海瀟

摘 要：目前在部分區(qū)域環(huán)境中或者是生態(tài)環(huán)境規(guī)劃編制過(guò)程中對(duì)發(fā)展經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)的相互關(guān)系、并對(duì)環(huán)境空間和環(huán)境承載力等很多問(wèn)題缺少非常深入的研究，因此造成規(guī)劃文本沒(méi)有足夠的科學(xué)性。某市大氣環(huán)境容量和經(jīng)濟(jì)、能源結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)可以通過(guò)“經(jīng)濟(jì)-能源-大氣環(huán)境”的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型可以對(duì)GDP-PM2.5的達(dá)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行同步預(yù)測(cè)和計(jì)算，以此來(lái)對(duì)多目標(biāo)的規(guī)劃要求進(jìn)行滿足，和其他罵醒和方法進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，“經(jīng)濟(jì)-能源-大氣環(huán)境”的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的優(yōu)點(diǎn)非常簡(jiǎn)單明了。

關(guān)鍵詞：多目標(biāo)；GDP；PM2.5；大氣環(huán)境容量；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

1 前言

從20世紀(jì)50年代西方發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始對(duì)各種生態(tài)環(huán)境規(guī)劃進(jìn)行逐步制定并實(shí)施，并取得了良好的生態(tài)環(huán)境效果。從2001年一直到現(xiàn)在，我國(guó)也實(shí)施了推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的一系列重大措施戰(zhàn)略進(jìn)行部署，《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見(jiàn)》、《十三五生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》、《國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)示范縣、市指標(biāo)（實(shí)行）》等重要文件都是我國(guó)在最近幾年頒發(fā)的。生態(tài)文明建設(shè)工作引起了全國(guó)各地的高度重視。例如，2013年某省被國(guó)家環(huán)保部納入全國(guó)生態(tài)省建設(shè)試點(diǎn)，根據(jù)相關(guān)文件要求，全省81%以上的縣市在2030年必須要完成國(guó)家級(jí)生態(tài)市建設(shè)，其中2025年為某市建成國(guó)家級(jí)生態(tài)文明建設(shè)示范市的達(dá)標(biāo)年份。可以將環(huán)境污染、保護(hù)生態(tài)從源頭控制的重要措施就是編制科學(xué)的生態(tài)-環(huán)境規(guī)劃。

2 編制對(duì)生態(tài)環(huán)境規(guī)劃需要提高科學(xué)性

為了各個(gè)省市創(chuàng)建生態(tài)省的形式和要求都能相互適應(yīng)，編制生態(tài)文明建設(shè)示范市、縣的規(guī)劃目前在我國(guó)多個(gè)地區(qū)都在同步進(jìn)行。從目前編制過(guò)程中的實(shí)際情況來(lái)看，提交的規(guī)劃文書(shū)質(zhì)量參差不齊，要想文本編制的科學(xué)性能提升一個(gè)層次需要解決很多的問(wèn)題。

2.1 環(huán)境規(guī)劃需要對(duì)上位文件進(jìn)行認(rèn)真貫徹

“大氣十條”、“水十條”、“土十條”已經(jīng)在《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》中完成發(fā)布，也是編制生態(tài)環(huán)境規(guī)劃的重要依據(jù)，并且對(duì)于這些文件中出現(xiàn)的要求要認(rèn)真執(zhí)行，規(guī)劃地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量才能得到保證達(dá)標(biāo)，對(duì)于上述文件中提出來(lái)的具體定量指標(biāo)作為要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，需要在規(guī)劃地區(qū)的環(huán)境、生態(tài)指標(biāo)體系中進(jìn)行充分體現(xiàn)，而不是將目標(biāo)要求非常模糊的展現(xiàn)出來(lái)。例如，對(duì)于早就公布的新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中，PM2.5作為重點(diǎn)考察對(duì)象，但是依然有很多的規(guī)劃沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，這些規(guī)劃必須要納入各地空氣質(zhì)量指標(biāo)體系中。

2.2 環(huán)境規(guī)劃功能區(qū)劃分工作要做好

對(duì)規(guī)劃地區(qū)需要充分對(duì)國(guó)土空間開(kāi)發(fā)格局、功能區(qū)的規(guī)劃需求進(jìn)行論證。這個(gè)平臺(tái)主要是對(duì)后續(xù)規(guī)劃內(nèi)容進(jìn)行展開(kāi)。對(duì)形式的開(kāi)發(fā)、功能區(qū)的規(guī)劃必須要和自然地理環(huán)境形式、經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局和行政區(qū)域劃分現(xiàn)狀兼顧起來(lái)。如果在同一個(gè)行政區(qū)內(nèi)自然地理形式、經(jīng)濟(jì)發(fā)展載體能夠進(jìn)行統(tǒng)一，對(duì)控制和管理排污總量是非常有利的，如果別分隸屬幾個(gè)不同的行政區(qū)，則需要對(duì)環(huán)境生態(tài)有效管理的問(wèn)題進(jìn)行充分考慮。

2.3 環(huán)境規(guī)劃需要對(duì)環(huán)境容量進(jìn)行科學(xué)測(cè)算

測(cè)算環(huán)境容量的過(guò)程非常復(fù)雜和繁瑣，不同條件下的環(huán)境容量之需要通過(guò)連續(xù)大量的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和科學(xué)合理的測(cè)算模式才能進(jìn)行初步確認(rèn)。雖然容量測(cè)算非常的復(fù)雜，但它是一個(gè)不能忽略的方法，這也是后續(xù)減排過(guò)程中的基礎(chǔ)工作。目前在我國(guó)各地，有很多的地級(jí)市都存在霧霾嚴(yán)重的現(xiàn)象，而各地的編制并沒(méi)有對(duì)霧霾實(shí)行控制和規(guī)劃措施。對(duì)于PM2.5的大氣污染治理至少要在地級(jí)市以上的城市進(jìn)行控制，其中包括收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)源清單、源開(kāi)展解析工作，預(yù)測(cè)當(dāng)?shù)氐拇髿猸h(huán)境面積需要和實(shí)際排放量相比較，才能提出一個(gè)具體可行的減排目標(biāo)方案和措施，并納入相關(guān)規(guī)劃表明達(dá)標(biāo)年份。

2.4 環(huán)境規(guī)劃需要建立環(huán)境-經(jīng)理的多目標(biāo)規(guī)劃模型

協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展是環(huán)境規(guī)劃的本質(zhì)工作，復(fù)雜、目標(biāo)多和非線性是研究對(duì)象的主要特點(diǎn)，需要建立合理的環(huán)境-經(jīng)濟(jì)多目標(biāo)規(guī)劃模型并且對(duì)各種發(fā)展模式展開(kāi)討論、協(xié)調(diào)、優(yōu)化環(huán)境和經(jīng)濟(jì)關(guān)系，是非常有必要做的一項(xiàng)工作。在“指標(biāo)”下將假設(shè)想象、建議和意見(jiàn)以及項(xiàng)目根據(jù)一定的邏輯順序進(jìn)行堆放明顯是不夠的，對(duì)于他們之間的關(guān)系以及相互作用如果不經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的評(píng)估計(jì)算就沒(méi)有科學(xué)性、系統(tǒng)性和可行性。只有將經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)統(tǒng)籌兼顧，才能對(duì)目標(biāo)和允許排放污染量進(jìn)行合理的規(guī)劃和確認(rèn)，所以環(huán)境、生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目庫(kù)才能進(jìn)行有效制定，這對(duì)提高節(jié)能減排、治理污染的能力以及節(jié)約成本的意義非常大。政府基金、生態(tài)補(bǔ)償資金是有限的，因此對(duì)于重大項(xiàng)目的可行性論證是有必要進(jìn)行加強(qiáng)的。

3 分析環(huán)境容量測(cè)算以及多目標(biāo)規(guī)劃建模困難原因

3.1 對(duì)環(huán)境容量不容易進(jìn)行測(cè)算

例如現(xiàn)在計(jì)算大氣環(huán)境容量，一方面，對(duì)于存在的環(huán)境統(tǒng)計(jì)、檢測(cè)數(shù)據(jù)等問(wèn)題不好獲取，以及部分歷史數(shù)據(jù)并不完善等問(wèn)題；另一方面，由于復(fù)合型空氣污染的AEC的特征是PM2.5，所以并不適合使用傳統(tǒng)的理化進(jìn)行計(jì)算。例如在計(jì)算某種污染物的大氣環(huán)境容量時(shí)A-P值法被廣泛使用，但是它是一種只適合燃煤燃燒排放的單一污染物容量而不是復(fù)合型污染物的計(jì)算方法，。后來(lái)被氣象部門(mén)廣泛使用于空氣質(zhì)量的預(yù)警預(yù)報(bào)就是后來(lái)出現(xiàn)的第三代空氣質(zhì)量模型，以及短時(shí)間內(nèi)的預(yù)測(cè)PM2.5大氣容量。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)，需要對(duì)排放數(shù)據(jù)、污染排放源頭以及氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行大范圍采集并計(jì)算，而且工作成本比較高，因此它并不適合長(zhǎng)期使用。這些都是造成AEC分析困難的原因。

3.2 多目標(biāo)規(guī)劃模型比較復(fù)雜

兼顧環(huán)境和經(jīng)濟(jì)是環(huán)境-生態(tài)多目標(biāo)規(guī)劃模型的主旨，這個(gè)系統(tǒng)是將復(fù)雜的人工和生態(tài)相結(jié)合，環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、技術(shù)等幾種因素都涉及到了規(guī)劃決策問(wèn)題。在規(guī)劃模型過(guò)程中，如果在目標(biāo)函數(shù)和約束條件表達(dá)式中至少存在一種關(guān)于決策變量的非線性關(guān)系式，就可以將這種數(shù)學(xué)規(guī)劃問(wèn)題稱作非線性規(guī)劃問(wèn)題。

一般情況下非線性關(guān)系屬于一種復(fù)雜多樣的關(guān)系，因此其解答過(guò)程要比線性問(wèn)題困難很多。所以非線性關(guān)系不像線性規(guī)劃那樣存在一種普通使用的解答方法?，F(xiàn)在，非線性除了在特殊條件下通過(guò)解析的方法來(lái)解答，有很大一部分的非線性規(guī)劃都是通過(guò)數(shù)值法的方式來(lái)進(jìn)行求解過(guò)程。非線性規(guī)劃通過(guò)數(shù)值法求解計(jì)算方式可以分為兩大類(lèi)：第一就是通過(guò)逐步線性逼近的思想方式進(jìn)行計(jì)算，就是利用線性規(guī)劃方法來(lái)得出非線性規(guī)劃最好的解答方式；第二是通過(guò)直接搜索的思想，就是將在局部范圍內(nèi)非線性函數(shù)具備的某些特征，通過(guò)不斷的對(duì)其搜索計(jì)劃的目標(biāo)值進(jìn)行改進(jìn)來(lái)確定迭代程度，為其提供最好的解答方法來(lái)滿足局部需要。

通過(guò)將一系列相互聯(lián)系的階段活動(dòng)組成的過(guò)程就是動(dòng)態(tài)規(guī)劃。多階段決策最優(yōu)化的目標(biāo)就是要將活動(dòng)過(guò)程中的總體效果達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。每個(gè)階段中都是有相關(guān)聯(lián)系的，本階段過(guò)程中的決策執(zhí)行力會(huì)直接對(duì)下一階段的決策情況產(chǎn)生影響，導(dǎo)致影響到總體決策。決策者不僅要將本階段的情況考慮到更應(yīng)該考慮的就是決策全局優(yōu)點(diǎn)。

經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等多方面都會(huì)涉及到環(huán)境問(wèn)題，也需要實(shí)現(xiàn)很多目標(biāo)。多目標(biāo)決策分析和對(duì)傳統(tǒng)的單向目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，最大的區(qū)別就是在其決策問(wèn)題過(guò)程中存在很多相互沖突的目標(biāo)。在決策多目標(biāo)問(wèn)題過(guò)程中，一梯解結(jié)構(gòu)可以通過(guò)一組意義比較明確的多個(gè)沖突目標(biāo)來(lái)進(jìn)行表達(dá)。通過(guò)對(duì)以上概念進(jìn)行敘述，以下兩個(gè)問(wèn)題都可以通過(guò)各種數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)來(lái)進(jìn)行處理：全部非劣解或者是部分非劣解可以通過(guò)建立的多個(gè)目標(biāo)找出來(lái)；將非劣解集中起來(lái)選擇合適的“非劣解”可以通過(guò)決策者對(duì)目標(biāo)函數(shù)的意愿偏好來(lái)對(duì)一些程序識(shí)別進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 測(cè)算環(huán)境容量和多目標(biāo)規(guī)劃案例

將PM2.5作為特征的復(fù)合型空氣污染，以某市為例子，建立一個(gè)“經(jīng)濟(jì)-能源-大氣環(huán)境”多目標(biāo)繪畫(huà)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型：實(shí)現(xiàn)了同步測(cè)算GDP-PM2.5作為約束的環(huán)境容量與環(huán)境經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)，和其他多目標(biāo)規(guī)劃模型相比，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)本身存在的優(yōu)勢(shì)特別的明顯。

（1）AECC包括線性和隱性質(zhì)量?jī)蓚€(gè)部分。維持當(dāng)前環(huán)境質(zhì)量狀況的實(shí)際能力就是隱性部分，比如經(jīng)濟(jì)狀況、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平以及自然資源、環(huán)保投入、地理氣候條件等因素。隱性部分的綜合性外在表現(xiàn)可以將部分環(huán)境壓力的累計(jì)削減量進(jìn)行抵消，不但可以將因?yàn)榻?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)而造成的污染排放量進(jìn)行削減，還能對(duì)比原來(lái)容量多出來(lái)的存量進(jìn)行削減。其中包含GDP、一產(chǎn)、二產(chǎn)、三產(chǎn)產(chǎn)值以及煤炭、石油、天然氣和新能源小分量等8項(xiàng)隱性；還包括SO2，NOX，VOC，一次PM2.5，一次PM10和NH3

國(guó)家最關(guān)心的內(nèi)容就是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)對(duì)改善環(huán)境起到了什么重大意義。在本案例匯總設(shè)定的8想隱性指標(biāo)對(duì)這個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了直接反映。實(shí)際上還有好多的隱性指標(biāo)知識(shí)不能全部一一列舉出來(lái)。模型越復(fù)雜就證明設(shè)置的變量越多，因此設(shè)置的變量需要和GDP、PM2.5等核心變量建立成能夠進(jìn)行量化的動(dòng)態(tài)關(guān)系。

（2）經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境是SD模型包含的3個(gè)子系統(tǒng)，從變量功能類(lèi)型來(lái)看他們分為狀態(tài)變量、速率變量以及輔助變量、敞亮、調(diào)控變量等5類(lèi)。

GDP按照一定的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，通過(guò)醫(yī)院GDP排放量比例系數(shù)來(lái)看，直接導(dǎo)致了污染物排放量持續(xù)增長(zhǎng)，通過(guò)對(duì)污染物排放量和PM2.5總量之間的關(guān)系系數(shù)進(jìn)行衡量，引發(fā)了PM2.5污染濃度增長(zhǎng)的情況。為了提高環(huán)境質(zhì)量減少排放，在模型中可以通過(guò)3中控制措施來(lái)進(jìn)行體現(xiàn)。（1）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可以通過(guò)調(diào)整一產(chǎn)、二產(chǎn)、三產(chǎn)GDP的增長(zhǎng)率，將GDP的產(chǎn)污比例進(jìn)行改變；（2）能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)可以通過(guò)減少單位GDP的污染增量以及對(duì)各能源增長(zhǎng)率來(lái)進(jìn)行調(diào)整；（3）末端治理可以通過(guò)設(shè)定減排因子來(lái)完成。

5 結(jié)束語(yǔ)

相對(duì)于傳統(tǒng)的理化方法，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部的理化過(guò)程一顆不去進(jìn)行探究，只要對(duì)年均統(tǒng)計(jì)和檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理有效的使用，從事物的外在表現(xiàn)作為始點(diǎn)開(kāi)始出發(fā)，去對(duì)比較復(fù)雜的對(duì)象的內(nèi)在邏輯聯(lián)系進(jìn)行探索。

以PM2.5作為特征的復(fù)合型污染，是各種污染物組合形成的，只要各種污染物之間所占比例能處于基本穩(wěn)定的情況，由于在不同的時(shí)間段，不同的減排情景和減排力度已經(jīng)達(dá)到了環(huán)境容量，但是最終的環(huán)境容量結(jié)果基本上是相同的，這一結(jié)果為政府采取環(huán)保措施、實(shí)行環(huán)境管理明確的方向。

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