第四章 环境规划与管理的技术方法 第一节 预测方法 第二节 总量控制技术 第三节 可持续发展评判方法 第四节 循环经济构建技术 第一节 预测方法 第二节 总量控制技术 第三节 可持续发展评判方法 第四节 循环经济构建技术 第五节 决策技术 2017/3/8

第一节 预测方法 一、预测与环境预测 1、预测 是指根据客观事物的发展趋势和变化规律， 对其未来发展状态做出科学的推测与判断 2、环境预测 第一节 预测方法 一、预测与环境预测 1、预测 是指根据客观事物的发展趋势和变化规律， 对其未来发展状态做出科学的推测与判断 2、环境预测 指对规划对象相关的社会、经济、环境要素 的发展趋势进行科学的推断 2017/3/8

第一节 预测方法 一、预测与环境预测（续） 3、环境预测以系统的观点为指导，遵循系统 性原理、连贯性原理、相关性原理 4、环境预测，包括： 第一节 预测方法 一、预测与环境预测（续） 3、环境预测以系统的观点为指导，遵循系统 性原理、连贯性原理、相关性原理 4、环境预测，包括： 确定预测目标、收集整理有关资料、选择预测 方法、建立预测模型、评价预测模型、利用模 型进行预测、分析预测结果等步骤 2017/3/8

第一节 预测方法 二、回归预测方法 环境系统往往存在一定的因果关系，可通过对大 量观测数据的统计处理，找到其关系和规律。 第一节 预测方法 二、回归预测方法 环境系统往往存在一定的因果关系，可通过对大 量观测数据的统计处理，找到其关系和规律。 回归分析就是通过对观测数据的统计分析和处理， 确定事物之间相关关系的方法。 回归预测可分为线性回归预测和非线性回归预测。 2017/3/8

第一节 预测方法 （一）线性回归预测 回归模型可以分为一元回归模型和多元回归模型 。 2017/3/8

包括点估计、矩估计、最大似然估计和最小二乘估 计等，而多元回归中通常选用最小二乘估计的方法。 1、参数估计的方法 包括点估计、矩估计、最大似然估计和最小二乘估 计等，而多元回归中通常选用最小二乘估计的方法。 2、模型参数的检验 包括相关系数检验、F-检验、t-检验、DW 检验和共 线性诊断等 最大似然估计：寻找最可能的值（在所有可能的取值中，寻找一个值使这个采样的“可能性”最大化） 最小二乘估计：残差平方总和为最小的估计 2017/3/8

第一节 预测方法 （二）非线性回归预测 当因变量和自变量之间的关系为曲线形式时，称它 们之间的关系为非线性关系，所建立的模型为非线 性模型。 第一节 预测方法 （二）非线性回归预测 当因变量和自变量之间的关系为曲线形式时，称它 们之间的关系为非线性关系，所建立的模型为非线 性模型。 依据自变量的数量，可以将非线性回归模型分为一 元函数曲线模型和多元函数曲线模型 2017/3/8

第一节 预测方法 1．一元回归模型 2017/3/8

第一节 预测方法 2．多元回归模型 通常先将非线性模型转化成线性模型，然后利用线 性模型的统计学方法进行参数估计和检验。 2017/3/8

第一节 预测方法 三、时间序列平滑预测 时间序列分析法是依据预测对象过去的统计数据， 找到其随时间变化的规律，建立时序模型，进而推 断未来数值的方法。 2017/3/8

第一节 预测方法 三、时间序列平滑预测 （一）一次指数平滑法 1．一次指数平滑法模型 第一节 预测方法 三、时间序列平滑预测 （一）一次指数平滑法 1．一次指数平滑法模型 假定：未来预测值对过去已知数据有一定关系，近 期数据对预测值的影响较大，远期数据对预测值的 影响较小，影响力呈几何级数减少。 以本期实际值和上期指数平滑值的加权平均值作为 本期指数平滑值，作为下一期预测值： 2017/3/8

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（二）二次指数平滑法 1、时间序列呈直线趋势时，为了提高指数平滑对时间序列的吻合程度，在第一次指数平滑的基础上，再进行一次平滑； 2、目的不是直接用于预测，而是用来修正一次指数平滑值的滞后偏差； 3、二次指数平滑对原时间序列进行了两次修匀，更能消除原序列的不规则变动和周期性变动，使序列的长期趋势更加明显。 2017/3/8

（三）三次指数平滑法 布朗三次指数平滑法； 在二次指数平滑的基础上再做一次指数平滑，然后用平滑值建立预测模型的方法； 布朗三次指数平滑法主要用于非线性时间序列的预测。 2017/3/8

四、时间序列分析方法 时间序列分析方法，又称博克斯-詹金斯法或ARMA方法，是将预测对象随时间变化形成的序列看作一个随机序列、一种依赖时间的一族随机变量。 这一族随时间变化的数字序列，可以用相应的数学模型加以近似描述，能更本质的认识到其中的内在结构和复杂特性，达到最小方差意义下的最佳预测 相关软件：S-plus，TSP，Eviews和SAS等。 2017/3/8

举例1——人口预测 2017/3/8

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举例2——能耗预测 2017/3/8

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五、马尔可夫预测 1、概述 将时间序列看作一个随机过程，通过对事物不同状态的初始概率和状态之间转移概率的研究，确定状态变化趋势，以预测事物的未来。其特点： 概率预测方法； 无后效性； 应用关键在于弄清楚各种有关状态； 尽量使状态的数目尽可能的少。 无后效性某阶段的状态一旦确定，则此后过程的演变不再受此前各种状态及决策的影响，简单的说，就是“未来与过去无关”， 2017/3/8

五、马尔可夫预测（续） 2、方法特点 在环境预测，各个阶段（或时点）的状态和状态之间的转移概率是最为关键的； 其基本方法就是利用状态之间的转移概率矩阵预测事件发生的状态及其发展变化趋势； 状态转移概率矩阵应有一定的稳定性，应具有足够多的统计数据，才能保证预测的精度与准确性，这是运用马尔可夫预测方法的一个最为基本的条件。 2017/3/8

六、灰色系统理论 1、基于灰色建模理论，通过GM（1，1）模型，预测某一序列数据间的动态关系 2017/3/8

数列预测：对行为特征量进行等时距地观测； 灾变预测：对异常出现时刻的预测； 2、按照其预测问题的特征可分为： 数列预测：对行为特征量进行等时距地观测； 灾变预测：对异常出现时刻的预测； 拓扑预测：即图形的预测、波形预测。 一般在原始数据列摆动幅度大而且频繁的情况下应用； 系统预测：是对系统中的数个变量变化情况同时进行的预测，既预测这些变量间的发展变化关系，又预测系统中主导因素所起的作用 2017/3/8

七、系统动力学方法 系统动力学（System Dynamics），是以反馈理论为基础，以数学计算机仿真技术为手段，通过对系统各组成部分和系统行为进行仿真，研究复杂系统的行为的学科。 2017/3/8

（一）建模原理 1．系统动力学模型的主要目的 研究系统的问题 加深对系统内部反馈结构与其动态行为关系的研究与认识 进行改善系统行为的研究。 2017/3/8

（一）建模原理（续） 2．系统界限 把系统中的反馈回路考虑成闭合的回路； 把那些与建模目的关系密切、重要的量都划入边 界，界限应是封闭的； 在定性分析的基础上辅以定量分析，以确定系统 的主要变量与回路； 某一特定的动态行为，主要由系统内部所决定。 2017/3/8

（一）建模原理（续） 3.状态变量、速率与流图法 系统动力学认为反馈系统中包含连续的，类似流 体流动与积累过程； 速率或称变化率，随着时间的推移，使状态变量 的值增或减。 2017/3/8

（二）主要步骤 1．系统分析 （1）主要任务：分析问题，剖析要因。 （2）主要内容： 调查收集有关系统的情况与统计数据； 了解用户提出的要求，目的与明确所要解决的问题； 分析系统的基本问题与主要问题，基本矛盾与主要矛盾，变量与主要变量； 初步划定系统的界限，并确定内生变量，外生变量，输入量；确定系统行为的参考模式等。 2017/3/8

（二）主要步骤（续） 2. 系统的结构分析 （1）主要任务： 处理系统信息； 分析系统的反馈机制。 2017/3/8

分析系统的变量、变量间关系，定义变量，确定变量的种类及主要变量； 确定回路及回路间的反馈耦合关系； 初步确定系统的主回路及它们的性质； 2. 系统的结构分析（续） （2）主要内容： 分析系统总体的与局部的反馈机制； 划分系统的层次与子块； 分析系统的变量、变量间关系，定义变量，确定变量的种类及主要变量； 确定回路及回路间的反馈耦合关系； 初步确定系统的主回路及它们的性质； 分析主回路随时间转移的可能性。 2017/3/8

（二）主要步骤（续） 3．建立数学的规范模型 在系统分析和结构分析的基础上，根据各系统演化行为、反馈关系建立相应的方程和模型，主要包括： 建立L，R，A，C诸方程； 确定与估计参数； 给所有N方程，C方程与表函数赋值等。 2017/3/8

（二）主要步骤（续） 4．模型模拟与政策分析 在系统建模、参数估计、参数矫正、灵敏度分析之后，以系统动力学的理论为指导进行模型模拟与政策分析，更深入地剖析系统； 寻找解决问题的决策，并尽可能付之实施，取得实践结果，获取更丰富的信息，发现新的矛盾与问题； 修改模型，包括结构与参数的修改，模型的检验与评估。 2017/3/8

（三）DYNAMO语言及系统动力学仿真软件 1．变量、常数与方程 两大类数量，可划分为：常数，其值在一次模拟的全过程中不变；变量，其值是可变的（变量都带有时间下标，常数均不带时间下标）。 六种方程，即：状态变量方程L，速率方程R，辅助方程A，常数赋值方程C，表函数T和初值方程N。 2017/3/8

（三）DYNAMO语言及系统动力学仿真软件 2．系统动力学实现软件 目前流行的系统动力学仿真软件主要有Pd-plus，vensim和stella 2017/3/8

（三）DYNAMO语言及系统动力学仿真软件 2017/3/8

（三）DYNAMO语言及系统动力学仿真软件 2017/3/8

第二节 总量控制 一、总量控制定义及分类 1、定义 第二节 总量控制 一、总量控制定义及分类 1、定义 所谓环境污染物总量控制，是在一定区域范围 （通常是行政区域或流域）内，通过有效的措施， 把排入区域的污染物总量控制在一定的数量之内， 使其达到预定区域环境规划与管理的环境目标的 一种控制手段。 城市的污染物排放总量是区域内工业、交通、农 业、生活等污染源产生的污染物排放量的总和 2017/3/8

一、总量控制定义及分类 （续） 2、类型 容量总量控制 目标总量控制 行业总量控制 2017/3/8

二、总量控制规划方法 通过线性规划方法，可获得区域总污染源排放量最小、总污染源削减量（或削减率）最大，或削减污染物措施的总投资费用最小； 通过整数规划方法法可获得最佳的污染物削减方案组合； 通过动态规划方法求得总排放量的分配问题。 2017/3/8

二、总量控制规划方法 （一）线性规划 Z为费用最小时，线性规划的数学模型在水环境、大气环境规划中的物理意义； Xj为第j个源的削减量； Cj为每j个源的每单位削减量费用 Aij为第j个单位源在第i个控制点上的浓度值； Bj为第i个控制点上的原浓度值-第i个控制点上的环境目标值。 Z为费用最小时，线性规划的数学模型在水环境、大气环境规划中的物理意义； Xj为第j个源的削减量； Cj为每j个源的每单位削减量费用 Aij为第j个单位源在第i个控制点上的浓度值； Bj为第i个控制点上的原浓度值-第i个控制点上的环境目标值。 2017/3/8

二、总量控制规划方法 （二）整数规划 1．0-1型整数规划 区域污染浓度已超标； 各排放源有若干个削减污染方案； 通过0-1整数规划可求得在整体费用最小的情况下，每个源应选取的哪个治理措施。 2017/3/8

（二）整数规划（续） 2．混合整数规划 治理措施有的可表现为连续变量，有的则是不连续的。 包含具体治理措施方案在内的总量控制规划是一个混合整体规划 2017/3/8

二、总量控制规划方法 （三）动态规划 解决多阶段决策过程最优化的一种数学方法，把多阶段决策问题转换为一系列互相联系单阶段问题，然后逐个加以解决； 各个阶段采取的决策，一般来说是与时间有关的，决策依赖于当前的状态，又随即引起状态的转移，一个决策序列就是在变化的状态中产生出来的； 一些与时间没有关系的静态规划问题，只要人为地引进时间因素，也可把它视为多阶段决策问题，用动态规划方法去处理。 2017/3/8

g（x）为线性函数时，是线性规划问题；是非线性函数时，是非线性规划问题。 2017/3/8

目标规划案例 以总减排成本最小为规划目标，列式如下： 表 各建筑节能技术减排效应、成本、应用面积 减排技术 减排效应(tCO2/yr·m2) 减排成本 （RMB/ tCO2） 技术应用面积 (106 m2) 地源热泵 0.17×10-1 756 X1 太阳能热水 1.61×10-2 1010 X2 太阳能发电 1.50×10-2 1510 X3 空调节能 0.97×10-2 465 X4 采暖设施节能 150 X5 建筑围护 1.55×10-2 204 X6 照明节能 0.50×10-2 352 X7 表5.36 各技术减排效应、成本、应用面积 以总减排成本最小为规划目标，列式如下： Min(0.17×10-1×X1×756+1.61×10-2×X2×1010+1.50×10-2×X3×1510+0.97×10-2×X4×465+1.5×10-2×X5×150+1.55×10-2×X6×204+0.50×10-2×X7×352) 2017/3/8

约束条件 1.要求达到碳排放与经济增长相对脱钩状态，2030年相对2010年的减排量达2.49×106tCO2，表达式如下：（0.17×10-1×X1+1.61×10-2×X2+1.50×10-2×X3+0.97×10-2×X4+1.5×10-2×X5+1.55×10-2×X6+0.50×10-2×X7 ）=2.49×106 2. 其他各项约束条件表达如下所示： 12≤X1≤120 12≤X2≤120 1≤X3≤2 12≤X4≤120 12≤X5≤60 12≤X6≤120 12≤X7≤120

表 低碳情景各建筑节能技术所需建筑面积值 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 1.2×107 1×106 6×107 6.5×107 表 理想情景各建筑节能技术所需建筑面积值 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 1.2×107 1×106 6×107 1. 17×108 2017/3/8

二、总量控制规划方法 （四）灰色线性规划 某些参数难以精确得到，往往为一区间值，可以采用灰色线性规划进行不确定性规划。 约束条件的约束值可以随着时间变化，模型系数为上限白化值、下限白化值或区间白化值，或在一定范围内漂移的情况。 白化值：去掉边界外的等值线 2017/3/8

二、总量控制规划方法 灰色线性规划模型： 2017/3/8

第三节 可持续发展评判方法 可持续发展的评判方法总体可分为两大类： 第三节 可持续发展评判方法 可持续发展的评判方法总体可分为两大类： 一类利用一定折算方法，将人类经济、社会和环 境系统的发展程度按照一定的单位进行统一度量， 如生态足迹法、能值分析法、环境经济核算等； 第二类是基于经济、社会和环境的指标体系进行 的综合评价方法，如层次分析法、模糊综合评价 方法、熵值法等，各类方法主要用于指标体系中 相对权重的确定。 2017/3/8

一、可持续发展的指标体系 （一）联合国可持续发展委员会的可持续发展指标体系 联合国可持续发展委员会（UNCSD）的可持续发展指标体系,创建于1996年； 由社会、经济、环境和制度等四大系统按驱动力（driving force）、状态（ state）、响应（ response）模型设计的含25个子系统、142个指标构成； 目前较有影响且得到广泛应用的可持续发展评价工具。 2017/3/8

联合国开发计划署（UNDP）于1990年5月在第一份《人类发展报告》中，首次公布了人文发展指数（HDI），以衡量一个国家的进步程度； （二）人文发展指数 联合国开发计划署（UNDP）于1990年5月在第一份《人类发展报告》中，首次公布了人文发展指数（HDI），以衡量一个国家的进步程度； 由收入、寿命、教育三个衡量指标构成。“收入”是指人均GDP的多少；“寿命”反映了营养和环境质量状况；“教育”是指公众受教育的程度，也就是可持续发展的潜力。 2017/3/8

常用太阳能值（solar emergy）来衡量某一能量的能值大小。 任何流动的或贮存状态的能量所包含的太阳能的量，即为该能量的太阳能值。 二、能值分析法 （一）原理： 常用太阳能值（solar emergy）来衡量某一能量的能值大小。 任何流动的或贮存状态的能量所包含的太阳能的量，即为该能量的太阳能值。 2017/3/8

能值是指某种流动或贮存的能量所包含另一种类别能量的数量，即产品或劳务形成过程中直接或间接投入应用的一种能量的总和； （二）基本概念 1．能值 能值是指某种流动或贮存的能量所包含另一种类别能量的数量，即产品或劳务形成过程中直接或间接投入应用的一种能量的总和； 处于较高层次上的营养级需要利用大量低质量的能量，才能形成高质量的能量； 以太阳能焦耳（solar emoules, solar emergy joules, sej）为单位 2017/3/8

能值分析中常用太阳能值转换率solar transformity作为各种物质或能量的转换单位。 2．能值转换率 能值分析中常用太阳能值转换率solar transformity作为各种物质或能量的转换单位。 不同的能量或物质具有不同的太阳能值转换率。一般而言，处于自然生态系统和社会经济系统较高层次上的产品或生产过程具有较大的能值转换率。 人类的劳动、高科技产品和复杂的生化物质等均属高能质，具有高能值转换率。 2017/3/8

1．净能值产出率（the net emergy yield ratio，NEYR） （三）能值分析的主要评价指标 1．净能值产出率（the net emergy yield ratio，NEYR） 是经济过程产生的能值量与来自经济过程的反馈输入能值的比值； 反馈输入能值由燃料、劳务、货物等构成，常以进口总额与外资利用量、国际旅游收入和国外劳务输出收入相加替代，表征了经济过程是否满足向经济活动提供基础能源； 通过比较净能值产出率，可了解某一种资源是否具有竞争力和经济效益的大小。 2017/3/8

2．能值投资率（the emergy investment ratio，EIR） 能值投资率为来自经济活动的反馈能与本区域能值输入的比值，衡量开发单位本地区资源而需要的能值投入。这一指数常受政治或社会经济因素的制约。 如果经济系统的运行主要依赖于本地资源，则比率较小；当比其它竞争者无偿从环境中获取较多能量时，这一比值也会较低。 太低的能值投资率将不利于吸引域外资金,进而影响本地资源的开发。当这一比值较大时，几乎所有的投入都是有偿的，价格上涨、系统的竞争力较低。 2017/3/8

3．环境负载率（the environmental loading ratio，EIR） 环境负载率是指购买的和非更新的本地能值与无偿的环境能值和可更新资源能值之间的比值。 一个较大的比率数值表明在经济系统中存在高强度的能值利用，同时对环境系统保持着较大压力。 若系统长期处于较高的环境负载率，将产生不可逆转的功能退化或丧失。 从能值分析角度来看，外界大量的能值输入以及过度开发本地非更新资源，是引起环境系统恶化的主要原因。 2017/3/8

能值货币比率是一个国家或地区单位时间内一年使用的总能值与GDP的比例。 4．能值货币比率（sej/$） 能值货币比率是一个国家或地区单位时间内一年使用的总能值与GDP的比例。 总能值包括了可更新的环境资源、已用的不可更新的资源如燃料储备和土壤中的有机质等，同时还包括输入本区域的资源、货物和劳务等。 发展中国家具有较高的比率， 因为在这些国家或地区、大部分环境资源是无偿使用的。由于快速的货币回笼、GDP基数较大以及从外部购买资源，发达国家的这一比值通常较低。 2017/3/8

5．宏观经济价值（macroeconomic value,有时称emdollar） 指某种资源或产品的能值相当于多少流动的货币，它可以被视作资源或产品本身的影子价格。 宏观经济价值等于某种资源或产品的能值与总能值的比值乘以该区域的GDP。 某一资源或产品宏观经济价值较高时，表明它对经济的贡献率较大。 2017/3/8

6．基于能值分析的可持续发展指数（emery-based sustainability index，ESI） 是对能值产出率与环境负载率的相对比较； 如果一个国家或地区的经济系统能值产出率高而环境负载率又相对较低，则它是可持续的；反之是不可持续的。 但并不是能值越大，可持续性越高，ESI值在1和10之间表明经济系统富有活力和发展潜力，>10 则是经济不发达的象征；当 <1时，为消费型经济系统。 2017/3/8

收集所研究区域的自然环境、社会资源以及经济活动的资料。 （四）区域生态系统能值分析基本步骤 1．基本资源的收集 收集所研究区域的自然环境、社会资源以及经济活动的资料。 包括平均降雨量、平均径流量、平均潮汐量、平均海拔以及平均风能等环境资源；土地利用情况，水土流失情况；人口资源；各种经济活动指标；进出口贸易等。 2017/3/8

2．绘制能量系统图 确定所研究区域的系统外边界和系统内组分，利用各种“能量语言符号”将系统主要能流标注，包括环境无偿投入能值、经济活动反馈能值与进出口交换能值,注意要按其太阳能值转换率的高低，从左到右顺序排列。 2017/3/8

（1）首先计算出所研究区域以及整个国家当年的能值-货币比率（sej/$）。 3．编制能值系统分析表 （1）首先计算出所研究区域以及整个国家当年的能值-货币比率（sej/$）。 （2）列出研究区域的主要能源项目,包括可更新资源、不可更新资源、燃料利用、进出口能流等。 （3）根据能量计算公式，求出各能源的流量数，表示如能量流、物质流或货币流）。 （4）根据各种资源相应的能值转换率，将不同能量单位转换为统一度量的能值单位。 2017/3/8

将对整个区域生态系统发展有决定作用的几个因子，进行动态模拟，预测评估该区域在不同政策下的变化模式，以便有效利用各种资源。 4．建立能值指标体系 5．系统动态模拟 将对整个区域生态系统发展有决定作用的几个因子，进行动态模拟，预测评估该区域在不同政策下的变化模式，以便有效利用各种资源。 6．结论评价 通过对各种能值指标进行分析和系统决定因子的动态模拟，同时与世界其他城市、地区进行比较讨论，制定出正确可行的区域管理措施和经济发展策略,指导整个区域生态系统的可持续发展。 2017/3/8

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三、生态足迹评价法 （一）生态足迹及生态足迹帐户 Wackernagel（1996）提出生态足迹（ecological footprint）：在一定的人口和经济规模条件下，维持资源消费和废弃物吸收所必需的生物生产土地面积和水资源量。 2017/3/8

1．生态生产性面积（Ecologically Productive Area） （二）生态足迹的基本指标 1．生态生产性面积（Ecologically Productive Area） 生态生产也称生物生产，是指生物从外界环境中吸收生命过程所必需的物质和能量转化为新的物质，从而实现物质和能量的积累。自然环境消纳污染物的作用也作为生态生产力的一种，其大小表达了自然资本的生命支持能力。 生态生产性面积为各类自然资本提供的统一度量基础。生态生产性土地分为6大类:耕地、草地、森林、化石能源用地、建筑用地和海洋。 2017/3/8

2．生态承载力（Ecological Capacity） 1991年，Hardin从生态系统本身的角度定义了生态容量的概念，即在不损害有关生态系统的生产力和功能完整的前提下，可持续利用的最大资源量和废物产生率。 在此基础上，生态足迹理论将一个地区所能提供给人类的生态生产性土地的面积定义为该地区的生态承载力，以表征该地区的生态容量。 2017/3/8

3．生态赤字/生态盈余（Ecological Deficit/Ecological Remainder） 将生态足迹与生态承载力相减，差值为正时称生态赤字，表示该地区人均占用资源量超过了生态承载力，差值为负时称生态盈余，表示人均占用资源量仍在生态承载力允许的范围之内。该值定量化反应了区域的可持续发展现状。 2017/3/8

4．全球生态标杆（Global Benchmark） Wackernagel 等1997年计算得到世界人均占有生态生产性土地1.8hm2。根据世界环境与发展委员会的报告，应至少留出12%的生态承载力来保护全球生物多样性。因此，实际人均占有量为1.6hm2。 2017/3/8

（三）生态足迹计算 1．基本假设 生态足迹的计算是基于以下两个基本事实： 一、人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所产生废弃物的数量； 二、所有类型的物质消费、能源消费和废水处理需要一定数量的土地面积和水域面积。 2017/3/8

Ai为生态系统的面积；Epi为生态生产力（单位面积的资源生产量）；Ci为资源消费量； Pi为资源生产量；Ei为资源出口量；Ii为资源进口量。 2．生态足迹计算步骤 （1）划分消费项目，计算各主要消费项目和废物消纳中自然资源的消费量。其中消费包括直接的家庭消费、间接消费、最终使家庭受益的商业和政府消费、服务。 （2）利用平均产量数据，将上述两类资源占用按照区域的生态生产能力和废物消纳能力分别折算成具有生态生产力的六类主要的陆地和水域生态系统的面积： Ai为生态系统的面积；Epi为生态生产力（单位面积的资源生产量）；Ci为资源消费量； Pi为资源生产量；Ei为资源出口量；Ii为资源进口量。 2017/3/8

（4）等量化处理：用当量因子（equivalence factors）将六种不同类型的土地进行汇总。 （3）产量调整：为统一不同区域。。。产量因子（yield factor，YF）乘以生物生产力。产量因子是待测区域单位面积生物生产力与全球平均生物生产力的比值。用公式表达为： （4）等量化处理：用当量因子（equivalence factors）将六种不同类型的土地进行汇总。 2017/3/8

（5）计算生态承载力（EC）：将上述步骤中的消费量用区域实际生物产量代替 （6）计算生态赤字（ED）/生态盈余（ER）： 2017/3/8

美国查德教授于1965年首先提出模糊集合理论，将元素与集合的关系用隶属度进行刻画，隶属度可以理解为元素属于某一集合的程度。 四、模糊综合评判 美国查德教授于1965年首先提出模糊集合理论，将元素与集合的关系用隶属度进行刻画，隶属度可以理解为元素属于某一集合的程度。 从而将普通数学中的二值逻辑关系的{0,1}集合扩展为区间[0,1]上的连续取值。 2017/3/8

在各项指标的水质分级标准中，把一级水DO指标定为7mg/L。实际情况是7. 1mg/L算作一级水,而6. 9 mg/L则算作非一级水,但7 在各项指标的水质分级标准中，把一级水DO指标定为7mg/L。实际情况是7.1mg/L算作一级水,而6.9 mg/L则算作非一级水,但7.1与6.9相差很小.假设用隶属度来刻划这条界线,就可以明确地定出7.1 mg/L时隶属一级水的程度达100%,而6.9 mg/L时隶属度达95%,相应隶属于二级水的程度则是5%. 2017/3/8

模糊集合 定义：所谓空间X={x}中的模糊集合A，就是以这个隶属 函数表示其特征的集合。 若μA(x)接近1，表示x属于A的程度高；若μA (x)靠近0，则表示x属于A的程度低。

隶属函数的确定 隶属函数rij表示第i种污染物可以被评为第j级环境质量标准的可能性。环境质量标准级与级之间的变化是线性的，因此可以用内插法计算。

第四节 循环经济构建技术 一、区域循环型发展模式的构建技术 （一）循环经济与循环社会 1．循环经济 2017/3/8

再生资源 增值 转化 投资 废料 废品 产品 收益 原料及能源 资源耗竭 环境污染 消费及使用 ＋ 增值 转化 投资 废料 废品 产品 收益 原料及能源 资源耗竭 － 环境污染 消费及使用 2017/3/8

一个原则：减量化、资源化（再利用、再循环）、无害化 控制天然资源的消费 减量化 １番目：リデュース 廃棄物等の発生抑制 天然资源的投入 生产 (制造、流通等) 再利用 消费、使用 再循环 废弃 最终安全处置 2017/3/8

三类物质: （1） 经济上合算：如各种金属（以金属结构材料为主）、玻璃、纸张、催化剂、塑料、水等 （2） 经济上不一定合算：如部分建材、包装材料、溶剂等 （3） 无法大循环：如表面涂层、油漆、杀虫剂、除草剂、防腐剂、防冻剂、燃料、炸药等化工产品 对 策：对（1）类，使之充分循环 对（2）类，研究技术，尽量循环 对（3）类，找代用品、替代方法 2017/3/8

三个层次 （1）小循环：企业层面。 （2）中循环：区域层面—－建立工业生态园区。 （3）大循环：社会层面——通过废旧物资的再生利用，实现消费过程中和消费过程后物质和能量的循环。 2017/3/8

2．循环型社会 循环型社会是以社会、经济与环境的可持续发展为目的，以生态学原理和循环经济理论为指导，通过最大程度降低废弃物的产生和排放、资源的综合利用和循环利用等手段，建立的高效、和谐的社会发展模式。 2017/3/8

（1）物质流分析（Materials Flow Analysis，MFA） （二）循环型的物质代谢分析 1．物质代谢原理及其分析模型 定量分析物质代谢效应的方法主要有4种： （1）物质流分析（Materials Flow Analysis，MFA） （2）能量流分析（Energy Flow Analysis，EFA） （3）人类占用的净初级生产量（Human appropriation of net primary production，HANPP） 光合作用所产生的植物有机质 （4）生态足迹（Ecological Footprint，EF） 2017/3/8

根据质量守恒定律，物质流分析的结果总是能通过其所有的输入、贮存及输出过程来达到最终的物质平衡。 2．物质流分析 根据质量守恒定律，物质流分析的结果总是能通过其所有的输入、贮存及输出过程来达到最终的物质平衡。 人类与自然界的关系示意图 2017/3/8

（3）物质流的组成：空气、水和固体物质。核算的单位是重量； 3．物质代谢分析模型构建主要要素 （1）物质存量（如家电）； （2）代谢主体的基本认定； （3）物质流的组成：空气、水和固体物质。核算的单位是重量； （4）物质投入：直接物质投入、隐藏性投入(没有进入市场和生产过程的)及总投入； （5）平衡项（如污染空气与燃料计算中的“氧”） 2017/3/8

用于城市宏观经济系统的各个部门的经济货币流的相互作用的模型； 二、投入产出分析 一种静态建模方法； 用于城市宏观经济系统的各个部门的经济货币流的相互作用的模型； 在循环经济系统模型中，可通过物质流系统和相应的物质流矩阵，来追踪直接流和间接流的路径。 2017/3/8

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从生态角度建立投入产出模型，主要考虑循环经济系统中的物质流。 （一）投入产出矩阵 从生态角度建立投入产出模型，主要考虑循环经济系统中的物质流。 投入产出流示例 2017/3/8

（二）建立投入产出模型 循环经济系统的过程流系数矩阵 2017/3/8

举例：实物型平衡表 2017/3/8

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价值型投入产出表 2017/3/8

旨在从宏观层次上评估或预测实施清洁生产效果； 适用于实施清洁生产对污染物产生量削减的潜力分析。 三、清洁生产潜力分析 旨在从宏观层次上评估或预测实施清洁生产效果； 适用于实施清洁生产对污染物产生量削减的潜力分析。 2017/3/8

同工艺、同技术、同产品、同规模 产污系数 平均值 （一）产污系数 产污系数是指在正常经济、技术和管理条件下，生产单位产品所产生的原始污染物量。 同工艺、同技术、同产品、同规模 产污系数 个体产污系数 综合产污系数 一次产污系数 二次产污系数 三次产污系数 不同技术 不同规模 平均值 不同工艺 2017/3/8

是指现有技术和管理水平条件下，生产该产品时这种污染物的产生量。 （二）污染物产生量基准值 是指现有技术和管理水平条件下，生产该产品时这种污染物的产生量。 （三）清洁生产潜力分析模型 污染物产生量时产品产量和经济增长模式的函数，在不同产品产量、不同的经济增长模式下污染物产生量； 污染物产生量削减的潜力就是在不同经济增长模式下污染物的产生量与该行业的污染物产生基准值之间的差值。 2017/3/8

第五节 环境规划与管理的决策技术 一、环境决策过程及其特征 （一）决策及决策过程 什么是决策？ 第五节 环境规划与管理的决策技术 一、环境决策过程及其特征 （一）决策及决策过程 什么是决策？ 所谓决策，是指人们为了实现某一特定的目标，在拥有系统信息的基础上，根据各种客观条件和种种备选行动方案，借助于科学的理论和方法，进行必要的计算、分析判断，从备选行动方案中选择一个有利于实现特定目标的最佳行动方案，或选择一个有利于实现特定目标的、决策者认为满意的行动方案。 2017/3/8

四个基本程序环节 环境系统规划决策过程的框架 2017/3/8

程序性决策是指待解决问题经常重复出现而且已有了解决问题的经验、程序和方法的一类决策； （二）决策分类 1．程序性决策与非程序性决策 程序性决策是指待解决问题经常重复出现而且已有了解决问题的经验、程序和方法的一类决策； 非程序性决策指的是所要解决的问题不但新颖而且没有处理问题的现成方法和程序的那些决策，这些决策问题或者由于过去从未发生过、或者因捉摸不透问题复杂的性质和结构，而难以借用现成的程序和方法加以解决，因而必须借助决策者处理非常规问题的能力。 2017/3/8

3．单目标决策和多目标决策 单目标决策：决策目标仅有一个； 多目标决策：决策目标不止一个。多目标决策中，各决策目标又常常产生矛盾，如何协调好他们之间的关系，妥善处理好这些矛盾，乃是多目标决策理论中所研究的问题。 2017/3/8

确定性决策指的是在事先就已确定的客观状态下展开的决策，这种决策的每个方案只对应着一个结果； 2．确定性决策和不确定性决策 确定性决策指的是在事先就已确定的客观状态下展开的决策，这种决策的每个方案只对应着一个结果； 不确定性决策则是指在不确定地、随机地变化着的客观条件下所进行的决策，这种决策的每个方案都对应着几个不同的、概率难以估计的结果。其中，不确定性决策中各种可能结果的概率可知的决策问题称为风险性决策。 2017/3/8

按照决策问题所具有的复杂性和解决问题的难易程度，大体可分为三种类型：结构化决策、半结构化决策和非结构化决策问题。 （三）环境规划与管理的决策特征 1．非结构化特征 按照决策问题所具有的复杂性和解决问题的难易程度，大体可分为三种类型：结构化决策、半结构化决策和非结构化决策问题。 2017/3/8

目标间存在着冲突性或矛盾性，即某一目标的改进往往导致其它目标实现程度的降低； 2．多目标特征 普遍呈现出多个目标的特征 目标间存在着冲突性或矛盾性，即某一目标的改进往往导致其它目标实现程度的降低； 各目标之间普遍存在着冲突性和不可公度性，所谓目标间存在着不可公度性，即多个目标没有统一的度量标准。 2017/3/8

环境系统规划的方案选择过程中，通常需要通过价值的估计来对各种行动的影响作出评价，从而才能作出满意的决策。 3．基于价值观念的特征 人的价值观念直接影响决策方案的选择； 环境系统规划的方案选择过程中，通常需要通过价值的估计来对各种行动的影响作出评价，从而才能作出满意的决策。 2017/3/8

确定型决策是指只存在一种完全确定的自然状态的决策。构成一个确定型决策问题必须具备以下4个条件： 二、确定型决策 （一）确定型决策问题的界定 确定型决策是指只存在一种完全确定的自然状态的决策。构成一个确定型决策问题必须具备以下4个条件： 一是存在一个明确的决策目标； 二是存在一个明确的自然状态； 三是存在可供决策者选择的多个行动方案； 四是可求得各方案在确定状态下的损益值。 2017/3/8

（二）环境影响的费用效益分析 1．费用效益分析的基本程序图 2017/3/8

2、影响的费用和效益贴现 贴现率原是用未到期的票据向银行融通资金时，银行扣取自贴现日至到期日之间的利息率。经济学家将贴现率用来衡量未来收入和支出折算成现值的一个桥梁。贴现率越高，则同样一元钱发生在将来的收入或支出折算成今天的货币价值就越小；在经济学中贴现率是一个中性概念，它的高低是市场上对货币的供需形势及中央银行的货币政策决定的，并无所谓好坏。 2017/3/8

3、费用效益评价及方案选择 ① 经济净现值 用社会贴现率将方案计算期内各年的净效益（等 于效益减去费用）折算到建设起点（初期）的现 值之和； 一般来说，经济净现值大于或等于零的方案被认 为是可以考虑的方案。 2017/3/8

3、费用效益评价及方案选择 ② 经济内部收益率； 经济内部收益率是反映规划与管理方案对国民 经济的贡献的相对指标。 一般来说，经济内部收益率大于或等于社会贴 现率的方案被认为是可以考虑的方案。 经济净现值累计等于0时的贴现率。 2017/3/8

3、费用效益评价及方案选择 ③ 经济净现值率 ENPVR=ENPV/IP 经济净现值率是规划与管理方案净现值与全部 投资现值之比，即单位投资现值的净现值； 反映单位投资对国民经济的净贡献程度的指标； 一般情况下，优先选择净现值率高的方案。 2017/3/8

4、环境费用效益分析方法 （1）直接市场评价法； 剂量—反应法 生产率变动法 疾病成本法和人力资本法 机会成本法 2017/3/8

（2）揭示偏好法 资产价值法 工资差额比较法 防护支出法 旅行费用法 2017/3/8

（3）陈述偏好法 意愿调查法 2017/3/8

风险型决策也称随机型决策，是决策者根据几种不同结果的可能发生概率所进行的决策。 三、风险型决策 （一）风险型决策问题的界定及决策准则 1．风险型决策 风险型决策也称随机型决策，是决策者根据几种不同结果的可能发生概率所进行的决策。 2017/3/8

①存在着决策者希望达到的目标（如收益最大或损失最小）； 风险型决策一般包含以下条件： ①存在着决策者希望达到的目标（如收益最大或损失最小）； ②存在着两个或两个以上的方案可供选择； ③存在着两个或两个以上不以决策者主观意志为转移的自然状态（如不同的天气对市场的影响）； ④可以计算出不同方案在不同自然状态下的损益值； ⑤在可能出现的不同自然状态中，决策者不能肯定未来将出现哪种状态，但能确定每种状态出现的概率。 2017/3/8

一个决策变量众的期望值，就是它在不同自然状态下的损益值（或机会损益值）乘上相对应的发生概率之和。 2．期望值准则 风险决策的基本依据是期望值准则。 一个决策变量众的期望值，就是它在不同自然状态下的损益值（或机会损益值）乘上相对应的发生概率之和。 决策变量的期望值包括收益期望值、损失期望值、机会期望值三类。 2017/3/8

1、决策树，是树型决策法的基本结果模型，它由决策点、方案分枝、状态结点、概率分枝和结果点等要素构成 (二)决策树分析法 1、决策树，是树型决策法的基本结果模型，它由决策点、方案分枝、状态结点、概率分枝和结果点等要素构成 2017/3/8

③趋势判断或剪枝决策（不予选取的方案）。 2、步骤： ①绘制决策树图； ②计算期望值； ③趋势判断或剪枝决策（不予选取的方案）。 2017/3/8

3、适用条件与范围 不确定条件下的预测与决策（发生概率）； 风险性决策。 2017/3/8

决策者根据其对这事件的了解去确定，主观概率反映了决策者对事件出现的信念程度； （三）主观概率决策及贝叶斯决策 决策者根据其对这事件的了解去确定，主观概率反映了决策者对事件出现的信念程度； 主观概率不是主观臆造事件发生的概率，而是依赖于对事件做周密的观察，去获得事前信息； 主观概率法一般可分为直接估计法和间接估计法。 2017/3/8

对于决策时信息不够充分的情况，决策者可通过调查或试验等途径去获得更多更确切的信息来修正原有决策。这就是贝叶斯决策，其决策步骤主要分为两步： ①先由过去的经验或专家估计获得将发生事件的事前（先验）概率； ②根据调查或试验计算得到条件概率，利用贝叶斯公式计算出各事件的事后概率： 2017/3/8

只能了解事物有可能出现哪几种状态，无法确定 这些事件的哪一自然状态将会发生以及各种自然 状态发生的概率 四、不确定型决策法 只能了解事物有可能出现哪几种状态，无法确定 这些事件的哪一自然状态将会发生以及各种自然 状态发生的概率 1．不确定型问题的界定 不确定型决策应满足： ①存在着一个明确的决策目标； ②存在着两个或两个以上随机的自然状态； ③存在着可供决策者选择的两个或两个以上的行动方案； ④可求得各方案在各状态下的决策矩阵。 2017/3/8

（3）折衷法（以系数表示乐观程度，折中收益值） （4）后悔值法（最小遗憾法则） （5）等可能性法（各方案发生概率相等，最大收 益值） 2、乐观决策准则 （1）乐观法（大中取大原则，最大收益值） （2）悲观法（小中取大原则，最小收益值） （3）折衷法（以系数表示乐观程度，折中收益值） （4）后悔值法（最小遗憾法则） （5）等可能性法（各方案发生概率相等，最大收 益值） 2017/3/8

五、多目标决策法 （一）多目标决策分析的概念及分类 1．目标决策问题 2017/3/8

多目标决策问题：决策变量是连续型的，备选方案数有无穷多个，即无限方案多目标决策问题。求解这类问题的关键是向量优化，即数学规划问题。 2．多目标决策问题的分类 多属性决策问题：决策变量是离散的，备选方案个数是有限的，即有限方案多目标决策问题。核心是对各备选方案进行评价后，排定各方案的优劣次序，在再从中选优； 多目标决策问题：决策变量是连续型的，备选方案数有无穷多个，即无限方案多目标决策问题。求解这类问题的关键是向量优化，即数学规划问题。 2017/3/8

（二）基于决策矩阵的多属性决策 目标 评价结果 方案 2017/3/8

技术名称 经济发展 能源与环境 社会进步 最终结果 终端能耗划分 减排 技术 减排成本   产业发展贡献 减排效应 区域环境 土地资源 技术安全 就业 采暖供冷/空调 建筑围护 -0.12 +1 +0.78 -0.5 +0.5 1.66 采暖 节能 -0.08 +0.75 1.17 空调节能 -0.23 +0.48 1.25 照明 照明节能 -0.18 +0.25 1.07 热水供应 太阳能热水 -0.51 +0.81 2.30 电热水器节能 0a 0.50 家用电器 洗衣机节能 +0.5a 电冰箱节能 +0.5b 炊事 炊事设备节能 其他可再生能源 太阳能发电 -0.76 1.49 地源热泵 -0.38 +0.83 -1 1.45 2017/3/8

（三）层次分析方法（Analytical Hierarchy Process，简称AHP方法) 1、基本步骤 明确问题，建立目标、备选方案等要素构成的层次分析结构模型。 对同属有一级的要素以上一级的要素为准则进行两两比较，根据评价尺度确定其相对重要度，据此建立判断矩阵。 计算判断矩阵的特征向量以确定各要素的相对重要度。 最后通过综合重要度的计算，对各种方案要素进行排序，从而为决策提供依据。 2017/3/8

2、构建模型 2017/3/8

3、建立判断矩阵 2017/3/8

层次单排序的任务可以归结为计算判断矩阵的特征根和特征向量问题。 4．层次单排序 层次单排序的任务可以归结为计算判断矩阵的特征根和特征向量问题。 5．一致性检验 为了检验判断矩阵的一致性，需要计算它的一致性指标： 2阶以上的判断矩阵，其一致性指标CI与同阶的平均随机一致性指标RI之比，称为判断矩阵的随机一致性比例。 CR=CI/RI＜0.1时，认为有满意的一致性。 一般地,如果一个正互反矩阵A满足 aij.ajk=aik, i,j,k=1,2, … , n 则称A为一致性矩阵，简称一致阵. 2017/3/8

综合权重排序是指对上一层所有要素，下层各要素的相对优先序。 6．综合权重排序 综合权重排序是指对上一层所有要素，下层各要素的相对优先序。 2017/3/8

案例 2017/3/8

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（四）DEA方法 1．数据包络分析方法概述 数据包络分析方法（data envelopment analysis），相对有效性的综合评价，通过比较决策单元之间的相对效率，对决策单元（ DMU ）做出评价。 确定DMU的主导原则是；各DMU有相同的输入和输出，得出每个DMU综合效率的数量指标，据此将各DMU定级排队，确定有效的（即相对效率最高的）DMU，并指出其他DMU非有效的原因和程度，给相关部门提供管理信息。 2017/3/8

2．C2R模型及其基本性质 n个DMU的输入输出模型图 2017/3/8

可以转化为一个等价的线性规划问题，利用线性规划的各类方法对其进行求解，从而得出决策单元的相对有效性。 3．C2R模型的求解 可以转化为一个等价的线性规划问题，利用线性规划的各类方法对其进行求解，从而得出决策单元的相对有效性。 2017/3/8

引入目标的优先等级和权系数，构造出一个新的单一目标函数，从而将多目标问题转化为单目标问题进行求解。 （五）多目标规划 1、基本思路 对每一个目标函数引进一个期望值； 这些目标值不能都同时达到，因而引入正、负偏差变量，表示实际值和目标期望值之间的偏差，并将目标函数转化为约束条件，与原有约束条件构成新的约束条件组。 引入目标的优先等级和权系数，构造出一个新的单一目标函数，从而将多目标问题转化为单目标问题进行求解。 2017/3/8

利用期望值、正负偏差变量、准则函数、优先因子和权系数等概念，可得到目标规划的一般数学模型为 2．目标规划数学模型的建立及求解 利用期望值、正负偏差变量、准则函数、优先因子和权系数等概念，可得到目标规划的一般数学模型为 2017/3/8

节能环保服务业 节能环保产业是指为节约能源资源、发展循环经济、保护生态环境提供物质基础和技术保障的产业，是国家加快培育和发展的7个战略性新兴产业之一。 “新七领域”为“节能环保、新兴信息产业、生物产业、新能源、新能源汽车、高端装备制造业和新材料” 在“节能环保”中，将重点突破高效节能、先进环保、循环利用； 2017/3/8

目前国内的节能环保服务业尚处于发展的初期，环境服务业在环保产业中的比重约为15%，发达国家环保产业中服务业比重占到50%-60%。 到2015年，力争专业化节能服务公司发展到2000多家，其中年产值超过10亿元的节能服务公司约20家。 2017/3/8

环保服务业主要包括：(1)环境工程总承包服务。(2)合同环境服务。(3)污染治理设施和工程的专业化、社会化运营服务。 节能服务业主要包括：(1)节能技改总集成总承包；(2)合同能源管理；(3)以能源诊断、评估、咨询、审计、融资担保等为服务内容的节能市场第三方服务。 环保服务业主要包括：(1)环境工程总承包服务。(2)合同环境服务。(3)污染治理设施和工程的专业化、社会化运营服务。 2017/3/8

《“十二五”节能环保产业发展规划》 2017/3/8

环保部将开展以合同环境服务为主的环境服务业试点工作，主要包括区域性（省、市、区）发展环境服务业综合试点、行业或区域性第三方运营模式试点、综合环境服务模式试点等。 2017/3/8

《上海市节能环保产业发展“十二五”规划》 依托虹口花园坊节能环保产业园、宝山国际节能环保产业园、杨浦环保科技产业园等服务业集聚区，大力推行合同能源管理机制及相关的能源审计、节能量审核。 积极培育具有系统设计、设备成套、工程施工、运行调试和维护管理一条龙服务能力的环保总承包公司，大力推进环保设施专业化、社会化运营，扶持环境咨询服务企业。 2017/3/8