不确定性城市生活垃圾管理规划及其应用

通过对城市生活垃圾管理过程中的经济成本和环境影响分析,建立了机会约束区间不确定性线性规划模型(ICILP). 将该模型应用于北京市海淀区城市生活垃圾管理规划,并在不同违反概率下进行求解分析. 结果表明:处理设施容量约束的违反概率越大,焚烧和堆肥在垃圾处理中所占比例越大,但系统成本并未随之增加. 提出了海淀区新的城市生活垃圾处理方案,即在现有填埋处理的基础上增加焚烧和堆肥2种处理设施,使城市生活垃圾流量逐渐由填埋转向焚烧和堆肥. 该模型的优化结果虽然会在一定程度上导致系统成本的增加,但是填埋场的寿命被有效延长,并且达到了减小环境污染的目的,从长远的角度看是可行的.      

改进区间线性规划及其在湖泊流域管理中的应用

针对不确定性优化提出了改进区间线性规划(MILP)模型及其算法,从理论上证明了MILP模型的解空间绝对可行,从而弥补了以往区间线性规划的缺陷,为后续决策过程提供了有利的可行性条件.针对四川邛海流域综合管理,以水污染综合防治的投资成本与运行成本最小化为目标,以总磷环境容量等11个管理目标为约束,建立了20个子流域3个阶段的MILP模型,最终得到10个备选污染控制方案的最优规模、投资和TP削减能力.结果表明:①最优的总投资和TP最优削减量分别达到[620×1061148×106]元和[57.43,59.95]t·a-1重点方案为污水处理厂工程、农村污染控制工程和中度侵蚀水土流失防治工程;②实施基于最优区间解生成的决策方案时,需要严格保证TP环境容量约束,才能实现各阶段的水质达标.     

基于CO_2和大气污染物排放征税分析的区域电力系统优化

为了优化电力系统并促进节能减排,将不确定性优化方法与区域电力系统模型相结合进行电力系统规划:以系统成本最小化作为目标函数;参考国家相关政策与标准设置资源量、电力供需平衡、排放限值等约束;对各发电技术发电量、外购电量、CO_2及大气污染物排放总量进行最优化;为了探讨征收排放税的减排效果以及可行性,设置对电力系统征收大气污染物排放税和碳税进行相应的情景分析.研究以淄博市作为实例,在淄博的电力系统规划中,情景1中违反系统约束概率的增大会使最优火力发电量增加,在3个情景中,清洁能源发电量均能达到占总电力需求量10%的目标;而外购电将主要作为保证电力系统安全平稳运行的补充;情景1中违反系统约束概率为0时SO_2,NO_x和烟尘的排放限值在所有情景中为最低,即淄博市现行的排放限值标准将会得到更好的减排效果,并且其他情景下的系统成本将显著增加.因此,基于对淄博市的案例研究结果可知,对于电力系统征收排放税并不具有必要性.     

北京市生活垃圾管理的多重不确定性长期规划模型

在对北京市生活垃圾产生、运输和处理系统研究的基础上,考虑垃圾管理系统中各种参数、约束条件等的不确定性,将区间参数、机会约束规划和整数规划相结合,建立了城市生活垃圾管理的不确定性机会约束混合整数规划模型,并以北京市为案例城市进行研究.结果表明,容量约束的违反概率越低,资源化程度越高,然而会造成较高的系统成本.根据北京市目前生活垃圾的处理现状及“十一五”规划目标设置了3种不同的政策发展情景:情景1以目前处理处置现状为依据,作为对比方案;情景2将提高垃圾运往堆肥厂和焚烧厂的转运量,提高资源化效率;情景3将达到“十一五”规划要求.优化结果表明,情景2和情景3能够分别延长垃圾填埋场的使用寿命5a和10a,但是会造成系统成本较高的代价.     

流域系统优化调控的新模型与应用

流域系统具有复合性和非线性特征,其机理过程的数值描述本身也存在随机和认知不确定性.在此前提下,如何优化调控流域系统,实现水质改善和水生态系统健康成为当前水资源、水环境及水生态领域亟待解决的突出问题.本文提出了贝叶斯递归回归树模型和区间不确定性的风险决策分析方法,与强化区间线性规划结合形成了新的不确定性＂模拟-优化＂间接耦合模型,实现流域系统优化调控及风险决策方案.上述方法将应用于美国佛杰尼亚州Chesterfield县Swift Creek水库营养盐TMDL分配方案,确定8个子流域的最小负荷分配以实现叶绿素a浓度达标.结果表明该耦合模型既能表征流域系统特征,也能兼顾不确定性模拟的准确度、计算效率以及不确定性优化与风险决策的解空间全局最优性、绝对可行性,为流域系统优化调控及其未来非线性系统的预测与最优控制提供了新的计算工具.     

流域负荷削减的主观深度不确定性分析及稳健决策

深度不确定性影响着流域负荷削减及其决策.针对决策过程中主观层面产生的深度不确定性,本文提出了包含3个部分的稳健性决策方法:(1)确定衡量主观因素的权重的合理范围,采取适当采样方法确定每组合理权重下的最优决策;(2)稳健性指标计算;(3)以稳健性指标为目标结合进化算法求出稳健决策.将上述方法应用到江西八里湖的总氮(TN)负荷削减决策之中,该决策问题的相关模型考虑到了污染负荷与水质的响应关系及客观不确定性.以此为基础,在八里湖流域TN 277~297 t的年负荷削减水平下分析主观深度不确定性的影响.结果显示,即便结构相似的权重,细微的改变也能导致不同权重下的最优决策发生比较大的变化,而通过上述方法可以识别出污染负荷削减的稳健决策,该决策以点源及特定子流域的面源控制为主.在削减率上下波动5%(2.5%)的范围内,上述方案能够在83.5%(40.3%)的合理权重情况下保持最优,说明该决策能够满足绝大部分情况下对于不同站点之间的权衡考虑,可以为最终决策提供支持.     

平原河网地区双向生态补偿机制与核算方法

针对平原河网地区地势平坦、水流流向不定、上下游关系不明确的特点,以太湖流域为例,根据“十二五”期间流域内各区域COD和NH₃-N两种污染物的削减量和削减成本,运用非线性回归获得各区域的污染物削减成本函数.根据污染物削减成本函数,以流域污染物削减总成本最小为规划目标,以区域间污染物转移量不超过30%为约束条件,构建基于单目标非线性规划方程组的流域污染物削减总成本最小化模型,求解模型获得太湖流域各区域间的污染物削减成本优化配额方案,计算行政指令配额方案与成本优化配额方案下各区域污染物削减成本的差额,以此为依据,核算生态补偿金额并确定生态补偿方向.核算结果表明,相比行政指令配额方案,太湖流域的成本优化配额方案能够节省9 897.03×104元的污染物削减总成本,根据成本优化配额方案,江苏省需要向浙江省和上海市提供10 577.86×104元的生态补偿费用,浙江省和上海市可分别获得8 909.12×104和1 668.74×104元的生态补偿费用.这种基于流域污染物削减成本最小化的生态补偿机制,根据污染物削减成本函数核算生态补偿金额并确定补偿方向,由于污染物削减成本函数有一定的变动性,因此,允许两个区域间根据成本变动情况改变补偿方向,是一种双向生态补偿机制.      

水污染负荷优化分配模型研究进展

水污染负荷优化分配是总量控制的关键技术要点,对流域水环境管理有极为重要的意义。文章从线性方程、非线性方程以及基于动态、随机和模糊条件下的污染物通量削减分配和基于多目标以及不确定性和概率约束条件下的污染物通量优化分配模型等几个方面进行综述,并指出它们各自的优缺点及各自适用情况,提出针对线性及非线性模型与其他模型的耦合、多目标以及不确定性等问题的优化模型以及分区、分期、分类、分级的优化模型是水污染负荷优化分配下一步的研究方向。     

基于不确定性的水资源优化配置模型及其实证研究

针对城市水资源系统中存在的不确定性,将可信性模糊机会约束规划模型与区间规划相结合,提出了不确定环境下的可信性模糊-区间线性规划(FILP)模型,将其应用于某城市水资源优化配置与科学管理中,构建了城市水资源优化配置FILP模型.该模型以城市的经济、社会与环境的可持续发展为目标,以供需水量等为不确定性约束,以各水源在各子区不同部门间的分配为决策变量,利用改进的风险显性区间规划算法进行求解得到一定置信度和意愿水平下的水资源优化配置风险-收益权衡方案.实证研究表明,该模型反映了不确定性因素对水资源系统收益的影响,能够为实际的优化决策提供方法支持.     

环保专项资金财务管理研究

为了提高环保专项资金的利用和管理水平,充分发挥资金的使用效率,提出一种基于成本度量和主成分博弈均衡模型的环保专项资金财务管理模型,构建环保专项资金管理的约束参量体系,采用统计性融资决策方法进行环保专项资金利用的风险性评估,结合稳健性检验方法进行专项资金的管理调度,采用自适应主成分博弈均衡方法实现环保专项资金的成本约束控制和监管优化,提高专项资金的使用效率。研究表明,采用该模型进行环保专项资金管理,能提高资金的利用率,降低资源管理风险。     

基于非线性响应函数和蒙特卡洛模拟的滇池流域污染负荷削减情景分析

为定量了解滇池外海水质对流域污染负荷削减率的响应变化程度,并评估相关决策的潜在风险,在长期的水质模拟结果基础之上,本文使用内嵌非线性响应函数的蒙特卡罗模拟方法,在2个不确定性水平下（5%和10%的变异范围）分析滇池外海为达到3个水质目标情景（Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类）的污染负荷削减及其不确定性.模型结果表明,在2种不确定性水平...     

抚仙湖流域负荷削减的水质风险分析

以抚仙湖为研究对象,基于三维水动力-水质模型EFDC平台,开发了EFDC-神经网络(NN)耦合模型;并选用30d移动平均值为解译方式核算抚仙湖在不同风险下的流域负荷削减(TMDL).结果表明,对于100%的达标频度,为了达到I类水质,TP允许增加14%~18%,COD允许增加9%~11%,但TN需要削减13%~14%.如果放松对达标频度的要求,污染负荷将允许相应地增加.研究结果可为流域管理依据不同的风险与管理费用偏好实施流域削减提供基础.     

The effect of modelling expert knowledge and uncertainty on multicriteria decision making: a river management case study

To support decision making on complex environmental issues, models are often used to explore the potential impacts of different management alternatives on the environmental system. We explored how different model outcomes affect decision making. Two topics have our particular interest, namely (1) the influence of quantification of qualitative information on decision making, and (2) the influence of reflecting uncertainty in the model outcomes on decision making. We set up a survey, in which we use a case study describing a decision making situation in strategic river management. The survey was disseminated through the Internet. From the results we conclude that the quantification of information in itself does not necessarily change preferences, although the outcomes suggest that preferences converge when based on quantified information. When confronted with uncertainty information, respondents show a preference for the alternative with the smallest chance of negative impacts. The study shows that, whereas the modelling community often strives to provide the policy process with as good, and as detailed information as is possible, their assumption that this will automatically lead to ‘better’ decision making is not self-evident.     

《欧盟水框架指令》下的地表水环境管理体系及其对我国的启示

《欧盟水框架指令》是欧盟制定的水环境管理政策,为其成员国的水环境管理提供了共同的目标、原则、定义和方法.自2000年颁布实施以来,该指令致力于让欧洲的水环境能够同时满足人类自身的需求和动植物群落的需要,其先进的水环境评价体系、严格的污染管理标准、科学的水生态保护理念和法律效力都在水生态环境保护领域发挥了重要作用.该研究综述了欧盟水框架指令从关注生活生产到生态保护、从单一到整体的发展历程和地表水环境管理体系的主要内容,系统总结了欧盟地表水水质评价体系、水质监测和流域综合管理政策及其管理理念先进、标准制定严格和生态保护科学和法律效力优先的特点,并对比分析我国的地表水环境质量标准和水生态环境管理现状,以期学习、借鉴和吸收国际水生态环境管理的有益经验,为我国的水生态环境管理提供新思路和新方法.      

基于数字流域的水质综合管理决策支持系统——以深圳石岩水库流域为例

鉴于城市化地区水环境问题的时空复杂性,单一的水环境管理措施已不能满足实际管理的需要,为改善水环境有必要采取综合管理措施。文章以数字流域为基础,将流域内水系数据、地形数据、土地利用数据、社会经济及人口数据等进行融合,构建了水质综合管理决策支持系统,着重探讨了综合模型集成、动态空间数据与模型及管理之间的耦合关系问题;以深圳市石岩水库流域为例进行实证研究,构建了石岩水库流域管理决策支持系统,评价了旱季截污、产业结构调整、雨季截流等单个及组合措施的水质改善效果。结果表明该系统可以模拟多种措施的综合作用、动态的更新数据与模拟结果、并提供可视化的空间决策信息,是复杂流域水质动态综合管理与空间决策支持的有效工具。     

流域水质目标管理的风险识别与对策研究

以水质目标为约束和核心的管理将逐步完善、补充和强化当前的总量控制模式,成为我国中长期流域水环境管理的重要内容.流域水质目标管理是一个"响应→调控"并不断反馈调整的过程,但由于流域系统的非线性和不确定性,流域污染减排并不能完全确保水质目标的实现.本文将这种由不确定性而引致的流域水质目标的不完全可达性界定为风险,并在分析流域水质目标管理框架思路的基础上,识别并实证了水质目标管理中的主要风险来源,主要包括:1在"响应"层面,由于水质响应与负荷削减等措施间的非线性、时滞性、指标不协同等不对应关系带来的风险;2在"调控"层面,由于水环境管理缺乏适应性的调控和反馈机制而产生的水质达标风险.在此基础上,提出了流域水质目标风险管理的转变途径及其定量表征方法,以期为流域水质目标风险管理提供借鉴.     

农业技术推广过程中制度因素的影响——湖北省天门市棉花害虫综合防治项目案例分析报告

针对中国主产棉区在病虫害防治中大量施用化学农药加重农业污染，以及害虫产生抗药性导致防治失灵等问题，由亚洲开发银行（ＡＤＢ）资助，英联邦国际生物防治研究所（ＣＡＢＩ）负责实施，于１９９３～１９９６年在中国湖北省天门市建立害虫综合防治（ＩＰＭ）项目试点，旨在研究和开发控制病虫危害和改善生态环境的适用于中国主产棉区的ＩＰＭ技术体系。ＩＰＭ项目有两个特点：①与以往因土地、人口压力而引致的技术变革不同，ＩＰＭ项目是一项因环境压力而引致的技术变革；②以往的技术变革的阻力大多来自于乡村社会结构尤其是农民对新技术的不接受，而ＩＰＭ项目在运作层面首先遇到了高度集中的防治体系的阻碍，即受到制度因素的影响。本文着重分析高度集中的防治体系形成的过程和原因，以及制度因素影响ＩＰＭ项目实施的作用机制，并提出解决问题的政策建议。     

大中城市水污染状况及治理措施研究

水污染是目前环境污染的主要问题之一,"保护水资源、控制水污染"是大中城市可持续发展的必要条件之一。基于粗糙集(Rough Set,RS)的统计方法能够进行有效的数据分析,通过属性约简可以压缩数据并便于找到关键因子。论文利用上海地区1995—2006年的工业水污染数据,建立了粗糙集属性约简模型,考察工业生产中的各种因素对城市污水排放量的影响,将19个属性因子缩减为3个主要因子,对简化后的因子与人口和经济发展做相关分析研究,提出大中城市的水污染防治的可行建议,有助于提高未来环境保护工作的效率。