專利名稱：一種湖泊氮磷營養(yǎng)鹽削減達(dá)標(biāo)的容量分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及湖泊營養(yǎng)鹽總量控制領(lǐng)域，具體涉及一種水環(huán)境容量分配的層次分析模型。
背景技術(shù)：
湖泊中蓄積的淡水是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及居民生活用水的重要水源之一。但是，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量含有有害物質(zhì)的廢水、廢渣、或受農(nóng)藥污染的灌溉尾水排泄入湖，造成湖泊污染，從而失去寶貴的淡水資源，并危害到人類的正常健康。治理湖泊流域水污染過程中，水污染物總量控制是控制污染源發(fā)展趨勢，改善環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，其中，水環(huán)境污染物容量分配與削減措施是總量控制的核心問題和技術(shù)關(guān)鍵。 目前，水環(huán)境容量在我國基本上采用無償分配方式，在無償分配方式下，最應(yīng)該注重的是公平性。在遵循公平和效益的原則下，對流域水環(huán)境容量在區(qū)域間進(jìn)行分配，制定具經(jīng)濟(jì)性、 可操作性、公平性的容量分配方案和削減方案是水環(huán)境污染物總量控制的關(guān)鍵問題。目前國內(nèi)外采用的容量分配方法一般方法可細(xì)分為三種①等比例法；②費(fèi)用最小分配法；③按貢獻(xiàn)率削減排放量的分配方法，但這三種方法都不能客觀地反映分配區(qū)域間的差異，實(shí)現(xiàn)公平原則。等比例法的前提是承認(rèn)排污現(xiàn)狀，但沒有分析產(chǎn)生污染的原因， 甚至忽視了部分排污單位為減少污染排放所作出的努力，實(shí)際上是對主動(dòng)承擔(dān)污染減排責(zé)任的污染源的一種打擊。治理費(fèi)用最小分配方法忽略了各企業(yè)對減小排污量的貢獻(xiàn)，同樣難以達(dá)到公平性。按貢獻(xiàn)率削減排放量的分配方法體現(xiàn)每個(gè)排污單位平等共享水環(huán)境容量資源，平等承擔(dān)超過其允許負(fù)荷量的責(zé)任，但忽視了不同行業(yè)污染治理費(fèi)用的差異，在污染治理費(fèi)用方面有一定的不公平性。此外，目前國內(nèi)外現(xiàn)有的公平分配方法主要可分為2類， 即單目標(biāo)和多目標(biāo)公平分配方法。前者包括水污染物排放量或貢獻(xiàn)率的公平分配、收益和處理費(fèi)用的公平分配、行政協(xié)調(diào)的公平分配等，后者包括灰度理論或模糊數(shù)學(xué)方法、層次分析法和Delphi法等。但這兩類方法也同樣不同程度地存在缺陷，單目標(biāo)公平分配方法側(cè)重于污染源間的分配研究，只體現(xiàn)了局部的公平性并缺乏一定的科學(xué)性，多目標(biāo)公平分配方法存在著操作過程繁瑣、實(shí)用性較差的不足。2003年5月第五期《水利學(xué)報(bào)》中的《水污染物允許排放總量分配方法研究》中運(yùn)用層次分析法進(jìn)行了總量分配的研究。該方法通過建立層次結(jié)構(gòu)模型，確定了上、下層元素間的隸屬關(guān)系，對于同層各元素，以相鄰上層有聯(lián)系的元素為準(zhǔn)，分別兩兩比較，在咨詢有關(guān)專家意見的基礎(chǔ)上運(yùn)用評分辦法判斷其相對重要或優(yōu)劣程度。比較過程建立兩兩判斷矩陣，通過層次單排序及判斷矩陣一致性檢驗(yàn)后再通過層次總排序及判斷矩陣一致性檢驗(yàn)，確定判斷結(jié)果的可靠性。按照該方法，可得到較低層次對比其高的層次的最大特征值與歸一化后的權(quán)重向量及最底層對最高層的總排序權(quán)重。將得到的各分層對總目標(biāo)的組合權(quán)重視為各分區(qū)對允許排污總量占有份額的表示，即將各分區(qū)組合權(quán)重之比作為允許排污量之比，然后按此比例進(jìn)行排污總量的分?jǐn)?。運(yùn)用層次分析法實(shí)現(xiàn)容量分配過程中，確定權(quán)重或因素都不同程度地受主觀影響，實(shí)用性相相對較差。另外，我國環(huán)保部門在容量分配過程中，多是根據(jù)分配對象的污染排放現(xiàn)狀、水質(zhì)現(xiàn)狀和削減能力進(jìn)行大致分配，由于決策依據(jù)不足，主觀性較大，無法說明其分配的合理性和公正性。而本發(fā)明提出的基于基尼系數(shù)的容量分配方法的基本思想是，在全面了解個(gè)分配對象的自然屬性、并承認(rèn)其社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀的前提下，對分配對象應(yīng)排放污染物總量進(jìn)行分配。該方法充分考慮了區(qū)域間在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境、資源和管理等方面存在的差異性，以及排污總量控制系統(tǒng)所具有的不確定性，克服了現(xiàn)有的技術(shù)方法普遍存在的主管性較強(qiáng)、 公平性無法得到保證的缺陷，實(shí)現(xiàn)了容量分配分析過程和確定分配方案過程的公平性、客觀性和合理性，又起到了對單位人口、經(jīng)濟(jì)規(guī)?；颦h(huán)境容量所負(fù)荷的污染物排放強(qiáng)度給予平衡調(diào)節(jié)的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種描述湖泊流域分區(qū)水污染物排放總量在各個(gè)管理對象間科學(xué)、公平、合理地分配的層次結(jié)構(gòu)模型，以彌補(bǔ)目前使用的容量分配方法存在的科學(xué)性差、公平性弱、合理性低的缺陷，為分配污染物排放權(quán)提供有力的技術(shù)支撐和為水域污染物總量控制提供更好技術(shù)手段。有鑒于此，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案一種湖泊氮磷營養(yǎng)鹽削減達(dá)標(biāo)的容量分配方法，其特征在于包括以下步驟Si，按照貢獻(xiàn)率、等比例及費(fèi)用最小的方法確立初始分配方案；S2，選擇合適的評估指標(biāo)，收集分配對象的控制指標(biāo)數(shù)據(jù)；S3，繪制各指標(biāo)與水污染物總量相對應(yīng)的洛倫茲曲線；S4，計(jì)算各控制指標(biāo)相對應(yīng)的環(huán)境基尼系數(shù)；S5，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；S6，對分配方案進(jìn)行修正，確定最終分配方案。其中，步驟Si，在對流域污染產(chǎn)業(yè)進(jìn)行產(chǎn)、排量核算的基礎(chǔ)上，按照貢獻(xiàn)率、等比例及費(fèi)用最小的方法確立初始分配方案。其中，步驟S2獲取評估指標(biāo)數(shù)據(jù)包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，自然環(huán)境條件數(shù)據(jù)，綜合因素?cái)?shù)據(jù)，對研究的環(huán)境影響因素進(jìn)行分析后選擇合適的評估指標(biāo)，收集整理各分配對象的相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)及主要污染物的污染排放量數(shù)據(jù)。其中，步驟S3，將各控制指標(biāo)所負(fù)荷的水污染物排放量遞增排序，繪制各指標(biāo)與水污染物總量相對應(yīng)的洛倫茲曲線。其中，步驟S4，用梯形面積法計(jì)算各控制指標(biāo)相對應(yīng)的環(huán)境基尼系數(shù)。其中，步驟S5，對各控制指標(biāo)對應(yīng)的環(huán)境基尼系數(shù)進(jìn)行分析，認(rèn)為基尼系數(shù)小于 0. 2為合理范圍，評估分配方案的合理性。其中，步驟S6，對分配方案進(jìn)行修正，以達(dá)到所有環(huán)境基尼系數(shù)均合理，由此確定最終分配方案。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的一種湖泊氮磷營養(yǎng)鹽削減達(dá)標(biāo)的容量分配方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合圖1，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。圖1是本發(fā)明實(shí)施的一種湖泊氮磷營養(yǎng)鹽削減達(dá)標(biāo)的容量分配方法的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟Si，在對流域污染產(chǎn)業(yè)進(jìn)行產(chǎn)、排量進(jìn)行核算的基礎(chǔ)上，基于容量分配方法一般方法，包括貢獻(xiàn)率、等比例及費(fèi)用最小的方法確立對各分配單位的初始分配方案。其中包括以下步驟S11，建立如下分配模型Wi = WX (a ^i+ α ^i+ α 諷+ α 4氏)。式中，W為河流的水環(huán)境容量，t/a %為第i個(gè)分配單位(行政區(qū))分配到的水環(huán)境容量，t/a成為第i個(gè)分配單位利用水環(huán)境資源的社會(huì)效益系數(shù)，％ 為第i個(gè)分配單位利用水環(huán)境資源的經(jīng)濟(jì)效益系數(shù)，％ 為第i個(gè)分配單位當(dāng)前的污染貢獻(xiàn)率，％ ；氏為第i個(gè)分配單位水資源效益系數(shù)，％;αι，α2，a3，Ci4為權(quán)重。其中Si. E^ D” Ri的計(jì)算公式如下
C'Cfrs -fnf
iλ ι
權(quán)利要求
1.一種湖泊氮磷營養(yǎng)鹽削減達(dá)標(biāo)的容量分配方法，其特征在于，包括以下步驟Si，按照貢獻(xiàn)率、等比例及費(fèi)用最小的方法確立初始分配方案；S2，選擇合適的評估指標(biāo)，收集分配對象的控制指標(biāo)數(shù)據(jù)；S3，繪制各指標(biāo)與水污染物總量相對應(yīng)的洛倫茲曲線S4，計(jì)算各控制指標(biāo)相對應(yīng)的環(huán)境基尼系數(shù)；S5，對各指標(biāo)的環(huán)境基尼系數(shù)進(jìn)行分析，評估分配方案的合理性；S6，對分配方案進(jìn)行修正，確定最終分配方案；
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于對流域污染產(chǎn)業(yè)進(jìn)行產(chǎn)、排量核算的基礎(chǔ)上確立初始分配方案。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中選擇的評估指標(biāo)數(shù)據(jù)包括 社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，自然環(huán)境條件數(shù)據(jù)，綜合因素?cái)?shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征還在于，獲取的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)包括人口、產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值和排污口情況；獲取的自然環(huán)境條件數(shù)據(jù)包括土地面積，河流長度、水資源和水質(zhì)現(xiàn)狀；獲取的綜合因素?cái)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)包括人口密度、水環(huán)境容量、產(chǎn)業(yè)用水量、產(chǎn)業(yè)產(chǎn)排量和環(huán)境保護(hù)投入。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用梯形面積法計(jì)算環(huán)境基尼系數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S5中，將基尼系數(shù)的合理范圍界定為 0. 2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種湖泊氮磷營養(yǎng)鹽削減達(dá)標(biāo)的容量分配方法的方法，其特征在于包括以下步驟基于按照貢獻(xiàn)率、等比例及費(fèi)用最小的方法確立初始分配方案，收集分配對象的控制指標(biāo)數(shù)據(jù)，繪制控制指標(biāo)的洛倫茲曲線，計(jì)算相對應(yīng)的環(huán)境基尼系數(shù)，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，進(jìn)行修正后確定最終分配方案。本方法將水環(huán)境基尼系數(shù)作為水環(huán)境容量分配結(jié)果的公平性衡量指標(biāo)，并選擇了多個(gè)能真實(shí)反映環(huán)境影響因素的、較容易獲取數(shù)據(jù)的評估指標(biāo)，充分考慮了區(qū)域間的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境自凈能力的差異，實(shí)現(xiàn)了分析過程和分配方案的公平性、客觀性和科學(xué)性，為水環(huán)境污染物總量控制提供了有效的技術(shù)支撐。
文檔編號G06F19/00GK102521494SQ20111039468
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者何連生, 吳鋒, 戰(zhàn)金艷, 林丹琪, 羅姣, 鄧祥征 申請人:北京師范大學(xué)