环境管理的技术方法(共 67张PPT)

环境预测模型
常指环境数学模型，是用一个 或一组数学方程（包括代数方程、 微分方程或差分方程等）来表示所 预测的环境社会因素随时间变化的 形式或环境社会系统各要素之间的 关系，来计算环境社会系统未来的 变化与状态，达到环境预测的目的。
（二）主要的环境预测模型
环境预测模型
趋势外推预测模型
专家系统预测模型
2 2 2 C C C C C C C C E E E u u u u KC x 2 y 2 z 2 x x y z t x y z x x y z
式中： C是污染物浓度； Ex、Ey、Ez分别为x、y、z方向上的湍流扩散系 数； ux、uy、uz分别为x、y、z方向上的流速分量； K为反应速率常数。
环境管理提供技术依据。
（一） 人类社会环境行为的模拟
时序上
环 境 社 会 系 统 四 维 空 间
工
农
第
战略
政策 技术
层次
层次
三 产
范 围 上
业
层次 业 业
能够精确模拟的人类社会行为比较少。
例：
人口数量发展的模拟， 常用的指数模拟模型：
N N e t t 0
k ( t t ) 0
式中：Nt是t年的人口总数； Nt0为t0年人口基数； k为人口增长率。
分类
常规监测
环境要素监测 污染源的监测 研究性监测
特殊目的监测
污染事故监测 仲裁监测
（三）环境监测的程序和方法
环境管理的模型方法
模 拟
一、环境模拟模型
模 拟
环境模拟模型
利用定量化的指标和数学模型对 环境社会系统中的人类社会活动行 为及其引起环境变化情况进行模拟 和模仿，以便科学和准确地描述环 境社会系统的运行状况和规律，为
现代的专家预测法的三方面飞跃：



形成了一套如何组织专家、充分利用专家 的创造性思维进行预测的理论和方法； 不依靠一个或少数专家，而依靠专家群体 （包括不同领域的专家），可以消除个别 专家的局限性和片面性； 在定性分析基础上，以打分的方式作出定 量预测。
5．其他环境预测模型
人工神经网络预 测模型
马尔可夫链 预测模型 ……
突变模型 遗传算法模型
模 拟
三、环境评价模型
模 拟
（一）环境评价模型概述
通过一些定量化的指标来反映环
境客观属性及其对人类社会需要的满 足程度，并将这些定量化的指标利用 数学手段构建起相应数学模型，从而 定量评价和反映环境的优劣和满足人 类社会需要的程度，并评价和预测人 类活动对环境的影响 。
模 拟
二、环境预测模型
模 拟
环境预测
依据调查或监测所得到的历史资
料，运用现代科学方法和手段给出未
来的环境状况和发展趋势，为防止环 境进一步恶化和改善环境的对策提供
依据。
（一）预测与预测模型
预测结果的正确性在很大程 度上决定于预测者选用的预测方 法是否恰当。 常用五大类预测方法： 统计分析方法 因果分析方法 类比分析方法 专家系统方法 物理模拟预测方法
σy、σz是分别用浓度分布标准差表示的 y和z轴上的扩散参数； He是烟囱有效高度。
例 水环境质量预测最常用的S－P模型也是因
果关系预测模型：
V V
dL K1L dx dc K1L K2 (cs c) dx
V是平均流速； L为距离起点x处的BOD浓度； c为距离起点x处的DO浓度； K1和K2为BOD的耗氧和大气复氧系数； cs为河水中饱和溶解氧浓度。
因果关系预测模型
灰色预测模型
四大环境预测模型
1．趋势外推预测模型
类型 一元线性回归模型 多元线性回归模型 指数模型 数学表达式
y x 0
y x x 0 1 1 m m
t y(t) ka


L y(t) 生长曲线（皮尔模型） bt 1ae kt bt 生长曲线（皮龚珀兹模型） y (t) Le
2.因果关系预测模型
大气环境质量预测最常用的高斯模型就是因果关 系预测模型，在一系列条件假定后，导出标准形式为：
2 2 Q y H e C ( x ຫໍສະໝຸດ Baidu y , z , H ) exp( 2 ) exp( 2 ) 2 u 2 2 y z y z
例
Q为污染源源强； C为污染物浓度； u为平均风速；
（二）环境要素的模拟
环境要素模拟有较多成熟模拟模 型，多称为环境质量模拟模型。 这些模型根据环境要素的运动、 迁移、转化规律，模拟出它们在人类 社会活动影响下的变化情况和趋势， 为科学和定量地了解、认识人类社会 活动对环境的影响提供了技术依据。
例
大气和水环境模拟模型，其理论基础都 是三维的流体动力学模型：
第四章 环境管理的技术方法
第一节
环境管理技术方法的基础保证
人 类 社 会
物 自然资源环 产业环境 物 境管理 管理 质 质 载 区域环境管理 流 体
废弃物环 境管理
环境－社会系统
自 然 科 学
工 程 科 学
自然环境
环境管理
环境标准 环境统计 环境监测
一、环境监测
目 的 和 任 务 特 点 和 分 类
程 序 与 方 法
质 量 保 证
（一）环境监测的目的和任务
是环境管理工作的一个重要组成部
分，它通过技术手段测定环境质量要素 的代表值以把握环境质量的状况，这是 获取环境管理基础数据的基础性工作。
环境监测
污染源的监测
环境质量的监测
（二）环境监测的特点和分类
环境监测特点
系统性 综合性
时序性
监测对象的综合 监测手段的综合
3．灰色预测模型
部分信息已知，另一部分信息未知的系 统称为灰色系统。 由于部分信息未知，所以很难建立对信 息量要求较大的因果关系预测模型，这时可 采用对信息量要求较少的灰色预测模型。
例：GM(1,1)模型预测 ①对原始数据进行累加生成 ②利用生成后的数列进行建模
③在预测时再通过反生成以恢复原貌，
计算预测值。
GM(1,1)模型的白化微分方程为：
(1 ) dx (1 ) ax u dt
4．专家系统预测模型
将专家群体作为索取预测信息的对象， 组织环境科学领域（有时也需要请其他科学 领域）的专家运用专业知识和经验进行环境 预测的方法。 专家预测法的特点在于可以对某些难以 用数学模型定量化的因素考虑在内，在缺乏 足够统计数据和原始资料的情况下，可以给 出定量估计。 特尔斐法