长株潭城市群水环境承载力多目标优化研究
发布时间：2022-01-06 03:53
长株潭城市群地处湘江中下游,水环境污染严重,制约了长株潭社会经济的可持续发展及两型社会建设。为此,建立并采用遗传算法求解了长株潭多目标优化模型。该模型以经济效益、水环境质量、人口承载力为目标函数,以供水能力、部门需水、污染物排放总量及环境经济协调发展为约束。结果表明:人口数量的变化是影响氨氮排放量的主要因素,氨氮排放量会限制人口承载规模。COD和氨氮减排对GDP增速也有一定的制约作用。供水效益的增长不仅能拉动经济的发展,还能使各部门用水结构获得一定改善。在长株潭用水效益提高至10%,用水总量年均降低5%,同时控制污染排放的情况下,可以获得GDP增长、人口数量和污染减排目标的Pareto解最优以及各部门最优用水配置。研究成果对长株潭区域制定战略发展规划和进行有效的管理决策具有参考价值和实践意义。
【文章来源】：安徽农业大学学报. 2020,47(05)CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
情景1预测结果
图2 情景2预测结果情景1模拟结果见图1。由图1可知，提高用水效益同时控制排污后，三市水环境可承载GDP规模逐年增长，由2015年的1.25万亿增长至2025年的2.79万亿，年复合增速8.3%，与实际公布数据中2015年至2017年8.4%的GDP年复合增速相比，此情景符合预期；COD排放、氨氮排放分别由2015年22.65万t、2.84万t的下降至2025年的17.48万t和2.3万t，预测期降幅分别为22.78%、18.33%，参照《湖南省“十三五”节能减排综合工作方案》（湘政发[2017]32号）[19]文件要求的下个五年同等减排幅度（10.5%、10.1%）可知，COD和氨氮的减排幅度超出预期要求。预测期内，人口可承载规模波动上升，到2025年，水环境可承载人口数量为1 588万，增幅为10.81%，相较2015年至2017年间平均1.8%的人口年增长率来看，可承载人口规模不足以支撑人口的增长。人口数量的变化是影响氨氮排放量的主要因素，氨氮排放量则会限制人口承载规模，因此应在GDP最大时加大城镇生活氨氮排放的减排力度，方能提高人口承载规模。
情景1模拟结果见图1。由图1可知，提高用水效益同时控制排污后，三市水环境可承载GDP规模逐年增长，由2015年的1.25万亿增长至2025年的2.79万亿，年复合增速8.3%，与实际公布数据中2015年至2017年8.4%的GDP年复合增速相比，此情景符合预期；COD排放、氨氮排放分别由2015年22.65万t、2.84万t的下降至2025年的17.48万t和2.3万t，预测期降幅分别为22.78%、18.33%，参照《湖南省“十三五”节能减排综合工作方案》（湘政发[2017]32号）[19]文件要求的下个五年同等减排幅度（10.5%、10.1%）可知，COD和氨氮的减排幅度超出预期要求。预测期内，人口可承载规模波动上升，到2025年，水环境可承载人口数量为1 588万，增幅为10.81%，相较2015年至2017年间平均1.8%的人口年增长率来看，可承载人口规模不足以支撑人口的增长。人口数量的变化是影响氨氮排放量的主要因素，氨氮排放量则会限制人口承载规模，因此应在GDP最大时加大城镇生活氨氮排放的减排力度，方能提高人口承载规模。同时，预测期内三市用水总量基本不变。从用水结构看，三市各用水部门状态大致相同。农业用水均呈波动式下降，生活用水主要受人口规模的影响呈小幅度增长态势。工业用水在预测期内显著增长，且增长幅度远高于生活用水。生态用水在预测期内则基本持平。
【参考文献】：
期刊论文
[1]流域水环境承载力动态变化特征研究[J]. 刘磊,卢宏玮,侯保俊,张松涛,刘佳,马广军. 水利规划与设计. 2017(12)
[2]基于ARIMA模型的湘江流域DO和NH4+-N含量贝叶斯预测[J]. 刘潭秋,王巧玲. 湖南农业大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]洞庭湖农业面源污染排放特征及控制对策研究[J]. 卢少勇,张萍,潘成荣,彭书传,刘晓晖. 中国环境科学. 2017(06)
[4]湖南省水资源承载力时空分布评价[J]. 洪振华,童纪新,张奇. 河南科学. 2017(02)
[5]近30年来洞庭湖水质营养状况演变特征分析[J]. 熊剑,喻方琴,田琪,黄代中,李利强. 湖泊科学. 2016(06)
[6]湘江（长株潭段）表层沉积物Zn污染现状分析[J]. 李欢,潘琼,钟琼. 环境与可持续发展. 2016(05)
[7]基于多层级灰色理论的重金属污染水资源开发潜力评价——以湘江长株潭段为例[J]. 刘韵琴,刘云国,郭一明,胡新将. 湖南大学学报(自然科学版). 2014(07)
[8]公共资源类旅游景区水环境承载力研究——以武汉市东湖风景区为例[J]. 黄璨,邓宏兵,李小帆,李会琴. 环境科学学报. 2013(09)
[9]湘江长株潭段底泥重金属污染现状评价[J]. 朱余银,戴塔根,吴堑虹. 中南大学学报(自然科学版). 2012(09)
[10]基于指标体系投影寻踪模型的水资源承载力评价——以石家庄为例[J]. 马峰,王千,蔺文静,王贵玲. 南水北调与水利科技. 2012(03)
本文编号：3571678
【文章来源】：安徽农业大学学报. 2020,47(05)CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
情景1预测结果
图2 情景2预测结果情景1模拟结果见图1。由图1可知，提高用水效益同时控制排污后，三市水环境可承载GDP规模逐年增长，由2015年的1.25万亿增长至2025年的2.79万亿，年复合增速8.3%，与实际公布数据中2015年至2017年8.4%的GDP年复合增速相比，此情景符合预期；COD排放、氨氮排放分别由2015年22.65万t、2.84万t的下降至2025年的17.48万t和2.3万t，预测期降幅分别为22.78%、18.33%，参照《湖南省“十三五”节能减排综合工作方案》（湘政发[2017]32号）[19]文件要求的下个五年同等减排幅度（10.5%、10.1%）可知，COD和氨氮的减排幅度超出预期要求。预测期内，人口可承载规模波动上升，到2025年，水环境可承载人口数量为1 588万，增幅为10.81%，相较2015年至2017年间平均1.8%的人口年增长率来看，可承载人口规模不足以支撑人口的增长。人口数量的变化是影响氨氮排放量的主要因素，氨氮排放量则会限制人口承载规模，因此应在GDP最大时加大城镇生活氨氮排放的减排力度，方能提高人口承载规模。
情景1模拟结果见图1。由图1可知，提高用水效益同时控制排污后，三市水环境可承载GDP规模逐年增长，由2015年的1.25万亿增长至2025年的2.79万亿，年复合增速8.3%，与实际公布数据中2015年至2017年8.4%的GDP年复合增速相比，此情景符合预期；COD排放、氨氮排放分别由2015年22.65万t、2.84万t的下降至2025年的17.48万t和2.3万t，预测期降幅分别为22.78%、18.33%，参照《湖南省“十三五”节能减排综合工作方案》（湘政发[2017]32号）[19]文件要求的下个五年同等减排幅度（10.5%、10.1%）可知，COD和氨氮的减排幅度超出预期要求。预测期内，人口可承载规模波动上升，到2025年，水环境可承载人口数量为1 588万，增幅为10.81%，相较2015年至2017年间平均1.8%的人口年增长率来看，可承载人口规模不足以支撑人口的增长。人口数量的变化是影响氨氮排放量的主要因素，氨氮排放量则会限制人口承载规模，因此应在GDP最大时加大城镇生活氨氮排放的减排力度，方能提高人口承载规模。同时，预测期内三市用水总量基本不变。从用水结构看，三市各用水部门状态大致相同。农业用水均呈波动式下降，生活用水主要受人口规模的影响呈小幅度增长态势。工业用水在预测期内显著增长，且增长幅度远高于生活用水。生态用水在预测期内则基本持平。
【参考文献】：
期刊论文
[1]流域水环境承载力动态变化特征研究[J]. 刘磊,卢宏玮,侯保俊,张松涛,刘佳,马广军. 水利规划与设计. 2017(12)
[2]基于ARIMA模型的湘江流域DO和NH4+-N含量贝叶斯预测[J]. 刘潭秋,王巧玲. 湖南农业大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]洞庭湖农业面源污染排放特征及控制对策研究[J]. 卢少勇,张萍,潘成荣,彭书传,刘晓晖. 中国环境科学. 2017(06)
[4]湖南省水资源承载力时空分布评价[J]. 洪振华,童纪新,张奇. 河南科学. 2017(02)
[5]近30年来洞庭湖水质营养状况演变特征分析[J]. 熊剑,喻方琴,田琪,黄代中,李利强. 湖泊科学. 2016(06)
[6]湘江（长株潭段）表层沉积物Zn污染现状分析[J]. 李欢,潘琼,钟琼. 环境与可持续发展. 2016(05)
[7]基于多层级灰色理论的重金属污染水资源开发潜力评价——以湘江长株潭段为例[J]. 刘韵琴,刘云国,郭一明,胡新将. 湖南大学学报(自然科学版). 2014(07)
[8]公共资源类旅游景区水环境承载力研究——以武汉市东湖风景区为例[J]. 黄璨,邓宏兵,李小帆,李会琴. 环境科学学报. 2013(09)
[9]湘江长株潭段底泥重金属污染现状评价[J]. 朱余银,戴塔根,吴堑虹. 中南大学学报(自然科学版). 2012(09)
[10]基于指标体系投影寻踪模型的水资源承载力评价——以石家庄为例[J]. 马峰,王千,蔺文静,王贵玲. 南水北调与水利科技. 2012(03)
本文编号：3571678
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