可持续性约束下开放流域系统氮磷环境承载力研究

随着我国有机污染物控制力度不断加大,氮磷营养盐逐步凸显为流域环境质量改善与经济社会发展的重要约束因子.如何以流域氮磷环境承载力为约束,实现经济社会优化发展已成为我国流域环境管理面临的主要难题.传统的环境承载力研究局限于流域内部的自然资源约束和经济社会优化,忽略了流域内外物质交换对承载力的影响,结果往往以牺牲外部可持续性为代价.基于开放系统视角,本研究提出可持续性约束下的流域氮磷环境承载力概念与测度方法,认为流域氮磷环境承载力是指在流域内外氮磷营养盐交换平衡的前提下,流域水环境氮磷含量达标情况下所能承载的最大人口规模.以氮磷污染严重的滇池流域为例,构建了氮磷环境承载力优化模型,得到滇池湖体氮磷达标和流域内外氮磷交换平衡约束下流域的最大人口承载能力为538万人,相对于现状2010年可提升32%;此外,外流域调水、氮磷循环利用率和污水外排等措施对承载力有显著影响.     

流域环境系统不确定性多目标规划方法及应用研究──洱海流域环境系统规划

应用不确定性模糊多目标规划（IFMOP〕模型对云南洱海流域进行了可持续发展环境规划研究．通过对流域内各种有关的人类行为时空分布的建模与求解．得到了在不同子区和不同时段的优化方案．由于IFMOP充分考虑了各种不确定性因素．并将其直接引入建模与求解过程．因此得到的解不仅能够为决策者提供经济与环境协调发展的优化框架．而且给决策者留下了发挥经验与才智的空间．     

基于PEST的HSPF水文模型多目标自动校准研究

参数校准是流域水文模型构建的关键步骤之一。针对HSPF水文模型,系统梳理并形成PEST-HSPF多目标自动校准的输入、输出、交互、迭代和终止等流程,以滇池流域中和子流域为研究对象（数据为1999—2010 年日流量）,与人工校准（HSPEXP）和单目标校准做对比分析。结果表明：①提出的以日流量、月流量和流量频率的偏差最小化为目标函数、各目标初始偏差的倒数为权重的校准思路,可实现相对人工、单目标更好的模拟精度、变化趋势和一致性;②人工校准擅长于把握径流总量和年际变化趋势,但对于日径流过程（精度和变异性）改进效果有限;③多目标自动校准不仅平衡了3 类目标函数的偏差贡献,还能一定程度上继承各目标函数的优势,在捕捉日月总径流量、整体变化趋势、局部变异性、不同保证率特征值上表现出可靠的特征。     

不完备信息条件下流域环境系统规划方法研究

开发了一套新的流域环境系统规划方法，该方法将不确定性模型多目标规划模型与系统动力学模型有机地集成在一起，构成一个完整的体系，ＩＦＭＯＰ充分考虑到了流域环境规划所面临的信息不完备问题，将不确定性信息直接引入优化过程。从而得到以区间数表示的不确定性优化解。     

流域容量总量分配及排污交易潜力分析

流域容量总量的公平分配方法和排污交易潜力分析是目前流域管理研究的热点.采用层次分析法(AHP)和基尼系数交互反馈的方法研究了基于人口和经济公平的流域容量总量分配方案,并在此基础上建立了不考虑交易成本时的流域排污交易优化模型.将该模型用于分析邛海流域TP交易,得到污染控制总成本最小时的TP削减工程方案和排污交易方案.通过对比交易和未交易时的污染治理最小总成本发现,在不考虑交易成本时,排污交易有节约22.35%总成本的潜力.由于未考虑交易成本,这并不能说明邛海流域排污交易是可行的.但通过这种方法可以确定邛海流域排污交易可行的最大交易成本为1.56×109元·a-1.为了增大排污交易的可行性,应减少信息收集、谈判、管理、监测等方面的交易成本使其低于这一阈值.提出的排污交易优化模型能够提供交易信息,具有降低交易成本的潜力.     

滇池流域高分辨率氮、磷排放清单

氮、磷富集是我国浅水湖泊水质恶化和水生态退化的关键原因之一,但以往流域尺度氮、磷排放清单不足以精确识别排放的空间异质性和满足地表过程数值模拟的分辨率要求.为了提高控源减排措施的针对性,以滇池流域为例建立其高分辨率氮、磷排放清单.通过现场调查、采样观测与资料收集,确定各污染源的活动水平和修正排放因子,基于GIS平台核算企业源(工业、第三产业)、生活源(城镇、农村)、城市源(暴雨径流)、农业源(种植业)等7种点源和非点污染源在110个子流域的氮、磷排放量(平均分辨率约5 km×5 km).主要结论包括:①2008年滇池流域氮、磷排放总量分别为10736 t和542 t,且以城镇生活点源为主,占72.7％和42.8％;②氮、磷排放空间异质性十分明显,子流域氮、磷排放总量分别为(97.6±291.7)t(1个标准方差)和(4.93±11.8)t,其中全流域70％的氮、磷排放量仅集中在占流域面积16.2％的10个子流域和37.9％的21个子流域,而排放量最大的是盘龙江上游(氮、磷分别占21.9％和20.2％);③各污染源的排放格局异质性也大,对于氮而言,除了滇池北岸城区和沿流域边界的外围子流域以城镇生活和种植业为最大污染源,东、南、西岸湖盆区大部分则以其他污染源为主;相比而言,磷排放的各子流域最大污染源差异性更大;④通过与传统分辨率结果的比较,高分辨率排放清单能够更为准确甄别排放格局异质性、污染类型等信息,更加有利于明确控源减排的措施、布局和规模.     

经济开发区不确定性环境规划方法与应用研究

经济开发区是一种具有很强不确定性的系统，对它的环境规划一直是规划界面临的难题，针对原有方法的缺陷，以经济开发区环境经济系统的集合性、多目标性、动态性和不确定性为出发点，提出了适用于经济开发区的环境经济系统规划方法框架，构造了不确定性多目标混合整数规划（IMOMIP）模型，开发了相应的模型算法，而后应用提出的模型方法对海沧投资区进行了环境规划研究。