环境质量评价与系统分析 安徽工业大学建工学院 二O○四年六月八日
环境质量评价与系统分析 安徽工业大学建工学院 二○○四年六月八日
8.环境系统最优化 8.1环境规划和系统最优化 8.2线性规划的概念 8.3图解法解二维线性规划问题 8.4单纯形法解LP问题 8.5对偶线性规划模型 8.6 Excel的规划求解 8.7规划求解在大气污染控制中应用
8. 环境系统最优化 8.1 环境规划和系统最优化 8.2 线性规划的概念 8.3 图解法解二维线性规划问题 8.4 单纯形法解LP问题 8.5 对偶线性规划模型 8.6 Excel的规划求解 8.7 规划求解在大气污染控制中应用
8.1环境规划和系统最优化 8.1.1城市环境规划 城市开发规划概要 2自然环境改变(3)人目变化 )体规划(2)工业区划(3)居住区和商业区划(4)农业、林业和畜牧业等区划(5)其他依 水资源管理规划三 (1)用水规划,水资源保护规划(水质、水量)(3)水面利用规划 城市能源规划 ■「王)和却源环境影预测(3)能测环管理规划 (1)工业污染源环境影响预测(2)控制规划 (1)大气环境质量预测(2)大气污染防治(3)固体废物,化学品、噪声污染预测及防治 城市交通规划 城市绿化和建立生态调节区特殊保护区 8.1.2环境系统最优化 Min z= f(Xu,o Max(Min)z=F(X,X2,,x S.t. G(,o=0 最优化模型可以写成更S8(X1,H2,,Xn)≤,=,或≥b 易于理解的一般形式: 82(X1,X2,Xn)≤=,或 gn(X1,2…,xn)≤,三,或≥bn
8.1 环境规划和系统最优化 8.1.1 城市环境规划 ◼ 城市开发规划概要 ◼ (1)工业规划(2)自然环境改变(3)人口变化 ◼ 土地利用规划 ◼ (1)总体规划 (2)工业区划(3)居住区和商业区划(4)农业、林业和畜牧业等区划(5)其他依 据和标准 ◼ 水资源管理规划 ◼ (1) 用水规划， 水资源保护规划(水质、水量)(3)水面利用规划 ◼ 城市能源规划 ◼ (1)能源利用规划(2)能源环境影响预测(3)能源环境管理规划 ◼ 工业污染源控制规划 ◼ (1)工业污染源环境影响预测 (2) 控制规划 ◼ 大气污染综合防治规划及其他 ◼ (1)大气环境质量预测(2)大气污染防治(3)固体废物，化学品、噪声污染预测及防治 ◼ 城市交通规划 ◼ 城市绿化和建立生态调节区特殊保护区 8.1.2 环境系统最优化 ◼ Min Z = f(Χ,Ｕ,Θ) ◼ S.t. G(Χ,Ｕ,Θ) = 0 ( ) ( , ,..., ) Max Min Z = F X1 X2 Xn m n m n n g X X X b g X X X b g X X X b = = = 或 或 或 ( , ,..., ) , , ....... ........ ( , ,..., ) , , ( , ,..., ) , , 1 2 2 1 2 2 1 1 2 1 最优化模型可以写成更 易于理解的一般形式： S.t
城市污水排水系统优化例 z=Min(Cp A)+(Cpu+ u)+(C+ App)+(C, +A) s t. ∑Q=Q Q≥0 污水处理厂约束条件(总流量为各分流量之和,处理效 a)(2) 率在工艺相应限制下); n1≤n1 水质约束条件(控制水质符合环境标准); Ip=Hp, +h D∈ 压力输水管约束条件(输水总扬程=输水净扬程+水头损 失,设计管径属于标准管径系列,最小管径限制,管中水 流流速在最小允许流速和最大允许流速之间) ax A(O+g=O ≥E 重力流污水管约束条件:(1)水量连续方程,Q为各管的设 产=2201==m标高的差,在允许最大管顶覆土和最小覆土厚度之间 H,一D,≥H1一D,(4)水流最大充盈度限制;(5)相邻的上游管段的管底高 3∈2D 程高于下游。 > 其余同压力输水管相应约束条件
城市污水排水系统优化例 Z = Min(Cp + Ap ) + (Cp u + Ap u ) + (Cp p + Ap p ) + (Ct + At ) = (1) (2) 0 i i i i i t Q Q Q Ci CSi = + max min min ' ' ' ' ' ' ' ' V V V D D D H H h D p p − − − − + = max min min 0 max 2 2 min max 1 1 min 0 ( ) 0 V V V D D D H D H D F F z E H z z E H z A Q q D u u i i u s.t. 污水处理厂约束条件（总流量为各分流量之和，处理效 率在工艺相应限制下）； 水质约束条件（控制水质符合环境标准）； 压力输水管约束条件（输水总扬程=输水净扬程+水头损 失,设计管径属于标准管径系列，最小管径限制，管中水 流流速在最小允许流速和最大允许流速之间）。 重力流污水管约束条件:(1)水量连续方程，Q为各管的设 计流量,g本段流量；(2)(3)管段的上下游地面标高与管顶 标高的差，在允许最大管顶覆土和最小覆土厚度之间； (4)水流最大充盈度限制；(5) 相邻的上游管段的管底高 程高于下游。 其余同压力输水管相应约束条件
例8-1 口某金属冶炼厂,每生产1kg金属产生0.3kg废物,这些废物随 废水排放浓度为↓σ/m3废水经部分处理,排入附近河流。 政府对废物实行总量控制,为10kg/d。工厂最大生产能力为 5500kg/d,售价为$13/kg,生产成本为$9/kq,废水处理设 施的废水处理能力为700m3/d,处理费用是$2/m3,废水处理 效率与污染物的负荷有关,以Q表示废水处理量,单位为 ×100m3/d),处理效率为η=1-0.06Q,试对该问题建立最 优化模型,并求解。 0.3XY 工厂 污水 处理厂 0.3X 河流 图8污染物的发生与产量、处理量的 关系
例8-1 某金属冶炼厂,每生产 1kg 金属产生 0.3 kg废物，这些废物随 废水排放,浓度为 2 kg/m3，废水经部分处理，排入附近河流。 政府对废物实行总量控制，为10 kg/ d。工厂最大生产能力为 5500kg/d, 售价为 $13/kg，生产成本为$9/kg,废水处理设 施的废水处理能力为700m3/d，处理费用是$2/m3 ,废水处理 效率与污染物的负荷有关, 以 Q 表示废水处理量,单位为 (×100m3/d)，处理效率为η＝1-0.06Q，试对该问题建立最 优化模型，并求解。 0.03Y 2 工 厂 污水 处理厂 0.3X 0.3X-Y Y 河流 图 8-1 污染物的发生与产量、处理量的 关系