基于纳污能力控制的省区初始排污权ITSP配置模型

省区初始排污权配置具有多阶段性、复杂性及不确定性特征。面向水功能区限制纳污红线约束,根据省区初始排污权配置的基本假设,引入区间数和随机数来描述不确定性信息,以因省区初始排污权配置产生的经济效益为第1个阶段,以因承担减排责任而可能产生的治污损失为第2个阶段,设计实现流域经济效益最优的目标函数,并以配置结果能够体现社会效益、生态环境效益和社会经济发展连续性为约束条件,构建基于纳污能力控制的省区初始排污权区间两阶段随机规划(ITSP)配置模型,分水污染物类别确定不同减排情形下的省区初始排污权配置方案。在三种减排情形下,2020年太湖流域各省区的初始排污权配置结果表明:1江苏省、浙江省和上海市的COD初始排污权配置区间量没有明显变化,其NH3-N和TP初始排污权配置区间量总体呈上升或递增趋势;2太湖流域各省区因初始排污权的配置产生的总体经济效益最优区间数分别为[335.35,399.75]亿元、[336.63,401.11]亿元和[339.08,402.74]亿元,最优区间数的下限值、上限值及期望值总体呈上升或递增趋势。分类确定不同减排情形下的配置方案,并提出方案实施的政策建议,为排污权配置决策提供更为准确的决策空间。     

总量控制下流域初始排污权分配的竞争性混合决策方法

中国排污权交易市场尚不完善,若初始排污权的分配结果与现有排污量差异过大,排污方不能及时调整生产方式或结构与之相适应,同时又无法顺利在市场上购买到所必须的排污权量,排污方的经济社会发展将会受到阻碍。基于此,提出了总量控制下流域初始排污权的竞争性混合分配方式:一部分排污权按照现状排污比例进行分配,另一部分排污权实行竞争性分配。重点研究了排污权的竞争性分配决策:提出了由排污管理者制定柔性决策参数,排污方在柔性参数约束下进行自主竞争的初始排污权配置机制;建立了总量控制下初始排污权分配的竞争性决策模型,模拟排污方在排污管理者的总体控制下以"自身排污配比最大化"为目标通过交互评价的方式参与初始排污权的分配过程。柔性决策参数的构建反映了排污权管理者对初始排污权分配的公平性、高效性原则的整体把握;排污方在柔性权重下以"自评"和"它评"为主要形式进行交叉评价,体现了排污方在排污权分配中的"发言权"和"参与权";排污权管理者对排污方交叉评价结果的集结,实质上是对排污方之间的"利益"进行协调。在初始排污权的竞争性混合分配方式中,竞争性分配的排污权比例取决于流域内排污方的经济社会发展对排污量变化的"敏感度",排污方经济社会发展对排污量变化的"敏感度"越高,竞争性分配的比例的取值宜越小,反之越大。同时,可根据排污交易市场的建设进度,逐步提高竞争性分配排污权的比例,分阶段实现流域排污权的动态分配,最终达到对排污权进行高效、公平分配的目标。以北江流域为例进行了分析,给出了排污权分配总量中竞争性分配比例取不同值时,北江流域6个城市排污权分配的动态结果。     

基于水排污权交易的流域生态补偿研究

市场导向的流域生态补偿措施是政府补偿机制下的对流域水资源进行生态补偿的重要措施,市场导向的补偿措施之一是构建基于水排污权交易的市场体系,目前这一体系的理论构架尚未建立。本文尝试通过借鉴碳排放交易体系来构建流域内水排污权交易市场,探讨对中国现阶段以政府补偿为主要内容的流域生态补偿进行补充。本文在借鉴欧盟碳排放交易体系(EU ETS)三阶段改革内容基础上,结合水污染排放特征,构建了流域内水排污权交易市场,并通过建立流域生态补偿模型,基于考察流域内上、下游排污企业进行水排污权交易的内在动因,从理论层面分析水排污权交易市场运行机制。研究表明,水排污权交易市场同样可采用"总量控制与交易"机制,其基本要素包括水污染排放上限、覆盖范围、配额分配方式、交易保障体系、法律基础等;水排污权交易市场是对现有流域生态补偿机制的补充,形成了"政府宏观调控为主导、市场机制有效补充"的协同模式;上游地区企业获得的生态补偿主要源于分配得到的水排污权,市场机制能够激励上游地区污染减排。最后,本文提出水排污权交易市场体系应该从以下几个方面进行推进:制定排污权交易的相关法律法规,从法律上界定排放权的所有权和可交易性质;水排污权交易的市场定位仅是对现有流域生态补偿机制的有效补充,决不能忽视政府补偿在生态补偿中的主导作用;水排污权交易不局限于某个地区内部,而应该分流域建立水排污权交易,从而实现跨界流域生态补偿;流域生态补偿需兼顾补偿与惩罚机制,通过制度设计激励污染减排。     

基于河流连通性的河流健康评价

河流生态系统是生物圈物质循环的重要通道,河流健康则是全面审视河流生态系统的崭新概念。本文从河流健康概念出发通过对国内外河流健康评价进展的综合分析研究提出了包括水文特性、水质特性、河流地貌特性、生物以及河流连通性这5个具有一定代表性的指标来进行河流健康评价,探索性把河流连通性作为评价指标加入了这一评价标准。     

城市工业COD总量优化分配研究

总量控制是控制污染源发展趋势、改善环境质量、实现经济社会可持续发展的重要途径,如何在适度公平的基础上寻求环境、经济、技术、资源等整体最优是环境科学领域的研究课题。本文以工业城市苏州市为例,研究其工业化学需氧量的排放特征,以基尼系数法分行业对其工业化学需氧量排放量的公平性进行评价,并将总量控制与资源、社会和经济相联系,以行业经济效益最大化和增加治理投资费用最小化为目标,利用多目标行业总量优化分配模型对苏州市的工业化学需氧量排放总量进行优化分配。研究结果表明,纺织业、化学原料及化学制品制造业、能源和水的生产与供应业、造纸及木材加工、医药制造业等行业是苏州市的化学需氧量重点排放行业,经优化分配后,COD排放总量削减了10%,新鲜用水量减少了41.81%,行业年总产值增幅达到214.69%,资源和水环境容量在满足一定的经济增长速度的条件下实现优化配置,总量控制制度在市场经济体制下发挥出尽可能大的环境效益和经济效益。     

基于环境基尼系数的控制单元水污染负荷分配优化研究

将基尼系数这一福利经济学概念引入松花江流域水污染物负荷分配过程,综合考虑水循环的社会-经济-资源-环境因素,从社会经济发展、科技进步水平、水污染治理水平和资源禀赋差异角度出发,遴选出人均GDP、重污染行业总产值比重、人均水污染物产生强度、工业水污染物去除率、生活水污染物去除率、单位国土面积水资源量、国控劣Ⅴ类断面占比7项指标,以COD及NH_3-N负荷为控制因子,辅以贡献系数这一表征外部不公平性参数,构建了以基尼系数为度量标准的流域水污染负荷优化分配模型,并据此制订了松花江流域33个控制单元基于公平性的水污染负荷分配方案。研究表明,2012年松花江流域基于7项指标的基尼系数值均大于0.4,超过了基尼系数合理警戒线,说明流域控制单元间COD及NH_3-N排放在社会经济和资源环境方面存在不公平现象,其中松花江干流和第二松花江流域是不公平性特征最为突出的两个流域。在Lingo模型优化分配得到的2020年流域各单元COD削减方案中,单元21的年削减量最大,为1.82万t/a,单元10的年均削减率最高,达8%;在相应NH_3-N削减方案中,单元21的年削减量及削减率均为最大,分别达到0.08万t/a及8%。     

面向异质水污染物排污权初始分配的在线拍卖机制

为探索不同种类水污染物排污权的在线初始分配方法,根据不同水污染物的特性,基于水环境容量价值,描述了一种可随时对多种水污染物排污权进行不同数量报价的投标语言.针对每家企业关于多种排污权组合的需求,构建了在线拍卖机制设计模型,提出了赢家判决流程和支付计算流程,获得了在线拍卖机制.该机制可在完全未知将来投标序列的情况下,立即对当前投标做出是否分配某种排污权组合的决策,并在企业离开前做出支付决策.理论分析表明,所提出机制可吸引更多的企业自愿参与,激励企业报告真实的到达时间、单位水环境容量估值及离开时间.相比于完全信息下的有效分配,该机制在社会福利、企业成交率和排污权利用率等方面能取得良好的效果.该文机制有助于制定公平、有效的异质水污染物排污权的初始分配方案.     

基于水功能区纳污能力的攀枝花限制排污总量研究

实施水功能区限制纳污红线管理,控制陆域范围污染物排放总量,是保障水功能区水质达标的根本途径。针对现有水功能区划分及管理偏重考虑水体自然属性和完整性,缺乏与行政区划、陆域污染源分布的衔接,提出以水功能区划分成果为基础,综合考虑自然水系、行政区划、污染源分布情况的陆域控制单元划分方法,在此基础上,利用GIS空间分析建立水功能区与陆域控制单元的响应关系,制定基于水功能区纳污能力的陆域污染物限制排放总量方案。以攀枝花市河段为例,将攀枝花市划分为15个控制单元,19个控制子单元进行限制排污总量计算及分配,攀枝花全市COD、氨氮限制排放总量分别为17 437.6 t/a、1 866.0 t/a,与攀枝花市污染物总量控制规划成果基本一致。     

碳中和目标的公平性评价——基于碳配额分配模型

承担减排责任是参与气候变化全球治理的重要组成。碳中和目标已成为气候变化领域的热点,目前明确提出碳中和目标的国家已覆盖全球超75%的温室气体排放。合理地评价和比较各国/地区碳中和目标将成为全球盘点的重要内容,同时对各国提振减排目标具有参考意义。该研究首先利用配额分配模型,研究了全球2℃和1.5℃目标下主要国家和地区需实现的碳中和年份,评价了各国目标年份与全球温升目标的关系;在此基础上,模拟主要国家和地区实现碳中和的可仿效路径,以年均减排量、人均排放及人均累计排放等指标评估了各国和地区碳中和目标力度。研究得出：多数发达国家和地区当前碳中和目标无法满足全球实现1.5℃温升目标的要求;美国和欧盟延续现有NDC目标下的年均减排量,即可实现2050年碳中和目标。中国实现2060年碳中和目标,2030—2050年年均减排率为6.7%,年均减排量为1.5℃目标路径下全球的51%,将面临较大压力;中国未来将成为全球累计排放的主力,其未来选择的减排路径对全球累计排放及温升目标均将产生重要影响。基于上述研究结论,该研究提出发达国家与发展中国家应积极探索双边或多边协作减排模式,实现技术和资金等方面的深度合作;...     

基于奖优罚劣的省区初始水权优化配置

针对我国最严格水资源管理制度要求,研究省区初始水权优化配置模型。首先,基于流域经济效益、省区排污权协调性等建立目标函数,根据流域排污总量构建约束条件,建立多目标省区初始排污权免费分配模型;其次,将排污权嵌入初始水量权配置中,根据奖优罚劣机制构建省区初始水权配置模型;最后,以太湖流域为研究背景进行实证研究。结果表明:太湖流域规划年2030年在75%来水频率下,基于流域可分配初始水权总量为363.3亿m~3和排污量为54.46亿m~3的限制,江苏、浙江和上海初始水权配置量分别为135.19亿m~3,129.21亿m~3和98.89亿m~3。本文的模型通过奖优罚劣函数,把超标或未超标排污的外部性内化到水量分配上,实现了水量权与排污权分配的统一,可为其它流域开展同类研究提供借鉴。     

汉江流域水权初始配置模型研究

水权管理的关键和难点是水权的初始分配。做好初始水权的分配,能够促进水资源的优化配置,达到以水资源的可持续利用支持国民经济和社会的可持续发展。根据水权初始分配有效性、公平性、可持续性发展的原则,分析了水权初始分配的主要影响因素,主要是经济发展、用水效益、平均分水、现状用水、水源地优先、生态环境以及社会发展;构建了水权初始分配的层次结构图;采用多目标半结构性模糊优选模型研究流域水权初始分配,该模型根据人的经验知识量化原理确定定性指标的相对优属度和各指标的目标权重,为确保模型的实用性,目标值重要性比较时采取了专家咨询手段;定量指标则根据实际情况采用越大越优型的相对优属度公式或越小越优型相对优属度公式。     

水污染控制规划的GIS辅助技术研究

以宁波市甬江流域为例，以GIS技术辅助流域水污染控制规划，在ARCGIS90的环境中，完成了流域水系概化、水质评价，并利用GIS的叠置技术，建立功能区划水域－入河排污口－陆上汇流区的对应关系。根据水环境功能区的水质目标，通过建立污染源－水环境质量的输入响应关系，然后利用GIS技术对甬江流域数字高程模型（DEM）进行数字地形分析，得到甬江流域的模拟河网和流域汇水图，构筑了水污染控制单元，作为水环境容量核定和总量分配的基本工作区域。最后利用GIS的可视化表达进行辅助决策，确定各水环境功能区的水环境容量，结合排污状况（包括工业、农业、生活）的分析，得出流域水污染控制的总量控制方案和对策措施。甬江流域水污染控制规划的实践表明，在规划过程中，GIS作为一个必不可少的工具渗透在每一个环节中，为数据管理、空间图形表达和空间决策分析提供有效的工作平台和可靠的技术支持     

基于COD通量的钱塘江流域水污染生态补偿量化研究

水污染生态补偿是解决流域跨界水污染纠纷的重要措施。以行政单元为补偿主体,通过交界断面水质目标确立上下游政府间的水污染生态补偿责任,建立基于污染物通量的生态补偿量化计算方法,并提出了生态补偿运作模式。以钱塘江流域为例,根据2004年钱塘江流域水质状况,在75%保证率的水文条件下,基于COD通量估算了流域内各县（市）间水污染生态补偿量。结果表明,生态补偿量反映区域污染特点,上游地区基本上都是接受补偿者,而呈结构性污染的地区是生态补偿支付者,部分区域补偿强度超过当地经济发展水平,表明其发展不具有可持续性。钱塘江流域水污染生态补偿模式可以是政府层面上的财政支助,也可以通过项目支持、技术支持等形式实现区域间的补偿。通过生态补偿机制的实施,将对流域水环境保护起到积极的激励作用。     

基于灰关联熵的汉江中下游地区水资源分配模型和方法研究

南水北调中线工程从丹江口水库调走部分水量，汉江中下游河道水量减少，水位降低，势必会改变汉江中下游干流供水区的水资源供需关系和生态环境条件，加剧该地区日趋严重的水资源供需矛盾，对该地区社会经济发展产生重要影响。在分析汉江中下游地区河道内生态用水、河道外社会用水的基础上，根据灰色系统理论，把灰关联度和灰关联熵结合起来，建立了基于灰关联熵的水资源分配模型，最终得到了该地区水资源利用的满意方案，对维持汉江中下游地区河道生态良性循环，保障社会经济的可持续发展提供了重要依据。     

基于COD通量的钱塘江流域水污染生态补偿量化研究

水污染生态补偿是解决流域跨界水污染纠纷的重要措施。以行政单元为补偿主体，通过交界断面水质目标确立上下游政府间的水污染生态补偿责任，建立基于污染物通量的生态补偿量化计算方法，并提出了生态补偿运作模式。以钱塘江流域为例，根据2004年钱塘江流域水质状况，在75%保证率的水文条件下，基于COD通量估算了流域内各县（市）间水污染生态补偿量。结果表明，生态补偿量反映区域污染特点，上游地区基本上都是接受补偿者，而呈结构性污染的地区是生态补偿支付者，部分区域补偿强度超过当地经济发展水平，表明其发展不具有可持续性。钱塘江流域水污染生态补偿模式可以是政府层面上的财政支助，也可以通过项目支持、技术支持等形式实现区域间的补偿。通过生态补偿机制的实施，将对流域水环境保护起到积极的激励作用。     

基于最严格水资源管理制度的初始水权分配研究

实行最严格水资源管理制度是2011年中央一号文件明确要求的内容。在分析最严格水资源管理初始水权分配内涵的基础上,首次以水资源管理“三条红线”为准则,构建了包含目标层、准则层、指标层及方案层4个层次结构的初始水权分配指标体系,建立了最严格水资源管理初始水权分配的投影寻踪模型,并采用量子遗传算法优化投影指标函数,以模型计算出的最佳投影值作为初始水权分配的分水比例。最后,以南水北调东线一期工程为例,将本文所建立的模型用来分配该工程净增加供水量的初始调水量。结果表明:该指标体系和模型具有一定的可操作性及有效性。     

基于ARIMA和BP神经网络组合模型的我国碳排放强度预测

预测我国碳排放强度的长期变动趋势, 对国家进行宏观经济管理和节能减排工作具有重要的参考价值。运用深入分析自回归移动平均模型和神经网络的特性,并在此基础上建立ARIMA模型和BP神经网络组合模型,将碳排放强度的时间序列的数据结构分解为线性和非线性残差部分,对我国碳排放强度的变化趋势进行了综合分析与预测。结果显示:今后10 a我国碳排放强度总体是逐步下降的,但到2020年我国碳排放强度仅比2005年下降34%,比我国政府提出碳排放强度下降40%~45%的目标还有一定的差距。因此,要在2020年实现我国碳排放强度目标,必须要调整宏观经济政策,采取各种政策措施以实现目标     

流域跨界水污染纠纷对策研究

本文介绍了国内外广泛存在的严重流域跨界水污染纠纷问题，结合我国流域的实际情况，提出了污染物人工调控和污染物间接不影响等几个基本假定，构建了流域跨界水污染纠纷顺序决策模型，并用此模型解释了我国严重的流域跨界水污染纠纷问题；针对目前的状况，提出了改进污染物削减指令配额管理体制，建立合作协调管理体制的对策；通过对淮河流域跨界水污染纠纷的实证分析时比了两种管理体制的优劣，最后分析了影响合作协调管理体制的诸多因素。