之间近似性的检验）（3）后验差检验（是残差分布统计特性的检验）2、灰色系统预测方法可以应用于中长期预测之中。此外，灰色系统理论亦经常用于灰色决策、灰色控制等领域。