[发明专利]一种沿海城市不同行业污染物允许排海量的优化计算方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种沿海城市不同行业污染物允许排海量的优化计算方法。

技术背景

渤海是我国唯一的半封闭内海，面积77，284km²，具有独特的资源优势和地源优势，是环渤海经济圈的重要支持系统。但是随着沿海城市工业化、信息化、城市化进程的不断加快，近岸海域水质不断恶化、赤潮灾害频发、海洋生态系统失衡、渔业资源衰退等海洋生态环境问题也日趋严重。自20世纪70年代末，渤海海洋环境质量总体上呈恶化趋势，尤其是在90年代中后期。根据多年的监测和评价结果，渤海近岸海域的污染范围呈扩大趋势。1992年渤海遭受污染的面积约20％，而到了1998年，渤海受污染的面积约40％。经过近几年的治理，2006年，渤海未达到清洁海域水质标准的面积约2.0万平方公里，占渤海总面积的26％，共发生赤潮11次，累计发生面积达到2980平方公里。污染形势依然严峻，污染海域主要集中在辽东湾近岸、渤海湾和莱州湾等近岸海域，主要污染物为无机氮、活性磷酸盐和石油类等。工业废水、生活污水、工业和生活垃圾、农药、化肥等陆源污染物大量超标超量排放入海成为当前渤海环境状况恶化未能得到遏制的根本原因。由于渤海海洋生态环境问题已成为环渤海地区社会经济可持续发展的重大制约因素，自20世纪90年代后期，国家环保总局和国家海洋局先后分别制定了《渤海碧海行动计划》和《渤海综合整治规划》，着重开展包括主要化学污染物排海总量控制在内的渤海海洋生态环境质量预防、控制和治理等。

当前，在科学发展观指导下，建设资源节约型、环境友好形社会，特别是促进经济发展与人口、资源、环境相协调已成为各地区实施“十一五”社会经济发展规划所遵循的共同原则。污染物排海总量控制研究不仅是我国海洋生态环境保护，海洋资源的可持续开发以及实现我国“十一五”社会和经济可持续发展国家目标所必需，同时也是“十一五”中国海洋科学和环境科学基础研究的优先发展领域(冯士笮和王辉，2001)。对于像环渤海这样经济发展迅速的沿海地区，尽快科学合理地实施污染物排海总量控制就成为促进经济、环境持续健康发展最重要的迫切举措。同时，国家海洋局在本世纪初开始在重点海湾及河口实施碧海行动计划，迫切需要总量控制理论和计算方法的进一步完善；而我国的污染物排海总量控制研究尚在研究探索阶段，难以满足污染物排海总量控制的实际需求。

而在研究方法和研究手段上，我国总量控制的数学模型日臻完善，系统工程方法已得到普遍应用，主要有系统模拟法、数学规划法、投入产出法、系统动力学、大系统分解法、多目标规划法、随机规划和模糊系统理论规划法等等。近年来，随着计算机技术广泛用于环境规划中，各种环境管理信息系统(EMIS)和水资源规划管理决策支持系统(DSS)及地理信息系统(GIS)大量用于总量控制决策系统中。这些现代化手段和各种数学模型相结合，为系统综合的分析、评价和预测环境质量的变化，客观地掌握环境中污染物的迁移转化规律、确定总量控制的措施提供了有力的支持。

因此，在渤海开展总量控制研究具有重要的理论意义和现实意义，并且对于中国近海海域污染物排海总量控制的实施具有重要的参考意义。本项发明综合了多目标函数模型与非线性规划模型的优点，将为沿海地区环保部门和海洋监管部门制定强制性污染物排海总量削减方案，并为实现由目标总量管理向容量总量管理转轨提供科学依据；同时还为有关部门制定区域经济规划、调整产业结构、合理配置工业布局等提供必要的理论依据和技术支持。

发明内容

本发明的基于多目标函数非线性规划模型的污染物产业/行业允许排放容量计算方法是基于公平性原则、经济效益原则、经济与环境及资源利用可持续原则、以海定陆，河海统筹原则、行政区划分原则。排污负荷分配到源是污染物排放总量控制的最终目的，合理地、公平的确定各个污染源的允许排放量也是陆源污染物排放总量控制的关键之一。目前，确定各个污染源的允许排放容量有多种方法，但各有优缺点。其中，数学规划方法是从系统观点出发，根据污染源的空间格局和排放强度，以及污染治理的技术经济水平，求出整个优化的具有环境经济效益的排污负荷分配方案。

本发明通过将污染物排放容量问题看做一个数学优化问题，利用数学优化方法计算允许排放容量，一般以陆源污染物排放量最大(或削减总量最小)为目标函数，最大限度的利用海洋的净化能力，在保证海域环境质量达标的前提下，求出各陆源污染源(也可以包括虚拟污染源)的整体优化的允许排放量。

如在一定约束条件下对一个或多个目标函数进行最小化，通常用下式表示：