[發明專利]一種沿海城市不同行業污染物允許排海量的優化計算方法

在審

• 申請號: 201510612034.0
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN105260790A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 崔正國;曲克明;丁東生;陳碧鵑;徐勇;夏斌
• 申請（專利權）人: 中國水產科學研究院黃海水產研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李素紅

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及一種沿海城市不同行業污染物允許排海量的優化計算方法。

技術背景

渤海是我國唯一的半封閉內海，面積77，284km²，具有獨特的資源優勢和地源優勢，是環渤海經濟圈的重要支持系統。但是隨著沿海城市工業化、信息化、城市化進程的不斷加快，近岸海域水質不斷惡化、赤潮災害頻發、海洋生態系統失衡、漁業資源衰退等海洋生態環境問題也日趨嚴重。自20世紀70年代末，渤海海洋環境質量總體上呈惡化趨勢，尤其是在90年代中后期。根據多年的監測和評價結果，渤海近岸海域的污染范圍呈擴大趨勢。1992年渤海遭受污染的面積約20％，而到了1998年，渤海受污染的面積約40％。經過近幾年的治理，2006年，渤海未達到清潔海域水質標準的面積約2.0萬平方公里，占渤海總面積的26％，共發生赤潮11次，累計發生面積達到2980平方公里。污染形勢依然嚴峻，污染海域主要集中在遼東灣近岸、渤海灣和萊州灣等近岸海域，主要污染物為無機氮、活性磷酸鹽和石油類等。工業廢水、生活污水、工業和生活垃圾、農藥、化肥等陸源污染物大量超標超量排放入海成為當前渤海環境狀況惡化未能得到遏制的根本原因。由于渤海海洋生態環境問題已成為環渤海地區社會經濟可持續發展的重大制約因素，自20世紀90年代后期，國家環保總局和國家海洋局先后分別制定了《渤海碧海行動計劃》和《渤海綜合整治規劃》，著重開展包括主要化學污染物排海總量控制在內的渤海海洋生態環境質量預防、控制和治理等。

當前，在科學發展觀指導下，建設資源節約型、環境友好形社會，特別是促進經濟發展與人口、資源、環境相協調已成為各地區實施“十一五”社會經濟發展規劃所遵循的共同原則。污染物排海總量控制研究不僅是我國海洋生態環境保護，海洋資源的可持續開發以及實現我國“十一五”社會和經濟可持續發展國家目標所必需，同時也是“十一五”中國海洋科學和環境科學基礎研究的優先發展領域(馮士笮和王輝，2001)。對于像環渤海這樣經濟發展迅速的沿海地區，盡快科學合理地實施污染物排海總量控制就成為促進經濟、環境持續健康發展最重要的迫切舉措。同時，國家海洋局在本世紀初開始在重點海灣及河口實施碧海行動計劃，迫切需要總量控制理論和計算方法的進一步完善；而我國的污染物排海總量控制研究尚在研究探索階段，難以滿足污染物排海總量控制的實際需求。

而在研究方法和研究手段上，我國總量控制的數學模型日臻完善，系統工程方法已得到普遍應用，主要有系統模擬法、數學規劃法、投入產出法、系統動力學、大系統分解法、多目標規劃法、隨機規劃和模糊系統理論規劃法等等。近年來，隨著計算機技術廣泛用于環境規劃中，各種環境管理信息系統(EMIS)和水資源規劃管理決策支持系統(DSS)及地理信息系統(GIS)大量用于總量控制決策系統中。這些現代化手段和各種數學模型相結合，為系統綜合的分析、評價和預測環境質量的變化，客觀地掌握環境中污染物的遷移轉化規律、確定總量控制的措施提供了有力的支持。

因此，在渤海開展總量控制研究具有重要的理論意義和現實意義，并且對于中國近海海域污染物排海總量控制的實施具有重要的參考意義。本項發明綜合了多目標函數模型與非線性規劃模型的優點，將為沿海地區環保部門和海洋監管部門制定強制性污染物排海總量削減方案，并為實現由目標總量管理向容量總量管理轉軌提供科學依據；同時還為有關部門制定區域經濟規劃、調整產業結構、合理配置工業布局等提供必要的理論依據和技術支持。

發明內容

本發明的基于多目標函數非線性規劃模型的污染物產業/行業允許排放容量計算方法是基于公平性原則、經濟效益原則、經濟與環境及資源利用可持續原則、以海定陸，河海統籌原則、行政區劃分原則。排污負荷分配到源是污染物排放總量控制的最終目的，合理地、公平的確定各個污染源的允許排放量也是陸源污染物排放總量控制的關鍵之一。目前，確定各個污染源的允許排放容量有多種方法，但各有優缺點。其中，數學規劃方法是從系統觀點出發，根據污染源的空間格局和排放強度，以及污染治理的技術經濟水平，求出整個優化的具有環境經濟效益的排污負荷分配方案。

本發明通過將污染物排放容量問題看做一個數學優化問題，利用數學優化方法計算允許排放容量，一般以陸源污染物排放量最大(或削減總量最小)為目標函數，最大限度的利用海洋的凈化能力，在保證海域環境質量達標的前提下，求出各陸源污染源(也可以包括虛擬污染源)的整體優化的允許排放量。

如在一定約束條件下對一個或多個目標函數進行最小化，通常用下式表示：