PAGEPAGE13第五章水環(huán)境規(guī)劃第一節(jié)水環(huán)境規(guī)劃目標(biāo)與指標(biāo)規(guī)劃目標(biāo)的制定要在確保各流域水環(huán)境質(zhì)量確有改善、水污染治理水平確有提高的基礎(chǔ)上，立足于現(xiàn)有的水環(huán)境狀況以及資金籌措能力，參照實(shí)現(xiàn)小康社會的總體要求，確定合理的規(guī)劃目標(biāo)和指標(biāo)。一、水環(huán)境規(guī)劃指標(biāo)體系1、投資指標(biāo)根據(jù)不同城市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r以及對環(huán)境質(zhì)量的需求，確定“十一五”城市在水污染防治方面需完成的投資，并估算具體投資額度（可以設(shè)計多種方案）。詳細(xì)描述投資額度的確定方式，主要包括確定額度時，相關(guān)各類因素的考慮（如污水處理收費(fèi)額度，城市本身可支配的資金額度等），計算方法如何選擇，在有多種設(shè)計方案時，需分別描述并進(jìn)行對比分析。2、工業(yè)污染物新增量指標(biāo)建議給出工業(yè)污染物新增量的限值（僅針對新建項(xiàng)目，改建、擴(kuò)建項(xiàng)目的污染物增量應(yīng)在原有項(xiàng)目中消化）。3、污染物削減量指標(biāo)根據(jù)水環(huán)境容量測算結(jié)果推算的污染物允許排放量只能作為制定“十一五”規(guī)劃總量控制指標(biāo)的參考，而不能作為依據(jù)。因?yàn)樗h(huán)境容量及由此推算的污染物允許排放量是水污染防治工作的終極目標(biāo)，大部分地區(qū)這一目標(biāo)不能在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)。建議根據(jù)單位投資可實(shí)現(xiàn)的污染物削減量，確定“十一五”期間可實(shí)現(xiàn)的污染物削減總量。4、水質(zhì)改善指標(biāo)水體環(huán)境質(zhì)量除與污染物排放總量有關(guān)外，還受水量、排污口位置及監(jiān)測站點(diǎn)位置的影響，而水量屬不可控因素。即使提出規(guī)劃目標(biāo)年在某種水量條件下應(yīng)實(shí)現(xiàn)某種水質(zhì)目標(biāo)，也會因?qū)嶋H水量與假定水量的差異而難以考核。建議“十一五”規(guī)劃中，僅針對城鎮(zhèn)集中式飲用水源地、跨省界水體及城市重點(diǎn)河流提出水質(zhì)改善目標(biāo)，且不能要求在5年內(nèi)解決所有的水環(huán)境問題，應(yīng)根據(jù)水環(huán)境功能區(qū)對水質(zhì)的要求、近年來水體水質(zhì)的變化趨勢以及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平合理確定水環(huán)境質(zhì)量改善目標(biāo)。5、環(huán)境經(jīng)濟(jì)指標(biāo)制定萬元GDP廢水排放量、萬元GDP污染物排放量，萬元GDP耗水量、萬元工業(yè)增加值廢水排放量、萬元工業(yè)增加值污染物排放量等排污強(qiáng)度指標(biāo)。6、環(huán)境管理及資源指標(biāo)城鎮(zhèn)污水處理率、重點(diǎn)企業(yè)在線監(jiān)測普及率、創(chuàng)建環(huán)保模范城市占本轄區(qū)城市的比例，創(chuàng)建生態(tài)城市占本轄區(qū)城市的比例等。二、水污染物總量控制目標(biāo)及削減目標(biāo)1、技術(shù)路線及流程圖規(guī)劃目標(biāo)年水污染物總量控制目標(biāo)等于污染物現(xiàn)狀排放量與規(guī)劃期內(nèi)水污染物新增量之和減去污染物削減量。污染物現(xiàn)狀排放量為已知量新增量和削減量均為自變量總量控制指標(biāo)為新增量和削減量的因變量。2、水污染物總量控制工作回顧水污染物總量控制是我國環(huán)保部門進(jìn)行水環(huán)境管理和水污染防治的重要舉措之一。概括來說，我國的水污染物總量控制工作在經(jīng)歷了濃度總量控制階段和目標(biāo)總量控制階段后，正在向容量總量控制階段轉(zhuǎn)變。3、總量控制目標(biāo)確定步驟3.1前期準(zhǔn)備3.2有剩余容量區(qū)域的總量控制目標(biāo)3.3無剩余容量區(qū)域的總量控制目標(biāo)第二節(jié)排污量預(yù)測一、技術(shù)方法1、廢水排放量預(yù)測工業(yè)和城市生活廢水排放量預(yù)測的方法有兩種，一是基于規(guī)劃基準(zhǔn)年廢水排放量進(jìn)行的預(yù)測，二是基于規(guī)劃目標(biāo)年需水量進(jìn)行的預(yù)測。兩種預(yù)測方法同時采用，將預(yù)測結(jié)果進(jìn)行對比分析，得出最終的廢水排放量預(yù)測成果。2、污染物排放量預(yù)測工業(yè)污染物排放量預(yù)測，需要考慮工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、工業(yè)企業(yè)達(dá)標(biāo)排放政策的深化、采用節(jié)水措施、廢水治理投資的增加對廢水濃度變化的影響，以及水體使用功能對廢水濃度的要求等。城市（鎮(zhèn)）生活污染物排放量預(yù)測，需要考慮生活水平提高對污水濃度的影響。污水處理廠建設(shè)將降低城市污水濃度，減少污染物排放量。這部分削減既包括入污水廠的生活污水削減，也包括工業(yè)廢水排入污水廠的削減量。匯總城市的污染物排放量時，需要考慮污水處理廠的污染物削減量3、預(yù)測結(jié)果的校驗(yàn)通過對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、水環(huán)境治理力度等分析，將城市（地級市）進(jìn)行分類，對同類城市提出相似的經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、治理等預(yù)測系數(shù)，并根據(jù)預(yù)測后與之相似的城市的發(fā)展情況，預(yù)測其廢污水排放量和污染物排放量二、預(yù)測步驟1、預(yù)測的幾點(diǎn)假定假定規(guī)劃基準(zhǔn)年和規(guī)劃目標(biāo)年用水和排水之間折算系數(shù)不變；假定規(guī)劃基準(zhǔn)年和規(guī)劃目標(biāo)年人均產(chǎn)污系數(shù)不變；假定規(guī)劃基準(zhǔn)年和規(guī)劃目標(biāo)年各工業(yè)行業(yè)執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)不變；假定規(guī)劃基準(zhǔn)年和規(guī)劃目標(biāo)年單位投資帶來的治污效益（污染物削減量）不變。2、規(guī)劃基準(zhǔn)年相關(guān)指標(biāo)分析經(jīng)過數(shù)據(jù)分析整理，得出預(yù)測范圍內(nèi)用水量、排水量、排污量變化趨勢，以及人均綜合排（用）水量、工業(yè)萬元GDP排（用）水量、用水～排水系數(shù)等一系列的基本系數(shù)，并分析各項(xiàng)基本系數(shù)的主要影響因子及影響程度。（1）繪制人口—污水排放曲線，分析人均排水系數(shù)的變化趨勢1997-2002年全國人均生活綜合排水量變化情況（噸/人·年）我國人均綜合排水量呈逐年下降趨勢，就各地而言，這一趨勢受當(dāng)?shù)厮Y源總量影響，同時也受到節(jié)水措施深入及水價調(diào)整等因素的影響?？梢灶A(yù)計，在未來一段時間內(nèi)，這一趨勢仍將延續(xù)，而在缺水地區(qū)的下降幅度將更為明顯。（2）繪制工業(yè)GDP—廢水排放曲線，分析萬元GDP排水系數(shù)變化趨勢1997-2002年全國工業(yè)萬元GDP排水指標(biāo)變化情況（單位：噸/萬元GDP）由上圖可以看出，我國工業(yè)萬元GDP排水量呈逐年下降趨勢。據(jù)統(tǒng)計，我國的青島市工業(yè)萬元產(chǎn)值用水量為14.2m3，德國工業(yè)萬元產(chǎn)值用水量為8.6m3，英國為6.3m3，日本為3.8m3。因此，我國的工業(yè)萬元產(chǎn)值用水量及排水量的定額仍有很大的壓縮潛力。（3）繪制用水—排水曲線，確定排水系數(shù)的變化趨勢根據(jù)1998-2002年城市（鎮(zhèn)）用水量和排水量調(diào)查數(shù)據(jù)，繪制用水—排水曲線，確定地級行政區(qū)排水系數(shù)，作為規(guī)劃目標(biāo)年廢水排放量預(yù)測校核的基礎(chǔ)。（4）繪制治污投入—污染物削減曲線根據(jù)1998-2002年水污染治理投資及污染物削減調(diào)查數(shù)據(jù)，繪制治污投入—污染物削減曲線，作為規(guī)劃目標(biāo)年污染物排放量預(yù)測的基礎(chǔ)。對于工業(yè)行業(yè)，應(yīng)選擇有代表性的企業(yè)，進(jìn)行治污投入和污染物削減分析，得出萬元投資污染物（包括COD和氨氮）削減量，以此作為計算該行業(yè)污染物削減量的基礎(chǔ)。對于城市（鎮(zhèn)）生活源，應(yīng)根據(jù)污水處理廠建設(shè)投資及城市（鎮(zhèn)）排水污染物濃度及出水濃度標(biāo)準(zhǔn)，確定萬元投入污染物削減量，以此作為計算該城市（鎮(zhèn)）生活源污染物削減量的基礎(chǔ)。三、預(yù)測增長限值1、工業(yè)廢水排放量增長率≤工業(yè)GDP增長率；2、廢污水排放量增長率≤需水量增長率；3、預(yù)測廢污水/污染物排放量增長率≤現(xiàn)狀廢污水/污染物排放量增長率；4、水資源缺乏地區(qū)廢污水/污染物排放量增長率≤水資源豐沛地區(qū)廢污水/污染物排放量增長率。如預(yù)測數(shù)據(jù)符合以上限值要求，認(rèn)為預(yù)測值合理；否則應(yīng)根據(jù)限值要求重新調(diào)整數(shù)據(jù)。第三節(jié)總量分配技術(shù)路線一、流域總量分配污染物排放總量控制目標(biāo)Lt應(yīng)小于現(xiàn)狀排污量L0，即應(yīng)制定國家的總量削減計劃。引用經(jīng)濟(jì)學(xué)評價收入公平性的基尼系數(shù)概念，建立環(huán)境基尼系數(shù)方法作為流域總量分配的基本方法。該方法的基本思想是：在全面了解各分配對象（行政區(qū)、流域）的自然屬性、并承認(rèn)其社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀的前提下，對各分配對象應(yīng)排放的污染物總量進(jìn)行分配，以人口、GDP、水資源和環(huán)境容量作為基尼系數(shù)的分配指標(biāo)，分配過程中，通過基尼系數(shù)的調(diào)整體現(xiàn)公平的思想?；嵯禂?shù)原本是經(jīng)濟(jì)學(xué)概念：如果A為零，基尼系數(shù)為零，表示收入分配完全平等；如果B為零則系數(shù)為1，收入分配絕對不平等。收入分配越是趨向平等，洛倫茨曲線的弧度越小，基尼系數(shù)也越小，反之，收入分配越是趨向不平等，洛倫茨曲線的弧度越大，那么基尼系數(shù)也越大。以累計的人口、GDP、水資源、納污能力等指標(biāo)的累計百分比作為橫坐標(biāo)，累計污染物排放量作為縱坐標(biāo)，繪制相應(yīng)的洛倫茨曲線。式中，Xi為人口等指標(biāo)的累計百分比；

Yi為污染物的累計百分比；

當(dāng)i＝1的時候，（Xi-1、Yi-1）視為（0，0）1、基尼系數(shù)法進(jìn)行總量分配的技術(shù)路線1.1確定初始總量分配方案。收集分配對象的控制指標(biāo)數(shù)據(jù)：人口、GDP、水資源量和環(huán)境容量等。1.2繪制各種控制指標(biāo)的洛倫茲曲線，計算相應(yīng)的環(huán)境基尼系數(shù)。繪制時應(yīng)按不同指標(biāo)的單位污染物排放量對數(shù)據(jù)進(jìn)行排序。1.3對各種環(huán)境基尼系數(shù)進(jìn)行分析，評估分配方案的合理性。如所有基尼系數(shù)在合理范圍內(nèi)，則認(rèn)為現(xiàn)有的各控制單元分配比例合理，分配削減；如某種基尼系數(shù)不合理，則將其作為主要調(diào)整指標(biāo)，并采取相關(guān)措施進(jìn)行修正，修正原則是：主要指標(biāo)的基尼系數(shù)由高向低進(jìn)行調(diào)整，其他指標(biāo)的基尼系數(shù)不超過合理范圍，所有的環(huán)境基尼系數(shù)均合理是調(diào)整的理想狀態(tài)。1.4如削減量過大、方案不可行，難以做到所有的環(huán)境基尼系數(shù)均在合理范圍時，則選擇水資源作為主要控制指標(biāo)，通過總量削減，使基尼系數(shù)逐步合理范圍趨近?？偭糠峙浞桨福ìF(xiàn)狀排放情況）總量分配方案（現(xiàn)狀排放情況）基尼系數(shù)分配指標(biāo)：人口、GDP、水資源、環(huán)境容量求取各類指標(biāo)基尼系數(shù)，繪制洛倫茨曲線判斷基尼系數(shù)合理性不合理認(rèn)為分配方案合理，可以實(shí)施（認(rèn)可分配比例，如有削減則按相應(yīng)比例全部削減）合理調(diào)整分配方案，使不合理的基尼系數(shù)逐步減小判斷削減方案可行性可行不可行使分配方案控制在可行范圍內(nèi)，基尼系數(shù)向合理范圍趨近基尼系數(shù)總量分配方法技術(shù)路線七大流域相關(guān)情況表根據(jù)以上資料求取基于七大流域各指標(biāo)的基尼系數(shù)基于GDP的環(huán)境基尼系數(shù)較小，說明從經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來比較，全國水污染物的排放情況大致公平；基于水資源和納污能力的環(huán)境基尼系數(shù)較大，說明從水資源的角度來比較，全國水污染物的排放情況不夠均衡。在環(huán)境基尼系數(shù)的計算中，由于各流域間本身沒有不平等的局限前提，因此應(yīng)認(rèn)為環(huán)境基尼系數(shù)趨近于零是最合理的，在可能的情況下應(yīng)使基于各類指標(biāo)的基尼系數(shù)盡量趨近于零。根據(jù)這樣的概念可以認(rèn)為，環(huán)境基尼系數(shù)的合理范圍應(yīng)為0～0.2。分配的約束條件分析如下：

（1）污染物總量削減在5％左右（±0.5％）；

（2）主要指標(biāo)的基尼系數(shù)由高向低進(jìn)行調(diào)整；

（3）其他指標(biāo)的基尼系數(shù)不超過合理范圍。

選擇水資源作為主要指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，使人口和GDP的基尼系數(shù)不超過合理范圍。從以上兩表可以看出，經(jīng)過調(diào)整后，基尼系數(shù)均有所下降，雖然水資源和納污能力的基尼系數(shù)仍未降至合理范圍，但這是由于總削減比例的局限性而致，基本符合我國目前的水污染治理水平和能力，符合階段性目標(biāo)的要求。該削減方案基本可行。二、區(qū)域總量分配1、技術(shù)路線：區(qū)域總量分配的分配對象是工業(yè)點(diǎn)源和城鎮(zhèn)生活源，該總量應(yīng)是已確定的、可直接分配的、已將區(qū)域面源和湖泊內(nèi)源排除在外的。其中，城鎮(zhèn)生活源的總量以人口增長情況和生活污染物排放量增長情況進(jìn)行估算，其總量削減情況參照當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)情況進(jìn)行。生活源的削減不設(shè)定分配目標(biāo)，以規(guī)劃中治理設(shè)施的實(shí)際削減情況預(yù)測其排放量。去除城鎮(zhèn)生活源后，區(qū)域總量將分配至各工業(yè)點(diǎn)源。區(qū)域到點(diǎn)源的分配路線為：點(diǎn)源→控制單元→排污口→水環(huán)境功能區(qū)→控制斷面。其中，自點(diǎn)源→控制單元→排污口的計算范圍為產(chǎn)污區(qū)；自排污口→水環(huán)境功能區(qū)→控制斷面的計算范圍為匯污區(qū)。整條計算鏈將總量與水質(zhì)相互對應(yīng)，可確定點(diǎn)源與受損水體水質(zhì)的輸入響應(yīng)關(guān)系?；嵯禂?shù)變化表COD削減方案和削減量表（單位：萬噸）相對單位水資源而言的污染物排放量較高的流域是海河、遼河、淮河，而珠江、松花江、長江的單位水資源污染物排放量較低，與我們已知的全國水體污染情況大致吻合。因此，選擇海河、遼河、淮河作為主要削減目標(biāo)，以降低基于水資源的基尼系數(shù)。2、分配方法的選擇定額達(dá)標(biāo)排放分配法等比例分配法環(huán)境績效分配按貢獻(xiàn)率削減排放量分配3、分配方案優(yōu)化確定初始分配額后，通過以下方式對分配進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的方案：企業(yè)內(nèi)部企業(yè)間政府部門介入1）產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整。2）建立排污權(quán)交易制度，由政府部門對企業(yè)的排污總量進(jìn)行統(tǒng)一管理。地方環(huán)保部門應(yīng)在區(qū)域總量目標(biāo)確定的前提下，聯(lián)合當(dāng)?shù)刂饕I(yè)企業(yè)，提出多種治理方案，并對各種方案進(jìn)行優(yōu)化組合，最終形成多贏分配方案。第四節(jié)水環(huán)境規(guī)劃方案分析重點(diǎn)流域規(guī)劃在進(jìn)行了問題評估、功能分區(qū)、排污預(yù)測、目標(biāo)制定后，進(jìn)入到規(guī)劃的方案制定部分，能否制定出來一個優(yōu)化的治理方案，是流域水環(huán)境問題能否解決的關(guān)鍵，是流域水污染防治工作實(shí)施的依據(jù)。流域規(guī)劃方案的制定要考慮到全國各個流域的自然資源、經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口分布的不同，針對不同的問題、不同的特點(diǎn)優(yōu)化出不同的治理方案。規(guī)劃方案以區(qū)域總量控制、分配方案和問題分析為目標(biāo)基礎(chǔ)，以區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)情況、區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局情況、區(qū)域水資源和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)情況等分析作為方案的約束條件，進(jìn)行區(qū)域內(nèi)的規(guī)劃方案設(shè)計，技術(shù)流程圖如下：方案設(shè)計（包括以下四方面）：關(guān)于總量控制和分配方案2、關(guān)于重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)行業(yè)治理方案的制定（生活、工業(yè)、非點(diǎn)源、其他）關(guān)于政策保障方案的確定關(guān)于可達(dá)行分析案例分析線性規(guī)劃法在水環(huán)境規(guī)劃最優(yōu)化方案中的應(yīng)用概念1：線性規(guī)劃是運(yùn)籌學(xué)的一個重要分支，它是研究在一定數(shù)量的人力、物力和財力等資源條件下，如何恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用這些資源以達(dá)到最大效益的統(tǒng)籌規(guī)劃問題。概念2：在一組相互關(guān)聯(lián)的多變量線性等式或不等式約束條件下，去尋求某個線性目標(biāo)函數(shù)最大化或最小化。從本質(zhì)上看，線性規(guī)劃屬于一種特殊的條件極值問題。線性規(guī)劃問題可用數(shù)學(xué)方式表述為如下形式：max（min）f=c1x1+c2x2+……cnxn（1）a11x1+a12x2+……a1nxn<(=>)b1a21x1+a22x2+……a2nxn<(=>)b2……（2）am1x1+am2x2+……amnxn<(=>)bmx1、x2……xn>0這就是線性規(guī)劃問題的一般數(shù)學(xué)模型，簡稱LP模型。式（1）被稱為目標(biāo)函數(shù)，式（2）被稱為約束條件。[例]如圖所式，有兩個工廠位于某河流附近，均向該河流排放某種工業(yè)污水。在工廠A處的河流流量為每天500萬m3，兩個工廠之間有一條流量為每天200萬m3的支流，工廠A每天排放該種工業(yè)污水2萬m3，工廠B每天排放該種工業(yè)污水1.4萬m3，從工廠A排出的工業(yè)污水流到工廠B之前，有20%可自然凈化。根據(jù)環(huán)保要求，河流中該工業(yè)污水的含量應(yīng)不大于0.2%。這兩個工廠都需要各自處理一部分工業(yè)污水，工廠A處理工業(yè)污水的成本是1000萬元/萬m3，工廠B處理工業(yè)污水的成本是800萬元/萬m3，試問：在滿足環(huán)保要求的條件下，兩個工廠每天應(yīng)分別處理多少污水，使這兩個工廠總的污水處理費(fèi)用最小。500萬m3工廠500萬m3工廠B工廠A200萬m3200萬m3上述問題用數(shù)學(xué)模型描述如下：設(shè)工廠A每天處理工業(yè)污水量為x1萬m3，工廠B每天處理工業(yè)污水量為x2萬m3，從工廠A到工廠B之間，河流中工業(yè)污水含量要不大于0.2%，由此可得關(guān)系式：（2-x1）/500<2/1000流經(jīng)工廠B后，河流中污水量仍要不大于0.2%，此時有近似關(guān)系式：[0.8(2-x1)+(1.4-x2)]/700<2/1000由于每個工廠每天處理的工業(yè)污水量不會大于每天的排放量，故有：x1<2；x2<1.4該問題的目標(biāo)是要求兩廠用于處理工業(yè)污水的總費(fèi)用最小，即求z=1000x1+800x2的最小值，上述問題可用數(shù)學(xué)模型表示為：目標(biāo)函數(shù)min（z）=1000x1+800x2約束條件x1>10.8x1+x2>1.6x1<2x2<1.4x1、x2>0由上述例子可以看出，這是一類求極值的優(yōu)化問題。從數(shù)學(xué)上說，這類問題具有以下特征：（1）在問題中，每一個具體的方案都是用一組未知量（又稱決策變量）的一組定值來表示的，而且一般要求這些未知量取值是非負(fù)的；（2）這類問題一般存在一定的限制條件，用一組關(guān)于