区域社会经济结构、发展模式与水环境承载能力量化模拟技术_管理技术_水专项_技术

应用领域：区域社会经济结构、发展模式与水环境承载能力量化模拟

技术应用形成：; 药剂; 菌剂; 材料; 仪器; 装备; 服务; 其他;

技术成熟度：示范工程; 示范工程; 中试; 推广应用; 产业化; 市场化;

知识产权形式：自主研发/优化集成

技术简介/摘要

一、基本原理

1、以流域的水功能区规划水质目标为核心目标，在划分计算单元的基础上，核算流域水环境容量，结合流域污染源解析和预测，确定流域污染物总量控制规划目标。

2、设定的3个改善型（资源环境约束型、社会经济约束型和协调发展型）方案，在现状年基础情景上设置5类发展方案，经过优选得到最优方案后，作为2020年的惯性发展方案，再经过改善得到3个改善型方案，然后在这4个方案中优选得到2020年的最优方案，同样，可得到2030年的最优发展方案。

3、对流域代表性的行业进行归并，以2015、2020和2030年为规划水平年，构建综合考虑阶段经济目标、阶段生态目标、阶段社会目标在内的多目标优化模型，结合经济效益、社会效益和环境效益分析，对资源环境约束性、社会经济约束性、协调发展性及规划方案优化结果的分析比较，给出流域社会经济协调发展的推荐方案。

二、工艺流程

1、以流域的水功能区规划水质目标为核心目标，在划分计算单元的基础上，核算流域水环境容量，结合流域污染源解析和预测，确定流域污染物总量控制规划目标。分析流域可削减能力、已有或可能有的污染物控制削减措施，确定总量控制目标至2030年实现流域进行阶段削减目标（2008~2015、2016~2020、2021~2030）。

2、在现状年基础情景上设置5类发展方案，经过优选得到最优方案后，作为2020年的惯性发展方案，再经过改善得到3个改善型方案，然后在这4个方案中优选得到2020年的最优方案，同样，可得到2030年的最优发展方案。

3、对流域代表性的行业进行归并，以2015、2020和2030年为规划水平年，构建了综合考虑阶段经济目标、阶段生态目标、阶段社会目标在内的多目标优化模型，以土地、水资源、人口、污染物处理能力、水环境和资金投入作为约束条件，将机会约束规划和模糊多目标优化相结合构建模糊机会约束多目标规划模型，基于优化结果构建了包括用水量、总人口、COD及氨氮入河量、GDP规模、清洁生产、排污费、净产值、城镇生活削减污染物比例等指标在内的社会经济优化评估指标体系，并采用DEA方法对优化的不同方案进行评价，并结合经济效益、社会效益和环境效益分析，对资源环境约束性、社会经济约束性、协调发展性及规划方案优化结果的分析比较，给出了流域社会经济协调发展的推荐方案。

三、关键技术

1、计算水环境承载力

以流域内的水功能区规划水质目标为核心目标，依据水功能区的划分的范围进行计算单元的划分，采用一维的水质模型及相关参数，以此计算流域水环境容量。

2、确定流域水污染物总量控制目标

从测算的水环境承载力出发，确定与陆域污染控制单元的总量控制分区、分期指标；针对各污染源制定分期实施目标，将区域总量分配至各污染源（包括点源和非点源之间，及各点源污染源之间）。

3、不同水平年社会经济发展方案生成体系

由于规划污染物总量控制需至2030年，对各不同年份之间方案的关系由现状方案按惯性、规划及改善进行调整，得到水平年下5类不同的发展方案。

4、生成流域社会经济发展方案集

共拟定4种不同情景方案：（1）基准情景：分析基准年流域状况；（2）惯性方案情景：没有拟实施规划情景下的流域发展，作为对规划情景的参考；（3）规划方案情景：依据总体规划设定的发展模式；（4）改善型情景：在对上述情景分析的基础上，设定资源环境约束方案、社会经济约束方案及协调发展方案，根据侧重点不同做出调整改善

5、建立了基于过程模拟模型的流域社会经济协调发展方案优选方法体系

根据赵王河流域的具体情况建立“社会经济—水环境—水资源”耦合的系统动力学模型。将流域作为相互联系相互影响的有机整体，围绕社会经济、水环境和水资源三个子系统，在各个单一子系统耦合到复杂系统的基础上，建立社会经济发展与污染物排放之间的反馈相应关系。在流域系统动力学模型有效的基础上，根据设定的情景方案，包括惯性方案、规划方案以及3个改善型（资源环境约束型、社会经济约束型和协调发展型）方案，并模拟不同方案下的污染物排放情况，利用建立的评价指标体系量化不同方案下水环境承载能力。

利用构建的东昌湖流域的系统动力学模型对规划年不同方案下的发展情况进行模拟计算，得到评价指标在各方案中的结果，结合水环境承载力的综合评价方法进行评价，计算出各方案的在不同规划年的水环境承载力综合评价指数并进行评价。

6、构建流域社会经济发展模糊机会多目标优化技术体系

构建流域系统优化模型：东昌湖流域三个产业，分别选取具有代表性的行业：第一产业为农林牧渔，第二产业为工业，第三产业为旅游业。生活分为城镇生活和农村生活。对模型进行求解。

推广应用案例

应用单位：山东黄河河务局供水局聊城供水分局

《东昌湖流域水环境承载力与社会经济发展模式研究》项目选择北方缺水城市湖泊--东昌湖流域作为研究对象，设计并优选了东昌湖流域社会经济发展方案；考虑黄河水与赵王河水分质水资源数量及水质特点，在流域社会经济协调发展方案下运用分质水资源联合调配技术给出了东昌湖生态补水策略。构建了基于流域水环境承载力约束的流域社会经济发展方案生成体系及模糊随机多目标决策优化技术，形成了流水资源优化配置方案域和社会优化发展方案。该成果为我国北方缺水城市分质水资源优化调配、基于承载力的社会经济优化发展提供了模式指导，具有重要的理论意义和推广应用价值。我局在编制聊城市“十一五”、“十二五”发展规划和引黄灌溉水量分配计划中，吸收和采纳了《东昌湖流域水环境承载力与社会经济发展模式研究》的研究成果，使得发展规划和水量分配计划更加科学合理，提高了黄河水资源的利用效率，取得了良好的经济、社会和生态环境效益。

工艺流程图：