1、 水环境规划与管理结课作业任课教师： 专 业： 姓 名： 学 号： 水环境规划与管理结课作业1水环境规划与环境管理研究分析第一部 水环境规划摘要：本文阐述了环境规划的定义及作用，介绍了国内外环境规划研究进展，分析了区域水环境规划的原则和任务，并在此基础上归纳了水环境规划的技术方法。以无定河流域进行实例分析，运用系统科学的原理和方法，建立了一套兼顾经济、环境、社会三者效益的流域水环境规划模型。通过模型的求解，得到了满足水环境要求的水库水沙运行方式、不同水平年的污水处理厂规模。关键词：环境规划；水环境规划；技术方法；无定河流域Abstract：This paper expounds the def
2、inition and function of environmental layout,introduces progress of the environmental layout research at home and abroad，analyzes the principle of the regional water environment layout planning and task, and on this basis summarizes the technical method of water environmental layout.On guidance of w
3、ater resource environment problem in Wuding river valley,this paper constitute model and means considering society,economy and circumstance on water resources environment layout with systems engineering principle,gian operation fashion of reservoirs and the scale of disposal plants content society,e
4、conomy and circumstance sustainable development.Keyword：environment layout；water resources environment layout；technique；Wuding river valley水环境规划与管理结课作业21 前言“努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展” ，是党的十八大强调大力推进生态文明建设时提出的宏伟目标。习近平总书记反复强调“要把生态文明建设放到更加突出的位置，这也是民意所在。 ”这就足以说明生态文明建设的极端重要性。面对资源紧张、环境污染严重，生态系统退化的形势，促使经济多年快速增长的中
5、国必须转变发展方式，在全面深化改革中加快生态文明制度建设。为此，近期国家连续出台改善环境质量的硬措施，解决损害群众健康的空气、水和土壤等污染问题。水环境规划是对某一时期的水环境保护目标和措施所作出的统筹安排和设计。其目的是在发展经济的同时保护好水质，合理地开发和利用水资源，充分的发挥水体的多功能用途，在达到水环境目标的基础上，寻求最小的经济代价，因此本文探讨水环境规划的相关内容。2 环境规划概述环境规划是人类为使环境与经济社会协调发展而对自身活动和环境所做的时间和空间的合理安排，实质上是一种克服人类经济社会活动和环境保护活动盲目性和主观随意性的科学决策活动。环境规划注重的就是生态环境和经济发展
6、的综合效益，它的基本任务是依据有限的环境承载力，规定人们经济和社会活动的约束要求，并提出保护和建设环境的对策 1 。20 世纪 3060 年代，美、英、日等国家先后发生了震惊全球的“八大公害事件” ，环境问题逐渐受到人们的重视。迫于日益严重的环境压力，无论是发达国家，还是发展中国家，都不得不把环境问题作为重要而紧迫的问题加以认真研究。解决环境问题的一个重要举措就是开展环境规划，把环境规划作为国民经济规划的一个重要组成部分。水环境规划与管理结课作业32.1 环境规划的定义环境规划是人类为使环境与经济社会协调发展而对自身活动和环境所做的时间和空间的合理安排 2-4 。环境规划的定义规定了环境规划的
7、目的、内容和科学性的要求。1987 年世界环境与发展委员会在我们共同的未来报告中，提出“可持续发展”的概念既满足当代人的需求，又不危及后代人满足其需求能力的发展 5 。这一永续利用、持续发展的思想，在 1992 年联合国环境与发展大会所通过的21 世纪议程中，成为世界共同追求的发展战略目标。环境与发展的协调问题被提到如此的高度，这在人类历史上是空前的，它也成为环境规划应遵循和追求的战略思想和根本目标。从可持续发展的理念来看，环境资源是稀缺的、环境的纳污能力是有限的，环境质量以及自然环境对人类所能提供的服务功效，比过去人们在发展规划和经济管理中所假定的重要得多。它为每个人提供了维持生命、身体健康
8、和保障生活质量所必需的条件，因此，一定的环境质量和一定的自然资源，是服务人类健康和福利的基础；同时也为经济过程提供所需的投入，保障经济持续发展的基础。需要指出在约束人们经济和社会活动问题上，面对的并不是全社会的共同污染，而往往是一部分人污染了另一部分人，或者是一部分人侵害了另一部分人应享用的环境资源，造成了环境冲突。如何来规范这部份人的行为使他们遵守其保护环境应尽的义务，而不致侵害另一部分人的环境权益，这往往成为政府所必须干预的责任，也是环境规划需要协调处理的重要内容。根据经济和社会发展以及人民生活水平提高对环境越来越高的要求，对环境的保护与建设活动作出时间和空间的安排与部署，这是环境规划的又
9、一个基本任务。环境规划可以说成是为改善环境质量制订可行方案，而环境保护与建设方案则是其中的核心内容。综上所述，环境规划实质上是一种克服人类经济社会活动和环境保护活动盲目性和主观随意性的科学决策活动。2.2 环境规划的作用总体上来说环境规划可归纳为以下 5 个方面的作用。(1)促进环境与经济、社会可持续发展 6环境问题的解决必须注重预防为主，防患于未然，否则损失巨大、后果严水环境规划与管理结课作业4重。环境规划的重要作用就在于协调环境与经济、社会的关系，预防环境问题的发生，促进环境与经济、社会的可持续发展。(2)保障环境保护活动纳入国民经济和社会发展计划我国经济体制由计划经济转向社会主义市场经济
10、之后，制定规划、实施宏观调控仍然是政府的重要职能，中长期计划在国民经济中仍起着十分重要的作用。环境保护是我国经济生活中的重要组成部分，它与经济、社会活动有着密切联系，必须将环境保护活动纳入国民经济和社会发展计划之中，进行综合平衡，才能得以顺利进行。环境规划就是环境保护的行动计划，为了便于纳入国民经济和社会发展计划，对环境保护的目标、指标、项目、资金等方面都需经过科学论证和精心规划才能有保障。(3)合理分配排污削减量，约束排污者的行为根据环境的纳污容量以及“谁污染谁承担削减责任”的基本原则，公平地规定各排污者的允许排污量和应削减量，为合理地、指令性地约束排污者的排污行为、消除污染提供科学依据。(
11、4)以最小的投资获取最佳的环境效益环境是人类生存的基本要素、生活的重要指标，又是经济发展的物质源泉。在有限的资源和资金条件下，特别是对发展中的中国来讲，如何用最小的资金，实现经济和环境的协调发展，显得十分重要。环境规划正是运用科学的方法、保障在发展经济的同时，以最小的投资获取最佳环境效益的有效措施。(5) 指导各项环境保护活动的进行环境规划制定的功能区划、质量目标、控制指标和各种措施以及工程项目，给人们提供了环境保护工作的方向和要求，可以指导环境建设和环境管理活动的开展，对有效实现环境科学管理起着决定性的作用。目前，我国在环境政策、法规、制度、条例和标准方面的国家一级总体系框架已形成，地方性的
12、工作正在逐步进行和完善中，在国家级的框架结构中要为地方工作留有一定的余_地和发展空间，因此，在进行区域环境规划时，既有较为固定、必须遵守的一面，也有需要根据地方实际、灵活掌握的一面，这就要求规划决策人员具有较高的政策水平和政策分析能力。环境规划的过程也是环境政策的分析和应用过程。水环境规划与管理结课作业53 国内外环境规划的研究进展环境规划是组织开展环境保护工作的纲领和依据，它的好坏直接影响着环境保护工作的成效。目前中国的环境规划在技术上已经日趋成熟完善。基本能满足实际的需求。随着政府职能的转换和社会主义市场经济飞速发展，环境规划工作将作为环境建设与管理工作的科学依据和先导，成为宏观调控与管理
13、的有效手段。随着环境管理工作的深入，对环境规划也必将提出新的要求。但是环境规划本身是环境管理的一种手段，完善其管理上的职能更为重要。从环境管理的角度看，目前我国的环境规划在制订、实施和评估上还存在较大的问题。3.1 国外环境规划研究进展欧美各国大规模的经济建设而导致一系列生态环境问题，使人们意识到必须对自己赖以生存的环境进行有计划的开发、保护与管理。因此从 20 世纪 60年代以来，环境规划备受美国、日本、英国、德国等发达国家的重视。美国的环境规划研究进行十分广泛，每个州都设立了环境规划委员会。美国通过立法规划环境目标，以能源研究作为环境规划研究的基础，注重环境规划方法的研究。美国的环境规划一
14、般以区域性的环境规划为主，近年来提出的绿色社区规划的研究已形成热点。英国把环境规划作为经济发展规划的一个有机组成部分，在新市镇规划中充分重视环境规划的内容，并实行“规划导向型”的发展规划管理机制。日本的环境规划依据环境厅颁发的“区域环境管理规划编制手册”可分为综合型、指导型、污染控制型和特定的环境目标型四大类。日本环境规划重视直接的和行政的管理，将“标准”作为基本的规划目标和规划手段，防治重点突出，保护人体健康重于经济发展。俄罗斯的环境保护规划属于协调型的环境保护规划，注重根据当地环境的特点、自然资源情况和生产力布局，合理安排区域发展规划和环境规划，环境规划的方法则采取与西方国家截然不同的“环
15、境目标纲要法” 。这些国家较早地开展环境规划的研究工作，并取得了较好的效果 9-11 。在环境规划方法论研究上，国外许多生态学家，城市区域规划学家也作了大量探索。美国在环境规划研究中广泛采用模型预测的方法，如大气模型、水水环境规划与管理结课作业6模型等，为区域环境规划提供了科学依据 12-13 ；德国科学家 FV 。st。r 及AVon H。sl。r 14 将系统规划与生物控制论相结合，建立城市与区域规划的灵敏度模型；Mikiko Kainuma 等 15 率先开发了一套适用于环境规划的综合决策支持系统，并在 13 本东京湾环境规划中加以应用；Risto Lah、 。lma 等 16基于实际应
16、用经验，探讨了多目标规划方法在环境规划和决策过程中的应用。3.2 国内环境规划研究进展我国环境规划的发展历程大体上可以按照全国的环保会议分为四个阶段。第一阶段为探索阶段(1973-1983) ，第一次全国环境保护会议提出了我国环保工作 32 字方针，前八个字为“全面规划、合理布局” ，体现出我国政府对环境规划的重视。第二阶段为研究阶段(19831989)，第二次全国环境保护会议提出的“三同步”方针，对我国环境规划有着深远的影响。七五”期间开展的国家科技攻关项目大气和水环境容量研究，为环境规划从定性分析向定量为主的跨越创造了条件。环境经济计量模型、环境经济投入产出模型、系统动力学模型和环境污染与
17、生态破坏损失估计的研究为我国污染物排放宏观目标总量控制和环境经济损失计量打下基础。第三阶段为发展阶段(19891996)，第三次全国环境保护会议进一步明确了环境与经济协调发展的指导思想。 中国 21 世纪议程明确了走可持续发展之路的必要性，环境规划的指导思想上升到可持续发展的高度。1993 年，国家环保局发文要求各城市编制城市环境综合整治规划，并组织编制了环境规划指南 。第四阶段为深化阶段(1996 年至今)，1996年召开的全国环境保护会议颁发了关于环境保护若干问题的决定 。国家实施污染物排放总量控制和跨世纪绿色工程规划两大举措，确定“三河三湖两区”为治理重点。3.2.1 基础理论研究概况环
18、境规划作为国家环境保护政策和战略的具体体现，在我国环境事业发展过程中充分受到政府和学术界的重视。很多学者针对我国目前的环境规划现状开展广泛的研究，已取得了丰硕的研究成果。我国环境规划经过近 30 年来的工作实践和发展，先后经过了一个从单纯的点源治理、局部控制到综合控制，已逐步形成了一套从宏观到微观，从理论到实践，从规划编制到实施的环境规划水环境规划与管理结课作业7体系、程序和方法 17 。刘天齐等 18 列认为协调发展论、可持续发展论和生态理论是制定环境规划的理论基础，但没有从系统的角度对三个理论进行综合研究，因此没有形成完整的理论基础体系；刘慧等 19 通过对荷兰环境规划体系及其保障体系的全
19、面介绍，总结出其在权威的数据来源、N 。PP 的核心作用、规划主题内容的演变和完善的保障体系四个方面对中国环境规划的借鉴意义。目前我国的环境规划编制模式基本上都是沿用以前的模式，对一些新出现的环境问题考虑不够，例如农村城镇化过程中城乡接合部的规划、近岸海域的环境保护规划等。环境规划在近几十年内的发展过程中，绝大多数是对规划方法的研究和探讨，而对规划理论的研究则相对薄弱，缺乏对环境规划体系的完整论述和高度深化，真正理论层面的成果却不多，致使理论体系尚未形成，尤其是核心理论没有形成 20 。与当前经济发展和环保工作发展的需要相比，环境规划仍存在着很大的差距，理论研究滞后于应用已成为基本现实。3.2
20、.2 技术方法研究概况王金南等 21 针对中国目前高污染高消耗的发展现状，提出要制定出国家的绿色发展战略规划；曹勇宏等 22 引分析了我国目前环境规划学存在的主要问题及局限性，给出了能满足 21 世纪可持续发展需要的现代环境规划学的定义及主要特征，并论述了实现环境规划学现代化所需要的外在条件与内在动力；裴洪平等 23 引从环境规划体系的角度分析了我国目前环境规划中存在的问题，指出建立新的科学的环境规划新体系的必然趋势，并指出在建立新的环境规划体系过程中，应加强环境规划理论、环境规划法制建设、环境规划教育以及环境规划管理及实施等方面的研究；宋国君等 24 总结了环境规划实施的一般模式和保障机制，
21、指出理想的环境规划的实施方法和目前我国环境规划实施亟待改进的地方；牛红义等 25 在现有环境规划理论的基础上，提出以可持续发展为战略思想和根本目标，以生态学、循环经济和区域科学理论为基本理论，以“预防一调控一治理”为思路的环境规划思想体系。3.3 存在问题3.3.1 环境规划理论方法明显滞后于规划的实践随着社会经济的快速发展，我国的环境规划理论方法研究渐渐跟不上步伐。尽管我国的环境规划在其方法和理论体系方面的规范化工作已经取得很大的进水环境规划与管理结课作业8步，但我国采用的环境规划理论大都系欧美发展的环境目标规划法，因此得出的污染物削减量及投资费用都比较大，难以为决策机构所采用。规划中给出的
22、许多削减或建设项目目标缺乏论证说明过程，很难保证在规划期内能够完成。规划中所用的方法也都比较落后，对规划中所包含的大量不确定因素未能进行系统分析，而许多较先进的规划方法却未能得以推广。以往环境规划大多是依据已有的模式，根据一系列数学化学公式编制出来的，并且没有建立起干系人参与的机制，导致规划的可接受性和可操作性减弱。总之，我国的环境规划理论方法研究明显滞后于规划的实践，是目前环境规划体系中的薄弱环节，亟待加强。3.3.2 规划与规划之间的衔接性研究有待深化环境规划作为政府国民经济和社会发展规划的一部分，是实现统筹兼顾、全面协调的一个重要载体。如何理清环境规划在国民经济与社会发展总体规划中的地位
23、，明细环境规划与其他专项规划的关系，明确环境保护规划的层次等问题，是能否有效实现环境保护规划的指导、协调作用的前提条件。环境与经济协调型规划现已被我国乃至全世界各国所接受，但目前我国大部分环境规划还属于经济制约型规划。之所以造成这种状况，与人们对经济的传统重视程度和环境规划人员缺乏经济规划知识，又很少与经济界研究人员合作有重要关系。因此，必须加强规划之间的衔接性研究，增强规划的可行性和可操作性。3.3.3 环境规划的实施机制有待完善环境规划实施过程中的责任机制、资金机制、信息流通机制和监测机制均存在一些不同程度的问题，有待完善。在环境规划实旌过程中，存在各部门的职责分配不明的情况，导致问责不明
24、，规划任务的完成情况不理想。在资金方面，应当明确中央和地方在环境规划实施中的资金投入机制。同时，中央政府要建立科学的环境保护转移支付制度和专项补贴制度，平衡地区间的差异，对经济落后、生态脆弱的地区的环境保护给予财政支持。目前环境统计部门没有建立起环境信息统一收集、处理、公开的机构，大多数环境规划的信息存在不同部门公布数据不同，数据公开程度有限等问题，应当加快建立起信息的收集、存储、流通和公开机制，使公众更好地了解环境规划实施的情况，也更有利于问责的进行。国家和地方应当尽快建立起统一的监测机制，避免目前水环境监水环境规划与管理结课作业9测上水利和环保两套监测系统的情况。要加强监测的投入，实现监测
25、的连续性，保_证监测数据的代表性与准确性。4 区域水环境规划的原则与任务中国幅员辽阔，水系丰富，很多地区都涵盖众多的大、中型水库与开发成旅游的湿地等，从而由一个巨大水域构成其水环境。在对其进行规划的时候，一定要结合流域、区域水利规划，兼顾水环境规划，至少应在各项水资源开发利用规划报告中有一个篇章专门编写区域水环境规划报告，以落实中共十八大三中全会提出的加快生态文明制度建设的决议精神。4.1 区域水环境的基本概念区域系指一定的地域空间。它可依其地理特点、自然资源条件和社会经济发展状况等划分为不同的类型，如江河流域、湿地区域、气候区、行政区、农作物分布区、植物分布区、高、尖、新项目开发区等。水环境
26、广义指水圈，通常则指江、河、湖、海、地下水等自然环境，以及水库、运河、渠系等人工环境。环境科学所研究的环境，一般是指以人类为主体的外部世界，包括自然环境和社会环境。自然环境是直接或间接影响人类的各种自然因素的总体；社会环境则指人类在自然环境的基础上所创造的人工环境（见图一） 。水环境地下水系统 地表水系统浅 层地下水深 层地下水江河湖泊运河水库湿地海洋转化图一 水环境系统结构4.2 编制区域临池学书环境规划的目的与编制原则水环境规划与管理结课作业104.2.1 目的与意义区域水环境规划是为了解决和预防人类活动所引起或可能引起的诸如水源枯竭、水体污染等水环境问题而事先做出的种种安排 26。因此，
27、区域水环境规划的目的就在于寻求合理开发利用水资源，有效保护水环境的各种措施和途径，使得水源不致枯竭破坏，水体不受污染，保证水环境的主要功能能够满足人类社会经济发展对水质、水量的要求。也可以讲，进行区域水环境规划的目的就是要寻求和达到区域社会经济发展和水环境保护的相互协调和同步发展。不同的区域，由于所处的地理位置、自然资源条件和社会经济发展状况不同，往往具有不同的水环境问题。进行区域水环境规划，有助于我们针对不同区域水环境问题的特点，采取不同的防治措施，避免再走国外先污染、后治理的弯路。通过进行区域水环境规划，可以更加合理地开发利用水资源，有效保护水环境。通过合理的规划，可以避免盲目行动引起新的
28、水环境问题，并对已出现的水环境问题进行必要的治理，自然地促进我们所置身的生态系统不断向高度有序化方向发展，提高人类的生活质量。4.2.2 编制原则(1)符合国民经济发展的总要求，同时注意发挥水环境规划对经济发展的反调节作用区域水环境规划，是在国民经济发展规划的基础上进行的。因此，区域水环境规划必须符合国民经济发展的总要求。由于社会经济发展与环境保护之间存在着相互依存关系，所以在制定区域国民经济发展规划的同时，就应当制定相应的水环境规划。注意发挥水环境规划的主以调节作用，限制和修正不合理的经济发展方面和规模。(2)以自然规律和经济规律为指导区域水环境系统是自然生态系统的组成部分，并遵循自然规律发
29、展变化。同时，它又是区域经济赖以发展的基本条件之一。因此，为使区域水环境规划顺利实施，必须以区域内的自然规律和经济规律作指导。(3)合理利用水环境容量水环境容量，或称纳污能力，是指水体在符合一定的水环境质量标准，满足一定使用要求的前提下，所能承受的最大污染负荷量。在某种意义上讲，水水环境规划与管理结课作业11环境容量是一种潜在的资源。区域内不同的地域单元，对污染物具有不同的承受能力。如果污染物的分布与水环境的承受能力相协调，就可合理地利用水环境容量，降低污染物的人工治理量。(4)环境目标的可达性原则拟定区域水环境规划的环境目标时，要充分考虑区域的性质、功能、水环境特征、居民的要求和当前及规划期
30、所能达到的技术经济水平。环境目标要具有可达性，不可盲目设想。其它方面原则还有以下 4 条：水质和水量并重，地表水和地下水统一安排；从区域全局出发，兼顾上下游、左右岸、干支流的关系；协调好水土资源的相互关系；处理好相邻区域的关系。在以上原则中，最主要的是要符合区域国民经济发展的总要求，有利于区域的总体生态保护要求。4.3 区域水环境规划的目标与任务4.3.1 工作目标区域水环境规划通常划分为 2 个方面：水量保护规划；水质保护规划，通常也叫水污染防治规划。因此依照上述的规划原则，做好这 2 个规划就是我们的工作目标。4.3.2 规划任务(1)战略性任务区域水环境规划是从长远的战略要求着眼，根据科
31、学调研和预测分析，从保护水环境的角度，来解决社会发展和经济建设的方向性问题，做好水资源开发利用和保护的战略布局。其中包括江河流域、湖泊、水库，特别是有城市（镇）供水的水源地保护战略布局。(2)现实性任务区域水环境规划，从区域的现实特点出发，承认地区差异，发挥各地区的优势，既要维护生态系统的动态平衡，又要促进经济的持续发展。例如中央在近年以来特别重视民生水利，下大力投资解决山区和贫困农村的人畜饮水问题，其地下水开发中特别注重水量与水质的评价。还有我国一些驰名的湖泊与湿地面临连续干旱遇到的水源问题均需从现实出发而从解解决水环境问题，如江西省鄱阳湖在 2013 年水面积大面积萎缩达到历史之最，面临枯
32、竭问题。水环境规划与管理结课作业12(3)综合协调任务水环境问题具有自然、社会、政治、经济和科学技术等因素错综复杂地交织在一起的特点。因此，以预防和解决水环境问题为目的的区域水环境规划，显然会涉及自然、社会、政治、经济、文化、技术等各个领域，这就要求从综合的观点，对水资源的合理开发利用和水环境的有效保护进行总体论证和证人并在此基础上，协调好各方面的关系。例如：南水北调工程是我国正在建设的实现水资源跨流域重新分配的特大型基础水利设施项目。工程的总体目标是发送和恢复北方缺水区的生态环境。对于行使政府行政管理职能的各级调水办公室，目标管理的主要内容之一就按照总体规划是协调供水量增长、节水治污实施、生
33、态建设与环境保效益发挥 3 个过程，而过程协调的体现是水环境、用水和生态环境的具体监测和评价。(4)优化选择经济合理，建议可行的规划方案区域水环境规划是以维护和改善水环境质量，合理利用水资源，以取得较大的经济效益，满足人民生产和生活的需要为最终目的。但规划的实施，需要以一定的财力为基础。因此，制定的区域水环境规划在经济上必须是合理的和可行的。以上这些特点是相辅相成的。概括起来，就是要从长远战略的高度着眼，用全面综合的观点，以协调社会经济发展与水环境保护之间的关系为目标，在充分发挥地区优势的基础上，因地制宜地制定一个现实可行的社会效益、经济效益和环境效益相统一的区域水环境规划。(5)提出区域水环
34、境的功能分区水环境功能是指满足人类活动对水质和水量要求的水环境的各种用途。水环境功能分区是根据水体以及其有关地域范围内的自然地理条件、社会经济发展状况和科学技术水平，以及各部门的用水（包括质和量）的要求，同时还要考虑到水环境的自身优势，确定各类水体的功能。根据水环境的使用对象，水可分为单一功能区和复合功能区。根据功能的性质，又可分成：生活饮水水源区、工业用水水源区、农业灌溉用水区、水产养殖区、风景浏览区、水运交通区及纳污区等。在规划任务中，尚有提出近期与中远期工程建设安排的工程项目，建议时间与投资及其经济评价等，此文不再赘述。水环境规划与管理结课作业135 水资源规划技术方法5.1 系统分析法
35、水资源、水环境规划与管理对工农业发展规划是不可忽视的重要问题。规划与管理的主要任务是合理与充分地利用和保护水资源，这关系到丰水期防涝、灌溉调配多余水琏及枯水期缺水量计算。在充分利用水体自净能力的基础上，合理地控制污染排放，以尽量小的代价取得合格的水质也是重要的规划管理问题。近年来出现的负轮特性频率分析法，为水质规划研究提供了具有更大灵活性及更多信息的工具。以下简述我们应用此法研究太湖流域颇塘河段水环境容量问题的一些初步结果。对某一给定流量 Qi，每年日流量低于 Qi 的持续天数N 中最大值 Nmax(Qx)定义为最大负轮长，在 Nmax(Qi)天中相对 Oi 累积缺水耸Smax (Qi)定义为
36、最大负轮和，可以假设在长水文系列中 Nmax(Qi)及 Smax(Qi)均为随机变量，因而分别存在相应的概率分布对于不同的 Qi 可以得到相应的一组 Nmax(Qi)及 Smax(Qi)每一水文年都有 i 组 Nmax 及 Smax，进而可得到它们相应的经验概率分布。此外。为防洪排涝需要，可用高于设计流量天数和盈余水量为随机变量做正轮特性频率分析图。也可用同法以低于设计水位的持续天数为负轮长进行统计分析，总之，得出负轮特性频率。研究这些随机变量的概率特征可以提供出不同设计流量，河流亏盈水的时间及水量的重要信息，这就是水文特性频率法的基本思想，此法不仅物理概念清楚，而且方便灵活。应该得到各方面广
37、泛的应用。以积累更多的使用经验。5.2 层次分析法层次分析法是 70 年代由美国运筹学家 TLSaaty 提出的经过多年的发展现已成为一种较为成熟的方法。其基本原理是将要评价系统的有关替代方案的各种要素分解成若干层次，并以同一层次的各种要素按照上一层要素为准则进行两两判断比较并计算出各要素的权重。根据综合权重按最大权重原则确定最优方案。它是在简单加性加权法的基础上推导得出的。在流域环境质量评价中，为相对精确地比较不同断面污染程度，必须对其不同污染物的超标情况加以评价并得出综合性结论，然后根据各水环境规划与管理结课作业14断面所在水域的保护类别，确定其重要性最后对流域各断面环境质量状况进行排序。
38、因此根据层次分析法的基本原理，按如下步骤对流域水环境质量进行评价：建立层次结构模型；构造判断矩阵并求最大特征根和特征向量；计算判断矩阵一致性指标并检验其一致性；层次总排序。在水环境规划和污染防治中，通过层次分析法进行对断面和水质的综合评价，可以得出优先治理的次序并提供可靠依据。5.3 混沌优化方法近年来对水环境中不确定性规划方法的研究日益广泛，其中，灰色系统规划法由于其独特的优势在水环境系统规划中得到了广泛应用一。目前常规解法有线性化法一、系统分解协调方法等。但这些解法存在一定缺陷，要么只能得到局部最优解，要么数学条件要求严格解法繁琐。用混沌优化方法求解水环境灰色非线性规划问题可以相对简便。混
39、沌是存在于非线性系统中的一种较为普遍的现象混沌并不是一片混乱，而是有着精致内在结构的一类现象。混沌运动具有遍历性、随机性、规律性以及对初值敏感性等特点，混沌运动能在一定范围内按其自身的规律不重复地遍历所有状态。因此，利用混沌变量进行优化搜索无疑会比随机搜索更具优越性。目前混沌研究最为典型的 Logistic 方程可以很好地体现上述混沌特点。5.4 实例分析根据无定河流域面临的水环境问题，运用系统科学的原理和方法，建立了一套兼顾经济、环境、社会三者效益的流域水环境规划模型，通过模型的求解，得到了满足水环境要求的水库水沙运行方式、不同水平年的污水处理厂规模。其研究成果不仅对无定河流域水环境规划具有
40、重要意义，而且对其他类似流域水环境规划有重要的参考价值。无定河是黄河中游较大的一级支流，发源于陕西省定边、靖边和延安市吴旗县交界处的白于山，穿越陕西、内蒙两省（区）13 个县旗，于清涧县河口附近汇入黄河，是黄河中游水土流失最严重的区域。近年来，陕北地区逐渐成为国家的能源基地，流域经济发展迅速，与水有关的环境问题日益突出，严重制约着流域经济的快速发展以及人民生活水平的提高。要解决河流泥沙大量堆积问题、枯水期河流断流问题以及河流水质问题，水环境规划与管理结课作业15对于这个水环境复杂流域的水环境规划，以前的研究一般是针对其中的一个问题进行探讨，力求在以前研究的基础上有所突破。具体的研究思路为：根据
41、来水、来沙和用水信息，通过水库群水沙合理运行调度，使河流、水库的淤沙降低到最低程度，又能兼顾水库的兴利蓄水，保证枯水期河有流水。在河流水质规划中，河流水质的浓度值主要取决于污水排放量和接纳水体的水量，由于河流水体本身的自净能力可以去除一部分污染。因此，排放口最优化水质规划结合水库调节水量的自净能力，可以取得最佳的环境和社会经济效益。同时，也使上述 3 个问题有机的联系在一起。5.4.1 水库群水沙调度模型的建立水库群水沙调度模型是在给定水量需求和冲沙要求的条件下，寻求各状态水平的联合最优运行时水库的调节水量，由于无定河流域水库的功能多以拦沙蓄水为主，因此，模型的目标函数是水库蓄水量最大。目标函
42、数：(1)=1=1式中： 是 i 水库 t 时段的蓄水量。约束条件 式中： 为水库放水量； 为用水。 ， +1=， +（ ,， ） 式中： 为 i 水库 t+1 时段初库容； 为 i 水库 t 时段初库容；， +1 ， 为 i 水库 t 时段来水， 为 i 水库 t 时段损失水量。, ， 5.4.2 排放口水质最优规划模型无定河流域干支流各主要排污点已经形成，如榆林、横山、靖边等均是相当大的点污染源，每条干支流只考虑一个污水排放点，这个点位于污水排放比较集中的地区，结合河流自身的自净能力$污水排放总量中除去水库群调节流量本身能容纳的污染物数量就是污水处理设施需要处理的污水量。(1)水环境容量计
43、算模型对于干流和支流的某一河段的水环境容量有：=（ +） 01（ +） 1(/水环境规划与管理结课作业16流域各段的环境容量总和为：=1分别为 i 河段上游来水流量和合计废污水量； e 为该段=1， ， 污染源总数； 和 分别为 i 河段上游来水污染物浓度和水质标准； ， ，01 分别为 i 河段的长度平均流速和降解系数。(2)水质最优规划模型=1（ ， ）式中， 为污水处理厂的污水处理费用，它是处理效率的函数；（ ， ）为第 i 座污水处理厂的处理效率； 为污水处理量。 5.4.3 计算结果在 win98 平台采用 Visual basic5.0 编制程序，得到无定河各月出境水量和各水库月放
44、水量（见表 1，2） ，污水处理厂总体规模及年处理费用（见表 3） 。表 1 无定河典型年各月出境水量 万 m3月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计出境水 5191 7594 18222 7442 6850 3764 10151 7113 7614 8701 8998 7458 92398表 2 无定河流域新建和扩建水库最优决策调节 万 m3月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12扬伏井 6.36 6.36 7.26 6.99 7.32 7.05 7.128 7.32 7.65 6.36 7.25 7.43营盘山 28.28 28.29 32.26
45、 31.06 35.52 31.51 31.68 32.42 34 28.28 32.26 33.06金鸡沙 56.57 56.57 64.53 62.11 65.04 64.28 63.36 66.37 58 56.58 64.52 66.12王圪堵 1720 1720 1919 1858 1932 1925 1890 1995 2006 1720 1919 1959李家梁 123.2 123.2 284.8 362.8 268 412 742 738 591.6 123.2 284.8 232.8土桥 9.33 9.33 9.8 9.58 9.88 9.23 9.35 9.57 9.825
46、 9.325 9.8 10猪头山 89.9 89.9 95.6 92.9 96.5 94.6 90.2 93.8 95.9 95.9 95.6 98河口庙 163.3 163.2 173.6 168.7 175.3 169.2 163.7 167.5 174.1 174.1 173.6 178表 3 无定河流域污水处理厂总体规模及处理费用年份 处理规模（万 t/d） 费用（万元）水环境规划与管理结课作业172010 2020 2030 2010 2020 2030无定河 127 195 248 77487 96165 1E+05榆溪河 25 42 53 20159 26177 31213芦河
47、8.5 13 17 7348 9646 11544大理河 5.4 7 8.6 5238 5790 6696淮宁河 1.2 1.6 2.1 1379 1640 20055.4.4 结论(1)出境总水量为 9.24 亿 m3，占无定河年径流总量的 59.2%。75%枯水年无定河年径流总量为 15.62 亿 m3，在满足工农业用水的情况下，避免了河道断流无水的局面。(2)在水库运行时利用异重流排沙方法，能有效的减少泥沙的淤积。(3)通过新建污水处理厂 .结合河流本身的自净能力，水体严重污染的状况得到改善。(4)模型操作可行，计算结果合理，对类似流域的水环境规划具有借鉴意义。参考文献1易颂辉可持续发展
48、与区域环境规划J中国环保产业，2006(9)：16192傅国伟当代环境规划的定义、作用与特征分析J中国环境科学，1999，19(1)： 72763Leonand Ortolano. Environmental planning and decision making M . New York: Willy, 1984.4John H Baldwin.Environmental planning and management M . Boulder, Colo.: Westview press, 1985.5皮尔斯,沃德福世界无末日经济学、环境与可持续发展 M .北京:财政经济出版社,1996:58,51,5,53- 61.6国家环境保护局计划司环境规划指南编写组环境规划指南 M .北京: 清华大学出版社,1994.11.水环境规划与管理结课作业187傅国伟,程声通主编水污染控制系统规划 M 北京：清华大学出版社,1985.
