[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

摘要

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，属于环境保护技术领域，首先是目标函数的设定，目标函数模型应在满足经济、环境和社会三者协调发展的前提下将水环境容量分配至行政区域内以及区域内各行业，并计算出污染排放单元的最大允许排放容量；然后是约束条件的设定，约束条件应基于经济效益原则、公平原则、最低生活水平保障原则，并在满足经济、环境和社会三者协调发展的前提下将水环境容量分配至各行政区划或区域内各行业，约束条件包括经济、环境保护、社会三方面进行。本发明模型借助计算机软件对环渤海13城市主要化学污染物排海总量控制进行计算，可以快速得到13城市的COD、DIN的允许排放容量，为各环渤海城市的排污量提供指导。

主权项

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，对环渤海13城市主要化学污染物排海总量控制进行计算，整个渤海分为辽东湾、莱州湾、渤海湾和中央盆地四个水域，大连，营口，盘锦，锦州，葫芦岛，秦皇岛，唐山，天津，沧州，滨州，东营，潍坊，烟台13个城市按顺序前1到5分给辽东湾，6到7分给莱州湾，8到10分给渤海湾，11到13分给中央盆地；其特在于它的具体建模步骤如下：(1)目标函数模型建立：①$X\≥\underset{j=1}{\overset{k}{\Σ}}{X}_j,k=1,2,3,4$②$X_1\≥\underset{i=1}{\overset{l}{\Σ}}{x}_i,l=1,2,3,4,5$③$X_2\≥\underset{i=6}{\overset{m}{\Σ}}{x}_i,m=6,7$④$X_3\≥\underset{i=8}{\overset{n}{\Σ}}{x}_i,n=8,9,10$⑤$X_4\≥\underset{i=11}{\overset{o}{\Σ}}{x}_i,o=11,12,13$i为污染物排放单元，以沿海城市分别作为污染物允许排放容量分配的单元；x_i为沿海城市的污染物允许排放容量；(2)约束条件函数模型建立(2.1)经济效益约束模型依据经济效益增长的原则，各城市单元最大允许排放量的确定同时要保证经济的持续增长，因而上式中GDP要满足一定的增长，即：GDP_t≥GDP₀·(1+r_g)^t式中GDP₀为i城市的基准年地区生产总值，GDP_t为第t年的地区生产总值，本文指规划年的地区生产总值，单位均为10⁴元/a；r_g为GDP年均增长率，％；(2.2)污染物排放强度约束模型α_i≤α_i0或${\mathrm{\α}}_i\≤\stackrel{-}{{\mathrm{\α}}_o}$α_i0、为基准年i城市的万元产值排放强度和环渤海地区万元产值排放强度的平均值，单位均为t/10⁴元；假设经济的增长与污染物的排放存在一定的关系：α_i＝x_i/GDP_i 式中x_i为i城市的污染物允许排放容量，单位为10⁴t/a；GDP_i为i城市的地区生产总值，10⁴元/a；α_i为i城市的污染物万元产值排放强度，单位为t/10⁴元；(2.3)人口约束模型污染物允许排放容量分配要保障人口数量增长的需要，而人口数量的增长，不能超过各地区“十一五”规划所规定的目标；P_t≤P₀·(1+r_p)^t P₀为i城市的基准年常住人口数量，P_t为规划年的人口数量，单位均为10⁴人/a；r_p为人口机械增长率，‰；同时人口与生活污水中污染物的排放存在定量关系：β_i＝W_Hi/P_i 式中：β_i为i城市的人均污染物排放强度，Kg/人；W_Hi为生活污水中污染物的排放量，10⁴t/a，P_i为人口数量，10⁴人/a；(2.4)环境投资约束模型R_i0≤R_i≤R_i'式中R_i为i城市环境治理投资占地区生产总值的比例，R_i0为基准年环境治理投资占地区生产总值的比例，R_i'为最大环境治理投资比例，单位均为％；R_i'则根据现状污染物排放强度，所在流域分配容量，以及基准年环境投资的比例确定；对于每个城市，环境投资的比例与污染物排放强度存在反比例关系，即环境投资的比例越大，污染物的排放强度越小，环境投资的比例越小，污染物的排放强度越大：R_t/R₀＝α₀/α_t；(2.5)非负约束条件在模型的优化过程中，可能会出现允许一部分参数为负值的情况；这种模型在数学上可以得到允许排放容量的极大值，在现实情况中却不可能出现，因而α_i≥0；β_i≥0；x_i≥0。